Новое слово в альтернативной энергетике – катамаран

Испытание макета плавучей парусной установки. Кадр из видео, предоставленного Кириллом Дегтяревым

Ученые научно-исследовательской лаборатории возобновляемых источников энергии географического факультета МГУ получили патент на изобретение «Парусная энергетическая установка». Она предназначена для выработки в прибрежных зонах, у морских побережий, речных берегов, на озерах и в лагунах.

Разработка ученых МГУ представляет собой катамаран с парусом, под днищем которого закреплена гидротурбина. Плавучая парусная установка движется благодаря якорю и системе маневрирования парусами по определенному маршруту, то есть совершает циклические движения в заданном угловом интервале. Таким образом парусное судно преобразует энергию двух сред – воздушной и водной. Оно движется под действием ветра, а движение в водной среде заставляет вращаться гидротурбину и вырабатывать электроэнергию. Эта электроэнергия может использоваться непосредственно на катамаране или передаваться по кабелю на берег.

Использование такой конструкции может быть эффективно в тех ситуациях, когда строительство ветровых или гидроэлектростанции сложно или невозможно в принципе. Например, при недостатке гидроэнергетических или ветроэнергетических ресурсов на суше; в рекреационной или природоохранной зоне, где возведение энергетических объектов исключено или как минимум нежелательно; на территориях с высокой плотностью инфраструктуры, где строить уже негде; в зонах сложных инженерно-геологических условий.

В этих ситуациях можно рассмотреть вариант возведения ветростанции в акватории (так называемой офшорной ветростанции). Но и здесь есть свои сложности – например, при больших глубинах или если акватория принадлежит охраняемой или рекреационной зоне, поскольку офшорная станция – это всегда крупная конструкция, влияющая на всю экосистему; если инженерно-геологические условия сложны для возведения фундаментальной конструкции.

«В этих ситуациях разработанная нами плавучая парусная установка не имеет альтернативы. Дополнительным плюсом является мобильность установки. Ее можно легко перебрасывать по воде в зависимости от изменения потребностей в энергии. В нашей стране использование таких установок перспективно на Крымском и Кавказском побережьях Черного моря, на побережье Каспийского моря. Там помимо прочего вода не замерзает, и установку можно эксплуатировать круглый год», – рассказал сообладатель патента, кандидат географических наук, научный сотрудник лаборатории возобновляемых источников энергии географического факультета МГУ Кирилл Дегтярев.

Запатентованную учеными МГУ установку можно использовать многофункционально. В частности, аккумулировать энергию непосредственно на борту, сделать станцию зарядки. Сам катамаран при этом возможно приспособить для рекреационных целей – оборудовав плавучее кафе или место для прыжков в воду и купания в открытом море. Поскольку катамаран движется по некоторой траектории, то пребывание на борту можно рассматривать и как своего рода небольшую экскурсию вдоль берега.

В марте–апреле 2021 года разработчики провели расчеты и испытания макета установки, в ходе которых она была усовершенствована. Ученым удалось добиться существенного повышения ее скорости, что означает соответственно и большее количество вырабатываемой энергии.

«Впереди более точные расчеты энергетической и экономической эффективности, проведение натурных испытаний. Только после этого можно будет рассматривать установку как потенциальный коммерческий продукт. Следующие стадии работы сопряжены уже с довольно высокими затратами, требующими поиска и привлечения грантов либо инвесторов, готовых финансировать проекты на стадии НИОКР, и мы намерены продвигаться дальше в этом направлении», – поделился Кирилл Дегтярев. 

***

Схема работы устройства была описана в статье сотрудников лаборатории К.В. Чекарева, К.С. Дегтярева, А.М. Залиханова и Д.А. Соловьева «Парусная энергетическая установка, преобразующая энергию потоков двух сред», опубликованной в журнале «Окружающая среда и энерговедение» (№ 3; 2020, стр. 39–46).