Поприветствуйте крупнейший неиспользованный ресурс планеты!
В поисках новых источников чистой возобновляемой энергии мы, кажется, упустили из виду один очень очевидный ресурс. Не зря Землю называют “Голубой планетой” – более 70% ее поверхности покрыто морями и океанами. Так неужели нельзя эффективно использовать энергию волн?
На самом деле, можно – и, возможно, однажды мы это сделаем. Оказывается, при должной логистической подготовке океаны способны полностью изменить правила игры в сфере возобновляемой энергетики.
Содержание
Сколько энергии могут дать океаны?
Не секрет, что человечество потребляет огромное количество энергии – более 180 000 тераватт-часов в год (ТВт·ч/год) по последним подсчетам. В настоящее время лишь около 11 000 ТВт·ч (примерно 6%) приходится на гидроэнергетику.
Но этот показатель мог бы быть гораздо выше. “Морские волны – очень перспективный источник энергии среди возобновляемых ресурсов, поскольку они способны высвобождать огромное количество энергии практически во всех географических регионах”, – объяснял еще в 2008 году Амадеу Леао Родригес, профессор кафедры электротехники Нового университета Лиссабона.
Конечно, энергия волн распределена по планете неравномерно. Благодаря различным климатическим системам и циклам Земли, волны обладают большей мощностью в северных и южных умеренных зонах – на широтах, примерно соответствующих Великобритании, Аляске и Гудзонову заливу на севере, а также южной оконечности Чили и Аргентины на юге. Волны также (обычно) гораздо мощнее в открытом океане, чем у берега, благодаря большей длине и размерам.
Впечатляющие цифры и сложности реализации
Но если отбросить эти нюансы, каков общий объем энергии, которую мы могли бы получить от волн Мирового океана? Ответ прост: очень много.
“Глобальная теоретическая энергия волн соответствует 8×10^6 ТВт·ч/год, что примерно в 100 раз превышает нынешнюю общую выработку гидроэлектроэнергии всей планеты”, – продолжает Родригес. “Для производства такого количества энергии с использованием ископаемого топлива потребовалось бы выбросить в атмосферу 2 миллиона тонн CO2”.
Для тех, кто ведет подсчет: это примерно в 45 раз больше, чем нам нужно как виду. Даже если учитывать только волны у побережья США, энергия волн потенциально может генерировать 2,64 триллиона киловатт-часов энергии в год, согласно данным Управления энергетической информации США. Это равняется более чем трем пятым текущего годового производства электроэнергии в стране.
Так что же мешает нам использовать этот огромный и обильный источник энергии? Как вы, наверное, догадываетесь, все не так просто.
Трудности использования энергии океана
Несмотря на эти впечатляющие цифры, крайне маловероятно, что мы когда-либо сможем сделать океаны на 100% эффективным источником энергии – эксперты чаще называют цифру от 10 до 15%.
Это все еще ошеломляющее количество энергии, которое мы сейчас упускаем, но фактическое получение этой энергии по своей природе сложнее, чем у других возобновляемых источников.
“Ветры и течения движутся в одном направлении”, – рассказал океанограф Берк Хейлс в 2022 году. “Очень легко вращать турбину или ветряк, когда у вас есть линейное движение. А волны не являются линейными”.
“Вместо этого они колеблются”, – объяснил Хейлс, профессор океанографии Университета штата Орегон и главный научный сотрудник PacWave, испытательного полигона волновой энергии у побережья Орегона. “Поэтому мы должны научиться преобразовывать эту колебательную энергию в какую-то улавливаемую форму”.
Даже если бы мы нашли технические решения, все равно остались бы потенциальные проблемы, связанные с воздействием на морские экосистемы. Предположительно, энергия волн будет улавливаться с помощью какого-то мощного оборудования, возможно, закрепленного на морском дне и создающего постоянное шумовое загрязнение. Как и в случае с крупными морскими ветряными электростанциями, вероятно, это будет иметь серьезные и непредвиденные последствия для морской жизни.
“Это то, что нам придется изучать по мере установки систем в воде”, – сказала Дженнифер Гарсон, директор Управления водных энергетических технологий Министерства энергетики США. “Но мы финансируем экологический мониторинг, работу по изучению взаимодействия видов с развернутыми системами”.
Возможно ли использовать энергию океанов?
Несмотря на эти проблемы, осуществимо ли вообще получение энергии от волн? Или мы просто выдаем желаемое за действительное?
На самом деле, это не только достаточно реально для того, чтобы государство инвестировало 25 миллионов долларов в компании, занимающиеся исследованиями волновой энергии, но эти компании уже тестируют на полигоне PacWave ряд потенциальных устройств, которые, как мы надеемся, сделают волновую энергетику реальностью.
“Мы строим песочницу, и любой желающий может прийти и принести свои игрушки для тестирования”, – рассказал Хейлс на этой неделе. “Непрозрачный и недоказуемый мегаватт менее ценен для вас, чем проверенные 500 киловатт. Поэтому мы проводим этот мониторинг, мы проверяем состояние мощности”.
Некоторые компании, проходящие испытания на PacWave, уже доказали свою состоятельность в других областях.
“Наша система класса мегаватт x800 производит достаточно энергии для обеспечения электричеством около 3000 домохозяйств”, – похвастался Маркус Леман, соучредитель и генеральный директор CalWave. Генерируя энергию с помощью внутренних демпферов, преобразующих движение волн в крутящий момент, устройство работает “как ветряная турбина”, – рассказал он, – хотя и полностью под водой.
“Волны двигают систему вверх и вниз”, – объяснил Леман. “И каждый раз, когда она движется вниз, мы можем генерировать энергию, а затем волны поднимают ее обратно. И это колебательное движение мы можем превратить в электричество”.
Инновационные решения и перспективы
Другие компании создают устройства с учетом конкретных конечных пользователей. “Система, которую мы разрабатываем – это система масштаба сообщества”, – сказал Балки Наир, генеральный директор компании Oscilla Power из Сиэтла. “Она предназначена для островов и небольших общин”.
Действительно, волновая энергетика, даже на стадии прототипа, по мнению многих наблюдателей, может найти применение в районах, которые в настоящее время недостаточно обеспечены другими источниками энергии. Например, для тех, кто живет на отдаленных островах или вне электросетей, возобновляемая энергия может быть редкостью, а другие доступные источники энергии дороги и сильно загрязняют окружающую среду.
Устройство Oscilla, Triton WEC, состоит из двух частей: одна секция находится на поверхности океана и движется вместе с волнами; другая – большая кольцеобразная структура – висит под поверхностью и должна оставаться относительно неподвижной. Эта разница в движении между двумя секциями создает силу на соединяющих их тросах, которую через три силовых агрегата преобразуют в энергию.
Другие компании сосредоточились на меньших и более дешевых устройствах, которые могут размещаться на пирсах или молах, а не далеко в море. Это полезно не только с точки зрения уникального торгового предложения – это также преодолевает одно из самых больших и пока наиболее упрямых препятствий в поисках возобновляемой энергии: стоимость. В настоящее время волновая энергия как минимум в 10 раз дороже энергии ископаемого топлива – цена, которая, вероятно, снизится с ростом масштабов, но только если правительства и инвесторы решат поддержать эту технологию.
“Океан – это наша самая большая, лучшая и самая гибкая батарея, которая у нас есть”, – сказал Ринст Лесеманн, генеральный директор C-Power, также испытывающей устройство на PacWave.
“И если вы не можете использовать эту батарею, то это остается энергетической пустыней”.
Читайте также: Маленький уголок Тихого океана диктует погоду половине мира
