Концепция, которую проповедует Александр Архипович Темеев, руководитель ООО, вкратце такова. Природная тепловая машина (солнце) нагревает поверхность определенных участков земли до разных температур. Соответственно, и давление над ними получается разное. Возникают ветры, которые в морях, океанах и других водных объектах поднимают ветровые волны. Потоки солнечной энергии позволяют преобразовать ее в электрическую с эффективностью примерно 200 Вт с 1 кв.м. Теоретически возможный съем энергии от ветровых потоков — 650 Вт с 1 кв.м при скорости 10 м/с. А с 1 м фронта волны, согласно глобальному распределению волновой энергии по Мировому океану, может сниматься: 40 кВт вокруг Великобритании, 70 кВт у Тасмании, до 130 кВт в Испании, до 52 кВт на Южных Курилах. Объяснение простое — плотность воды в 800 раз выше плотности воздуха. Именно волны — концентрат энергии, получаемой от природной тепловой машины.

Полученную электроэнергию можно использовать напрямую в промышленности и энергоснабжении, а также привлекательно, раз она создается в морях и океанах, направить ее для электролиза морской воды (естественного электролита) с целью получения водорода и кислорода. Сжигая водород в кислороде, получим воду. Таким образом, замкнут цикл получения энергии и ее использование является экологически чистым.

Поплавковая волновая электростанция

ПВЭС преобразует энергию морских и океанских волн в электроэнергию. Это герметичная капсула (рис.1), расположенная вертикально на поверхности моря за счет балласта в ее нижней части. Внутри капсулы подвешена колебательная система — пружина с грузом, которая связана с каким-либо приводом. Двигаясь вверх-вниз, груз через привод раскручивает электрогенератор. Таким образом, энергия волн преобразуется в электроэнергию. Подобные устройства-модули могут создаваться от единиц ватт до десятков киловатт. А.Темеев считает, что в одном модуле можно создать устройство мощностью до 50 кВт. При необходимости можно объединить такие модули в сеть поплавков, чтобы выдать нужную мощность (до десятков и сотен мегаватт). Работы «Компании «Прикладные технологии» поддерживало ЮНЕСКО, а основная их часть выполнена на грант Европейской комиссии.

Стадии реализации ПВЭС

Проведено физико-математическое моделирование и получена динамическая модель поплавкового преобразователя энергии волн. Осуществлено экспериментальное моделирование в лабораторных условиях. Построена демонстрационная модель в натуральную величину. Это 11-метровый цилиндр диаметром 1,2 м, в котором и расположена довольно сложная маятниковая система. Внутри этой трубы помещен линейный электрогенератор, но может быть и роторный. Какой именно — зависит от того, что удобнее и выгоднее. Реальные размеры, например, для устройства 10 кВт — высота 15 м, диаметр 2,5 м. Для 50 кВт — высота 16—18 м, диаметр около 5 м. «Для моря-океана такие размеры — песчинка», — говорит Александр Архипович. Многомодульная станция может состоять из сотен и даже тысяч таких устройств(рис.3).

Разумеется, есть масса проблем, начиная со штормоустойчивости всей системы и кончая способами передачи электроэнергии. Одно дело, когда ее надо доставить на берег, а другое — если с помощью ПВЭС будет обеспечиваться жизнедеятельность нефтяных платформ. Экологи в Северном море, чтобы не допустить его загрязнения, не позволяют демонтировать платформы с отработанными скважинами. А на них есть и жилищная, и производственная инфраструктура. Сам бог велел использовать готовое для переработки морепродуктов на них. Или для заправки кораблей, тем более что идет переход на водород, который можно здесь и вырабатывать.

А что на Западе?

Мир примерно 40 лет изыскивает способы для получения энергии из волн. Работы ведутся в США, Великобритании, Канаде, Австралии, Франции, Норвегии. Так, в принципе (способе) колеблющегося водяного столба набегающая волна переливается в кессонную камеру, и за счет перепада давления из-за разности высот волны и уровня в камере воздух из нее вытесняется и прогоняется через воздушную турбину, крутящую электрогенератор. Такие устройства есть в Шотландии (Limped), на Азорских островах (Португалия), в Китае. Есть переливные устройства, в которых по наклонной плоскости набегающая волна заполняет небольшой бассейн, и под небольшим напором раскручивается низконапорная гидротурбинка, в свою очередь вращающая электрогенератор. Такая установка есть в Норвегии (Topchan). Аналогичное устройство имеется в Дании (волновой дракон).

Существуют качающиеся устройства, состоящие из множества модулей. В точках их сочленения при изгибах на волнах жидкость накачивает гидротурбины, раскручивающие электрогенераторы. Самое известное такое устройство — Пелатес. Это «змейка» длиной 165 м. Примерно 35 м каждый модуль. Совершенно очевидно, что вся эта сеть может быть эффективной в единственном случае — если длина модуля будет в точности равна половине длины волны, а фронт волн перпендикулярен устройству. Такого не бывает. В этот проект вложено 120 млн долл. за 13 лет работы.

Все вышеперечисленные устройства А.Темеев относит к пассивным. Сами они на источник (волну) никак не  влияют. Нет обратной связи. В устройстве Темеева собственная частота колебания маятника находится в спектре частот возбуждаемых волн. Делается это целенаправленно. Циклическая частота колебаний любого устройства ω≡√k/m, где k— коэффициент жесткости, m— масса. И тем и другим можно варьировать в зависимости от реализации, подстраиваясь под параметры внешнего волнового поля. Именно возможностью подстройки устройство Темеева отличается от всех остальных, разрабатываемых в мире. «В основных акваториях, — добавляет Сергей Темеев, — спектр частот известен». В открытом океане они могут меняться в зависимости от ветровых потоков. По своим колебательным свойствам устройство Темеева согласовано с волновым полем, что и требуется для отбора энергии от него. Такое устройство называют активным.

Практическая сторона дела

В настоящее время усилия Темеевых направлены на практическую отработку конструкции модуля ПВЭС, в частности, механизма обратной связи. Чем ближе собственная частота колебательной системы к частоте возбуждения (волн), тем интенсивнее отбор энергии модулем от волнового поля. Алгоритм подстройки успешно опробован на стенде, который в натуральную величину соответствует модулю мощностью около 5 кВт. Экспериментальное моделирование продолжается для точного выяснения того, как взаимодействуют все узлы конструкции, их согласованной работы, особенностей собственно генерации электроэнергии, методов подстройки всей системы под частоту возбуждающих волн. В любом случае практические испытания в акватории не за горами, но чтобы добраться до них, проекту Тимеевых нужна мощная поддержка.