Дэвид Росс - Энергия волн

Умственная активность является чертой м-ра Рассела. Это высокий, худощавый человек, отчужденный и весьма меланхоличный. Кажется, что целое поколение отделяет его штаб-квартиру в сельской местности Оксфордшира от напористых лабораторий Маргвуда и Восточного Килбрайда. Чувствуется, что м-р Рассел испытывает легкую неприязнь к новым фигурам, появившимся на сцене, хотя он слишком вежлив, чтобы говорить об этом. Его Гидрологическая исследовательская станция уже давно консультирует строительство морских объектов… Он испытывает естественную симпатию к м-ру Ботту — инженеру добротной старинной выучки; оба они очень далеки от крикливой атмосферы, окружающей проект Солтера.

Проекты Маврикия и Гидрологической станции имеют одну привлекательную особенность: оба они предусматривают создание большого искусственного водохранилища, идеального для развития рыбного хозяйства. В нем происходило бы непрерывное обновление морской воды, богатой кислородом и планктоном, а замкнутый водоем можно было бы разделить на плавающие секции для рыб различного вида, без опасности для рыболовства в открытом море.

Схематический план волновой электростанции.

Не следует упускать из вида еще одну положительную особенность, относящуюся и к другим проектам. Есть слово, которое должно огорчать и огорчает нефтяные компании: это «электролиз». При пропускании электрического тока через жидкость молекулы ее расщепляются и распадаются на водород и кислород. Водород можно использовать непосредственно в утилитарных целях, либо в смеси с известняками для получения метанола — жидкого топлива, способного заменить бензин для автомобилей и самолетов. Препятствием к этому до настоящего времени служило то, что для электролиза требуется больше энергии, чем способен дать высвободившийся водород. Процесс, следовательно, нерентабелен. Нет смысла тратить ископаемое топливо, чтобы получать суррогат пониженной калорийности. Но это перестает быть препятствием, когда, по выражению Солтера, «за волны платят боги». Мы можем оказаться на пороге открытия, когда море начнет производить не только электроэнергию, но и горючее, темп потребления которого угрожает нашим нефтяным запасам. Мы можем, действительно, посадить в клетку несколько тигров. «Свободную» энергию волн можно использовать также для работы опреснительных станций. М-р Ботт считает, что наличествующие в мире тенденции усиливают желательность создания автономных общин, способных эффективно удовлетворять свои потребности в энергии, пище, воде и в других предметах первой необходимости (сюда входит и горючее). Проект маврикийского типа стал бы с этой точки зрения «замечательным катализатором такого развития».

Рыболовство, опреснение морской воды и электролиз — не основное назначение волновой энергетики. Они — ее возможный побочный эффект. С ними связаны дополнительные достоинства проекта того типа, который был предложен для Маврикия, либо Гис-выпрямителя или затвора Рассела, если такое название предпочтительнее. Уже по этой причине правительству следовало бы уделить патриархальному Оксфордширу по меньшей мере столько же внимания, сколько уделяется эффективной активности других очагов волновой энергетики.

Сэр Кристофер Коккерель уже внес свой вклад в словарь: он является изобретателем Ховеркрафта. Внешне он может служить тем типом провинциала, который ненавидит государственную службу и обожает частную инициативу. Однако он первый дал толчок самой революционной идее в области волновой энергетики. Он первый заговорил о том, что новое направление необходимо связывать с широкой программой обеспечения занятости в судостроительной промышленности и использования там общественных фондов. Письмо, посланное им в «Таймс», осталось практически незамеченным: никто из влиятельных фигур в этой области не обратил на него внимания. Оно было опубликовано 21 декабря 1976 г., когда инженеры и ученые слишком заняты приобретением рождественских подарков, чтобы внимательно просматривать газеты. Он писал: «Мы имеем небольшую, застывшую и заброшенную программу развития некоторых новых источников энергии, рассчитанную на тридцатилетний период; между тем мы ежедневно слышим, что рабочим кораблестроительной промышленности, строителям нефтяных сооружений и электростанций не хватает работы. Разве это не служит достаточным основанием для того, чтобы, создав широкую программу развития солнечных, ветровых и волновых энергетических установок, скорее возродить к жизни эти отрасли, спасти людей от нищеты и непродуктивных затрат, вызванных безработицей? Вспомните изумительную всесокрушающую программу «Спитфайр»[26]. Это могло бы возродиться снова, если мы этого захотим. „В делах людских бывает прилив, влекущий их к счастью”».

О публицистическом таланте Солтера не приходится упоминать, но сэр Кристофер и сам мог упустить свой прилив, выбрав время для статьи столь неудачно; он, однако, отыгрался, спустив на воду энергетическое устройство значительных размеров. 19 апреля 1978 г. он установил в Соленте модель плота в масштабе 1/10, которая с тех пор выдает электроэнергию мощностью 1 кВт от волн, длина которых примерно в 10 раз меньше длины волн открытого моря. Полномасштабный генератор длиной около 100 м давал бы устойчиво 2 МВт, а цепочка плотов протяженностью 15 миль составила бы эквивалент электростанции мощностью 500 МВт.

Сэр Кристофер, приняв меня в своем доме в Саутгемптоне, рассказал, что побудило его заинтересоваться волнами. Волны представляли угрозу для Ховеркрафта, в процессе поисков пути, который бы уменьшил неприятности, он осознал их мощь. Бросая в воду камни и наблюдая расходящиеся круги, он размышлял, как получить энергию от волн, сходящихся к точечному объекту. И додумался до сооружения, которое, как он сказал, «должно напоминать корабль со сломанной кормой. Кораблестроители проектируют суда, чтобы такого не случилось. Мы же оттолкнулись от противоположной идеи».

Сооружение, известное как плот Коккереля, представляет шарнирную цепочку понтонов. Для удобства все зовут ее «плот». Первоначально полагалось, что отдельный модульный плот составят семь понтонов. Брайен Каунт, специалист по инженерным расчетам в Марчвудской лаборатории Электроэнергетического управления, сумел показать теоретически, что связка из меньшего числа понтонов будет эффективнее. В настоящее время модульный плот составляют три, иногда даже два понтона. Проектная линия из таких модулей может достигать 1000 км.

Плот принимает очертания поверхности моря. Передний понтон свободно движется вверх и вниз, подчиняясь колебаниям волн. Движения второго понтона более ограничены, ибо поверхность воды под ним становится более пологой, после того как большую часть энергии волны перехватит первый понтон. Третий понтон в цепочке вдвое длиннее первых двух и относительно устойчивее. Таким образом, трио движется в различных фазах, что составляет функциональный принцип конструкции[27].

Сэр Кристофер Коккерель

Каждое шарнирное крепление через два длинных шатуна и специальные рычаги соединено с поршнями внутри гидравлических цилиндров. Движение плота заставляет поршни двигаясь вперед и назад перекачивать жидкость в изолированной замкнутой системе. Через невозвратный клапан жидкость попадает в трубопровод. Жидкость перекачивается через четыре патрубка и под низким давлением поступает из резервуара под поршень, а под высоким давлением подается с рабочей стороны поршня в трубу. Протекая по трубе, она попадает на гидравлический мотор. В отличие от гидравлического насоса, более знакомого большинству, который выбрасывает жидкость, гидравлический мотор сам работает под действием потока. Свою энергию он передает генератору, вырабатывающему электричество.

Сэр Кристофер относится к гидроэнергетике без энтузиазма. «Люди, на попечении которых все это окажется, — говорит он, — будут не высококвалифицированными гидравликами в белых костюмах. Поэтому хотелось бы, чтобы система, как и старые паровые двигатели, была простой в эксплуатации. Все, что для них требуется, — это гаечный ключ; что же касается гидравлической системы, то и песчинка может вывести ее из строя. Решает практика. Лучше пользоваться примитивнейшей техникой, если она надежнее».

Сэр Кристофер затрагивает актуальный вопрос. Инстинктивно он за механическую систему и, подобно многим, полагает, что с гидравлическими силовыми установками не все благополучно. Обращаться с ручным тормозом в старинных автомобилях было значительно проще, чем с современной гидравлической системой. В гидравлических устройствах возникает задача борьбы с перегревом. Однако при огромных электрогенераторах, рассматриваемых здесь, использование механических передач сопряжено с большими трудностями.