В больших акваториях, где велик нагон (область образования ветровых волн), т. е. пространство, где ветер дует над поверхностью воды, трение между воздухом и поверхностью воды вызывает рябь, переходящую в зыбь, потом в волны, а потом — в валы (волны с наибольшим периодом и длиной). Такие океанические волны около берега обычно достигают от 1 до 3 м в высоту (от подошвы до греб­ня). Некоторые — например, возникающие вследствие взаимодей­ствия больших зон с низким давлением и ураганов — могут дости­гать до 25 м от подошвы до гребня. Валы вполне способны произво­дить полезную энергию. В обычном случае эта энергия рассеивается в прибое, когда валы достигают берега. Волновой электрогенератор способен превратить энергию морских валов в электроэнергию.

КАК ЭТО РАБОТАЕТ

Бывали ли вы в бассейнах с искусственными волнами? Эти вол­ны делают, закачивая и выкачивая воздух из частично погруженной в воду камеры. Если эта камера герметична (изолирована от воды и воздуха) во всех точках, находящихся выше уровня воды (кроме отверстия, к которому подведен насос), но проницаема для воды в любой точке ниже уровня воды, вода в камере циклически под­нимается и опускается «в такт» с поступлением воздуха в камеру и выкачиванием его оттуда. Волнопродуктор (устройство для создания искусственных волн) преображает механическую энергию (накачки воздуха) в энергию, распространяющуюся по воде в виде волн.

Теперь представьте тот же самый процесс, но в обратном по­рядке. Предположим, на некотором расстоянии от берега в бурном море помещена некая камера. Она, как и устройство для создания искусственных волн, имеет сверху (над уровнем воды) отверстие. Если эта камера надежно закреплена на морском дне и не движется вверх и вниз, водяные валы, проходя через нее, повышают и пони - 236 жают уровень воды внутри камеры. Сама поверхность воды внутри

камеры в принципе остается плоской, и колебания воды выталкива­ют и втягивают воздух в камеру через отверстие сверху. В отверстии установлена воздушная турбина, подобная газовой турбине в дви­гателе реактивного самолета. Выталкиваемый и втягиваемый воздух вращает турбину, и результирующий механический вращательный момент приводит в действие электрогенератор. Произведенная гене­ратором электроэнергия преобразуется в преобразователе энергии в переменный электрический ток частотой 60 Гц (или 50 Гц в Европе) и передается в линии электропередачи. На рисунке 11.4 представле­на принципиальная схема работы подобной системы.

К линиям электроснабжения

> к і у.

Воздушная турбина

ПРЕИМУЩЕСТВА ВОЛНОВЫХ ГЭС

• Волнение мирового океана — возобновляемый источник энергии.

• Преобразование энергии волн в электроэнергию не сопрово­ждается выбросом угарного газа (СО), углекислоты (С02) и окислов азота и серы, пылевых загрязнителей и других вред­ных отходов, не загрязняет почву.

• Установка и эксплуатация волновой ГЭС относительно недо­роги, если разработка такой станции, предназначенной для того, чтобы противостоять штормам, не становится технически переусложненной.

• Большие волновые ГЭС могут производить огромное количе­ство электричества.

• Волновые ГЭС незаметны. Даже при пристальном наблюдении они неплохо сливаются с пейзажем. С другой стороны, это мо­жет быть и недостатком (см. последний из недостатков в соот­ветствующем перечне).

• Правильно разработанные волновые ГЭС не оказывают вредно­го воздействия на морскую флору и фауну.

НЕДОСТАТКИ ВОЛНОВЫХ ГЭС

• Когда поверхность океана спокойна или почти спокойна, вол­новая ГЭС не может производить полезную энергию.,

• Места строительства волновых ГЭС нужно тщательно подби­рать, для того чтобы минимизировать воздействие шума от них. При этом они должны располагаться именно в тех районах, где ветровые волны обладают достаточным потенциалом для вы­работки электроэнергии.

• «Шторм века»[44] может разрушить волновую ГЭС, а чрезмерное техническое ее усложнение с тем, чтобы она могла противосто­ять такому шторму, приведет к тому, что затраты на ее соору­жение не окупятся.

• Незаметность волновых ГЭС может представлять опасность для навигации, если они не обозначены на картах. При соору­жении волновой ГЭС может потребоваться установка бакенов или других сигнальных индикаторов.

Задача 11.4

Есть ли другие типы устройств волновых ГЭС, помимо представ­ленного на рис. 11.4?

Решение 11.4

Да. Одна из моделей предусматривает размещение на поверхно­сти воды цепи плавучих платформ (паромов), связанных между со­бой шарнирными соединениями. Эта сборка волнообразно колеблется, и образующийся в результате в шарнирах крутящий момент может приводить в действие электрогенератор. Волновая ГЭС другого типа использует закрепленные на дне моря, недалеко от берега, в районе сильных донных противотечений водные турбины. Донное противо­течение образуется, когда волна прибоя откатывается от берега по от­логому морскому дну. Другие модели могут использовать давление прибоя на волнолом или другое препятствие, расположенное у берега.