Энергия волн: как получить электричество из моря

Наиболее активно энергия волн используется для обеспечения электричеством небольших автономных потребителей. Это направление получило мощный толчок с развитием интернета вещей и необходимостью мониторинга обширных морских акваторий.

Маломощные волновые генераторы, как правило, строятся по принципу осциллирующего тела. Их ключевое преимущество — высокая автономность. В отличие от солнечных панелей, которые бесполезны ночью или в пасмурную погоду, и ветрогенераторов, требующих постоянного ветра, волновые буи генерируют энергию непрерывно, пока есть хотя бы небольшое волнение на море.

Такие устройства решают главную проблему морских автономных систем — замену аккумуляторов. Регулярная отправка судна к датчику или бую только для того, чтобы заменить батарею, является дорогостоящей и сложной операцией. Волновые генераторы позволяют оборудованию работать годами без какого-либо обслуживания.

Буи являются классическим и наиболее успешным примером коммерческого применения волновой энергетики. Морские буи выполняют две основные функции: навигационную (маяки, ограждающие знаки) и научно-исследовательскую (платформы для сбора метеоданных).

Энергетически автономный навигационный буй представляет собой сложную инженерную систему. В его подводной части расположен поплавок, который движется вверх-вниз вместе с волнами. Это движение через систему рычагов или гидравлических поршней передаётся на генератор. Вырабатываемой энергии достаточно для питания яркого светодиодного фонаря-мигалки, радиомаяка для передачи координат и бортового компьютера.

Преимущества таких буев неоспоримы:

• Экономия: отсутствуют затраты на топливо и регулярные рейсы для обслуживания.
• Надежность: система работает 24/7 в любых погодных условиях.
• Экологичность: полностью отсутствуют выбросы и шум.

Подобные буи широко используются для освещения фарватеров, обозначения морских платформ и подводных кабелей по всему миру — от Северного моря до побережья Японии.

Научное сообщество является одним из главных заказчиков волновых энергетических установок. Для изучения климата, прогнозирования цунами, мониторинга миграции морских животных и состояния экосистем требуются тысячи датчиков, разбросанных по всей акватории Мирового океана.

Автономные донные сейсмографы, гидрофоны для прослушивания китов, датчики солености и температуры нуждаются в питании. Установка кабелей питания к каждому такому прибору на глубине нескольких километров технически невозможна или экономически абсурдна. Здесь на помощь приходят компактные волновые источники энергии.

Датчик с волновым питанием может быть выполнен в виде небольшого поплавка, прикреплённого к донной станции. Колебания поплавка приводят в действие микрогенератор, который заряжает суперконденсатор или небольшую аккумуляторную батарею. Этой энергии хватает для периодического включения прибора, сбора данных и их передачи на спутник или проходящее судно. Такие системы позволяют создавать глобальные сети мониторинга океана, работающие полностью автономно десятилетиями.

Хотя волновая энергетика пока не способна конкурировать с традиционной генерацией в масштабах национальных энергосетей из-за суровых условий эксплуатации и высокой стоимости оборудования, её ниша в обеспечении автономным питанием удалённых морских объектов уже сформировалась и активно развивается. Это технология будущего для «умного» наблюдения за океаном.