Несмотря на огромные перспективы, энергия волн составляет минимальную часть глобальной генерации энергии. Сегодня разработчикам этой технологии трудно доказать ее ценность и значимость. Тем не менее, «программное обеспечение, которое уже готово к внедрению, обещает положить конец некоторым преобладающим проблемам в волновой энергетике». Насколько оно эффективно и что еще сдерживает энергию волн?
Большая часть энергии океанов вырабатывается за счет силы приливов и отливов, вызванных влиянием Луны. Энергия генерируется волнами, которые, в свою очередь, поднимаются ветром.
Согласно отчету Международного агентства по возобновляемым источникам энергии (IRENA), опубликованному в декабре, установленная волновая мощность в 2020 году достигла 2,31 МВт и в ближайшие годы ожидается около 100 МВт новых установок.
Девелоперские компании, как правило, «делают ставку на небольшие проекты, направленные на продвижение технологии для повышения конкурентоспособности». Шведская компания Eco Wave Power является одним из таких разработчиков, специализирующихся на причальных электрогенераторах. Запущенный в 2014 году, экспериментальный проект в порту Яффо (Израиль), вырабатывает 100 кВт. Партнерство с EDF, подписанное в конце 2019 года, предусматривает дальнейшее его расширение. Компания разработала проект мощностью 5 МВт в Гибралтаре. Стоимость проекта оценивается в 450 000 долларов США и финансируется на основании договора «купли-продажи» электроэнергии. В октябре компания приступила к планированию проектов во Вьетнаме, Австралии и Марокко.
Также в октябре компания объявила о выпуске программного обеспечения, которое «изменит правила игры», для мониторинга выработки волновой энергии в режиме реального времени. По словам генерального директора Инны Брейверман: «С помощью программного обеспечения Eco Wave Power в отрасли волновой энергетики заметно снизятся проблемы, существенно влияющие на ее коммерциализацию».
Насколько серьезной проблемой является коммерциализация энергии волн?
Небольшие масштабы использования энергии волн приводят к тому, что «небольшие компании-разработчики имеют более серьезные последствия в случае неудач». С 2000 года правительство Шотландии выделило более 271 миллиона долларов (200 миллионов фунтов стерлингов) для поддержки проектов в области волновой энергетики. В результате это привело только к безуспешным испытаниям и закрытию двух компаний в 2017 году.
Исследование, проведенное Университетом Стратклайда и Имперским колледжем Лондона, объясняет это несколькими факторами, «в первую очередь преждевременным акцентом на коммерциализацию проектов и отсутствием обмена знаниями».
В отчете IRENA говорится: «Оценка рисков энергетических проектов океана должна способствовать повышению осведомленности о надежности технологий и повышать доверие инвесторов. Океанические энергетические технологии нуждаются в финансирование для продвижения технологий на коммерческую стадию».
Браверман сказал: «Производство электроэнергии с помощью нашей технологии осуществляется по значительно более низким ценам по сравнению с оффшорными проектами волновой энергии, но для таких проектов по-прежнему не хватает долгового финансирования, а финансирование является ключевым фактором для масштабного развертывания технологии».
«Мы полагаем, что недостаток долгового финансирования для сектора волновой энергетики отчасти связано с новизной этого сектора по сравнению с другими секторами возобновляемой энергии, такими как ветряная и солнечная энергетика. Поэтому в настоящее время не существует общепринятого способа определения эффективности конкретного волнового энергетического проекта или прогнозирования энергии, которая будет генерироваться в рамках проекта».
«Мы считаем, что отсутствие способности определять эффективность или составлять надлежащие прогнозы препятствует попыткам сделать сектор волновой энергетики рентабельным. Если программное обеспечение, которое мы разрабатываем, после полной верификации, получит одобрение в качестве программного обеспечения, которое может правильно прогнозировать генерацию энергии волн, это станет значительным шагом вперед для повышения рентабельности всего сектора. Это снизит риски ошибочного прогнозирования объемов производства энергии на определенном участке, что, минимизирует финансовый риск».
Могут ли данные о мощности волн в реальном времени повысить эффективность технического обслуживания?
Компания выделяет разработку морской, прибрежной и наземной энергии волн. Береговые генераторы полагаются на волны, которые «катятся по неглубоким континентальным шельфам вблизи суши». Таким образом, они образуются при менее экстремальных условиях, чем те, которые существуют в более глубоких морских водах.
Так же, как и при генерации энергии морского ветра, затраты растут по мере удаления генерации от суши. Для эксплуатации и технического обслуживания энергии морских волн требуются корабли, водолазы и т.д.
В технологии используются наземные генераторы с плавучими стрелами, размещенными около причала. Они поднимаются и опускаются с волнами, генерируя энергию за счет гидравлического сжатия. Это оборудование будет тестировать программное обеспечение для мониторинга в реальном времени, но планируется сделать так, чтобы оно подходило для морских установок с использованием гидравлического сжатия.
Браверман сказал: «Важно иметь эффективную систему управления с данными в реальном времени. Система управления в основном собирает информацию с волнового буя, который является внешним по отношению к электростанции, и показывает, сколько энергии может быть произведено на основе данных о высоте волны, их частоте и других факторах. При этом учитываются заранее запрограммированные потери для преобразования энергии. Если фактически произведенное количество значительно отличается от количества, прогнозируемого программным обеспечением, тогда операторы электростанций в режиме реального времени увидят, что в процессе производства энергии произошел сбой. Они смогут удаленно подключиться к подсистемам программного обеспечения, таким как гидравлическая или электрическая система, и обнаружить подсистему, в которой произошла неисправность. Это будет способствовать снижению затрат на обслуживание и увеличение производительности за счет обнаружения ошибок в режиме реального времени и их устранения в кратчайшие сроки».
Что еще сдерживает силу волн?
Стоимость - это только один фактор, сдерживающий мощность волны. Исследование Strathclyde подчеркнуло «слабые стороны правительственной и промышленной стратегии по поддержке инноваций в области волновой энергетики».
Далее в нем говорится: «Мы обнаружили чрезвычайно сложную инновационную политику в области волновой энергетики, управляемую множеством различных финансовых агентств на трех уровнях государственного управления. Это также быстро меняется, появляются новые схемы, каждая из которых имеет свои собственные критерии приемлемости».
Необходимо изменить долговое финансирование волновой энергии, как это было принято для ветряной и солнечной энергетики. А также принять и внедрить нормативно-правовую базу, соответствующие правовые рамки, которые позволят быстрее реализовывать проекты в области волновой энергетики по всему миру.
«Во многих случаях к нам обращаются прибрежные города, страны и порты, которые просят узнать о возможности установки наших волновых электростанций на их волнорезах. Однако иногда они обнаруживают, что для такой реализации и подключения к сети нет правовой основы или четкого пути, что задерживает выполнение проектов».
В отчете Strathclyde также отмечалось отсутствие сотрудничества и обмена информацией между разработчиками: «Обмен знаниями затруднен из-за отсутствия кодификации знаний. Знания, полученные в результате исследований, проектирования и разработок, ограничивались опытом применения сотрудников конкретной компании».
Напротив, Браверман сказал, что компания протестирует свое программное обеспечение в рамках израильского проекта и предоставит доступ к полученным данным университетам и исследователям. После тестирования Eco Wave Power программное обеспечение будет доступно для третьих лиц.