4.2 Использование энергии волн

Сложный характер поведения воды вполне можно разбить на следующие составляющие: периодические изменения уровня свободной поверхности в данной точке; изменение формы свободной поверхности: периодические изменение скорости частички воды в каждой точке; периодическое изменение давления в каждой точке.

На основе этого поведения можно предложить ряд принципов извлечения энергии из волны: использование разницы фазы колебания уровня воды в двух разных точках; использование разницы гидростатического давления в двух разных точках; использование наклона поверхности волны. Можно также воспользоваться одновременно несколькими из этих принципов.

Б ольшинство предлагаемых и существующих способов извлечения энергии волн используют только потенциальную энергию волны, а именно движение воды в волне вверх-вниз и сопутствующее ему изменение давления. Существуют два основных принципа использования этого вертикального движения. Первый - механизм, сделанный таким образом, что одна часть системы поднимается на гребень волны, в то время как другая опускается во впадину или остается неподвижной, будучи прикрепленной к морскому дну. Эти механические движения могут быть использованы для приведения в движение электрического генератора (см. схему).

Схема колеблющейся «утки Солтера»

Рисунок иллюстрирует одну из таких систем, так называемую «утку Солтера». Второй - существуют пневматические системы, в которых поднимающийся и опускающийся уровень воды втягивает или выталкивает воздух в сосуд или из сосуда, погруженного в морскую воду так, что перемещающийся воздух приводит в движение воздушную турбину. Эта идея проиллюстрирована на рисунке.

Схема волновой пневматической системы:

1 - поднятие воды на гребень волны; 2 - поток воздуха во время подъема воды; 3 - воздушная турбина; 4 - воздушное выпускное отверстие; 5 - движение волны; 6 - снижение уровня воды во впадине; 7 - воздушное выпускное отверстие

Также были попытки использования колебаний гидростатического давления, производимых возрастанием и убыванием уровня воды, и кинетической энергии движения воды.

В большинстве случаев волновая энергетическая установка вырабатывает электричество, которое затем передается на берег по проводам. В некоторых проектах энергия волн используется для накачивания воды. Эти перекачивающие системы могут, например, быть объединены с установками, использующими разницу температур воды в океане, так как им необходимо поднимать большие очень объемы холодной воды из глубин океана на поверхность. Одна установка, использующая энергию волн, которую можно назвать широко распространенной, - более 700 экземпляров было установлено по всему миру - обеспечивает энергией навигационный буй.

Сооружение больших волновых энергетических установок упирается в ряд препятствий, и главное из них - непостоянство волн. Также есть проблемы общие для всех морских установок. Это проблема крепления, коррозия и эрозия оборудования в агрессивной среде морской воды, обрастание ракушками и водорослями, проблема транспортировки произведенного электричества и устойчивость к штормам.

Однако нельзя сказать, что мы испытываем недостаток в предложениях или проектах по использованию энергии волн, и каждый год придумываются сотни новых способов извлечения энергии волн. Без сомнения, настанет день, когда волновые энергетические установки станут конкурентоспособными и внесут свою лепту в мировой энергетический баланс, что в первую очередь касается отдаленных островов.