Поплавковые волновые электростанции

Одним из перспективных средств преобразования энергии волн является новая поплавковая волновая электростанция (ПВЭС) морского базирования, разработанная и запатентованная компанией "Прикладные технологии".

Основными элементами ПВЭС являются механический преобразователь энергии волн, электрогенератор и накопитель энергии, размещенные внутри герметичной капсулы – поплавка. Капсула – поплавок имеет форму цилиндра. Из конструктивных соображений подводной части корпуса поплавка может придаваться иная форма. Механический преобразователь энергии волн состоит из колебательной системы и механического привода, раскручивающего электрогенератор. Под действием морской волны поплавок – ПВЭС выводится из состояния покоя. Капсула вместе со всем содержимым начинает совершать колебательные движения, находясь под действие силы притяжения Земли и Архимедовой силы. После перехода капсулы в колебательное движение колебательная система преобразователя также приходит в движение. Через некоторое время в такой системе устанавливается режим вынужденных колебаний с частотой, близкой к частоте колебаний поплавка в воде. Механический привод, сцепленный с колебательной системой, передает вращательное усилие на вал электрогенератора, вырабатывающего электроэнергию. Для повышения эффективности действия электростанции в ее состав входит накопитель энергии.

Использование накопителя энергии в качестве энергетического буфера позволяет создавать запас энергии в периоды неполной нагрузки электрогенератора, а в периоды максимальной нагрузки или морского затишья поддерживать его вращение. Исходя из принципа действия ПВЭС данного типа, частота колебаний капсулы в воде не зависит от особенностей процесса волнообразования в море, который, как правило, носит случайный характер. Устройство ПВЭС обеспечивает надежное функционирование системы ПВЭС–волна–Земля при любых длинах, скоростях, интенсивностях и направлениях распространения морских волн. В зависимости от назначения возможно создание модулей ПВЭС, как на малые (менее 1 кВт), так и на большие (более 1 кВт) выходные мощности. ПВЭС большой мощности могут образовываться путем составления многомодульных связок из оптимальных по характеристикам ПВЭС.

Суммарная электрическая выходная мощность таких связок может составлять десятки мегаватт. Многомодульные связки ПВЭС могут располагаться в акваториях мирового океана с высокой волнообразующей активностью, в местах мало или совсем не пригодных для мореплавания. Положение этих связок может фиксироваться как путем заякоривания или прикрепления к объектам на берегу, так и при помощи судов, перемещающих связки ПВЭС в акватории океанов с активностью. Подчеркнем еще раз, что эксплуатацию ПВЭС в больших масштабах возможно осуществить не нанося вреда окружающей среде путем освоения пространств, не пригодных для жизни человека, и использования "бросовых" первичных источников энергии, неприменимых с точки зрения традиционного энергопроизводства. Наряду с такими достоинствами, как использование возобновляемых источников энергии и экологическая чистота, эти электростанции позволили бы свести к нулю не только факторы тепло-газо-пылевого загрязнения, присущие тепловым электростанциям, но даже такие. факторы загрязнения окружающей среды, создаваемые наземными ветроэлектростанциями, как шум и вибрация. Экономические оценки стоимости подобных проектов в зависимости от технического облика показывают, что цена одного киловатт-часа энергии, вырабатываемой ПВЭС значительно ниже других электроустановок соответствующей мощности. Чрезвычайно широк круг возможных применений ПВЭС. Так ПВЭС различной мощности могут быть использованы для энергообеспечения прибрежных и островных поселений. В качестве основных или аварийных энергоблоков ПВЭС могут быть также использованы для электроснабжения морских судов. Одномодульные ПВЭС уже сейчас используются в качестве источников питания для световых и радиомаяков. На базе маломощных ПВЭС возможно создание метеосистем, глобальных и региональных систем связи и навигации, систем телекоммуникации, а также аппаратуры аварийного индивидуального жизнеобеспечения и для других применений. Мощные многомодульные связки ПВЭС могут служить хорошей энергетической базой для создания экологически чистых объектов перерабатывающей промышленности морского и прибрежного базирования. На таких объектах можно было бы осуществлять переработку морепродуктов; опреснять воду; организовать химическое производство на основе электролиза морской воды, а на основе электросинтеза получать мономеры и полимеры. В процессе электролиза морской воды помимо получения водорода и кислорода возможно производство озона, тяжелой воды, хлора, щелочей, различных солей, кислот и окислителей, многих других веществ и соединений для промышленного использования Энергопромышленные комплексы на базе многомодульных ПВЭС явятся хорошей предпосылкой для развития возможностей и других областей экономики. Электроэнергия, вырабатываемая ПВЭС может быть не только использована непосредственно объектами переработки или производства, но и накоплена с помощью различных аккумулирующих устройств для последующего использования.

Особенно перспективно использование мощных многомодульных ПВЭС для масштабного электролизного производства водорода, кислорода и озона. Использование ПВЭС, электролизеров и морской воды для производства водорода намного предпочтительнее основного процесса, используемого в настоящее время и основанного на конверсии углеводородов или нефтепродуктов. Тем более, что запасы этих ископаемых ресурсов сокращаются. Возможно, именно последнее обстоятельство определит нишу ПВЭС как незаменимого звена в проблеме становления экологически безопасной водородной энергетики на Земле.

Классификация использования ПВЭС:

Маломощные ПВЭС. Преобразующие электронные устройства. Энергообеспечение:

1. Прибрежных и островных поселений;

2. Морских судов, в том числе аварийное;

3. Аварийных систем жизнеобеспечения;

4. Меосистем;

5. Стовых и радиомаяков;

6. Гбальных и региональных систем навигации и связи;

7. Систем телекоммуникаций.

Мощные ПЭВС. Плавучие заводы:

Переработка морепродуктов;

Химическое производство;

Электролизное производство;

Переработка флоры и фауны морей в продукты питания и в сырье для технических нужд;

Производство водорода и кислорода на основе электролиза воды; развитие на этой базе водородной энергетики с использованием экологически чистых тепловых машин и электрохимических генераторов.