Специалисты компании «Крок-1» под руководством В. Овсянкина создали конструкцию волновой электростанции, которая преобразует энергию морских волн в открытом море, имеющую ряд кардинальных отличий от существующих ВЭС.

Волновая электростанция Овсянкина, прежде всего, спроектирована так, что ее функционирующие части (элементы, поглощающие энергию) являются частью водной среды, где они находятся.

Относительные перемещения определенных объемов воды, возникающие при прохождении волн, воспринимаются рабочими элементами станции с помощью гидродинамического напора, что создает на рабочих валах крутящий момент. Этот момент преобразуется и передается на вал генератора трансмиссией.

Конструкция ВЭС в Украине запатентована и обладает хорошими перспективами для патентования разных модернизаций конструкции в остальных странах.

У волновой электростанции модульная конструкция. На одном километре волновой области устанавливается до 24 модулей. Их можно объединить в одну ВЭС или в 6 ВЭС, каждая из которых включает 4 модуля. Целесообразность каждого решения определяется при разработке определенного проекта на возведение и учете всех факторов.

Для океанов и открытых морей производятся модули мощностью 1 и 2 МВт, для закрытых морей – модули до 0,5 МВт.

Мощность и размеры модуля, являющиеся рекомендованными, рассчитываются по энергетическому потенциалу эксплуатации акватории. С береговой подстанцией ВЭС соединяется электрическим кабелем.

Надежность функционирования ВЭС в штормующем море зависит от особенностей конструкции: проницаемость для волн и способность опускаться на глубину в область действия волн определенных параметров.

Акватория, где будет установлена ВЭС, должна быть полностью открыта волнам, ее глубина должна быть от 25 метров и приближаться к объекту потребления электроэнергии максимально.

При выборе акватории более выгодны участки моря, характеризующиеся более высоким энергетическим потенциалом и с большой сезонной продолжительностью среднестатистического уровня волнения.

Преимущества установки

Волновая электростанция, как объясняют разработчики, обладает следующими преимуществами:

- Повышенной эффективностью, которая определяется тем, что установка является гибкой системой, поглощающей энергию. Данная система непрерывно меняет свои параметры под действием накатывающихся морских волн широкого диапазона амплитуд и длин;

- Невысоким уровнем капитальных удельных затрат (3500-4000 долларов за кВт);

- Небольшой себестоимостью вырабатываемой электроэнергии (0,05-0,08 доллара за один кВт-ч);

- Пониженной материалоемкостью (до 150 кг/кВт);

- Высокой устойчивостью в море во время шторма;

- Мобильностью (можно отбуксировать на другой участок акватории).

Работы над созданием волновой электростанции осуществлялись НПФ «Крок-1» больше 20 лет. За данное время было восемь этапов испытаний макетов станций, а также опытного образца, мощность которого 10 кВт (ВЭС-10).

Макеты испытывали в волновом бассейне, принадлежащем Институту гидромеханики НАН Украины, а также в естественных условиях Киевского моря. Результаты проведенных испытаний подтвердили, что макеты работоспособны и позволили получить исходные информационные данные для проектирования опытного образца электростанции.

На базе результатов, полученных в ходе испытаний Национальным авиационным университетом города Киева, сформирована методика расчетов параметров элемента, поглощающего энергию.

Естественные испытания

Опытный образец ВЭС-10 выполнен Киевским судостроительным заводом в 2006 году. Его испытания осуществлялись весной 2007 года в городе Севастополь на базе украинского "Государственного океанариума", являющегося научно-исследовательским центром вооруженных сил.

ВЭС-10 после спуска на воду была отбуксирована на 60 метров от пирса. Пункт контроля и управления станции размещался на пирсе в автомобиле ГАЗ 66. Со станцией он был соединен кабелем управления и силовым кабелем, проведенными по дну акватории. Нагрузка создавалась реостатами.

Электростанция ВЭС-10 предназначена для воздействия волн высотой до одного метра, поэтому местом испытания выбрали Казачью бухту, которая защищена от волн открытого моря. Глубина в точке установки равнялась восьми метрам. За период испытаний в акватории фиксировались волны высотой до 2 метров и времена штиля.

При действии волн высотой 0,3-0,4 метра вращение рабочего вала составляло 4-5 оборотов/мин, что равносильно данным тахометра, зафиксированным на валу генератора 400-500 об/мин.

Самой эффективной была работа ВЭС-10 при действии коротких волн высотой 0,6-0,7 метра, длиной 2,0-2,2 метра. Обороты рабочего вала при этом оказывались в пределах 12-15 об/мин, а мощность, вырабатываемая генератором, составила 2-3 кВт.

Результаты испытаний дали следующие выводы. Образец для опытов ВЭС-10 показал работоспособность в пределах расчетных высот волн и испытания выдержал.

Для волновых проектируемых электростанций длина элемента, поглощающего энергию, должна соответствовать примерно 1-2 длинам предельных волн необходимого диапазона для определенной акватории, независимо от того, какова мощность станции. Так, для акватории Черного моря длина поглощающего энергию элемента должна равняться 40-50 метрам.

По результатам испытаний также были сформированы технические требования на создание типового проекта модуля волновой электростанции мощностью 200 кВт, подходящей для акватории Черного моря. Аналогичный проект был подготовлен украинским Национальным университетом кораблестроения (Николаев).

Применение энергии волн морей обеспечит условия, необходимые для стремительного развития разноплановой инфраструктуры о. Змеиный, объектов, расположенных в прибрежной зоне и на континентальном шельфе, при этом даст возможность сохранить уникальную экологическую среду Черного моря.

В конце 2008 года проект по сооружению ВЭС был рассмотрен и одобрен советом ученых украинского Государственного проектно-конструкторского и научно-исследовательского института инновационных технологий в сфере энергосбережения и энергетики.

Объем электрической энергии, получаемой с ВЭС мощностью 2 МВт в год, превысит 15000 Мвт-ч, что по средним ценам в мире стоит 1,5-2,0 млн. долларов.