Энергия волн [Дэвид Росс] (fb2) читать онлайн

От переводчика

В предлагаемой книге обсуждается возможность использования энергии морских волн. Это не фантастика и не завтрашний день. Это уже существующее направление, и вопрос лишь в том, в какой мере надлежит стимулировать его развитие.

Вопрос труден, ибо он связан со многими противоречивыми аспектами планируемой энергетической политики.

Уровень развития энергетики является показателем экономического развития и необходимым его условием. В настоящее время спрос на дешевую первичную энергию значительно превышает предложение и в западном мире чувствительно ощущается ее нехватка. Это приводит к свертыванию ряда направлений в автомобильной промышленности, судостроении и авиации, оказавшихся несостоятельными перед лицом энергетических трудностей, а также к отказу от перспективных, но энергоемких технологий в сталелитейной и химической промышленности. Существующий уровень энергопотребностей не позволяет перейти к освоению новых обширных территорий. Наконец, существующие потребности в энергетическом топливе не позволяют обратиться к использованию угля и нефти, более рациональному, нежели их простое сжигание, невзирая на катастрофические последствия для окружающей среды. Такова реальность.

А каково будущее? Специалисты считают, что в ближайшие десятилетия потребность в энергии, в первую очередь — в электроэнергии, будет бурно расти. Это связано с ростом народонаселения, продолжающейся индустриализацией, автоматизацией процессов и развитием транспорта. В настоящее время более половины потребностей в энергии приходится на промышленно развитые страны и на 6% населения Земли приходится более 7 кВт на человека, а в 80 странах третьего мира — лишь 0,2 кВт на человека. Вместе с тем именно развивающиеся страны, в которых проживает более 2/3 населения земного шара, представят энергетический рынок огромной емкости, заполнение которого необходимо для их экономического развития. К этому следует добавить, что при прогнозируемых среднегодовых темпах прироста энергии (4%) мировые запасы нефти будут исчерпаны приблизительно за 40 лет, газа — за 50 лет и угля — за 70—110 лет.

Переживаемые трудности и требования завтрашнего дня определяют структурные изменения в мировом энергохозяйстве. Основная тенденция заключается в строительстве атомных электростанций и постепенном вытеснении угля и нефти ядерным горючим в качестве основного энергоносителя. Появившееся третье поколение атомных электростанций с реакторами-размножителями на быстрых нейтронах является энергообъектом, перспективность которого связана с тем, что в нем воспроизводится больше ядерного топлива, чем расходуется для получения тепловой энергии. Более отдаленная, но и несравненно более грандиозная перспектива связана с управляемыми термоядерными реакциями, в которых энергия получается за счет дефекта массы, например, в процессе слияния двух ядер тяжелого водорода (дейтерия), имеющегося в морской воде, в ядро гелия. Создание электростанции на таком принципе представит практически неисчерпаемый источник дешевой энергии. Предполагается, что прототипная установка, использующая технологию ядерного синтеза, появится уже к концу столетия.

Таково будущее. Оно радужно, но, к сожалению, несколько отдаленно и неопределенно, как, впрочем, и положено быть будущему. На подступах к нему мировая энергетика под давлением усиливающегося спроса осваивает новые энергоисточники. В этом ряду наиболее привлекательным представляется использование энергии Солнца, внутреннего тепла Земли и энергии океана. Исследования в этой области неуклонно развиваются и действие первых установок уже начинает несколько сказываться на энергобалансе отдельных стран.

Реальные возможности промышленного использования энергии Солнца связаны со строительством больших электростанций башенного типа, повышением эффективности термодинамических преобразователей, а также с разработкой химических технологий типа фотосинтеза. Ежегодные капиталовложения в гелиоэнергетику быстро растут. Так, в США, например, они сейчас уже составляют более половины вложений в строительство электростанций.

Еще более определенные перспективы связаны со строительством геотермальных электростанций, утилизирующих тепло подземных горячих источников. Общая мощность уже работающих в мире установок превышает 1400 мВт, что составляет около 1% мировой выработки электроэнергии.

Таким образом, мы являемся свидетелями мобилизации всех возможностей современной науки и техники для решения актуальных задач энергетики. Широкий фронт работ включает самые разные, еще вчера казавшиеся фантастическими, направления, от строительства крупных, более 1000 мВт, атомных электростанций до создания синтетических энергоносителей и от исследований по управлению термоядерной реакцией до первых опытных и промышленных образцов утилизации энергии Солнца, тепла Земли и ветра. Видное место в этом ряду занимают работы по исследованию энергии океана.

Существует ряд мест с высоким уровнем прилива, где планируется установка мощных приливных электростанций (заливы Кука (США), Сен-Мало (Франция), Фанди (Канада), Пенжинская губа (СССР)). В настоящее время существует несколько действующих опытных ПЭС; в 1981 г. ожидается пуск трех сравнительно крупных станций в Канаде общей мощностью 5600 МВт.

Разработки в стадии проектного рассмотрения относятся к созданию термальных установок для отъема тепловой энергии слоев тропических морей и размещения ряда крупных турбин, утилизирующих энергию Гольфстрима и Куросио. Эти проекты финансируются, и реализация некоторых из них ожидается в 1990-2000 гг.

Однако самым грандиозным и смелым направлением в энергетике океана является появившаяся лишь несколько лет назад волновая энергетика. Впечатляющей является сама идея получения энергии от морских волн в больших масштабах, хотя эта возможность и не связана с каким-либо выдающимся изобретением, знаменующим событие в технике. Она выступает как результат и выражение достаточно высокого научно-технического потенциала, и сегодня вопрос стоит не о принципиальной реализуемости волновых электростанций, а о том, насколько их появление оправдано и увязано с необходимостью удовлетворения комплексу требований, среди которых собственно энергетические проблемы не являются самодовлеющими. Сюда относится в первую очередь все более отчетливо осознаваемая необходимость изменения структуры энергоносителей путем развития альтернативных (по отношению к нефти и углю) источников энергии для уменьшения загрязнения среды и создания предпосылок внедрения рациональных технологий переработки ископаемого топлива. Появление и развитие волновой энергетики свидетельствует о ее способности стать одним из фрагментов сложной картины энергетики будущего.

Волновая мощность Мирового океана оценивается в 2,7 млрд кВт, что составляет около 30% потребляемой в мире энергии. Целесообразность установки волновых электростанцией определяется региональными особенностями и прежде всего плотностью приходящей энергии — ее величиной на единицу длины волнового фронта. Некоторые промышленно развитые западные страны имеют шельфовую зону с высокой концентрацией волновой энергии; на участках прибрежной зоны США и Японии, где планируется размещение станций, она составляет около 40 кВт на метр волнового фронта. Еще более благоприятны в этом смысле условия на западном побережье Англии; в районе Гебридских островов, например, удельная мощность фронта достигает 80 кВт/м.

Волновые электростанции сравнительно недешевы. Это понятно, если представить их жизнедеятельность в условиях, когда эффективность возрастает с ростом агрессивности среды. Удельная стоимость их составляет 4000 — 5000 фунтов стерлингов на 1 кВт вырабатываемой энергии, в то время как стоимость тепловых и атомных электростанций — 500 — 1000 фунтов стерлингов на 1 кВт.

Функциональный принцип работы волновой электростанции состоит в преобразовании потенциальной энергии волн в кинетическую энергию пульсаций и оформлении пульсаций в однонаправленное усилие, вращающее вал электрогенератора. Каждая из стран выдвинула собственные варианты реализации этого принципа. Так, преобразователи энергии морских волн, разработанные в Японии, основаны на вытеснении воздуха из ограниченного объема при колебании поверхности воды с подачей воздуха на воздушную турбину. В настоящее время в Японском море испытывается плавучая электростанция «Каймей», выполненная по проекту с участием США, Канады и Англии, мощностью 330 кВт и стоимостью 140 млн. йен. Целью исследований является снятие характеристик воздушных турбогенераторов с помощью телеметрической аппаратуры, определение демпфирующего эффекта при отборе энергии волны, опробование системы крепления станции морскими якорями и испытание систем передачи электроэнергии на берег. Промышленный образец будет иметь 9 воздушных турбин общей мощностью 2 МВт. Помимо этого, с 1978 г. в морских условиях работают около 300 преобразователей небольшой мощности, обеспечивающих задачи навигации.

Преобразователь мощностью 2 МВт, разработанный в США, представляет собой конструкцию в форме полусферы, диаметром 75 м и высотой 18 м, укрепленную на коралловом атолле ниже уровня океана; на поверхности остаются лишь направляющие лопатки низконапорной турбины, соединенной с генератором. Такая станция обеспечит электроэнергией прибрежный поселок из 800 домов и будет служить берегозащитным сооружением.

Примером обеспечения энергией большого острова, не имеющего никаких обычных энергоисточников, является программа, разработанная для острова Маврикий в Индийском океане. В лагуне, отделенной от океана дамбой, располагаются две электростанции мощностью 18 МВт. Низконапорный гидравлический таран использует энергию волн для закачивания воды в общий водосборник на берегу, откуда вода поступает к низконапорным гидротурбинам. Оптимизированный вариант такого преобразователя бассейного типа, разработанный в Норвегии, имеет систему фокусировки волн, вынесенную в море и завершающуюся воронкообразным каналом, что позволяет заполнить резервуар, поднятый на высоту 100 м над поверхностью моря; из резервуара вода поступает на лопатки турбины.

А какова ситуация с развитием волновой энергетики в Англии — стране, история и традиции которой столь тесно связаны с морем, стране, обладающей всем необходимым для принятия очередного вызова окружающей ее стихии? Об этом читатель может узнать из предлагаемой книги. В ней рассматриваются технические особенности и ход реализации английских проектов преобразователей волновой энергии, но эти и связанные вопросы подчинены общему полемическому строю книги, направленному на ориентацию общественного мнения в поддержку нового направления как противовеса энергетике, использующей уголь, нефть и уран. Возможно, что изложение не везде покажется читателю одинаково интересным, еще более вероятно, что найдутся читатели, которым позиция автора покажется несколько категорической. Однако трудно не увлечься энтузиазмом и пылкостью, с которой отстаивается эта позиция, и верой автора в будущность волновой энергетики. Со страниц книги звучит горячий призыв к активному внедрению альтернативных энергоисточников и доносится гул сражения за новый облик завтрашней энергетики.

(обратно)

Предисловие

Эта книга является результатом обучения, длившегося тридцать месяцев, в течение которых ведущие эксперты с великим терпением вводили меня в совершенно новую область техники. Книга написана прежде всего для читателя, не связанного с техникой и нуждающегося в понимании смысла энергетической революции. То есть для всех, кого интересует облик будущего. Читателю, которому техническая сторона дела покажется трудной, я рекомендую бегло просмотреть главы 2 и 4 и потом вернуться к ним: усвоить их легче после ознакомления с историей открытия энергетических возможностей волн.

Это первая книга об использовании волновой энергии, и, полагаю, впервые, с тех пор как программа научных и инженерных исследований была принята, она представляется во всех деталях для широкой публики. Увлекательная и временами веселая история, в главе 5, о том, что происходило за сценой в министерстве энергетики, представляет гражданское управление с наилучшей стороны и может, я надеюсь, ободрить тех членов руководства, которые считают, что люди, занимающиеся информацией, более полезны, если они освещают технические возможности Уайтхолла, а не одержимо гоняются за секретами. Я особенно обязан д-ру Фредди Кларку, Гордону Гудвину, Роджеру Поупу и Дереку Тодду. Я получил всестороннюю помощь секретаря Руководящего комитета по волновой энергетике Клива Гроув-Палмера, который оказал на меня и на всю программу стимулирующее воздействие. Я благодарен также Лоуренсу Дрэйперу из Института океанографии за технический инструктаж, Яну Гленденнингу из Центрального электроэнергетического управления, Уолтону Ботту из агентства Кроуна, Стефану Солтеру и его сотрудникам из Эдинбургского университета, Гидрологической исследовательской станции, сэру Кристоферу Коккерелю и его коллегам, талантливой группе Национальной инженерной лаборатории. Некоторые из упомянутых в книге специалистов ознакомились с рукописью и сделали полезные замечания.

Я бесконечно благодарен также Тамаре, моей жене, которая в течение двух с половиной лет жила под рев волн, заполняющий не только нашу гостиную, но и спальную комнату, ставшую комнатой волновой энергетики, а также телевизионную комнату, ставшую спальней, и которая выдерживала это стоически, хотя сама она из Швейцарии — одной из немногих стран, ничего не выигрывающих от обсуждаемых в книге идей.

(обратно)

Распределение ролей

Реквизит

Плот.

Сэр Кристофер Коккерель предложил тройку шарнирно связанных понтонов, следующих профилю волны. Когда передний понтон, подобно поплавку, свободно перемещается вверх и вниз, второй качается со сдвигом фазы, а третий — остается относительно неподвижным. Поворачиваясь в шарнирах, понтоны толкают вперед и назад рычаги и двигают поршни гидравлических насосов, которые, перекачивая жидкость, приводят в действие гидравлический мотор. Мотор вращает генератор, вырабатывающий электричество.

Утка.

Стефан Солтер, инженер из Эдинбургского университета, сконструировал связку легко качающихся поплавков удлиненной конической формы, насаженных со стороны утолщенной части один за другим на общий опорный вал. Их называют утками Солтера, потому что подвижная верхушка — «клюв» поплавка — наклоняется вверх-вниз, ныряет на волне, в то время как опорный вал должен поворачиваться, возможно, меньше, чтобы улавливалась значительная часть волновой энергии. Колеблющиеся клювы приводят в движение центробежные насосы, которые в свою очередь дают энергию генератору.

Столб Масуды.

Изобретатель — японский морской офицер, предложивший использовать открытую снизу емкость типа перевернутого бака с отверстиями наверху и с воздушной прослойкой над ватерлинией. Поднимаясь или падая, волна соответственно выталкивает или всасывает воздух внутрь емкости через отверстия. Колебания столба воздуха приводят в движение турбину, соединенную с генератором. Конструкция была усовершенствована и разработана Ист-Килбрайдской национальной инженерной лабораторией вблизи Глазго, где ее назвали осциллирующим водным столбом.

Затвор Рассела.

Это силовая станция, стоящая на морском дне в отличие от других сооружений, которые являются плавучими. Она создана Уоллингфордской гидрологической исследовательской станцией в Оксфордшире, где официально зарегистрирована как Гис-выпрямитель. Следуя директору, Роберту Расселу, я предпочитаю более удобное название — шлюз. Станция похожа на высокую стену из панелей с рядами не открывающихся наружу клапанов, которые принимают приходящие волны, подобно тому, как параллельные шеренги почтовых ящиков принимают письма. Вода проталкивается в приемные отверстия и попадает во внутренний бассейн, поднимая в нем уровень. Единственный вывод из него ведет через турбину в другой бассейн с более низким горизонтом, что весьма похоже на систему, понижающую уровень воды в шлюзовой камере. Вода, стекая вниз, вращает турбину, производящую электричество.

Имеются также проекты устройств, разработанные Викерсовской береговой службой, Белфастским университетом, Ланкастерским университетом, Королевским колледжем и рядом других центров.

(обратно)

Главные роли.

Министерство энергетики, Руководящий комитет по волновой энергетике, Харуэлл, Центральное электроэнергетическое управление, Саутгемптон, Институт океанографии, Вормли, Суррей, Ист-Килбрайтская национальная инженерная лаборатория, Глазго, Уоллингфордская гидрологическая исследовательская Станция, Оксон, агентство Кроуна и другие.

(обратно) (обратно)

Введение

Во второй половине дня 29 апреля 1976 г. британское правительство объявило о том, что выполнение двухлетней программы исследований по волновой энергетике стоило свыше миллиона фунтов стерлингов. Заявление было сделано заместителем министра энергетики м-ром Алексом Иди, и на пресс-конференции официальные лица приложили все старания, чтобы принизить значимость проекта и игнорировать наши намеки на недостаточное финансирование проекта. Все же через год, 5 апреля 1977 г., сумма была несколько увеличена и составила 2,5 миллиона фунтов. Сообщил об этом снова м-р Иди. Третья «капля в море», как выразился один комментатор, составила 2,9 миллиона фунтов и поступила из фонда альтернативных источников энергии; в это время уже сам м-р Энтони Ведгвуд Бенн сделал заявление в палате общин. Отстаивая ассигнования, он сказал, что «ускорение прогресса сдерживается не уровнем финансирования, а состоянием используемой техники». Что касается исследований в области волновой энергетики, то правительство к этому времени ничего не сделало для пропаганды таких усилий. Существовала сильная тенденция принизить значение направления, которое предлагало, если воспользоваться словами первого отчета, «изменчивое и отчасти непредсказуемое снабжение электричеством». Правительственные чиновники знают, как вылить ушат холодной воды на новую идею, особенно если она бросает вызов установившемуся порядку.

И все же мы, по-видимому, находимся на пороге развития нового направления, столь же значительного, как использование паровой энергии. Количество энергии в районе, именовавшемся «районом возможного местоположения волновой энергии», от Гебридских островов к Корнуэллу и устью Бристольского канала и далее к северо-востоку Англии, было оценено как величина, пятикратно превышающая средний годовой запрос Центрального электроэнергетического управления. Эта оценка исходит не от ярого сторонника новых идей, пытающегося запустить руку в государственный карман. Оценка была сделана той самой группой, которая представит свои весьма неуклюжие объяснения в случае, если погаснет свет и остановятся заводы, т.е. группой экспертов того же Центрального управления. Ее авторитетный и всеобъемлющий доклад содержит множество оговорок относительно того, что представленные цифры следует интерпретировать осторожно. Перед нами по-прежнему стоят проблемы, решение которых возможно лишь после того, как большие генераторы будут вынесены в открытое море. Вопросы сводятся к следующему. Как собирать энергию волн? Как ее передавать? Какая часть ее дойдет до потребителя? При изложении фактов я не обойду возникающих трудностей. И надеюсь показать, что трудности эти можно разрешить.

Мы переживаем пленительный период — вот уже четыре года! — в изучении волновой энергетики, когда у каждого заинтересовавшегося предметом, от дилетанта до высококвалифицированного инженера, захватывает дух от практических возможностей проекта. Любой, подумав о них, вздрагивает: что за восхитительная идея! Мы окружены волнами. Море почти беспредельно. Волны вечны. Все, что нам требуется, — это водяное колесо и кабель. К тому же море самое бурное, а следовательно самое продуктивное, — зимой, как раз когда мы более всего нуждаемся в энергии. Мы получим электричество, не загрязняя среду при сжигании угля и нефти, не расщепляя уран, не заботясь о себестоимости «топлива», не боясь, что запасы его когда-нибудь иссякнут.

Затем наступает отчаяние. Технические затраты будут огромны. Море разрушит все предоставленное его ярости. Содержание и ремонт будут в лучшем случае дорогостоящими, а в худшем — невозможными. Если мы заберем энергию моря, успокоив его поверхность, то берега и гавани будут засоряться. И как быть, если волнение прекратится неожиданно, что случается иногда даже в Северной Атлантике, а на силовые станции поступили запрос и требование принять волны в ближайшие минуты.

И наконец наступает третье, сбалансированное, состояние — узловая линия, по волновой терминологии.

Что касается затрат, то можно сконструировать дешевые устройства модульного типа. В отличие от угольных шахт, приливных плотин и электростанций, дело это не требует крупных денежных вложений. От разрушающей силы моря мы защищаемся, научившись строить порты и платформы для морской добычи нефти. Викторианская эпоха оставила нам такие дамбы и гавани, которые до сих пор противостоят всему, что обрушивает на них море. А содержание установок обойдется определенно дешевле, чем гарантированная постоянная добыча угля в шахтах. Трудности будут, но разве мы не преодолели их на нефтеносных залежах дна Северного моря? Последствия воздействия на среду должны быть, конечно, изучены, но если устройства вынести далеко в море, весьма вероятно, что пройдут века, прежде чем потери волновой энергии оставят какой-либо заметный след.

И наконец сомнения в непрерывности снабжения электроэнергией легко отводятся: никто не предлагает исключить другие способы производства энергии и положиться целиком на волновую энергетику. К тому же можно шире использовать гидроаккумулирующие системы и вырабатывать энергию непрерывно. Устройства следует установить на различных побережьях и очень маловероятно, что волнение будет отсутствовать одновременно на всех морях.

Чем глубже изучается перспектива, тем отчетливее выступают трудности, существующие решения и вероятность того, что мы первыми в мире окажемся в состоянии получать энергию моря в большом количестве, если решимся финансировать проект. Это во всяком случае поможет существенно ослабить темпы использования ископаемого топлива для производства электричества и покончить с нелепым истреблением нефти, угля и газа. Это уменьшит нашу зависимость от ядерной энергии. Это обеспечит нам технологический экспорт и патенты, которые будут стремиться приобрести другие страны.

И в конечном счете проект предлагает уверенную перспективу непрерывного поддержания общества, базирующегося на индустрии, без опасения, что в один прекрасный день — и, возможно, при нашей жизни - ископаемое топливо либо будет исчерпано, либо, если посчастливится, станет редким и дорогостоящим.

В такой ситуации возникает большой шум среди людей, связанных с «морским ветром». Возникает конкуренция в производстве техники, наиболее отвечающей задаче. Рождаются слухи о некомпетентности кого-то там, предложившего альтернативное решение. Возникают столкновения групп с различными интересами — таких, например, которые хотят разместить технику у берегов или вблизи индустриальных центров; таких, которые презрительно относятся к проектам стационарных установок на дне моря, и таких, которые высмеивают сложность механических устройств на плаву. В тени этой борьбы мнений находится министр энергетики м-р Ведгвуд Бенн, хранящий необычное молчание. Его осторожность, по-видимому, находит поддержку у помощников и научных консультантов, которые, надо думать, испытывают замешательство от того, что могут оказаться теми, кто, представляя на рассмотрение бумагу, говорит: мы можем достичь изобилия. Я сочувствую им. Нелегко давать рекомендации, будучи официальным лицом.

Сам м-р Бенн, как шепчутся в Уайтхолле, имеет свою собственную причину ходить на цыпочках. Его преследует слово «Конкорд». Он помнит, как дополнительные затраты и открытые угрозы Франции, необходимость увеличения занятости в Бристоле и ажиотаж в связи с дешевым престижем сделали отступление невозможным, даже когда финансовая катастрофа была на носу. Волновая энергетика с этой точки зрения может оказаться делом похуже. В Британии все любят море. Нация островитян — мы выросли в сознании, что море защитило нас от вторжения и обеспечило пищей. Морские традиции у нас сильны. Любой, кто хоть раз стоял на берегу, видел, как ревущие волны бесполезно растрачивают сверкающую энергию. Лишь только идея о волновой энергетике войдет в общественное сознание, она уже не выйдет из него. А это будет означать, что для развертывания следующего этапа работ м-ру Бенну придется выписать чек, как мне представляется, на один миллиард фунтов. Это все еще будет несравненно меньше стоимости электростанций — обычных и атомных, плотин на Северне и угольных шахт.

У м-ра Бенна есть еще одна сильная побудительная причина, чтобы действовать, как утверждает сэр Коккерель, изобретатель Ховеркрафта.^[1] Он высказал мысль, что если решение долго не принимать, то верфи и нефтяные буровые вышки, находящиеся в запущенном состоянии, будут совсем потеряны вместе с оборудованием, так как именно они больше всего нуждаются в генераторах волновой энергии.

Я хотел бы добавить к этому еще соображение, которое найдет отклик у м-ра Бенна. В начинающемся кризисе проект может сыграть такую же роль, как ТК^[2] в Соединенных Штатах.

Одним из героев м-ра Бенна всегда был президент Франклин Делано Рузвельт, к числу первоначальных достижений которого относятся мероприятия по выходу из депрессии 30-х годов. Он создал Теннесси-корпорацию. Это было время, когда, как и сегодня, финансирование неуклонно уменьшалось, а цены на мировых рынках подскочили. Американский юг находился в застое. Земля была истощена: поселенцы, осваивая страну, не думали о будущем. Деревья были уничтожены, что привело к затоплению территорий.

Корпорация построила дамбы, создала озера. Были восстановлены почвы, разбиты национальные парки, посажены деревья, чтобы осушить землю. И наряду со всем этим были выстроены гидроэлектростанции, давшие дешевую электрическую энергию. Аналогия полная.

Мероприятия начались в 1933 г. и к 1948 г. обошлись в 800 миллионов долларов — деталь для сравнения с сегодняшними ценами и сегодняшним бюджетом расходов правительства Соединенных Штатов. Нет никого, кто бы пожалел или хотя бы вспомнил о затратах. Это были, как говорят американцы, всего лишь деньги. Но это означало, что три миллиона человек выбились из нищеты; возросшая волна покупательной способности вынесла США из депрессии и, что еще важнее, из ужасного состояния потери уверенности в своих силах, которое могло низвести страну до уровня второстепенной державы. Другим примером являются Португалия и Голландия, каждая из которых была когда-то богатой и непоколебимой, а также Англия, упадок которой в течение последних 30 лет приобрел устойчивый характер.

Сегодняшняя картина промышленности дает очень мало оснований, способных убедить кого-нибудь в том, что наша судьба изменится. Все считают, что безработица сохранится приблизительно на прежнем уровне или даже возрастет. Кораблестроение — один из столпов процветания страны в прошлом — рушится. Верфи неисправны, либо влачат существование на правительственные субсидии, временно облегчающие поставку кораблей в другие страны. В числе районов с большей незанятостью находятся Клайд, Северо-Запад и Белфаст, где раньше строили океанские лайнеры. Высокий технический уровень и оборудование там еще сохранились. Там есть именно та техника, которая необходима при создании сооружений размером с гигантский нефтеналивной танкер, способных производить волновую энергию.

Но предположим, только предположим, скажет мрачнейший пессимист, что идея целиком провалится. Это законное предположение.

Мне представляется невероятным, что, проявив в последние четыре года такой талант и преданность исследованиям по волновой энергетике, мы построим сооружения, которые окажутся полностью негодными. Все инженеры и все ученые не могут разом ошибиться. Сколько энергии будет производиться, какой будет ее стоимость — вот возможное и желательное направление дискуссии. Это вопросы ожидаемой выгоды. В подходе к энергетике нам необходимо выработать новый образ мышления.

Мы не можем вести бесконечные разговоры о том, какой вид горючего предпочтительней. Сегодня мы знаем, что запасы нефти и угля рано или поздно иссякнут и потребуются новые, необычные источники энергии. Кроме того, существует политический мотив: расширить рынок рабочей силы, сделать работу производительной и поднять жизненный уровень в стране путем непрерывного выпуска промышленных товаров, требующихся нам и остальному миру.

Деньги есть. В результате сокращения правительственного бюджета страна имеет около 2 миллиардов фунтов в год. Мы можем временно оживить экономику, снизив цены на транзисторы, товары, предназначенные для развлечений, и на более быстрые, более вместительные автомобили, которые пожирают бензин быстрее, чем паразиты разрушают каменную кладку кафедральных соборов; или вложив деньги в повышение уровня производства.

М-р Бенн стоит на пороге решения, столь же значительного по последствиям, как решение, которое в 1933 г. предстояло принять Рузвельту — политику, являющемуся для Бенна образцом. А для широкой публики сегодня появилась возможность осознать значение нового этапа технического развития, столь же важного, как тот, в основе которого лежало другое британское изобретение — использование паровой энергии.

(обратно)

Глава 1. Как все начиналось

«Движение и чередующаяся неровность волн, которые, поднявшись словно горы, затем опускаются вниз, увлекают за собой все тела, находящиеся на них. Огромный тяжелый корабль, который не приподнимет никакая сила, подчиняется легчайшему колебанию волны. Если допустить, что этот корабль приподнят рычагом, то можно получить представление о самой мощной машине из когда-либо существовавших…»

Стиль французского оригинала данного текста отражает величественность проекта: «La mobilite et l’inegalite successive des vagues, apres s’etre eleves come des montagnes…» Эти слова написаны 12 июля 1799 г. отцом и сыном Жерар из Парижа, подавшими первый в мире патент на проект использования энергии волн. Судьба проекта неизвестна. Идея заключалась в том, чтобы построить гигантский рычаг с точкой опоры на берегу и «телом» корабля на конце рычага, находящемся в море. Когда тело поднимается и опускается «на большую или меньшую высоту, соответствующую амплитуде волны», береговое плечо рычага, двигающееся вверх-вниз, можно было бы присоединить к помпам, к колесу с бадьями на спицах и пр. или непосредственно к мельницам, сукновальным машинам, кузнечным молотам, пилам и пр.» Приложение содержало серию красиво выполненных чертежей, изображающих плавающее судно вроде понтона или плоскодонки. Это было изобретение, аналогичное проекту составного плота, над которым сэр Кристофер Коккерель работает сегодня в Соленте.

Патент был обнаружен и переведен на английский Алленом Е. Хидденом, инженером Королевского университета в Белфасте, разработавшим новый очень перспективный тип турбины, Идея изобретения принадлежит профессору А.А. Уэллсу, члену Королевского общества, и турбина названа его именем. Мастерски сделанный перевод свидетельствует о том, что инженеры и ученые — образованные люди и даже знают иностранные языки, тогда как бакалавры искусств, кажется, иногда почти гордятся тем, что никто из них не знает, отчего крутится колесо.

Жерары не исчезли бесследно. Можно отыскать ссылки на турбину, носящую их имя, которая использовалась для усовершенствования водяной мельницы. Но должно было пройти немало времени, прежде чем инженерная техника и научный взгляд на природу волн приблизились к тому, чтобы считать волновую энергетику практической возможностью.

Это случилось спустя 174 года, тягостной зимой 1973, когда м-с Маргарет Солтер повернулась к мужу и сказала: «Хватит валяться и жалеть себя. Почему бы тебе не найти выход из энергетического кризиса?» У Стефана Солтера, инженера из Эдинбургского университета, был грипп. Арабо-Израильская война довела нефтяной кризис до критической стадии, и все сознавали, что энергия окажется весьма дорогостоящей и, возможно, дефицитной. Арабы могли бойкотировать Запад, они могли бы во всяком случае взвинтить цены и создать хаос в нашей экономике. И как это часто бывает, именно рост цен привлек к проблеме пристальное общественное внимание. Когда цена на бензин с 30 пенсов за галлон приблизилась к прогнозируемой — один фунт, до всех внезапно дошло, что дело обстоит скверно. Кризис представлял что-то большее, чем пророчества думвотчера^[3] о близком конце.

Обсуждение того, насколько реален затяжной кризис, можно вести, пока не погаснет свет. Большинство футурологов обожает графики, которые экстраполируют современную тенденцию на весьма отдаленное будущее. Им не требуется, чтобы их понимали буквально. Мы знаем, что демографы не в состоянии обосновать строительство школ или предсказать рождаемость хотя бы на пять лет вперед и склонны переносить показатели последних лет на неопределенное будущее. Мы знаем, что планировщики городов могут предлагать за большие деньги людям покинуть городские центры, потому что те становятся перенаселенными, а через несколько лет призывать людей вернуться обратно. Мы знаем, что казначейство систематически ошибается в расчетах. И мы должны принять во внимание, что прогнозы расхода топлива чаще основываются на убеждении, что рост потребления будет поддерживаться сам собой на уровне 3,5%.

Но допустим, что прогнозы в любом из аспектов, который вам предпочтительней, окажутся явно ошибочными. Тогда все еще будет неопровержимым факт, что расходуется ископаемое топливо такими темпами, которые не могут неограниченно долго сохраняться. Даже если рост потребления заморозится, даже если страны третьего мира не будут промышленно развиваться, в мире в один прекрасный день не окажется нефти, угля, газа и урана. И атмосфера по мере отработки этого топлива будет загрязняться. Это обрекает десятки тысяч людей на нечеловеческие условия добычи угля под землей. Весьма вероятно, что, если такой процесс будет продолжаться, энергия станет дорогой и дефицитной. Нехватка ее будет угрожать всему — от развлекательного автовождения до работы шахтных трансмиссий. В лучшем случае придется нормировать использование энергии, в худшем — нестись вперед без оглядки и предоставить внукам разбираться в последствиях.

Почти нет сомнений, что общество предпочло бы самый легкий путь — пусть будущее само заботится о себе, — если бы выбор определялся только предостережениями. К счастью, рост цен действует отрезвляюще, делая кризис реальностью.

Важно понять значение последствий. Не будь сознания ситуации, главным образом в правительстве, поддерживаемого также общим ощущением беспокойства, случайное замечание м-с Солтер, если она действительно его сделала, не имело бы положительных последствий. Утки Солтера, если бы их когда-нибудь изобрели, пополнили бы длинный список изобретений, представленных в бюро патентов Лондона или столицы другой страны, и этим все было бы исчерпано.

Но из-за цен на нефть в 1973 г. предложение м-с Солтер по своей значительности может войти в историю, как стал историческим тот день, когда около 200 лет назад Джеймс Уатт, подметив, надо думать, что сила пара поднимает крышку чайника, принялся изобретать паровую машину. Конечно, нет уверенности, что было именно так. Авторитеты считают, что это один из тех исторических анекдотов, истинность которых неудостоверяема, подобно тому (оставаясь в рамках темы), как нет согласия в вопросе, действительно ли король Кнуд^[4] верил, что волны должны ему повиноваться. Но несомненно, что м-с Солтер является матерью современных конструкций в волновой энергетике. Она — психолог, также из Эдинбургского университета, и правильно оценила реакцию мужа. Он не взорвался от бешенства, баюкая свою болезнь. Вместо этого он пораскинул мозгами и начал работать. Его жена, как впоследствии поведал он сам с оттенком сердитого юмора, выказала «черствое равнодушие» к его жалкому состоянию. «То, что она хотела, — сказал мне м-р Солтер в своей лаборатории, — было чем-то таким, что должно обеспечить обильное поступление необходимой энергии, должно быть чистым и безопасным, вырабатываться зимой в Шотландии и пребывать вовеки». И сухо добавил: «Для инженера хорошо, когда требования к проекту ясно определены». Может быть, еще лучше отметить, что начиная с того дня м-р Солтер и другие инженеры, работающие в этой области, успешно делают как раз то, что потребовала достойная леди.

Скажем яснее: мы можем оказаться на пороге новой промышленной революции, обязанной получению необходимой энергии от непрекращающегося движения волн.

Это не новая идея. С тех пор как мсье Жерар с сыном опубликовали свой проект, в одной только Англии было зарегистрировано около трех с половиной сотен аналогичных патентов.

Большая часть их, подобно схеме Жераров, базировалась на идеях, которые тогда, а многие и сейчас, были нереализуемы. Но все они внушались картиной, которую каждый мог видеть и прочувствовать. Каждый, кому приходилось стоять на палубе корабля, на пирсе или на берегу, не мог не восхищаться растрачиваемой мощью безостановочно, в бесцельном яростном возбуждении накатывающихся и обрушивающихся волн. Все с детства знают, что до паровой машины водяное колесо было основным источником энергии. Логично заключить, что водяное колесо, погруженное в океан, сможет выполнять такую же работу. Есть, однако, загвоздка: видимость поступательного движения волн обманчива, волны имеют специфический характер, который в деталях рассмотрим позже. Движение волн не похоже на поток, стекающий со склона холма в мельничный лоток и вращающий жернова. Так ведет себя лишь прилив, но с ним — свои трудности. В Англии есть только одно место, действительно привлекательное для возведения приливной плотины, и это — Северн. К недостаткам использования приливов относятся огромные затраты на капитальное строительство. Достоинство же волновой энергетики в том, что ее можно создать на модульном базисе из «грошовых кусков». А это не следует сбрасывать со счетов.

Я не хочу касаться приливной энергии, использование которой подходит другим странам более, чем нам. Равным образом солнечная энергия может быть главным энергетическим источником в странах, где больше солнца, но и в Англии она принесет пользу, если ее использовать, скажем, для подогрева воды в частных домах. Ветровая энергия предпочтительнее в странах вроде Канады, где на много миль простираются необитаемые возвышенности, но было бы ошибкой думать, что получение такой энергии когда-нибудь оправдается в британской среде: очаровательная идея насаждения ветряных мельниц в сельской местности не имеет энергетической значимости. Ветровая энергия может, как и солнечная, осветить отдельные фермы, но, если бы мы вздумали использовать ветер как основной источник энергии, понадобились бы громадные, очень шумные аэрогенераторы с горизонтальными крыльями, простертыми над нашим очаровательным пейзажем. Специалисты, полагавшиеся на ветровую энергию, думают сейчас, задним числом, высунуть свои аэрогенераторы из моря. Они пропустили свой автобус — волновая энергия уже получила поддержку правительства. Теперь уже трудно понять, зачем нужно, выходя в море, ставить там громоздкие установки для получения энергии ветра, если волны как раз и представляют собой концентрированную форму ветровой энергии.

Как же работают волны? Хорошее описание дал Уолтон Ботт, инженер-консультант агентства Кроуна, выполнивший обширное исследование о получении волновой энергии в районе Маврикия. В адресе, направленном Королевскому обществу, сказано: «Видимый эффект можно усмотреть в движении плавающей бутылки или мяча, которые при прохождении волны совершают круговое движение и возвращаются приблизительно в первоначальное положение. Я никогда не мог найти подходящую механическую аналогию, но, возможно, разглаживание складки на ковре от центра к краю у стенки ближе всего напоминает движение волны: складка движется по ковру, но каждая ворсинка остается на своем месте».

Стефан Солтер в лаборатории Эдинбургского университета

Почти очевидно, что к проблеме захвата такой энергии не могли приступить с оптимизмом до последнего времени. Попробуйте разгладить тяжелый ковер, и вы уловите суть задачи. Но это только начало. Потратив собственную энергию на выравнивание ковра, вы должны подумать, как получить ее назад и превратить в электричество. Перед вами стоит задача создания устройств размером с гигантский нефтеналивной танкер и соединения их так, чтобы они вбирали и перерабатывали энергию моря; позаботиться, чтобы их не снесло и не сломало. Они должны быть прочными и гибкими.

Для этого требуются деньги. Кто вложил бы их в такое предприятие до нефтяного кризиса? Общество вполне устраивает, что танкеры перевозят нефть на тысячи миль, терпят время от времени катастрофы и загрязняют море и берега. Оно допускает, чтобы люди проводили свою рабочую жизнь в темноте и опасности, разрабатывая угольные пласты на глубине нескольких тысяч футов под землей. Оно допускает использование капитала для самоуничтожения, использование ископаемого топлива для производства электричества.

Сэр Кристофер Коккерель, изобретатель Ховеркрафта, — еще один инженер,вовлеченный в проект. Он признает с замешательством, что пользуется нефтепродуктами для центрального отопления в своем доме. И добавляет: «Использование нефти для производства электричества — ужасно. Тот, кто живет на свой капитал, — простофиля». Печально, что позиция некоторых специалистов остается нейтральной. Известный ученый, тесно связанный с верхушкой лейбористской партии, заметил мне, что гуманистические традиции, в которых он воспитан, сейчас тускнеют. Он получил научное воспитание в те времена, когда вера в технические возможности являлась стандартом. Любая задача была разрешима. Все в мире — познаваемо. Наука владела отмычкой к дверям будущего.

Затем произошла осечка. Послевоенное поколение отвернулось от науки, и инженеры начали верить, что загрязнение среды, безработица и бедность являются естественным следствием развивающегося промышленного общества.

Они не только предсказывают катастрофу, если мы по-прежнему будем полагаться на ископаемое топливо, но, иногда создается впечатление, хотели бы вернуться к условиям, существовавшим до индустриальной революции, к идеалам Ганди, к патриархальному деревенскому быту. Они склонны пренебречь эффективностью альтернативных источников энергии, предоставляя им функции освещения и обогрева частных жилищ. Создается впечатление, что они испытывают чувство вины во всех случаях, когда машина выполняет работу, для которой прежде требовались мускулы.

Конечно, жизнь была бы приятней, если бы рев самолетов, автомобильный шум и фабричные трубы не беспокоили нас. Но еще в большей степени она окажется некомфортной, особенно для тех, кто попытался бы заменить машины ручным трудом. Этого, однако, не случится.

Мы обладаем сегодня достаточно развитой техникой, гарантирующей существование с помощью шестерен, рычагов, турбин и искусственных источников энергии. Проблема, которую нужно решить, заключается в том, чтобы получать эту энергию, не используя остатков ископаемого топлива с вытекающими из этого последствиями для потомков. Лучший путь — электрификация, но без того, чтобы выкапывать уголь и сжигать его, без того, чтобы истощать залежи нефти. Проблема заключается в том, чтобы существование продолжалось в критериях цивилизованного или, по меньшей мере, организованного общества, без загрязнения среды, общества с шансами на будущее.

Мой любимый думвотчер путешествует повсюду на велосипеде. Он возвращался домой, взбираясь по крутому склону холма, и мальчишки начали издеваться над ним. «Слезай и толкай», — кричали они. Мрачно крутя педали, он достиг вершины холма… и прибыл домой с разрывом связок. Операцию сделали в электрифицированном госпитале, со станцией, работающей на твердом топливе, которое мой друг требовал не расходовать.

Волны представляют собой лучший источник энергии. Волны пребудут вовеки. Они неустанно, безостановочно будут набрасываться на берег, на молы и волноломы и, если мы распорядимся ресурсами правильно, — на генераторы волновой энергии, которые смогут принять и трансформировать их ярость на благо всем нам.

(обратно)

Глава 2. Что такое волна?

Когда Стефан Солтер в конце 1973 г. приступил к своим исследованиям, то прежде всего он посетил Институт океанографических наук (ИОН), унылую группу строений на краю дороги, где-то между Витли и Вормли в Суррее. С тех пор каждый, кто вовлекался в проблему, проходил по той же самой дорожке, разыскивая Лоуренса Дрэйпера, который проявлял бесконечное терпение, растолковывая основы теории волн — область, где он был известнейшим экспертом, — все возрастающему потоку изобретателей: механикам, конструкторам, электротехникам, а также мне. М-р Дрэйпер обладал талантом ясно излагать сложные вещи. По отношению к своему первому визитеру этот талант ему не особенно понадобился, ибо Солтер был физиком. Однако волны — эзотерическая область физики.

В первую очередь Солтер нуждался в информации, а затем в подходящем полигоне для проведения экспериментов, чтобы определить количество улавливаемой энергии, и м-р Дрэйпер знал, как помочь ему в этом. Он позвонил контр-адмиралу Д.А. Данбару Нэсмиту в Инвернесс^[5], где тот руководил береговой и островной службой. Разговор был нелегким. Можно представить, что непросто посвятить собеседника в предмет. «Видите ли, адмирал, возникла идея получать энергию от волн, и нам хотелось бы воспользоваться вашим взморьем…»

М-р Дрэйпер не мог знать, что в штабе адмирала в это время находился очень нужный человек. Отец Кэлам Маклеллан является настоятелем церкви св. Марии на Бенбекуле, Внешние Гебриды^[6], и его церковный приход оказался самым подходящим местом для первых испытаний. Море в этом районе привлекательно суровое, а значит, — продуктивное; основным занятием местных жителей является ловля омаров, следовательно, траулеры будут стоять в стороне и не портить картину в Вэйврайдер-Буй, где м-р Солтер и м-р Дрэйпер планировали привязку к берегу для аккуратного измерения волн. Бенбекула — остров, где реформация остановилась на полпути, и потому только его южная половина заселена ревностными католиками. Без отца Маклеллана иностранец здесь беспомощен.

В тот день единственной заботой было получить поддержку адмирала; он оказал ее с готовностью и в дальнейшем стал преданным делу энтузиастом. М-р Дрэйпер со своим коллегой Джоном Драйвером, специалистом по приборам для измерения волнения, отправились на Внешние Гебриды. Их встретил полковник с ближайшего форта, и как почти каждый впервые столкнувшийся с идеей заинтересовался ею. На собственном автомобиле он повез их вдоль побережья, чтобы подыскать подходящий полигон. Приход отца Маклеллана оказался тем районом, который они искали. Но как добиться терпимости местных жителей, подозрительных к пришельцам, желающим разместить свою технику на устричных отмелях?

«И тогда на сцену выступил отец Маклеллан», — рассказывал мне м-р Дрэйпер. «Нечего и говорить, что крестьяне были преданы католической церкви и слово отца Маклеллана служило для них законом. Он оказался внушительной персоной, человеком, с которым у нас быстро завязалась дружба, основанная на уважении, и если бы мы не смогли достигнуть взаимопонимания, дело бы не пошло. Но получив уведомление, он отложил свои многочисленные обязанности и поспешил на военную базу, где обнаружилось, что он на короткой ноге с адмиралом, слышал о нас еще до нашего прибытия и высказал свою уверенность, что проект стоящий».

Отец Маклеллан подтвердил это мне, но говорил осторожнее: «Нет ничего плохого в том, чтобы установить приборы и проверить, насколько выполнимо предложение о получении волновой энергии… Я думаю, это не противоречит божественному предначертанию. И если предложение выполнимо, следует очень тщательно предусмотреть изменения среды и последствия вмешательства в ловлю омаров. Нас информировали, что нужны показания только одного буя. Мы не возражаем. Но от нас хотели бы получить еще и гарантии, что ловцы омаров не вытащат буй из любопытства. Они уже теряли буйковые станции».

Заручившись поддержкой, два человека начали исследования волн в западной части Гебридских островов.

Как перемещаются волны? Это явление, как и многие другие, объяснил Леонардо да Винчи. Он заметил, что поле пшеницы под ветром выглядит так, будто по нему бегут волны. В действительности каждый колос совершает только незначительное движение и, когда ветер ослабевает, возвращается почти в первоначальное положение. Другим примером служит движение скакалки: вы покачиваете ее свободный конец и волна перемещается к закрепленному концу.

Выразительное описание представил Королевскому обществу искусств в марте 1975 г. (т. е. поколение назад в темпах развития волновой энергетики) А.Н. Уолтон Ботт — первый инженер-практик, подступившийся к проблеме волновой энергетики. Он сказал: «Я никогда не мог найти подходящую механическую аналогию, но, возможно, разглаживание складки на ковре от центра к краю у стенки ближе всего напоминает движение волны: складка движется по ковру, но каждая ворсинка остается на своем месте.

Каждая частица воды описывает круговую траекторию в вертикальной плоскости волны, радиус этих орбит быстро уменьшается с глубиной, стремясь к нулю».

Следует осознать, что волны не похожи на прилив и на течения. О волнах, достигших Корнуэлла, иногда говорят, что они зародились в Антарктике, но это, конечно, не означает, что холодное течение прорвалось сквозь Гольфстрим.

Моряк делит волны на два основных типа: волны, которые образуются местным ветром и иногда называются ветровыми, и волны, которые прибывают из области шторма в виде зыби. Для любого наблюдателя внешнее различие между ними сводится к различию между активно, неравномерно колеблющейся поверхностью моря и вытянутыми, правильными валами, в которых частицы воды совершают орбитальное движение. И затем м-р Ботт пишет: «Волна встает на дыбы, как только почувствует, так сказать, почву под ногами, дно, а затем летит кувырком, разбиваясь на прибрежной отмели или рифах».

Наши знания об энергии волн сравнительно современны. Исследования проводились в течение последних 150 лет, но подлинное их развитие было вызвано — как и во многих других дисциплинах — военными нуждами и стремлением к обоснованию правительственных затрат. То же самое произошло с паровой энергией: в результате наполеоновских войн возросли цены на фураж и использовать пар стало выгоднее, чем лошадей. То же самое произошло и с ядерной энергией: сэр Джон Андерсон, министр вооружений, заметил: «За четыре года наши ученые решили задачу, которая в мирное время могла бы занять 25-50 лет». Что же касается волн, то планирование вторжения в континентальную Европу в 1944 г. вызвало внезапный рост интереса к ним и готовность тратить деньги.

Корабли с десантом должны были подойти к Нормандии. Искусственную гавань, названную Мальберри, отбуксировали через Ла-Манш и установили в пункте высадки. Необходимой информации было мало. Я вспоминаю обращение министерства информации ко всем любителям-фотографам с просьбой прислать снимки побережья Северной Европы. Адмиралтейство организовало исследовательскую лабораторию группы В (таинственная буква, обозначающая волнение, но это было секретом, не так ли?)^[7]

Эта единица образовала ядро Национального океанографического института, переименованного в настоящее время в Институт океанографических наук (ИОН). Он подчинен исследовательскому совету по природной среде. Позже возникла еще одна организация — Гидрологическая исследовательская станция в Уоллингфорде, Оксфордшир, предназначенная для оценки инженерных проектов гаваней, корабельных причалов и прочее. Она имела собственный план развития волновой энергетики, отражающий ее инженерную специализацию. ИОН занимался фундаментальными исследованиями океана, начиная от характера и поведения волн, включая приливы, до морской биологии, химии и геологии дна.

Очкастый физик, участвовавший в этих ранних исследованиях по волновой энергии, был Лоуренс Дрэйпер, который как-то неправдоподобно втянулся в них из-за увлечения скалолазаньем. В начале пятидесятых годов он стал студентом Ноттингемского университета, поработав перед этим лаборантом в I.C.I.^[8]. У него не было особого желания возвращаться обратно, и он слабо представлял себе, что будет делать, когда получит диплом. Он был страстным альпинистом и однажды прочел в журнале некролог о талантливом скалолазе Р. Унна. Незадолго до этого в научном журнале «Природа» он наткнулся на статью о волнах, которую написал Р. Унна. Он подумал, что если один покоритель гор мог увлечься волнами, то почему бы не сделать этого и ему. Позднее ему попался отчет об измерении волнения в недавно возникшем Институте океанографии; он написал туда и спросил, не заинтересован ли институт в его помощи на период каникул.

В институте никогда не пользовались такого рода помощью, но идея понравилась. Он проработал лето, и директор предложил ему работу после окончания университета. Такое совершенно нелогичное, случайное сочетание гор и моря во многом определило состояние дел сегодня.

М-р Дрэйпер смотрит сейчас флегматично в прошлое на примитивные усилия исследовательской лаборатории группы В, связанные с проблемой высадки десанта в Нормандии. «Они сделали это толково в 1944 г., — сказал он мне, — но только однажды. Им не удалось полностью справиться с задачей прогноза волнения». Похоже, что некоторые ребята из десантных сил могли бы с ним согласиться. Но — доверяйте адмиралтейству, как принято у нас говорить.

Он стал в центре того, что сам хорошо определил как «один из показателей сегодняшнего прогресса — систематический сбор инструментальных измерений волнения». Он и его коллеги возглавили направление, связанное с «волновым климатом». Методы Института океанографических наук широко используются в мире. Министерство энергетики хорошо представляет себе полезность института и оказывает ему поддержку. Ни одна страна не имеет прогностической карты экстремумов волн непосредственно вдоль побережья^[9]. Такая карта обеспечила бы нефтяные операции в Северном море и спасла бы американцев от того, что, по мнению м-ра Дрэйпера, может обернуться катастрофой. Американские эксперты были убеждены, что их опыта, приобретенного в Мексиканском заливе, будет вполне достаточно в Северном море. Такая самоуверенность основывалась, в частности, на удачном опыте прогноза ураганов. «Но, — как сказал м-р Дрэйпер, — ураганы, движущиеся очень быстро, не могут вызвать самых больших волн. Их интересовала максимальная высота волн в течение пятидесяти лет — срок, на который рассчитывалась установка платформы. Мы посмотрели на номограммы и ответили: 17 метров. По-видимому, американцы решили, что мы перестраховываемся. Они полагали, что волна не превысит 12 метров (вспомним, что разница в стоимости каждых 3,75 метра платформы составляла около 4 миллионов фунтов). Позже они сами видели волны большей высоты, и если бы американцы доверились лишь своей интуиции, нефтяные платформы были бы, по-видимому, снесены. К тому же существовали ограничения на использование первых платформ, которые эвакуировались в бурную погоду и имели бортовые устройства, чтобы снять людей».

Стоит заметить, что семнадцатиметровая волна по высоте равна шестиэтажному дому. Волны, приходящие с Внешних Гебрид, где предполагается установить генераторы волновой энергии, могут превышать 24 м; это «худшее» море в мире, может быть, хуже даже, чем море у мыса Горн, и, следовательно, лучшее для наших целей.

«Волновая климатология» развивалась эпизодически, находясь в положении бедной и почти неизвестной родственницы по отношению к другим областям теоретического знания и инженерных дисциплин. Она потребовалась для планирования десантных операций в военное время, а затем все чаще стала требоваться при обеспечении строительства маяков, трубопроводов, волноломов, гаваней, а в наши дни — при проектировании нефтяных платформ, судов на воздушной подушке и гидропланов. Сегодня для развития волновой энергетики нужно переработать всю целевую информацию, собрав ее воедино, как собираются перья в голубином хвосте.

Профиль волны. При подходе волны к берегу ее длина уменьшается, а высота и крутизна увеличиваются

Для сбора данных о волнении используются регистраторы волн — волнографы, устанавливаемые на морском дне, на поверхности и на судах. Современные методы позволяют инженеру построить графики, с которых легко снять прогнозируемую отметку высоты волны в любом районе моря. Один из первых волнографов работал по принципу контактной вехи. Несколько горизонтально расположенных электродов были установлены по вертикали, контакты располагались на расстоянии нескольких дюймов друг от друга. При колебаниях уровня моря контакты, находящиеся под водой, замыкались, что соответствующим образом регистрировалось. Прибор весьма прост, но не столь чувствителен, как другие, регистрирующие различие в амплитуде колебаний до 0,25 мм. Одним из усовершенствованных приборов является подводный волнограф с чувствительным датчиком давления. Его преимущество заключается в том, что проходящие суда повредить его не могут. Недостаток прибора в том, что им можно пользоваться лишь на небольших глубинах, до 12 м, так как поверхностные волны не проникают глубоко в море. Это металлическая коробка, помещенная на дне и регистрирующая давление вышележащего слоя воды. При прохождении волны высота слоя воды, а, следовательно, и давление, возрастает, и прибор отмечает изменение уровня. Информация записывается в аналоговой форме или на магнитную ленту и по линии связи может передаваться на берег.

Более сложным устройством, используемым на глубокой воде, является волнограф, предложенный в 1951 г. сотрудником ИОН М.Д. Таккером. Датчик давления устанавливают стационарно на судне, скажем на корабле погоды или плавучем маяке, ниже ватерлинии. Изменение давления регистрируется датчиком, соединенным с акселерометром, отмечающим движение самого корабля. По совокупности двух измерений автоматически вычерчивается график волновых колебаний в данной точке. С середины 50-х годов это был основной рабочий регистратор волнения, используемый в ИОН^[10].

Вначале прибор был установлен на исследовательском судне ИОН, но оно имело много задач и находилось все время в движении. В аналогичном режиме работали и корабли погоды — например, наиболее известная станция «Индия» (вопреки названию, расположенная в Северной Атлантике) обслуживалась полудюжиной кораблей, которые работали в режиме четырехнедельного периода наблюдений с двухнедельным перерывом. Тем не менее один из кораблей метеослужбы «Исследователь погоды» был снабжен самописцем волнения; с 1953 и до 1965 г. он и сменившие его корабли собрали достаточно информации по станции «Индия», чтобы можно было надежно судить о волновом режиме в этом районе. Действительно, измерения с кораблей составили основу для определения энергетического волнового потенциала Атлантики. Позднее Тринити-Хаус^[11] дал разрешение пользоваться одним плавучим маяком, но, поскольку тот находился на станции уже три года, потребовался специальный заход в сухой док, ибо Тринити-Хаус весьма педантичен и не позволил бы сверлить дырки в борту ниже ватерлинии для установки прибора в открытом море. К этому времени должна была произойти смена кораблей. Все это стоило денег. А пока работа совершалась подручными средствами.

Помощь опять пришла из министерства обороны. Военным требовались данные о волнении для радарных исследований. Они не скупились. Плавучий маяк «Мокерамбе бэй», стоявший в Ирландском море, был быстро вызван для проведения наблюдений. Тринити-Хаус и ИОН в течение шести недель оборудовали корабль, сменивший на станции маяк. Предполагалось, что эксперимент продлится несколько месяцев, и действительно, когда военные получили необходимую им информацию, они были рады возвратить ученым их инструментарий. Но ИОН не торопился, внезапно осознав, что впервые получена точная картина волнового режима вдали от берега.

Главной целью работ в это время являлось оказание помощи руководителю профессору Дербишайеру в создании метода прогноза высоты волн. Если известна сила ветра, длина и время разгона, то можно вычислить высоту волны. Но чтобы разработать метод, предварительно требовались данные о волнении.

Лишь только ИОН осознал ценность своих первых синхронных записей волнения, он обратился в Тринити-Хаус и в 1959 г. получил разрешение снять приборы, находящиеся в Ирландском море, и установить их на маяке «Смит Нолл» в Северном море. Был получен новый ряд волнограмм. Затем собраны данные маяков Бристольского канала Лендс-Энд^[12] и еще одиннадцати станций, иные из которых работают и сегодня.

В одном месте сбор информации встретил неожиданные трудности. В глубоком море со стороны Шотландии нет плавучих маяков, ибо, как сообщил м-р Дрэйпер, «там маяки расположены на этих уютных маленьких островках». Однако он случайно наткнулся на отчет норвежского спасательного судна. Оно вело наблюдения, и англичанам в свое время предлагалось участвовать в них, но после отказа все как-то забыли о его существовании. М-р Дрэйпер написал в Норвегию и рассказал о своих целях. Ему удалось убедить норвежцев, что данные будут полезны всем. К счастью, норвежцы проявили меньшую узость во взглядах, чем англичане; прибор был установлен на судне в 1969 г. и оказался важным источником информации, внесшим свой вклад в безопасность платформ, поставленных впоследствии в норвежско-британском секторе моря.

Позднее стал завоевывать популярность другой самописец волнения. Это было датское изобретение, названное Вэйврайдер-буем, — яркий желто-оранжевый шар, 80 см в диаметре, на эластичном тросе, заякоренный на дне. Сейчас работают уже дюжины таких буев^[13], один — в море у Бенбекулы. Для передачи информации используется радиосвязь, и единственный недостаток буя — уязвимость со стороны курсирующих судов или любопытных моряков. Антенна привлекает вороватых джентльменов.

Сбор данных начался по счастливой случайности, но оказался своевременным. Открытие нефти в Северном море уже висело в воздухе и нефтяные компании отчаянно нуждались в информации. Она была предоставлена в их распоряжение, но, стоит заметить, благодарность компаний не облеклась в принятые формы. Некоторые компании хотели получить данные о волнении бесплатно, и это заставляло самых осведомленных исследователей, не имевших финансовой поддержки, прикидываться, будто они опасаются, что утечка информации может пригодиться конкурентам, и волнограммы являются коммерческим секретом. Они оказались владельцами информации, получение которой субсидировало лишь правительство в те дни, когда практическая ценность информации была неочевидна. Но бизнес есть бизнес, даже если в его обеспечение вложены общественные средства.

Высотой волн характеризуется их энергия. Попросту говоря, энергия существует в двух формах: потенциальной (энергия положения) и кинетической (энергия движения). Известно, что количественно они равны и, следовательно, амплитуда волны является показателем всей энергии. Другой важной характеристикой служит частота волновых колебаний, зависящая, в частности, от разгона ветра — расстояния по прямой линии, на котором действует ветер от берега до данной точки. Зная разгон и скорость ветра, можно вычислить амплитуду волны. Сохранились данные столетней давности о полях ветра над морем. Имея сезонный прогноз скорости ветра, длину его разгона и время действия, можно при минимуме технических знаний воспользоваться номограммой для прогнозирования поля волнения. С аналогичных номограмм можно снять также данные о периоде волны, т.е. о времени между появлением двух последовательных гребней волны в заданном районе.

Период ветровых волн может изменяться от двух до двадцати секунд. Отсчитывая время между прибытием волн различного периода, можно определить место зарождения волны. Так, например, оказывается возможным иногда утверждать, что волна, достигшая Корнуэлла, зародилась в Антарктике.

Морские волны отличаются от радиоволн, движущихся с неизменной скоростью. Чем больше период волн, тем выше их скорость. Если расстояние от места шторма достаточно велико, то первыми прибывают волны с 20-секундным периодом, которые опережают волны с периодом 19 секунд, а те в свою очередь приходят быстрее волн 18-секундного периода и т.д. Чем большее расстояние прошла волна, тем больше дистанция, отделяющая волны различного периода. Это похоже на два аэроплана, взлетевших одновременно, один из которых имеет скорость 300 км/час, а второй — 600 км/час. Ложась на одинаковый курс, они находятся близко один от другого, но по мере продолжения полета разрыв между ними растет.

Если известны периоды волн и время их прибытия в некоторую точку, то можно определить, откуда они пришли. Возьмем, воспользовавшись номограммами ИОН, ветер скоростью 50 узлов и длиной разбега 100 км. Тогда то, что принято называть характерной высотой волны^[14], составляет 6 м. Допустив, что скорость ветра составляет 50 узлов при разгоне 1000 км, получим характерное значение высоты волны — 8 м. Каждому, кто знаком с алгебраическими уравнениями, очевидно, что, зная две из этих величин, можно определить третью. Но решение подобных задач, определяющих некоторые наши перспективы, потребовало длительного времени и незаурядных способностей. Я намеренно упрощаю проблему. Почему, например, штормовые волны столь различны по высоте? Ответ м-ра Дрэйпера содержит некоторые указания на трудности, с которыми сталкивались он и его коллеги и их предшественники, занимавшиеся этим предметом: «Каждая отдельная волна порождена одним и тем же ветром, одновременно действующим над однородной средой, и все же высота их может отличаться в отношении 1:10. Объяснение состоит в том, что существует волна очень недолго; ни одна штормовая волна как идентифицируемое индивидуальное образование не живет более двух минут. Даже 80-футовые чудовища имеют короткий период триумфа, и если можно было бы проследить за их эволюцией, то было бы видно, как они уменьшаются и за пару минут опускаются до уровня остальных, приняв участие в случайной сумятице волн на морской поверхности и никогда не возвращаясь к первоначальным формам. Такое поведение является следствием того, что энергия морских волн распределена по очень широкому спектру волновых компонент, каждая из которых имеет свою амплитуду и период.

Каждая компонента движется со скоростью, определяемой ее периодом, так что более быстрые компоненты (имеющие больший период) постоянно опережают более медленные. Представим на момент простейший случай волновой системы, состоящей из двух компонент с несколько различными скоростями. Когда вершина одной волны настигнет вершину другой, временно возникает волна, превышающая по высоте и ту и другую; аналогично когда вершина одной волны попадает в подошву другой, то поверхность относительно сглаживается, В реальном море не две, а миллионы волновых компонент (бесконечное число, если перейти к их математическому пределу), и каждая движется со своей собственной изначальной скоростью. Если бы когда-нибудь, чисто случайно, очень большое число компонент совместилось в одной пространственно-временной точке и наблюдатель, к несчастью, оказался поблизости, он узрел бы волну огромных размеров^[15].

Отсюда можно понять, что задача идентификации волн — действительно задача. В этом одна из причин того, что инженеры и ученые, занимающиеся волновой энергетикой, проявляют осторожность даже сегодня, когда потребность в дополнительных энергетических источниках выше, чем в прошлом. Самые тщательные эксперименты в модельных условиях, на озерах или в бухтах никогда не в состоянии воспроизвести ярость открытого моря.

Все же факт, что викторианские инженеры, не обладавшие познаниями о надежности, умели строить гавани, волноломы и дамбы, которые противостоят морю уже 150 лет и более. Большая волна, которая в январе 1978 г. снесла часть Маргейского пирса, явилась свидетельством не того, что море непобедимо, а — показателем инженерных возможностей в 1800 г.; при этом следует учесть, что тип сооружений, устоявших до нашего времени, может строиться сегодня значительно лучше.

Не следует забывать, что пирс, как и нефтяная платформа, конструируется таким образом, чтобы испытывать возможно меньшее воздействие моря, в то время как генераторы волновой энергии предназначены для противоположной цели. Они будут, следовательно, подвержены большим нагрузкам. Но техника строительства прошла большой путь с тех пор, как возникли гидротехнические сооружения, и в том числе нефтяные платформы Северного моря.

Мы не можем быть уверенными в надежности, генераторов, пока не проверили их в реальных условиях. Вполне может быть, что те из нас, чья осторожность опирается лишь на интуицию, окажутся более правы, чем специалисты, настаивающие на безотлагательных действиях. Действительность рассудит нас.

Я упоминал о характерной высоте волны, определяемой как среднее от 1/3 наибольших значений из общей совокупности высот волн. Это понятие возникло в результате анализа волнограмм. Замечательно, что современные данные, полученные с помощью сложной электронной аппаратуры, появившейся в последние два десятилетия, подтверждают рассказы старых моряков о волнах. Как утверждает м-р Дрэйпер, «если замерить 99 последовательных волн, то их характерной высотой будет средняя величина 33 наибольших из общего числа и эта величина будет очень близка к той, которую назовет опытный моряк, если попросить его оценить волнение^[16]”.

Так, в 1839 г. капитан Роберт Фицрой докладывал о виденной им в Атлантике волне высотой 18 м, а экипаж американского судна «Рампапо» утверждал, что в Тихом океане в 1933 г. наблюдалась волна высотой 34 м. Можно было бы счесть это фантазией, но не сегодня. В наши дни существует достоверное свидетельство о волне высотой 27 м, снесшей буровую вышку на острове Ванкувер в Тихом океане, а в 1971 г. волна высотой 26 м была зарегистрирована кораблем погоды в Северной Атлантике. Таким образом, то, что видели старые морские волки, подтверждается современной наукой. Внешние впечатления не всегда ошибочны.

С другой стороны, м-р Дрэйпер позволил себе усомниться в почтенном мифе. Могут возникнуть, он утверждает, «искаженные» волны, существующие короткое время как результат сложения большого числа волновых компонент. Они редко бывают изолированными и обычно представляют собой одну огромную волну, сопровождаемую несколькими меньшими волнами, вытянутыми на расстояние сотни футов, «следующими послушно друг за другом упорядоченной цепочкой по озеру Лох-Несс, прежде чем исчезнуть при попадании в противофазу (или ныряя за пищей, если вы предпочитаете такую интерпретацию)». И он добавляет как добросовестный ученый: «Следует заметить, что такое правдоподобное объяснение не может считаться доказательством того, что лохнесское чудовище является лишь плодом воображения последователей этой версии».

Когда в 1971 г. он писал это, то еще не мог знать, что через 7 лет появится проект, позволяющий с помощью самой современной техники проводить испытания волноэнергетических конструкций в озере Лох-Несс с побочной перспективой обнаружения чудовища, если оно действительно там существует.

(обратно)

Глава 3. Назад — к водяному колесу

Волновая энергетика означает в определенном смысле, что мы возвращаемся к водяному колесу. Мы оказываемся, таким образом, в ирреальной обстановке отголосков шума, сопровождавшего появление гидроэнергетики, шума, в котором звучали «религиозные» возражения и протесты против использования водяного пара. Можно провести параллель с концом XVIII в., когда паровая машина Джеймса Уатта выдавала энергию мощностью только 11 кВт, а текстильной фабрике требовалось 190 кВт. В то время была нужна немалая проницательность, чтобы понять, что основным источником энергии станет пар, одержав победу над водой. Водяная мельница была самой ранней формой механизации труда, освободившей животных и рабов от однообразной механической работы и крестьян от перемалывания зерна вручную. Гидроэнергетика жила в сознании поколений. Она неохотно освободила место пару, но и сегодня вода в гидроэлектростанциях представляет основной источник электроэнергии.

К 1086 г. — во времена «Книги судного дня»^[17] — в Британии было 5624 действующие мельницы, почти все — водяные, обслуживающие двухмиллионное население, т.е. одна мельница приходилась на 400 человек. Затем начался прогресс. Пар был пленен, и его притягательная сила оказалась непреодолимой. Но стало ли это прогрессом?

М-р Давид Брайсвэйт, архитектор и издатель, суммирует ситуацию в своем введении к «Ветряным и водяным мельницам» Джона Рейнольдса. «Если верно то, что открытие новых источников энергии составляет основу развития цивилизации и скорость прогресса определяется изменением количества энергии, приходящейся на человека, то вытеснение энергии воды и ветра энергией пара следует безусловно приветствовать. Но неопровержимый факт состоит в том, что использование сил огня и пара для моторов и турбин будет расточительством и невообразимо загрязнит нашу атмосферу». Заметим, что м-р Брайсвэйт не считает наше ископаемое топливо достойным упоминания. Он писал это в 1930 г., до наступления энергетического кризиса.

Великое обещание волновой энергетики состоит в том, что впервые после изобретения водяного колеса появилась возможность осознать концепцию, именуемую прогрессом, не проливая слезы по поводу ее побочных нежелательных эффектов. Все экологические последствия, насколько это известно сегодня, в нашем случае благоприятны и проблемы, связанные с ними, разрешимы. Вопросы ставятся так: могут ли волны когда-нибудь стать основным источником энергии? Какой тип или типы устройств предпочтительней? Каковы социальные последствия? И наконец, говоря о том, что почти всегда замалчивается, является ли морально приемлемым безнаказанное использование природных ресурсов? Последний аргумент выражает современное преломление взглядов древних римлян на гидроэнергию — «религиозный» аргумент, вновь сегодня появившийся и отягощенный коллективным чувством вины. Попросту говоря, в этом чувствуется заковыка.

Первое водяное колесо, известное как персидское колесо, восходит к 200 г. до н.э. Оно работало точно так, как представляет себе это большинство людей сегодня, если вообще себе это представляет. Колесо, помещенное в поток, приводилось в движение текущей водой. С обода колеса свисали бадьи, подобно сиденьям в аттракционе «Большое колесо». Бадьи черпали воду и при подходе к наивысшей точке опорожнялись либо на площадь, подлежащую ирригации, либо в акведук. Прошло еще сто лет, прежде чем в 85 г. до н. э. появилось первое упоминание об использовании колеса в его обычном механическом назначении.

В поэме Антипатра из Фессалоник говорится:

«Девушки, впредь не трудитесь на мельнице, тяжко страдая,

Нимфам велела Церера исполнить всю вашу работу».

Мельницей называлось место, где девушки перетирали зерно между камнями вручную. Первые мельницы, работавшие по принципу пестика и ступки, эволюционировали в примитивные седловые — ручные мельницы; нижний камень имел углубление, а верхний камень, хорошо пригнанный, вращался на нижнем, перетирая зерно. Затем к верхнему камню приделали рукоять и приспособили ослов вращать его, как добрый пес Миро вращал вертел в харчевне «Королева Гуселапа». И наконец, человеческий гений соединил воедино водяное колесо, вращаемое силой природы, и жернов. Человечество получило хлеб и гидрохозяйство.

В нашем распоряжении нет источников, свидетельствующих о реакции девушек Антипатра на техническую революцию, но впоследствии использование водяного колеса в Риме для облегчения труда вызвало заметное смятение. В «Архитектуре» Витрувия имеется ссылка на колесо, причем он упоминает о зубчатой шестерне, что указывает на значительное усовершенствование римлянами первоначальной идеи. Но они не внедрили ее. Одна из причин состояла в том, что рабы, занятые на молотьбе, воспротивились этому, а при обеспеченном рынке рабов никто особенно не был заинтересован в механизации. Другой же причиной, по-видимому, был страх перед вмешательством в естественный порядок в природе.

Джон Рейнольдс в цитированной работе говорит об этом так: «Механизация встретила сильную официальную оппозицию. Было объявлено, что государству будет грозить опасность, если большое количество рабочей силы окажется незанятой». Что касается зубчатых передач, представлявших еще большую угрозу естественному порядку, то римляне, по-видимому, обрели собственное равновесие в использовании их для тех целей, где средства оправдываются результатом, т.е. целей, которые, по выражению м-ра Рейнольдса, «кажутся непонятно легкомысленными, по современным представлениям, такие как управление воротами храмов или театральная техника. Древние смотрели на силы природы с глубоким религиозным благоговением, которое породило тенденцию запрета экспериментов, использующих силу воды. Если каждая река или водопад заселены своими собственными genius loci,^[18] то устанавливать водяное колесо в водоемах означало бы заставлять богов служить людям. Однако чисто практические соображения, возможно, в сочетании с растущим цинизмом постепенно сделали водяные мельницы приемлемыми».

Закономерно, что самые первые акты кощунства совершались далеко от Рима, в Британии. «По-видимому, в Хедриэн-Уолле^[19], — где местное население, поставляющее рабов, относительно немногочисленно, — испытывались некоторые затруднения в содержании большого гарнизона, — пишет составитель «Индустриальной археологии водяных мельниц и гидроэнергии». — Таким образом, в Хедриэн-Уолле имелся побудительный мотив для развития механизации, экономящей труд, и именно вблизи Хедриэн-Уолла располагались две мельницы, более ранние, чем те, что были обнаружены в Риме».

Когда император Константин принял христианство, рабство было уничтожено и тяжесть обмолота уменьшилась. Вдобавок языческое почитание духов воды прекратилось. Дорога для развития гидроэнергетики оказалась расчищенной.

Римляне первыми осознали преимущества водяного колеса, вращающегося потоком воды, стекающей сверху, когда к напору течения добавляется вес падающей воды. Коэффициент полезного действия выброса водяного колеса, как мы говорим сегодня, может достигать 70-90%, тогда как коэффициент выброса обычного колеса составляет лишь 30%. Стоит остановиться и прикинуть, что потребовалось около 200 лет, прежде чем был осознан эффективный путь использования водяного колеса. Но даже и сегодня большинство людей представляет себе водяное колесо не иначе, как колесо у края старой мельницы в плоском, непроизводительном потоке.

Это приобретает значение сегодня, когда различные конкурирующие устройства претендуют на внимание в области волновой энергетики. Проекты разительно отличаются друг от друга, и некоторые из них вызывают естественный скептицизм. Почему же, удивляется непосвященный, потребовалось так много времени, чтобы построить нечто столь привлекательное, простое, бросающееся в глаза? Но, как это видно на примере водяного колеса, очевидность иллюзорна. А двухсотлетний срок ретроспективы еще не истек.

В Англии обращение к гидроэнергетике вызвало значительное общественное трение. Мельник был видной социальной фигурой, но в средние века почти всю свою продукцию он передавал феодалу, владевшему мельницами, оставляя себе незначительную ее часть в качестве платы за помол. Никому другому не разрешалось молоть зерно, но крестьяне, нарушая закон — как всегда бывает, когда он переступает некоторую черту, — тайком пользовались дома каменными ручными мельницами. Настоятель монастыря св. Олбанса как-то, конфисковав их у владельцев, вымостил ими монастырский двор. Во время Крестьянского восстания камни были выворочены и разбиты.

Колесо, так сказать, совершило полный оборот, когда пар бросил вызов воде. Долгое время мощь воды была больше. Не далее как в 1854 г. водяное колесо было установлено Лэксейской угольной компанией на острове Мэн для откачки воды из главной шахты. Оно имело в диаметре 21 м, весило 100 т, а мощность составляла 172 кВт. Спустя десять лет другое колесо мощностью 190 кВт было поставлено в Ришворт-Миллс, вблизи Галифакса. В Соединенных Штатах одно водяное колесо имело мощность 7,5 МВт, т. е. 7500 кВт. Но пар победил.

Сила пара оказалась такой, что по производству энергии он одержал верх над водяным колесом в большинстве стран. Дренаж почвы изменил режим рек, ставший неустойчивым, и потребность в воде возрастала с ростом населения. Глядя в прошлое, можно заметить, что у промышленности не было реальной альтернативы. Прогресс XIX и XX вв. не достиг бы действительного уровня без паровой энергии, однако многие нежелательные последствия ее использования были обнаружены потом.

Сегодня мы находимся в другой поворотной точке. Едва ли кто-либо сегодня, знакомый с фактами, сомневается, что нам остается либо преодолеть кризис, вызванный истощением природных ресурсов, либо примириться с ним. Есть немало приверженцев концентрации основных усилий на ядерной энергетике; они будут говорить и утверждают сейчас, что опасность ее гиперболизирована. По иронии судьбы Руководящий комитет по волновой энергетике расположен в Харуэлле^[20], где считается святотатством представлять радиацию иначе, чем нечто весьма хорошее и дешевое. Вас проведут до учреждения, где сидят специалисты по волновой энергии, мимо буквенных кубиков, сложенных в предостережение: ОПАСНО — РАДИАЦИЯ, и ваш провожающий примется уверять, что беспокоиться совершенно не о чем, что это безопаснейшее место в мире. Брр…

Апологеты угля, перекопав Вэйл и Йорке и сделав Селби угольной ямой, — что вызывает сегодня гораздо больше возмущений, чем объявление о начале работ, — смотрят вперед, призывая день, когда могут приняться за Вэйл в Бельвуаре. А геологи управления угольной промышленности сделали некоторые интересные открытия, о которых предпочитают не особенно распространяться. Поговаривают, что город Оксфорд уселся на верхушку богатого угольного пласта и потому не будет ничего удивительного, если нас начнут уверять, что ему не грозит оседание и эти старые здания находятся в полной безопасности.

Национальный профсоюз горняков, да и управление, похоже, обеспокоены тем, что все больше мужчин должно будет всю жизнь работать под землей, в опасных и неприятных условиях, неприемлемых для человеческого существования.

М-р Артур Скаржил, этнолог, возможно, несколько неожиданно побил все рекорды, когда оказалось, чтоядерная энергетика может стать вероятным соперником угольной промышленности по числу предоставляемых рабочих мест. Требуется все-таки умственное усилие, чтобы представить этнолога, верящего, что работа в шахте есть показатель цивилизации.

Почти любой альтернативный источник энергии находит потенциальных оппонентов среди специалистов по окружающей среде, преданных делу. Сами-то они, конечно, не замечают этого и далеки от таких намерений. Действительно, они в первых рядах борцов за альтернативные источники. Но многие из них склонны предполагать, что и с дополнительными источниками конец света близок. Они представляют собой современный эквивалент религиозных фанатиков в языческом Риме, считавших кощунством обращаться к духам воды, если надо удовлетворить потребности человека. Можно уважать аргументацию пессимистов и восхищаться их готовностью вернуться к патриархальным условиям существования. К несчастью, всем не хватит места, если вернуться к природе.

Сегодня есть инженеры и ученые, работающие над решением, может быть, не менее революционным, чем изобретение парового котла. Правительство, несмотря на свою осторожность, признало, что для Англии развитие волновой энергетики — наиболее перспективно. Против этой немногочисленной и не влиятельной группы выступают современные эквиваленты рабов, крестьян и мельников, которые потеряли работу с появлением водяных мельниц и небрежно игнорировались обществом.

То же самое может случиться и теперь, если общество проявит равнодушие к будущему. Любое развитие техники либо угрожает занятости, либо обеспечивает большой досуг. Найти правильное решение — наша общая задача. Идейные позиции рабов и крестьян в этом вопросе сегодня занимают ядерщики, руководители управления угольной промышленности и национального профсоюза горняков; этой идеологии служит инстинкт самосохранения общественных деятелей и политиков вкупе со смятенными эмоциями людей, не доверяющих никаким формам технического прогресса. Вместе они образуют устрашающий конгломерат. Но волны не отступают от препятствий.

(обратно)

Глава 4. Сколько гигаватт?

Каковы возможности волновой энергетики? Идет ли речь о небольшой добавке к техническим средствам, которыми располагают учреждения, удовлетворяющие наши потребности, — скажем, что-нибудь вроде установки нового телефонного коммутатора, который, как нас уверяют, предотвратит сбои при наборе номеров и в конце концов станет незаметным для абонента? Или же речь идет о скачке в технике, который может обеспечить удовлетворение энергетических запросов, когда нефть будет исчерпана, что немаловажно для других стран, чьи ресурсы ископаемого топлива меньше наших, а потребности не уступают нашим? Ответ, исходящий из непредубежденного источника, подразумевает создание системы, способной обеспечивать все наши потребности в электричестве. Такое утверждение требует подробного растолкования с учетом многочисленных «если» и «но». Оно требует ряда определенных условий, но зато и само содержит некоторые обещания, усиливающие привлекательность энергетики будущего.

Предпосылки для принятия решений основываются на исследовании, выполненном Яном Гленденнингом, руководителем тематики долгосрочных изысканий при инженерных лабораториях Центрального электроэнергетического управления в Саутгемптоне. Управлению придется отвечать на бездну вопросов, если погаснет свет и остановятся транспортеры, доставляющие уголь на поверхность. М-р Гленденнинг и его коллеги изучали естественные источники энергии и непредубеждены, так как не выдвигают собственных проектов и не требуют правительственных субсидий. Циник, возможно, усомнится в подлинных мотивах высказывания официальных лиц; однако управление не имеет заинтересованности и, наоборот, не скрывает своей явной приверженности к ядерной энергетике. В раннем отчете управления предполагалось, что альтернативные источники вряд ли будут играть значительную роль, но их возможности следует изучить и продемонстрировать всем, кто выступает против распространения ядерной энергии.

М-р Гленденнинг и его коллеги, не ответственные за этот отчет, изучили проблему со скептицизмом, свойственным ученым, и с осторожностью, которая всегда будет отличать деятельность людей, обязанных обеспечивать снабжение по приемлемой цене. Основная заслуга управления состоит в том, что оно постоянно настаивало на необходимости рассматривать стоимость любого вида энергии. Увлекающиеся люди, как известно, склонны подчеркивать необходимость получения энергии, чего бы она не стоила, когда с ископаемым топливом будет покончено.

Управление появилось на сцене своевременно. В первом большом докладе, составленном группой из восьми ученых и инженеров в 1975 г., делался вывод, что нет никакого нового источника энергии, «который выглядел бы экономически привлекательным в настоящее время». И осторожно добавлялось: «Любой из источников энергии (солнечной, ветровой, волновой, приливной и геотермальной) может в определенных обстоятельствах служить альтернативным, и выбор одного не представляется очевидным». Но уже в апреле 1976 г. министерство энергетики опубликовало заключение, что «энергия океанских волн по самой своей сущности привлекательнее других видов», и примерно уже тогда м-р Гленденнинг разделял эту мысль.

М-р Гленденнинг представляет собой тип человека деятельного, гибкого и реалистичного, который не преминет первым воскликнуть, что король — голый. Он быстро соображает и в любом споре, бросая вызов, устраивает чехарду, прыгая, так сказать, через голову оппонента, прежде чем тот успеет ухватить предшествующий аргумент. Машину он водит быстро и уверенно — в этом, как и в других его ярких проявлениях, выражается стиль настоящего мужчины. Он способен сказать то, что другие не решатся, и доказал это.

В исследовании, посвященном морской энергетике, опубликованном в «Химии и индустрии» 16 июля 1977 г., он говорит: «Если мощь волн использовать рационально, реализация их потенциальных возможностей у западного побережья Объединенного королевства превысит уровень электроэнергии, вырабатываемой в настоящее время». И далее в той же статье: «На побережье диссипирует около 120 ГВт волновой энергии, что пятикратно превышает запрос Электроэнергетического управления». Наконец, на Международной океанологической конференции в Брайтоне в марте 1978 г. м-р Гленденнинг повторил свое заявление перед выдающимися специалистами, сославшись на энергетический «потенциал» 120 ГВт, и добавил: «Во всяком случае, мы можем быть уверены, что система протяженностью 20-30 км окажется „эквивалентом электростанции мощностью 1500 МВт”». Такое утверждение означало переворот во взглядах.

Рассмотрим его подробнее. «Гигаватт» — словцо из тех, от которых у людей лезут глаза на лоб. Один гигаватт состоит из 1000 мегаватт или 1000 000 киловатт, т.е. обеспечивает миллион однополосных электроплит. А 120 ГВт — 120 миллионов таких плит. Электроэнергетическое управление располагает в настоящее время общей мощностью 60 ГВт, а наши средние запросы ниже 30 ГВт. Таким образом, мощность волн примерно пятикратно превышает наши средние нужды.

Здесь обыватель испытает искушение поразмыслить, как воспользоваться обретенным богатством. Кому в самом деле нужна пятикратная норма электроэнергии? В наших рассуждениях уместна осторожность. Об этом говорили мне несколько человек, включая и м-ра Гленденнинга, и я не хочу пренебрегать их предостережением.

Воспользуемся прежде всего разъяснением м-ра Клива Гроув-Палмера, ответственного секретаря Руководящего комитета по волновой энергетике, который попечительствует над всем проектом из штаб-квартиры в Харуэлле. Он интерпретирует дело следующим образом. «Уменьшим ваши 120 ГВт вдвое с учетом полезной отдачи и еще вдвое — за счет потерь при передаче энергии. Пусть средняя мощность составит 50 кВт/м, тогда сооружения протяженностью 1000 км дадут только 12 ГВт». Только. Даже при такой весьма осторожной оценке мы в состоянии удовлетворить приблизительно половину электроэнергетических потребностей, не прибегая к ископаемому топливу. Если это не переворот, то что это? Учтите также исключительный пессимизм м-ра Алекса Иди, заместителя министра энергетики, утверждающего, что к 2000 г. доля мощности сети на выходе, приходящаяся на новые источники энергии, составит лишь 3%. Заметим наконец, что есть специалисты, полагающие, что потери на каждой стадии получения и передачи энергии составят не половину, а всего 10%.

Обратимся к собственным оговоркам м-ра Гленденнинга. Он подчеркивает, что его 120 ГВт относятся к западному побережью Англии и Ирландии; на отдельных участках побережье севернее Гебридских островов может оказаться недоступным для экономической эксплуатации, а передача энергии — затруднительной, если не невозможной. Однако в статье, опубликованной в марте 1978 г., он предлагает расширить операцию, разместив оборудование на северо-восточных берегах Англии, ближе к индустриальным центрам, нуждающимся в энергии. Он утверждает, что мощность на входе, равная 50 кВт/м, является осредненной величиной, считая, что в пике она может достигать 150-200 кВт/м «в силу случайной природы волнения^[21]». При коэффициенте использования энергии около 60-70% выходная мощность составит 30-35 кВт/м. Сохраняя 80% энергии после трансформации и 90% после передачи, получим среднюю мощность, доставленную на берег, — 24-30 кВт/м. Это согласуется с мнением м-ра Гроув-Палмера, допускавшего, что на выходе сохраняется 25% энергии. Оценка не должна вводить в заблуждение: при благоприятных условиях коэффициент использования может возрасти до 60% или же составить всего 1-2%, когда устройства не смогут принимать энергию — при слишком сильном волнении или отсутствии его. М-р Гленденнинг считает, что линия приема энергии протяженностью 1500 км может дать 36-45 ГВт. Это не особенно отличается от более осторожной оценки м-ра Гроув-Палмера, учитывающей тысячекилометровый базис, если принять во внимание возможность максимального приема мощности на входе 150-200 кВт/м по Гленденнингу. Он также считает, что полезная мощность составит 25% энергии, поступившей на волновые генераторы. Он обратил мое внимание на то, что если уровень поступающей волновой энергии в прибрежном районе моря окажется приемлемым, — а на станции «Индия» этот уровень выше, — то можно будет уменьшить размеры и стоимость систем, устанавливаемых мористее. М-р Гленденнинг добавил: «За последние четыре года я усвоил, что волновая энергетика полна сюрпризов; со многими из них мы уже столкнулись и, я буду не я, если впереди нас не ожидает еще большее число неожиданностей».

Я остановился на оговорках, чтобы не создавалось впечатление, будто разрешение энергетического кризиса только и ожидает, чтобы министр проснулся; если бы дело было за этим! Но есть, однако, задачи, которые решаются, на мой взгляд, слишком медленно, без ощущения безотлагательности, продиктованной ситуацией, когда мы — по словам Коккереля — проматываем собственный капитал.

С другой стороны, для равновесия позвольте мне упомянуть об одном аспекте проблемы, кажущемся не актуальным, но приобретающем все большее значение. Каковы соображения, относящиеся к установке линии сооружений за «фронтальной» чертой моря? Предположим, что линия установки генераторов перенесена из Атлантики в море, которое на некотором участке спокойно. Тогда прием энергии должен производиться на позиции, удаленной в сторону океана, и расстояние от берега до нее должно быть около 160 км, чтобы ветер генерировал волнение, достаточное для самоокупаемости новой линии устройств. Вместе с тем рассмотрим идею размещения генераторов вдвое меньшей мощности в более спокойном море, на расстоянии 80 км от первой линии. Сейчас у нас недостаточно данных, чтобы надежно судить о степени рентабельности проектов. Сооружение может быть дешевле и производить меньше энергии, но зато ее производство и работы по установке сооружения в море окажутся проще. Таким образом, можно представить себе два эшелона сооружений, мощность одного составит 12-45 ГВт, а второй, облегченный и более дешевый, будет менее производительным. Управлению предстоит выработать то, что могло бы рассматриваться в привычных терминах как оптимальная стратегия при выборе между высокой производительностью и допустимым риском.

Распределение плотности волновой энергии.

Существует тенденция отдавать предпочтение сооружениям уменьшенного типа перед теми, которые сегодня именуют полногабаритными; если разместить такие сооружения не за Внешними Гебридами, а в сравнительно спокойных водах, они дадут меньше, зато создание и обслуживание их обойдутся дешевле.

Медаль имеет две стороны, и можно либо удовлетвориться менее радужной перспективой, либо, — присоединив к основной производящей станции последовательность других, различных по размерам, возможностям и принципам, — расширить функциональную гибкость источника.

Сказанное, на мой взгляд, дает достаточное истолкование приемлемым вариантам, отвечающим перспективному уровню 120 ГВт, цифре, которая, будучи взятой сама по себе, может ввести в заблуждение. Следует, однако, сознавать, что, если от нее останется всего 25% или и того меньше, оценка все равно представляется состоятельной, чтобы стронуть с места энергетическую волновую программу.

Эта цифра, 120 ГВт, мне кажется, отражает реальную перспективу, и потому я уделил ей так много внимания; вернемся к статье м-ра Гленденнинга — важнейшему документу в сегодняшней полемической свистопляске, содержащему наиболее авторитетное исследование предмета. Статья появилась в то время, когда считалось хорошим тоном чернить проекты использования необычных энергетических источников. Официальная позиция министерства энергетики, провозглашенная доктором Фредди Кларком, главой исследовательского отдела в Харуэлле и ключевой фигурой в правительственных кругах, занятых энергообеспечением будущего, состоит в том, что альтернативные источники «похоже, внесут лишь небольшой вклад» в этом столетии, но возможен «взлет в использовании их в первые десятилетия следующего века». Если принять это, то трудно оспаривать заключение министерства и некоторых лиц из Электроэнергетического управления о необходимости развивать ядерную энергетику. Это принимается как стандартная мудрость большинством наших ученых, готовых повторять слушателям о том, как удобно нажимать кнопку и получать дешевую энергию.

Совсем недавно я смог сообщить некоторым ведущим специалистам, что волны в состоянии удовлетворить все наши потребности в электричестве, а также в бензине, при условии осуществления «гидрогенной экономической политики», не загрязняющей среду (об этом ниже). Ответная реакция ядерщиков из министерства энергетики варьировала от уничтожающего взгляда до угрожающего требования «повторить это еще раз». В действительности никто не настаивает на том, чтобы отказаться от всех источников энергии, кроме волнового. Можно отстаивать, конечно, точку зрения, что волны содержат такое количество энергии, что можно рассматривать их как преимущественный источник. Позвольте мне привести здесь основные тезисы статьи Гленденнинга.

М-р Гленденнинг отмечает, что первым практически важным проектом была утка Стефана Солтера с эффективностью поглощения волновой энергии, превышающей 80%. «Как уровень использования энергии, так и модульный тип конструкции означает, что появился потенциально привлекательный источник получения энергии, который может быть усовершенствован и всесторонне испытан без чрезмерных затрат, таких, например, каких требует содержательная программа строительства приливной станции». Говоря о «модульном типе конструкции», м-р Гленденнинг указывает на большое значение волновой энергетики для судостроительной промышленности. Это означает, что, выбрав подходящий тип конструкции, можно удешевить производство. В отличие от приливной плотины, построенной раз и навсегда, волновые генераторы можно воспроизводить неограниченно, начав, скажем, с некоторого типа плота и цепочки уток, и совершенствовать конструкции до получения удовлетворительных в требуемом смысле результатов.

М-р Гленденнинг уделил внимание тому, что имеет для управления принципиальное значение, — стоимости. Существует мнение, что это вторичный вопрос, когда обсуждается не то, сколько денег мы готовы вложить в электрификацию, а есть ли такие деньги вообще. Для политиков и аппарата национализированной промышленности — это область самоутверждения. М-р Гленденнинг говорит: «Предпочтительной установкой всегда будет такая, которая в состоянии встретить изменения в процессе производства при минимуме общих затрат. Следовательно, каждое новое устройство оценивается с точки зрения соотношения между стоимостью размещения, эксплуатации, содержания и общей экономией, учитывающей в первую очередь стоимость дорогостоящего топлива, — экономией, которую эта установка может обеспечить при функционировании.

Характер электроспроса приводит к появлению оптимизированной совокупности энергоустройств, которые при высоких капитальных затратах в сочетании с дешевым ядерным топливом предназначаются для длительного использования; средняя величина капитальных вложений и стоимости топлива — для умеренных энергонагрузок, а дешевые, легкосоздаваемые устройства, например газовые турбины, — для пиковых режимов, невзирая при этом на высокую стоимость топлива.

Несмотря на даровое «топливо», волновые электростанции, учитывая их установку и содержание, будут дорогостоящими, поэтому, как и в случае с другими сооружениями, требующими больших капитальных затрат, например атомными электростанциями, следует рассчитывать на их длительное использование, поскольку самоокупаемость определяется стоимостью топлива, сэкономленного за период их жизнедеятельности».

Я привел пространную цитату, превосходно выражающую взгляд, которому я не симпатизирую, и потому предоставляю ему достаточно места. Грубо говоря, аргументация м-ра Гленденнинга состоит в том, что ядерная электростанция обходится в уйму денег, но, используя дешевое «горючее», она окупится, если будет рассчитана на длительную жизнедеятельность. Производство же газовых турбин, напротив, обходится дешево, но так как топливо, используемое турбинами, сравнительно дорогое, использовать их есть смысл лишь в период максимального спроса на электричество. Исходя из этого, создавать волновые генераторы имеет смысл лишь в том случае, если они будут крутиться почти безостановочно, составляя конкуренцию дешевой ядерной энергии. Я считаю, что подобное рассуждение игнорирует социальный аспект понятия «стоимость». Мы знаем, что запасы ископаемого топлива, а также урана конечны и рано или поздно иссякнут. Мы знаем, что это топливо загрязняет среду и опасно. Нет уравнений, учитывающих эти факторы. Но как только дело доходит до денег, начинается другой подсчет.

Есть еще одно сдерживающее обстоятельство. «Большая часть электростанций, — утверждает Гленденнинг, — может работать с той мощностью, которая отвечает уровню спроса; соответствие между количеством вырабатываемой энергии и требованиями сети приближается к 100%. Однако волновая энергия, как и ветровая, зависит от капризов погоды и, следовательно, не обеспечит столь высокого соответствия, если, конечно, не производить сопоставление на весьма низком уровне потребностей». Первое, что мне пришло в голову в ответ на это замечание, это то, что ядерные электростанции 18 месяцев простаивали из-за неполадок, а остальное время их производительность составляла 40-60% нормы. М-р Гленденнинг уставился на меня, сверкнув глазами. «Ха, — сказал он, — вы говорили со Стивеном». Действительно, я видел Солтера. Семья волновых энергетиков кровосмесительна. М-р Гленденнинг продолжал настаивать, что ядерная энергия самый удобный источник, несмотря на недостаточную работу отдельных станций. И на самом деле, его замечание по поводу колебаний мощности волновой энергии покажется значительным каждому после первоначальной эйфории. Как справедливо упоминалось, море свирепее и продуктивнее зимой, когда мы более всего нуждаемся в энергии. Но при детальном рассмотрении становится ясно, что даже глубокой зимой энергии может оказаться недостаточно в силу бурного режима, которым характеризуется в этот период Северная Атлантика. Бывают и двух-трехдневные периоды неожиданного спокойствия. Решить эту проблему можно было бы, расширив районы установки сооружений, ибо редко бывает, чтобы волнение одновременно отсутствовало и в Северной Атлантике, и в Северном море, и у островов Силли, и в Ирландском море, и на подходе к Бристольскому заливу. М-р Гленденнинг сам помог ответить на этот вопрос. В июле 1977 г. в цитированной работе, опубликованной в журнале «Химия и индустрия», он представил карту дислокации генераторов за Внешними Гебридами и островами Силли. Девятью месяцами позднее он представил новую карту дислокации на северо-восточном берегу Англии и поперек Бристольского залива и Ирландского моря.

Дополнительным ответом является расширение использования гидроаккумулирующих станций. Заметим, что сейчас, используя эти станции, мы расходуем энергию. Чтобы закачать воду наверх, затрачивается четыре единицы электричества, после чего при падении вода производит три единицы электричества. В случае с ископаемым топливом это мотовство; если же работает море, то, цитируя Солтера, «нет забот, пока за волны платят боги».

И все же мы должны искать решение для ситуации, когда Северная Атлантика спокойна, а другие районы относительно непродуктивны, чтобы работающие женщины, возвратясь домой около 5 часов пополудни, могли включить свои электрические плиты, котлы и печки — или просто посмотреть популярную телевизионную программу. В какой степени гидроаккумулирующие системы смогут доказать свою состоятельность? Сегодня их запасов хватило бы на пять часов работы и на следующий день начались бы неприятности. В такой ситуации каждый был бы доволен, что не прикрыты все остальные источники энергии, как «доброкачественные», так и «злокачественные». Тогда мы действительно должны были бы воззвать к обычным и, возможно, к ядерным источникам. Никто и не предлагает отказаться от всего, кроме волн. Ристалище, на котором общественное мнение бросает вызов мудрости чиновников управления, — это стоимость. Если приходится платить больше за электричество от волн, то необходимо осознать, что альтернативой является использование хоть и более дешевого, но ограниченного топлива, которое в один прекрасный день может иссякнуть, прервав увеселительную прогулку.

Вернемся к докладу м-ра Гленденнинга. Он подчеркивает, что нужны такие конструкции, потери на ремонт и обслуживание которых были бы минимальны. Он подсчитал, что «потеря двух месяцев в году на ремонт и «погодные окна» в сочетании с затратами на эксплуатацию, составляющими в год лишь 6% капитальных затрат, может удвоить стоимость вырабатываемой энергии».

М-р Гленденнинг красноречиво и убедительно аргументирует свои соображения и извиняется, когда чувствует, что несколько перегибает палку в дискуссии с коллегами, которых он уважает. Его энтузиазм, точность восприятия, применение научного метода к тому, что на данном этапе представляется ему романтической идеей, дают интересный образец бушующих эмоций в сфере, связанной с проектом.

Он и его коллеги из Марчвуда внесли в дело свой полезный вклад. Ранние эксперименты сэра Кристофера Коккереля проводились со связкой из семи понтонов. Управление сумело показать, что эту установку можно выполнить из трех и даже из двух понтонов таким образом, чтобы сочетание неподвижного и подвижного приводило к рациональности энергетической конструкции.

Эффективность при этом повышается поразительно, размеры понтона можно уменьшить со 120 до 80 м, значительно сэкономив на этом. Но м-р Гленденнинг полагает, что общая эффективность обеспечивается только «при подсоединении» уток Солтера; окончательное суждение таково, что утка, по-видимому, будет более дорогостоящей в производстве и эксплуатации, но весьма производительной, тогда как понтон, строительство которого обойдется дешевле, а эксплуатация окажется проще, будет производить сравнительно меньше электричества. Идеальным было бы разместить утки в Северной Атлантике, а понтоны — в Северном море.

Иллюстрацией осторожности, свойственной подходу м-ра Гленденнинга, служит его замечание о диаметре опорной трубы, на которой крепятся утки, равным 15 м, «что чрезвычайно много по обычным инженерным стандартам, не очень-то соответствует размеру опор для обычных сооружений в море и создает трудности с изоляционными работами. Устройства будут функционировать в морской воде, и без надежной изоляции длительность их жизни окажется очень неопределенной». Да, это так. Но отметим разницу между замечанием, что размеры опорной трубы затрудняют изоляцию, и экстраполяцией этого замечания, что без изоляции нас ждут значительные неприятности.

Я оставил напоследок его самое четкое утверждение: «Система длиной 20-30 км представляла бы эквивалент электростанции мощностью 1500 МВт». При наименее благоприятной цифре — 30 км, т.е. при наибольшей длине системы это означало бы, что удовлетворение нашего среднего спроса — 30 гВт — потребует волно-энергетических конструкций протяженностью 600 км вместо линии протяженностью 1000 км, которую обычно называют самые оптимистичные изобретатели и те, кто их поддерживает. Но теперь читатели уже понимают, что цифры требуют чрезвычайно скрупулезной интерпретации. М-р Гленденнинг делает различие между установленной мощностью генератора и средней производительностью электростанции, и это возвращает к его первоначальной оценке — 1500 км. Он добавляет, что остается еще проблема гарантированной подачи энергии при отсутствии волнения. Это уже обсуждалось, но будет рассмотрено дополнительно в связи с гидроаккумулирующими системами. При всех отмеченных оговорках существо дела и представление о волновой электростанции не меняются.

Основные выводы м-ра Гленденнинга, составляющие суть проекта, должны быть начертаны большими буквами на стенах министерства энергетики:

1. Все исследования дают основание полагать, что получение волновой энергии будет технически осуществимо и, насколько представляется, экономично.

2. Побережье Англии и Ирландии обладает «энергетическим потенциалом» 120 гВт, что в пять раз превышает установленную норму энергоснабжения страны.

3. Система протяженностью 20-30 км будет осуществлять непрерывную подачу энергии и при погонной мощности 50 кВт/м будет эквивалентна электростанции мощностью 1500 МВт.

Смотрите на эти выводы как вам заблагорассудится, занижайте цифры с учетом потерь на получение энергии, ее переработку и передачу — и все же остается упрямый факт: последнее и самое обоснованное утверждение официальных лиц ясно свидетельствует, что волны могут производить всю необходимую нам электроэнергию.

(обратно)

Глава 5. Письмо из департамента бионики

Письмо, которое Стефан Солтер отправил в Уайтхолл, попало в конце концов на стол м-ра Гордона Гудвина, научного руководителя министерства энергетики. На первый взгляд м-р Гудвин производит впечатление молчаливого интроверта и таким видом, не отвечающим его сущности, обязан, очевидно, специфике своей деятельности.

«В министерство приходит множество эксцентричных исследований и проектов, и чаще они сваливаются на меня. Масса людей желает сделать что-то, используя опилки, или выкрасить луну в другой цвет. В ходе нефтяного кризиса было и несколько диких предложений. Письмо Солтера имело странный обратный адрес: Школа искусственного интеллекта, исследовательская лаборатория бионики, Эдинбургский университет. Некоторые части письма были отсняты на множительной машине, и у меня мелькнула мысль, что если бы кто-нибудь решил устроить мистификацию, то было бы нетрудно, вырезав на картошке штамп, «оттиснуть» официальную «шапку» и послать именно вот такое письмо.

Поэтому я первым делом позвонил в университет и спросил, есть ли там кто-нибудь, кого зовут Солтер. На коммутаторе ответили, что такой есть. Я повесил трубку и стал думать. Потом позвонил снова, связался с Солтером напрямую и задал ему несколько вопросов. Я спросил его, как выглядит волнограмма, знает ли он разницу в степени волнения летом и зимой, где находится лучшее место для получения волновой энергии — и он дал правильные ответы. Он, надо признать, изучил предмет».

Следует заметить, что м-р Гудвин тоже его изучил. К моменту получения письма он уже занимался волновой энергетикой. Далеко не все знают, что правительство понимало необходимость поиска альтернативных источников энергии за год до того, как события на Ближнем Востоке вскрыли всю серьезность ситуации, в которой мы оказались. Действительно, лорду Ротшильду и центральному политическому штабу, как официально именуется мозговой трест, было предложено изучить вопрос, и м-р Гудвин оказался тем человеком, который обратил внимание на энергию волн. Продолжая выполнять повседневную работу, он смог выделить лишь семь недель для составления отчета и, по его подсчету, за три рабочих недели изучил то, что, будучи идеей двухсотлетней давности, составило новую область современной техники.

Первым его открытием было то, что о предмете известно чрезвычайно мало. «Представления о волне у людей совершенно неправильные. Прежде всего, это нечто малозаметное, незначительное возмущение. Так, глубины в Атлантике достигают 10 000 м, а волна редко достигает 30 м. Прыщик».

М-р Гудвин проделал путь, по которому с тех пор прошло большинство специалистов, связанных с волновой энергетикой из Института океанографических наук, гидрологической исследовательской станции, исследовательских групп торгового флота, Королевского флота и морских сооружений.

«Будучи несколько знакомым с коммерческим строительством по работе, связанной с прокладкой подводного газопровода в Северном море, я придумал устройство, которое можно было бы построить на шельфе. Оно размещается на плотах. Вынужденное движение понтона вращает турбину — нечто вроде колеса Пелтона^[22]. Чтобы удостовериться, что система не станет объектом серьезной критики, я наглотался сведений о волнах. Я прочувствовал их. От них я сам научился кое-чему. Я понял, как технически оценить волновую энергию. Прежде всего, требовалось вычислить содержащуюся в волнах энергию. Цифра оказалась настолько огромной, что я подумал, что ошибся раз в десять или что-то вроде этого. Я стал считать другими способами и пришел к убеждению, что волны представляют собой значительный естественный энергоисточник. Закончив отчет, я переключился на другие дела. Затем началась война на Ближнем Востоке и пришло письмо от Солтера».

М-р Гудвин не знал тогда, что Солтер обладает достаточным воображением, чтобы представить, как может быть воспринято его письмо. Солтер рассказывал об этом так: «Около 10% населения нашей страны подвержены в тот или иной период какой-нибудь форме умственного расстройства. У значительной части людей болезнь проявляется в составлении писем кабинету министров. В обычные времена такая почта распределяется случайным образом среди различных министерств. Однако к концу 1973 г. корреспонденции типа «подштанники-для-собак» и «верните-назад-кошку» стали иссякать и корреспонденты все как один целеустремленно переключились на рекомендации по выходу из энергетического кризиса: использование толстых бизнесменов для выполнения механической работы; автомобили, приводимые в движение сточными водами… Я присоединился к этому потоку, отправив короткое письмо Питеру Уолкеру, который тогда был ответствен за энергию, и получил в официальном ответе вежливую благодарность. Дело в том, что моя записка исходила из Школы искусственного интеллекта, и это вместе с некоторой странностью литературного стиля позволяло предположить, что она является примитивным розыгрышем Питера Уолкера в тот момент, когда он борется с Джо Кормли и Арабами. Их первоначальная реакция была очень неопределенной. Но вскоре они оказались в Эдинбурге…»

«Они» — относятся к Гудвину. Я встретился с ним в его большом приятном офисе в Милбэнке. Помещение удобно и элегантно. Исключение составляет одна деталь. Старая жестяная мусорная коробка для использованной бумаги держит дверь открытой в коридор. Он извинился, объяснив, что страдает клаустрофобией. Это объяснимо. Комбинация ролей уединенного ученого, эксперта по эксцентричным предложениям и правительственного чиновника дает достаточное основание для любого психического выверта. Он инженер-химик и утверждает, что такое образование является идеальной основой, ибо охватывает любую инженерную область и позволяет разговаривать с механиками, конструкторами и электриками на их языке. Он имеет также степень по биологии, работал на компьютерах и в течение 12 лет служил в промышленности — в Англии, в Европе и в Нью-Йорке, — до того как поступить на правительственную службу. «Я пришел работать в департамент энергетики (как он тогда назывался) на основе своего промышленно-экономического опыта, — говорит он. — И первое, что они сделали, — отстранили меня от экономики». Кое-кто кое-где решил не допускать никаких новых идей, покушающихся на установленный порядок…

Убедившись, что Солтер кое-что знает о волнах, м-р Гудвин спросил его: «Вы разработали устройство, функционирующее в лотке и поглощающее волновую энергию?» Он ждал, что Солтер ответит отрицательно, но тот сказал: «Да, разработал». Тогда м-р Гудвин сказал, что он хотел бы приехать повидаться с ним, и тут же сел в подходящий поезд на Эдинбург. Он ознакомился с тем, как Солтер испытывал различные формы, прежде чем подошел к тому, что сейчас называют утиным носом, — устройству с закругленным днищем, поглощающему энергию, не выталкивая воду и не растрачивая поступающую энергию за счет создания собственных волн. Он увидел работу устройства в лотке. М-р Гудвин рассказывал:

«Впечатление от большой важности увиденного не проходило в течение суток. Я возвращался в Лондон, а перед глазами была искусственная волна, приходящая к «утиному носу», и спокойная вода за ним. Не получалось также и сильной отраженной волны, как в случае волнолома. Это означало, что энергия почти полностью поглощается. Можно было оценить, какая часть приходящей энергии поглощалась: результат составил 90%, в то время как раньше рассчитывали на получение лишь 30% волновой энергии. И эта оценка относилась к невозмущенной воде, на подветренной стороне устройства, поэтому показаниям приборов можно было доверять. Происходил полный энергетический захват. Впервые была продемонстрирована замеренная высокая эффективность волнового генератора. Это было поразительное зрелище, и я был единственным человеком, наблюдавшим его, за исключением Солтера и его коллег.

Нечто такое, способное производить работу, следовало уже принимать всерьез. Оно полностью изменило мою точку зрения на предмет. Но на данной стадии вряд ли нашлась бы хоть одна душа, способная на поддержку. Все смеялись над этим, за исключением Дона Горэ, которому я подчинялся. Он всегда чувствовал, что волновая энергетика заслуживает доверия, и нелепо было то, что при бурном развитии современной техники мы ничего не могли предпринять. Но когда я рассказал, что меня озадачил слишком высокий уровень отбора энергии, Горэ не поверил, что такое уже возможно.

Итак, обдумав все, я позвонил Солтеру снова. Я попросил его сфотографировать свое устройство. Он ответил, что у него нет камеры. Я сказал, чтобы он достал, одолжил у кого-нибудь. Он ответил, что не знает никого, кто имел бы камеру. Я сказал, что видел в университете кого-то, несущего камеру, когда был там. Он сказал, что не знает, кто бы это мог быть! И во всяком случае у него нет денег, чтобы покупать кинокамеру. Я сказал, чтобы он украл деньги или занял их, но мне надо иметь фотографии. Тогда он сделал их. В министерстве энергетики впервые увидели такую штуку.

Затем я сказал, что мне нужен фильм. Он отснял его. Нам посчастливилось: в министерстве имелся проектор, который можно было останавливать, и крутить ленту назад. И когда мы проделали это с волной, падающей на утку, но увидели весьма удивительные вещи. Увидели, что именно происходит, как поглощается энергия волны.

Солтер достиг успеха, сделав очень умную вещь. До него люди работали либо на бумаге, либо в воде. Он же пошел между теорией и экспериментом. В его лаборатории был лоток с водой. Он смотрел па работу устройства, ставил опыты и наконец нащупал удачный профиль.

Куча институтов обеспокоена кризисом, но ни один из них не внес ни малейшего вклада в волновую энергетику. А совершенный чужак, каким является Солтер, пошел на угол на Уолл-ворт, купил шестипенсовую плавающую игрушку и натянул им всем нос. Такой оборот дела может производить впечатление на людей, но не делает их друзьями, что поясняют косые взгляды, бросаемые на Солтера в Центральном электроэнергетическом управлении и Национальной инженерной лаборатории.

В течение всего этого времени Солтер использовался на работе, субсидировавшейся Научно-исследовательским советом; это было естественно, поскольку он занимался исследованиями при университете. К несчастью, он совсем недавно работал над проектом, ставившим целью сборку мотора при помощи робота. Они там у себя, в Школе искусственного интеллекта, построили робота, который из отдельных частей собирал игрушечный паровой котел. Можно расположить части произвольным образом — игрушка будет собрана. Солтер собственными руками сконструировал один из узлов робота. Это был удачный узел. Но туда вкралась ошибка. По приказу: убрать все части, компьютер робота осуществлял демонтаж котла и складывал части в ящик, а затем старался всунуть ящик внутрь другого ящика! В лаборатории имелись необходимые для компьютера подпрограммы, чтобы довести работу до конца. Но к тому времени Научно-исследовательский совет уже израсходовал 2,5 миллиона фунтов на эту штуку и решил ее прикрыть.

Поэтому стоило лишь упомянуть в совете, что Солтер работает в Школе искусственного интеллекта, из-за этой печальной истории перед вами сразу захлопывали окошко».

М-р Гудвин ухитрился рассказать об этом, не разразившись хохотом, и я тоже сохраню серьезное лицо. Он, однако, ввязался в битву с советом, настаивая на том, что министерство энергетики заинтересовано в финансировании Солтера. В конце концов он добился темы для Солтера «на несколько тысяч фунтов», которые не дошли по адресу. Можно понять его чувства.

Солтер обрел в лице Гордона Гудвина стойкого союзника, который занялся затем другой областью управления, связанной с деятельностью совета по запросам инженерной механики и машинного оборудования при министерстве торговли и промышленности; этой инстанции волновая энергия обязана признанию. Совет по запросам является интереснейшим правительственным учреждением. Он был учрежден в 1972 г., чтобы координировать исследования в институтах и промышленности, там, где, по мнению совета, работа обладала вероятностью практического внедрения. Сфера интересов совета была очень широкой, туда входили вопросы и снижения загрязнения среды, и экономии энергии. Восемь таких советов охватывают большую часть промышленных направлений и противостоят представлениям м-ра Ведгвуда Бенна в одном важном отношении: если они помогают проектам, обещающим стать выгодными, то они могут потребовать своей доли прибыли. И все же оказалось, что проект приняло консервативное правительство.

Каждому совету разрешалось по своему усмотрению отпустить до 50 000 фунтов в год на любой проект. Они выделили Солтеру 64 000 фунтов, но при условии распределения суммы на два года — так можно было обойтись без санкции министра. Если вспомнить, как трудно было в это время убедить кого-нибудь в серьезности нового направления, то станет очевидно, почему необходимы были усилия, выявляющие скрежет протаскиваемых идей.

Меж тем Национальная инженерная лаборатория (НИЛ) в Восточном Килбрайде выполнила пространный обзор по волновой энергии. Текст содержал около 50 000 слов, многочисленные графики, карты, рисунки и обширную библиографию. Для большинства это была образцовая работа.

М-р Гудвин был в меньшем восторге: «Мы отпустили им 13 000 фунтов, и они имели доступ к работе Солтера. Это ужасно. Это грабеж. Это бумажные идеи. Я говорил, что их выводы неправильны, но мое мнение отклонили, и работа в НИЛ продолжалась».

Вспышка на первый взгляд кажется странной. НИЛ пользуется авторитетом, и я всегда находил, что ее инженеры, составляя коллектив блестящих изобретателей, обладают высокой технической квалификацией. Большинство студентов инженерных специальностей, особенно в Шотландии, где инженерное искусство стоит высоко, считают, что назначение на работу в НИЛ удовлетворяет самым честолюбивым притязаниям. Почему же тогда м-р Гудвин столь резок? Отчасти, наверное, из-за конкуренции и напряженности, которые возникли в сфере волновой энергетики, когда необходимо было принимать решения, критические для будущего нации. Есть и другой аспект; НИЛ сначала была сторонницей солтеровской утки, а затем переметнулась на сторону осциллирующего водного столба, известного в то время как проект Масуды. Заключение лаборатории гласило: «Для дальнейшей технической и экономической оценки». И поныне лаборатория оказывает основное внимание осциллирующему столбу, а Солтер пользуется хоть и значительной, но меньшей поддержкой.

Национальную инженерную лабораторию не озадачил накал страстей в обостряющейся борьбе за позиции новой техники. Ее сотрудники рассказывали мне об оппозиции, которую они встретили, когда, например, их призвали устранить некоторые недостатки нового заводского оборудования. Варягов не любят, и вряд ли кто верит, что пришедшие со стороны сделают то, что не могут сами аборигены. Однако лаборатория, подключив к задаче компьютер, часто в состоянии была проанализировать ее и предложить решение, ускользавшее от специалистов, непосредственно связанных с предметом.

Соображения в пользуосциллирующего столба будут детально представлены ниже. Это действительно один из самых обещающих проектов, хотя и с недостатками: например, сторонники Солтера указывают, что столб подвергнется гораздо более жестокой трепке моря, нежели утки, качающиеся на волне. В свою очередь преимущество столба в том, что он уже функционирует. Японский изобретатель Масуда поставил навигационные буи, работающие на волновой энергии. Их легко сделать и в Англии. По признанию м-ра Гудвина, факт того, что эти буи работают, и работают хорошо, «в той степени, в которой можно этому верить», было одним из поводов, заставивших его заинтересоваться волновой энергией.

Ситуация иллюстрирует то, что в промышленности называют «напряжением выхода», т.е. обстановку, стимулирующую движение проекта. Она существует, пока продвигается проект, пока злословие и внутреннее трение создают нервотрепку и опасность для новой концепции. С волновой энергетикой этого еще не случилось, но это произойдет, если уменьшится правительственное субсидирование.

Вернемся к м-ру Гудвину и к тому, как он определил будущее проекта. Он имел точное представление о темпах развития и ограничениях, которые можно поставить или снять. «Это очень большой ресурс в масштабах национальной энергетики, — сказал он. — Модульный принцип обеспечивает проекту преимущество перед приливными плотинами. Можно остановить дело. Или расширить его. Или заниматься строительством 10-20 лет. Выработка энергии растет, подчиняясь росту зимнего спроса, и падает к лету». Такова позитивная сторона вопроса. А затем, подстегнутый аргументом, что это может стать нашим основным энергетическим источником, он выдвигает другую точку зрения.

Он не считает, в отличие от Центрального энергетического управления, что установка генераторов в различных местах прибрежной зоны обеспечит почти непрерывное поступление энергии. «Генераторы следует вынести за Гебриды, — настаивает он, — в других местах они неэффективны». Я обратил его внимание на то, что даже при невысокой погонной (киловатт на метр) производительности устройств имеет смысл альтернативно использовать энергию волн в Северном море и даже в более спокойном районе островов Силли. Он не согласился со мной.

Почему это не может стать основным источником энергии? «Ненадежный источник нельзя сделать надежным, — настаивал он. — Забудьте это». Я разговаривал потом с другими инженерами, в том числе с Солтером, а также с одним из руководителей управления, — они опровергали этот довод. С помощью гидроаккумулирующих систем море можно превратить в «надежный» источник, и действительно некоторые страны уже проделали нечто подобное, построив гидроэлектростанции.

Почему бы не построить полномасштабную станцию уже сейчас? В этом вопросе м-р Гудвин особенно неуступчив. «Мы говорим о том, что, по-видимому, является наиболее грандиозным инженерным сооружением, из всех когда-либо осуществлявшихся. Не было ни одного проекта, который не порождал бы сложные реальные проблемы. Если (и когда) все системы будут полностью разработаны, то (и тогда) обнаружатся их сильные и слабые стороны. Сейчас рано, слишком рано, выбирать преимущественный подход. Я глубоко убежден в том, что если (и когда) производство волновых энергетических устройств будет развернуто, первое поколение их окажется дорогим, ненадежным и неэффективным. А если чудом это окажется не так, то они будут отличаться от всего, что доселе породило инженерное искусство».

Другой ученый, близкий к программе волновой энергетики, которого я не называю здесь ввиду его роли в выработке стратегии будущего, менее категоричен в суждениях. Он сторонник осциллирующего водного столба, практическая состоятельность которого доказана Японией. Это устройство может оказаться более дорогим и менее производительным, зато эксплуатация его будет дешевле, а производство, если использовать стандартные конструкции, будет предъявлять меньшие требования к новой технике. По мнению моего друга, весьма близким к этому устройством является плот Коккереля; другие проекты уступают этим двум. Выпрямитель Гидрологической исследовательской станции требует чудовищно прочной постройки с основанием на морском дне и клапанами размером с витрину магазина. О своих возражениях против утки мой друг говорил резко. «Солтер даже не заслуживает доверия, — говорил он, яростно стирая с доски разноцветные диаграммы, иллюстрировавшие его точку зрения. — Утку построить сложно, в то время как плот можно сделать на любом слипе страны. Как изготовить привод и устройства для передачи энергии, в которых будет нуждаться Солтер? Представьте проблемы, возникающие при нарушении работы утки! Ремонт пришлось бы вести ниже уровня моря на сооружениях размером с эту комнату, — он обвел рукой большую лабораторию. — Перед вами предстала бы система, движущаяся вверх и вниз в основном под водой, и потребовались бы водолазные работы непосредственно под взволнованной поверхностью моря».

Я указал ему на то, что горячие сторонники утки убеждены в ее неприхотливости. Он отрезал: «Покажите мне корабль, готовый отплыть, чтобы на нем не крутился все время человек с масленкой». На это последовало возражение доктора Нормала Беллами, главы отдела электричества и электроники Ланкастерского политехнического института, сказавшего, что плавающую секцию утки, ее «клюв», движущийся вверх-вниз, можно отцепить от остова за десять минут и отбуксировать. Мой друг вскочил.

Мы сидели за ленчем в большом ресторане, он вскочил со стула и зашагал из конца в конец, отсчитывая шаги. «Один, два, …, четырнадцать шагов». Затем сказал: «Вы видите, длина этой комнаты 14 м. Диаметр вала, держащего утку, составляет 15 м. К валу крепятся внешние устройства. Отдаете ли вы себе отчет в масштабах такой операции?» Я принял его сторону, хотя некоторые из собравшихся казались озадаченными.

В защиту утки следует сказать, что та ее часть, которой надлежит быть устойчивой — опорный вал, — имеет меньшие размеры, чем клюющий конус. Этим проект ее отличается от других проектов, в которых устойчивы наибольшие компоненты: внешняя рама осциллирующего водного столба, весь «блок камер» выпрямителя и тыльный понтон плота. Таким образом, обеспечение надежного раскрепления этих конструкций еще сложнее, чем опорного вала утки.

Но вернемся к м-ру Гудвину (не являющемуся тем моим другом, на которого я ссылался). В аппарате государственной службы он — лучший союзник волновой энергетики, однако он сделал заявление, огорчившее меня. Он одаренный инженер, заслуживающий всяческой похвалы за то, что выудил первые деньги из правительства для помощи Солтеру. Но он сказал мне: «Заключение ответственной группы таково, что проект должен развиваться весьма осторожно. Мы проявили бы халатность, не установив его реалистичность».

В этом, я опасаюсь, печально слышится отголосок официального мнения, определившего правительственную политику. Правительство не осмелилось отвернуться от волновой энергетики, когда проект настойчиво выдвигали Солтер, Гудвин, Коккерель и другие и когда в спокойных коридорах, где ребята предпочитают не суетиться, бил тревожный набат энергетического кризиса. Нежелательно было возбуждать к тому же публичное беспокойство и оппозицию программе ядерной энергетики. В таких случаях выписывают чек на некоторую сумму, надеясь отвести обвинения в небрежности и равнодушии.

Такая политика с умеренной демонстрацией добрых пожеланий выражается в программах экономии топлива: использовании и двойного остекленения, и усиленной теплоизоляции, и солнечных панелей, и ветряных мельниц на крыше каждого коровника. Но политика эта уклоняется от действительно кардинального решения — использования в полном объеме энергии, окружающей нас, энергии волн, которые, разбиваясь о берега и морские утесы, могут служить нам, если мы вложим средства, необходимые для получения и передачи этой энергии.

Я не думаю, что позиция правительства останется такой же в течение следующего этапа развития нового энергетического источника, и в этом меня поддержал выдающийся ученый, полностью сознающий политическое значение результата. Это третий персонаж в данной главе, и я прошу читателя извинить меня за то, что также опускаю его имя. Он вовлечен в исследования по энергетике, и мне пришлось делать выбор: получить или формальную информацию, или частную консультацию за кулисами, представив уверения в конфиденциальности. Я предпочел второе, ибо это дает сведения, в которых мы нуждаемся.

Мой второй анонимный референт убежден, что обе точки зрения переплетутся и подготовят осторожный и медленный прогресс. «Экспериментаторы, — сказал он, — были очень настойчивы, обращаясь к правительству, когда им не хватало средств или когда они оказывались без субсидий. Сейчас, однако, у них удобные контракты. Последним желанием некоторых из них было бы втянуть правительство в крупную операцию, скажем, на миллиард фунтов и услышать: «Ладно, поставьте какие-нибудь из этих штук в море и посмотрите, как они работают». Это означало бы правительственный контроль над проектом, ибо оно не позволило бы никакому частному консорциуму вмешаться в работу такого размаха. На государственной службе есть люди, которые, естественно, мешкают перед таким большим скачком. Но все, что требуется, — это испытать некую полномасштабную модель в море и выяснить, на что она способна».

Мой референт — один из тех людей, которые считают, что необходимость обеспечивать производственную занятость станет основным фактором будущей политики в области волновой энергетики. Я сказал об этом Гудвину. «А, — ответил он, — теперь вы говорите о программе общественных работ. Это не мой предмет».

Согласен. Но это наш предмет, увязанный с нашим будущим.

(обратно)

Глава 6. Первый большой проект

Пионером крупномасштабной волновой энергетики в наше время оказался инженер-электротехник, занимавшийся проектированием гидроэлектростанций в Шотландии в тридцатые годы. Тогда имелось несколько небольших схем использования энергии волн — в Монте-Карло и у японской навигационной службы. Но Уолтон Ботт выступил с проектом, который мог дать столько энергии, сколько, необходимо для 800 тысяч обитателей острова Маврикия в Индийском океане. Остров площадью лишь 2000 кв. км имеет наивысшую плотность населения на земном шаре, примерно вдвое превышающую плотность Великобритании. Там отсутствует собственное топливо, и это обстоятельство могло бы послужить причиной, дающей миру возможность получать чистую энергию морских волн, если бы не решение, принятое в 1966 г., оставить работы по проекту Ботта ввиду того, что, как это ни странно звучит сегодня, мировые цены на нефть упали и дешевле оказалось ввозить нефть из Персидского залива, отстоящего на 5000 км, чем строить волноэнергетическую установку на берегу.

Проект Ботта основывался на естественных преимуществах острова Маврикия. Остров не просто окружен водой, он окаймлен рифами, которые могут служить, буквально говоря, скальными строительными лесами и снизить стоимость подводного капитального строительства.

М-р Ботт отправился на Маврикий в 1953 г., имея многолетний опыт работы над проектом получения дешевой электроэнергии в Шотландии. Он разработал план развития энергетики на острове и получил финансовую поддержку агентства Кроуна, которое сегодня теряет популярность: лучшие его работы едва заметны.

Прилив на Маврикии невысок, и проблема овладения энергией моря там, отличающаяся от британской, может иметь значение для Средиземноморья и стран, где приливные плотины неэффективны. М-р Ботт работал методически, изучая всю литературу по приливам и волнам, восходящую к 1848 г., когда сэр Георг Эри положил начало исследованиям своей работой «Теория волн на воде». Информация о волновой энергии практически отсутствовала. М-р Ботт связался также с Гидрологической исследовательской станцией в Уоллингфорде, работающей сегодня по проекту, развивающему его идеи.

Он понял, что, по крайней мере в Индийском океане, волны, которые следует использовать, это волны, разбивающиеся на берегу, ибо невозможно установить сооружения, способные устоять под напором открытого моря. Сейчас он живет в Вингестере, несколько отстранившись от дел, и, оставаясь консультантом агентства Кроун, читает лекции, пишет об энергетике как волновой, так и о другом направлении ее. В кабинете, заваленном книгами по этому предмету, он сказал мне: «Я пришел к выводу, что в открытом море нельзя разместить никакие механические или электрические установки. На Маврикии мы сталкивались с такими циклонами, при прохождении которых гнулся 25-сантиметровый стальной брус. В Шотландии был опрокинут волнолом весом 7000 тонн. Он был заменен 14 000-тонным сооружением, которое тоже было разрушено. У американского тяжелого крейсера ударом волны оторвало 30-тонный кусок носовой части судна».

Столь же скептически относится м-р Ботт к перспективе получения энергии в глубоких водах Британии. «Возможно фазовое наложение двух волн 30-метровой высоты. Такая сила способна сдвинуть собор св. Павла. Единственный способ защитить сооружения состоит в том, чтобы погружать их временами под воду, если это вообще возможно. Ситуацию нельзя сравнивать с той, в которой находятся нефтяные платформы, твердо установленные на четырех опорах, свободно пропускающие волны, вместо того чтобы принимать их на себя.

Кроме того, возникает задача передачи энергии на берег по кабелям, которые должны противостоять морской среде и выдерживать интенсивные движения в местах крепления к объектам, расположенным в море». Он не пытается приуменьшить значение других схем с различным инженерным обоснованием, направленных на разрешение перечисленных задач.

Плот является очевидным кандидатом на выживание — Кон-Тики доказал это. Преимущество утки заключается в том, что наибольшая составная часть ее, клюв, предназначена колебаться вместе с волнами. Можно составить также цепочку, например из 50 уток, такую, из которой вышедшую из строя утку можно изъять; электрическая цепь организована здесь подобно гирлянде лампочек на новогодней елке — перегорание одной не нарушает иллюминации. Допустим также кувырок утки, после чего она продолжит работу под воздействием волн противоположного направления. Разрабатываются и системы, в которых можно отцепить клюв от тела утки, если это целесообразно по погодным условиям. Осциллирующий водный столб ставит больше задач, ибо, по оценкам, стандартный образец — корабль Масуды — должен иметь размеры 22x33 м, чтобы эффективность его была эквивалентной одному плоту. Это будет задачей для Национальной инженерной лаборатории, обладающей первоклассными специалистами: масштабность проблемы не оставит их безразличными.

Что касается кабеля, то этот вопрос сегодня вызывает меньше затруднений, чем в период первых экспериментов м-ра Ботта. Пирелли предложил способ изготовления кабеля длиной 80 км — важное предложение, ибо место стыка всегда бывает самым слабым. Существует богатый опыт прокладки подводного кабеля, действующего многие годы. Еще в 1965 г. был проложен кабель протяженностью 119 км, от Италии в районе Пьомбино до Корсики и Сардинии, рассчитанный на передачу 300 МВт.

Случилось так, что в настоящее время эти подрядчики работают над кабелем, способным снять с повестки дня многие вопросы, и по иронии судьбы заказ сделан ядерной энергетикой. Американская компания, занимающаяся электрогазофикацией, предложила им изготовить подводный кабель на напряжение 345 кВт переменного тока для плавающей атомной электростанции. Станция должна находиться в 7 км от берега, кабель будет уложен на дно.

Изготовить цельный кабель такой длины несложно, но концевая его секция, присоединяющаяся к станции, ставит те самые задачи, которые надо решить для генераторов, работающих от волн. Кабель должен иметь возможность следовать за платформой, совершающей колебания под воздействием ветровых волн и прилива. Пирелли предложил гибкий кабель заключать в рифленый алюминиевый чехол вместо утолщенной свинцовой оболочки. Была осуществлена полная программа модельных испытаний, включающая проверку на усталость материала при изгибах с максимальной ожидаемой механической нагрузкой. Результаты оказались удовлетворительными. Таким образом техника, предназначенная для атомной станции, продвинула вперед решение одной из задач, относящихся к волновой энергетике, считавшейся непреодолимой всего несколько лет назад. Интересно отметить, что м-р Гленденнинг, который, как мы видели, не является поклонником солтеровских уток, полагает, что с помощью Пирелли эксплуатацию их можно наладить, хотя предпочтительнее все-таки подсоединить этот кабель к плоту Коккереля.

Я подробно остановился на этой стороне дела, ибо важно осознать, что мы являемся очевидцами развития новой отрасли техники, вопросы которой сменяются весьма быстрыми ответами. Всего два года назад вопрос передачи энергии от волновых генераторов был самым серьезным и детально изучался в самом Управлении. Мы переживаем период, когда инженеры осуществляют то, что до 1976 г. было мечтой.

Вернемся к м-ру Ботту. В марте 1975 г. он представил первую развернутую записку о волновой энергетике в Королевское общество^[23]. По-видимому, тогда впервые внимание ученых столь высокого уровня было привлечено к предмету в деталях. Он начал с объяснения того, как волны переносят энергию, и интересно отметить, что основные факты оказались новыми для многих известных ученых, никогда ранее не имевших возможности заглянуть туда, что, по выражению м-ра Ботта, было «глухим закоулком естественнонаучных знаний». Если бы он говорил так, например, о паровой энергии, объясняя, как этот малый Уатт сообразил получить ее, то его манера говорить выглядела бы оскорбительной; но по отношению к волнам наши познания находились к 1975 г. на уровне пятого класса начальной школы.

М-р Ботт сделал таблицу, иллюстрирующую уже знакомый нам факт, что высота волны служит ее самой содержательной энергетической характеристикой. Так, волна высотой 1,5 м и длиной 15 м произведет 4,33 кВт, в то время как волна такой же длины, но вдвое большей высоты (3 м) обладает энергонесущей способностью 17,9 кВт, т.е. произведет в четыре раза с лишним больше, поскольку в формулу для энергии волны ее амплитуда входит в квадрате. Однако волна высотой 1,5 м и длиной 30 м произведет 8,9 кВт, тогда как волна той же высоты и вдвое большей длины будет производить всего вдвое больше энергии — 17,8 кВт. В области более высоких волн это различие еще разительней. Энергия шестиметровой волны будет 220 кВт, а двенадцатиметровой — 880 кВт^[24]. Вот почему самые высокие волны одновременно и самые привлекательные, хотя именно с ними связаны основные инженерные проблемы.

Это область, в которой скоро придется ответить на трудные вопросы: во сколько обойдется строительство установки, способной выстоять под напором гигантских волн, воспринять их мощь и дать электроэнергии больше, чем дала бы менее дорогая установка в более спокойном море? В какой степени разумно противостоять действительно большим волнам, вместо того чтобы использовать их энергию? Что выгоднее: объект, предназначенный для приема максимально возможного потока энергии в суровом открытом море, или же менее радикальная установка, но рассчитанная на 100% выживания? Для Уолтона Ботта, с его образованием и знанием моря, конструкторские и эксплуатационные задачи, вместе с проблемой надежности, были естественно основными, тогда как инженеры другого профиля подчеркивали значение производительности установок, подчиняя им те или иные конструкторские решения. Это напоминает научные сражения прошлого века и является причиной интереса к ситуации: мы пользуемся привилегией быть свидетелями перехода от теоретического обсуждения к практической деятельности, касающейся всего нашего будущего.

М-р Ботт, решив, что идея размещения функционирующей установки в открытом море «не подлежит обсуждению», вернулся к проектам у берега. Он понимал, что рифовое окаймление острова представляет устойчивый фундамент для ограничительной стенки. Самая дорогая часть любого морского барьера — его основание, и на Маврикии, как он выразился, «природа построила его для нас», что значительно уменьшит стоимость инженерного сооружения.

Все, что требовалось, — это возвести две поперечные стенки-шпоры под прямым углом к внешнему ограждению и превратить берег в замкнутую лагуну (как бы ловушку для воды), внутри которой уровень воды мог бы поддерживаться на 2-3 м выше, чем в море. В поперечных стенках должны были разместиться низконапорные турбины и генераторы, приводимые в движение водой, стекающей обратно к океану. Выдержит ли риф? Он должен удерживать массивный бетонный откос с погонным давлением во много тонн на фут, увеличенным ударами волн. Все должно представлять гигантский волнолом противоположного назначения — вместо того чтобы максимально противостоять волнам, он должен позволять им накатываться возможно выше.

Ответ м-ра Ботта был таков: «Природа строит рифы в самой пасти волн, обеспечивая распространение исключительно стойкого вида коралла на кромке рифа, где воздействия волн интенсивнее всего. Этот вид (мадрепора) имеет форму шишки, крепкой как сталь, он доказал свою способность сопротивляться любому натиску моря». (Лично я предпочел бы смотреть на это менее романтично и считаю, что это единственный вид коралла, который может выжить в таких условиях, и должен был оказаться прочнейшим; это скорее философская сноска, а не инженерная.)

Администрация Маврикия решила проэкспериментировать с ограждающими наклонными стенками небольшого размера, но их не смогли установить. Тогда решили использовать заякоренные волнографы, чтобы увязать их показания с величиной энергии, получаемой в прибрежной экспериментальной установке. С этой идеей администрация обратилась в министерство по вопросам развития заморских территорий, чтобы получить ассигнования на исследования, а затем в сотрудничестве с агентством Кроуна поручила Гидрологической исследовательской станции провести модельные испытания. М-р Ботт высоко оценивает их, так как была получена необходимая информация о соотношении между высотой волны, ее длиной и величиной полученной энергии. Период волны составлял от шести до десяти секунд, что является естественным диапазоном океанских волн у Маврикия. Период имеет значение потому, что при набегании каждой новой волны повышается уровень перед бассейном и изменяется характер стока воды обратно в море. Экспериментаторы меняли также высоту и длину волн, высоту ограждающих конструкций, уровень воды непосредственно за ограждением и даже шероховатость свободной поверхности.

Слишком высокие ограждения позволяли бы в отдельных случаях обеспечить и более высокий горизонт воды в бассейне, но зато при уменьшении степени волнения поступление воды в него становилось бы недостаточным; это могло привести к ненадежности энергоснабжения от волн. М-р Ботт хотел, чтобы его проект обеспечивал основательное, устойчивое снабжение, а это означало, что дамба должна иметь меньшую высоту сравнительно с той, которая обеспечивает более высокий уровень в бассейне, рассчитанном на благоприятные условия.

И все же чем ниже была высота стенки и меньше бассейн, тем ниже располагалась головная часть турбины в тоннеле для воды, стекающей обратно в море. Стоимость была бы выше — турбина, работающая при высоте напора 10 м, стоила бы около одной трети стоимости турбины при двухметровом напоре. Это влияло на стратегию проекта: вместо двух установок мощностью по 2500 кВт предпочтительнее было ставить пять установок мощностью по 1000 кВт. Оценки показывали, что в мелком бассейне при полной нагрузке среднечасовая мощность составила бы около 5000 кВт. Но даже это потребовало бы дноуглубительных работ, чтобы вода могла свободно стекать обратно, и соответственно дополнительных затрат. С другой стороны, ненадежность снабжения при использовании высоких дамб требовала постройки тепловой электростанции. Анализ свидетельствовал в пользу более высокой дамбы, углубленного бассейна и более высокого напора для турбины, пусть даже за счет меньшего притока энергии в лагуну.

М-р Ботт назвал это ситуацией между Сциллой и Харибдой; точнее сказать — между дьяволом и дьявольски мелким морем. Возможности Гидрологической исследовательской станции могли облегчить, но не решить задачу. Пока дискуссия продолжалась, в 1966 г. цена на нефть стала понижаться. Специалисты посмотрели на проект и сказали: «Забудьте его». Практически это был конец, но м-р Ботт не оставил свой план и много позднее предложил решение. Следовало рассматривать запруженный бассейн не как непосредственное звено между морем и турбиной, а как промежуточное водохранилище. Его должна окружать невысокая дамба, облегчающая круглосуточное поступление энергии. При этом захваченную воду можно перекачивать на более высокий уровень путем использования энергии приходящих волн.

М-р Ботт предложил некоторую модификацию давно известного и надежного центробежного насоса, применявшегося для подкачки воды в сельской местности. Его устройство, имеющее один ротор, сочетало возможности гидравлической турбины и насоса. На Маврикии оно могло бы использоваться для пропуска больших расходов морской воды при движении ее из лагуны обратно в море. Эта вода приводила бы в движение центробежный насос, который подавал бы часть воды наверх. Вода, стекая в море, и сама могла бы вращать турбину, но, вытекая из верхнего резервуара, она совершала бы то же самое эффективнее.

Аналогичную конструкцию использовали более 50 лет назад в Германии, где на плотине реки Изар в районе Мюнхена установлен «преобразовательный насос» с двойным ротором. Он получил такое название в силу того, что «преобразовывает» низкое давление воды в высокое, поднимая ее наверх. Коэффициент полезного действия составляет 60%, но в данном случае эта цифра представляет лишь академический интерес, ибо насос работает за счет даровой энергии. Следует отметить, что наше Электроэнергетическое управление использует гидроаккумулирующие хранилища, наполняя верхние резервуары при помощи электростанций, работающих на ископаемом топливе (затрачивая четыре единицы электроэнергии, чтобы поднять воду наверх, и получая в результате три единицы — при падении воды вниз). Сила тяжести конфискует четверть доли в свою пользу.

М-р Ботт указал, что водохранилища должны быть много меньше тех, которые входят в обычные речные гидротехнические проекты, где естественные расходы воды могут не достигать требуемого значения в течение шести месяцев в году. На Маврикии этот период составлял в совокупности шесть недель и приходился на разное время года.

Дальнейшее удешевление нефти было бы нелепостью, и этого, как известно, не произошло. Но проект сохранился и не был забыт Гидрологической исследовательской станцией, директор которой Роберт Рассел отдает должное м-ру Ботту^[25]. «Наша система порождена маврикийским проектом», — сказал он мне.

Популярность системы снижали два обстоятельства: она нефотогенична и имеет малопривлекательное имя — Гис-выпрямитель. Первоначально ее называли выпрямителем Рассела, но м-р Рассел предпочел, по соображениям скромности, изъять из названия собственное имя. Таким образом, не говоря уже о непривлекательности аббревиатуры, нуждающейся в расшифровке, неспециалисту требуется объяснить, что понимают инженеры под выпрямителем. Это звучит неопределенно, что-то вроде курса реабилитационной физиотерапии. На деле же это метод выпрямления, или изменения, движения. Так, в осциллирующем водном столбе, к которому мы обратимся позднее, движение воздуха в двух направлениях (он всасывается и выталкивается) «выпрямляется» с помощью клапанов таким образом, чтобы он только в одном направлении попадал на турбину. В Гис-выпрямителе вертикальные волновые колебания уровня преобразуются в однонаправленное движение потока, подаваемого на турбину.

Так может выглядеть Гис-выпрямитель.

Лучше было бы назвать это затвором Рассела, поскольку сооружение напоминает шлюзовый затвор, разделяющий резервуары с различным уровнем воды.

Сооружение представляет собой прямоугольный ящик, установленный на дне, на глубине 15-20 м, примерно в 5-10 км от берега. Оно имеет размеры гигантского танкера. Одна половина его разделена бетонными стенками на шеренгу камер, плотно закрытых затворами с резиновым уплотнением. Затворы открываются лишь внутрь, и напрашивающимся сравнением является шеренга уличных почтовых ящиков, положенных отверстиями вверх. При движении волны вода через отверстия под давлением попадает во внутреннюю полость, представляющую резервуар, в котором можно поддерживать повышенный уровень воды. Поднятие свободной поверхности при прохождении гребня волны создает избыточное давление по сравнению с гидростатическим давлением на обратной стороне затвора, и это давление открывает заслонки, ведущие во внутреннюю полость.

Затворы, подобно щелям в почтовых ящиках, являются клапанами, открывающимися лишь внутрь, и вода через них попадает во внутреннюю камеру, поднимая в ней уровень. Избыток воды имеет только один выход через турбину в резервуар с более низким уровнем. Таким образом, при прохождении воды турбина вращается и приводит в движение генератор. По мере подъема воды в нижнем резервуаре возрастает давление на соответствующий ряд затворов, предназначенных для выпуска воды и препятствующих проникновению ее внутрь.

Может ли такое сооружение стоять на морском дне и не превратиться в раздавленную массу? Сомневающиеся склонны все же говорить: «Ну если Рассел считает это возможным, значит, так оно и есть». Его репутация в данной области действительно очень высока. В том чтобы заставить объекты устоять в море, его специалисты находятся вне конкуренции.

Проект, как сказал мне м-р Рассел, обладает «достоинством исключительной простоты». Это может быть одной из причин того, что проект привлек меньше внимания сравнительно с некоторыми другими. Кроме того, по-видимому, это один из приемлемых проектов для районов с невысоким уровнем прилива, как, скажем, остров Маврикий или Средиземноморье. Он обладает существенным преимуществом перед первоначальным планом Ботта, и это преимущество состоит в том, что при прохождении подошвы волны вода высасывается из нижнего резервуара наружу; эффективность схемы Ботта определялась потенциальной энергией только поднятой воды.

Предполагается, что у реального сооружения мощность будет 10 мВт при погонной плотности 70 кВт/м. Модель в масштабе 1/30 функционирует в Уоллингфорде, на следующем этапе планируется установка в море модели в 1/4 натуральной величины. Другим вариантом, возможно, еще более впечатляющим, будет линия затворов с клапанами, построенных в натуральную величину, поставленная в море независимо от общей схемы сооружения и испытанная в реальных условиях. Это имеет смысл, ибо затворы — единственный блок сооружения, в котором используется новая техника.

М-р Рассел уверен, что они способны противостоять давлению волн; необычным в его эксперименте является естественный и старомодный материал — резина. «Мы пользуемся жесткой резиной, имеющей нечто общее с материалом для покрышек, — говорит он. — Резина очень долго сохраняется в соленой воде, если ее уберегать от солнца. Держите ее мокрой и холодной. На берегу можно найти покрышки, сохранявшиеся в воде 20-30 лет».

Умственная активность является чертой м-ра Рассела. Это высокий, худощавый человек, отчужденный и весьма меланхоличный. Кажется, что целое поколение отделяет его штаб-квартиру в сельской местности Оксфордшира от напористых лабораторий Маргвуда и Восточного Килбрайда. Чувствуется, что м-р Рассел испытывает легкую неприязнь к новым фигурам, появившимся на сцене, хотя он слишком вежлив, чтобы говорить об этом. Его Гидрологическая исследовательская станция уже давно консультирует строительство морских объектов… Он испытывает естественную симпатию к м-ру Ботту — инженеру добротной старинной выучки; оба они очень далеки от крикливой атмосферы, окружающей проект Солтера.

Проекты Маврикия и Гидрологической станции имеют одну привлекательную особенность: оба они предусматривают создание большого искусственного водохранилища, идеального для развития рыбного хозяйства. В нем происходило бы непрерывное обновление морской воды, богатой кислородом и планктоном, а замкнутый водоем можно было бы разделить на плавающие секции для рыб различного вида, без опасности для рыболовства в открытом море.

Схематический план волновой электростанции.

Не следует упускать из вида еще одну положительную особенность, относящуюся и к другим проектам. Есть слово, которое должно огорчать и огорчает нефтяные компании: это «электролиз». При пропускании электрического тока через жидкость молекулы ее расщепляются и распадаются на водород и кислород. Водород можно использовать непосредственно в утилитарных целях, либо в смеси с известняками для получения метанола — жидкого топлива, способного заменить бензин для автомобилей и самолетов. Препятствием к этому до настоящего времени служило то, что для электролиза требуется больше энергии, чем способен дать высвободившийся водород. Процесс, следовательно, нерентабелен. Нет смысла тратить ископаемое топливо, чтобы получать суррогат пониженной калорийности. Но это перестает быть препятствием, когда, по выражению Солтера, «за волны платят боги». Мы можем оказаться на пороге открытия, когда море начнет производить не только электроэнергию, но и горючее, темп потребления которого угрожает нашим нефтяным запасам. Мы можем, действительно, посадить в клетку несколько тигров. «Свободную» энергию волн можно использовать также для работы опреснительных станций. М-р Ботт считает, что наличествующие в мире тенденции усиливают желательность создания автономных общин, способных эффективно удовлетворять свои потребности в энергии, пище, воде и в других предметах первой необходимости (сюда входит и горючее). Проект маврикийского типа стал бы с этой точки зрения «замечательным катализатором такого развития».

Рыболовство, опреснение морской воды и электролиз — не основное назначение волновой энергетики. Они — ее возможный побочный эффект. С ними связаны дополнительные достоинства проекта того типа, который был предложен для Маврикия, либо Гис-выпрямителя или затвора Рассела, если такое название предпочтительнее. Уже по этой причине правительству следовало бы уделить патриархальному Оксфордширу по меньшей мере столько же внимания, сколько уделяется эффективной активности других очагов волновой энергетики.

(обратно)

Глава 7. Корабль со сломанной кормой

Сэр Кристофер Коккерель уже внес свой вклад в словарь: он является изобретателем Ховеркрафта. Внешне он может служить тем типом провинциала, который ненавидит государственную службу и обожает частную инициативу. Однако он первый дал толчок самой революционной идее в области волновой энергетики. Он первый заговорил о том, что новое направление необходимо связывать с широкой программой обеспечения занятости в судостроительной промышленности и использования там общественных фондов. Письмо, посланное им в «Таймс», осталось практически незамеченным: никто из влиятельных фигур в этой области не обратил на него внимания. Оно было опубликовано 21 декабря 1976 г., когда инженеры и ученые слишком заняты приобретением рождественских подарков, чтобы внимательно просматривать газеты. Он писал: «Мы имеем небольшую, застывшую и заброшенную программу развития некоторых новых источников энергии, рассчитанную на тридцатилетний период; между тем мы ежедневно слышим, что рабочим кораблестроительной промышленности, строителям нефтяных сооружений и электростанций не хватает работы. Разве это не служит достаточным основанием для того, чтобы, создав широкую программу развития солнечных, ветровых и волновых энергетических установок, скорее возродить к жизни эти отрасли, спасти людей от нищеты и непродуктивных затрат, вызванных безработицей? Вспомните изумительную всесокрушающую программу «Спитфайр»^[26]. Это могло бы возродиться снова, если мы этого захотим. „В делах людских бывает прилив, влекущий их к счастью”».

О публицистическом таланте Солтера не приходится упоминать, но сэр Кристофер и сам мог упустить свой прилив, выбрав время для статьи столь неудачно; он, однако, отыгрался, спустив на воду энергетическое устройство значительных размеров. 19 апреля 1978 г. он установил в Соленте модель плота в масштабе 1/10, которая с тех пор выдает электроэнергию мощностью 1 кВт от волн, длина которых примерно в 10 раз меньше длины волн открытого моря. Полномасштабный генератор длиной около 100 м давал бы устойчиво 2 МВт, а цепочка плотов протяженностью 15 миль составила бы эквивалент электростанции мощностью 500 МВт.

Сэр Кристофер, приняв меня в своем доме в Саутгемптоне, рассказал, что побудило его заинтересоваться волнами. Волны представляли угрозу для Ховеркрафта, в процессе поисков пути, который бы уменьшил неприятности, он осознал их мощь. Бросая в воду камни и наблюдая расходящиеся круги, он размышлял, как получить энергию от волн, сходящихся к точечному объекту. И додумался до сооружения, которое, как он сказал, «должно напоминать корабль со сломанной кормой. Кораблестроители проектируют суда, чтобы такого не случилось. Мы же оттолкнулись от противоположной идеи».

Сооружение, известное как плот Коккереля, представляет шарнирную цепочку понтонов. Для удобства все зовут ее «плот». Первоначально полагалось, что отдельный модульный плот составят семь понтонов. Брайен Каунт, специалист по инженерным расчетам в Марчвудской лаборатории Электроэнергетического управления, сумел показать теоретически, что связка из меньшего числа понтонов будет эффективнее. В настоящее время модульный плот составляют три, иногда даже два понтона. Проектная линия из таких модулей может достигать 1000 км.

Плот принимает очертания поверхности моря. Передний понтон свободно движется вверх и вниз, подчиняясь колебаниям волн. Движения второго понтона более ограничены, ибо поверхность воды под ним становится более пологой, после того как большую часть энергии волны перехватит первый понтон. Третий понтон в цепочке вдвое длиннее первых двух и относительно устойчивее. Таким образом, трио движется в различных фазах, что составляет функциональный принцип конструкции^[27].

Сэр Кристофер Коккерель

Каждое шарнирное крепление через два длинных шатуна и специальные рычаги соединено с поршнями внутри гидравлических цилиндров. Движение плота заставляет поршни двигаясь вперед и назад перекачивать жидкость в изолированной замкнутой системе. Через невозвратный клапан жидкость попадает в трубопровод. Жидкость перекачивается через четыре патрубка и под низким давлением поступает из резервуара под поршень, а под высоким давлением подается с рабочей стороны поршня в трубу. Протекая по трубе, она попадает на гидравлический мотор. В отличие от гидравлического насоса, более знакомого большинству, который выбрасывает жидкость, гидравлический мотор сам работает под действием потока. Свою энергию он передает генератору, вырабатывающему электричество.

Сэр Кристофер относится к гидроэнергетике без энтузиазма. «Люди, на попечении которых все это окажется, — говорит он, — будут не высококвалифицированными гидравликами в белых костюмах. Поэтому хотелось бы, чтобы система, как и старые паровые двигатели, была простой в эксплуатации. Все, что для них требуется, — это гаечный ключ; что же касается гидравлической системы, то и песчинка может вывести ее из строя. Решает практика. Лучше пользоваться примитивнейшей техникой, если она надежнее».

Сэр Кристофер затрагивает актуальный вопрос. Инстинктивно он за механическую систему и, подобно многим, полагает, что с гидравлическими силовыми установками не все благополучно. Обращаться с ручным тормозом в старинных автомобилях было значительно проще, чем с современной гидравлической системой. В гидравлических устройствах возникает задача борьбы с перегревом. Однако при огромных электрогенераторах, рассматриваемых здесь, использование механических передач сопряжено с большими трудностями.

Требуется нечто вроде охладителей, используемых на плотах, чтобы снимать теплоизбытки в гидравлических передачах. В существующих моделях рабочая жидкость охлаждается в резервуаре, объем которого втрое превышает емкость остальной системы, однако полномасштабный плот потребует значительно большего объема охладителя, что приведет к конструкторским трудностям. Можно попробовать использовать в качестве рабочей жидкости саму морскую воду, по мере нагрева заменяя ее холодной.

Один из технических сотрудников сэра Кристофера, Мишель Урвин, развивает эту идею. «Рабочая жидкость используемая в гидросистемах, подобно тормозной жидкости, много эффективнее воды и поэтому используется в модели. Но в реальной ситуации с полномасштабными генераторами небольшое уменьшение эффективности не будет играть роли. В условиях бурного моря такие менее эффективные системы могут в известном смысле обладать преимуществом».

Сэр Кристофер оставляет открытым вопрос относительно конструктивных особенностей станций. «Мы изучаем, следует ли выносить насосы наверх, — говорит он, — что имеет свои достоинства и недостатки. Следует учесть и условия эксплуатации. Что предпочтительнее: иметь внутреннее помещение вроде машинного отделения на корабле либо вынести насос в надстройку?»

В модели работающие элементы находятся снаружи. Это вынужденная особенность конструкции, поскольку плот слишком мал, чтобы содержать внутреннее «машинное отделение». Весьма вероятно, что, если реальный плот будет иметь закрытое помещение, расположенное частью ниже ватерлинии, условия для эксплуатации и ремонтныхработ будут более удобными. Необходимо также иметь вертолеты либо рядом на берегу, либо на палубе плота для эвакуации персонала в случае шторма.

Одна из стоявших ранее проблем кажется сейчас менее неприятной. Это опасение, что в бурном море передний понтон перевернется. Испытания однако показали, что гидравлическая система демпфирует колебания плота, поэтому опрокидывание передних понтонов маловероятно.

Корабль со сломанной кормой. Плот Коккереля в Соленте, масштаб 1/10.

Для плота и других плавучих конструкций основной проблемой является их заякорение. Солентская модель удерживается на месте четырьмя гибкими связями. Здесь якорное раскрепление требует большей эластичности, чем на глубоком море, ибо на глубинах 8-10 м приливная волна, достигая 3 м, относительно велика. В открытом море эта проблема менее серьезна. Пятидесятиметровые канаты прикрепляются к бетонному 136-килограммовому блоку, который колеблется на поверхности моря. Бетонный блок крепится десятиметровой цепью к якорю, весящему 180 кг. Такая система удерживает плот на месте; различие в колебании отдельных его элементов используется для выработки электроэнергии.

М-р Урвин говорит, что первоначально планировалось установить плот в 50 км от берега, где волнение более соответствует такой конструкции. На мелководье, говорит он, высота волн возрастает, а длина их уменьшается. Плот эффективнее всего, когда его длина близка к длине волны. Поэтому инженерам больше нравятся стометровые волны, период которых около 8 с, а высота 10-12 м. На таких волнах эффективность плота достигает 100%, не считая потери 10% на генерацию и передачу электроэнергии.

На более длинных волнах эффективность плота уменьшается, но количество энергии на выходе может сохраняться. В случае, когда волны очень длинные, энергия не вырабатывается, ибо тогда все три понтона представляют собой единый поплавок и приводы в шарнирных сцеплениях неподвижны, но это бывает крайне редко.

Проблема выживания конструкции в открытом море является в данном случае, как и для всех волновых генераторов, главной. М-р Джим Плате, один из старших инженеров проекта, излагает вопрос так: «Среднее море оплачивает счета. Экстремальное море их предъявляет. Если бы нашлось море с невысокой средней интенсивностью волнения и с еще более низким значением экстремальной интенсивности, проект мог бы стать дешевле». Он считает, что если море приносит более 50 кВт/м, основной проблемой становится надежность устройств, ибо в этом случае оказывается затруднительным воспринимать и перерабатывать энергию гигантских волн. В открытом море за Гебридами возможны ситуации, когда средняя суточная мощность составит 1000 кВт, а средняя в минуту — до 10000 кВт. Никто не возьмется за разработку устройств, противостоящих таким гигантским волнам.

Одно из преимуществ плота заключается в том, что он позволяет большим волнам перекатываться через себя — в этом отношении он похож на Кон-Тики, не имевшего надводного борта. Ни одно другое сооружение не обладает такой особенностью, за исключением, в некоторой степени, утки. Полной противоположностью является Гис-выпрямитель, который функционально приспособлен к прибрежным условиям окраинных морей: конструкция стоит на твердом основании и испытывает воздействие волн, деформированных под влиянием пологого морского дна. У таких волн меньшая длина и большая высота. Команда Коккереля сравнивает Гис-выпрямитель с многоэтажным домом, возвышающимся над водой, тогда как линия плотов более напоминает растянутый район разбросанных одноэтажных зданий.

Так может выглядеть плот Коккереля.

По мере изучения проектов становится все очевиднее, что каждому типу устройств отвечает свое местоположение в море. Утка Солтера должна, по-видимому, встречать бурные волны за Гебридами, плот Коккереля может функционировать в средней части моря, Гис-выпрямитель — стоять в прибрежной зоне и воспринимать притихшие, менее продуктивные волны, а осциллирующий столб, размер которого можно варьировать — от небольшой навигационной установки до гигантского сооружения массой 20 000 т, — представит собой конструкцию, приспособленную к различным условиям.

Возможно, не случаен тот факт, что сэр Коккерель оказался первым человеком, получившим электричество от британских волн. В этом инженере есть пиратская жилка. Он первым отправился повидаться с м-ром Гудвином в министерство энергетики — это было «до того, как поднялись цены на нефть, и затея выглядела не жизнеспособной». Но он стал действовать, вложив в дело собственные средства. Сэр Кристофер посетил Британскую ховеркрафтскую корпорацию и там скрепя сердце согласились на постройку лабораторной модели. Затем он заинтересовал некоторых друзей из строительной фирмы «Клиффорд и К°», около Саутгемптона. Столь необычно была основана компания, названная «Волноэнергетика».

Он говорит отрывисто: «Каков фондовый капитал Центрального электроэнергетического управления? 30 000 миллионов фунтов или добавьте к этому еще один нуль. Денег так много, что можно реально двигаться вперед и установить не одну такую штуковину. Мы не ограничиваем покупательную способность на автомобили и телевизоры. Нельзя допустить, чтобы это осталось частной инициативой. Не существует художественной школы, состоящей из одного художника (сэр Кристофер — попечитель Национальной портретной галереи и обеспокоен тем, что не предпринимаются достаточные меры для ограничения развития живописи).

Волновая энергетика имеет особое преимущество: она не требует постоянной стандартизации. Железнодорожная система, например, устанавливает шаблон намертво. Волноэнергетические устройства могут составлять модифицированную последовательность в рамках одной идеи. Поскольку конструкция может совершенствоваться, варианты будут меняться снова и снова. Можно заменить первоначальный вариант, скажем, на конструкцию №7. Это восхитительная черта проекта.

Мы знаем, что процесс производства можно наладить. Вопрос в том, будет ли он надежен? Во сколько обойдется содержание? Ответы предположительны. Устройства не статичны. Они живут в дьявольской среде. Сведения об их надежности недостаточны. Взгляните на современную технику. Конструкторы должны иметь четыре прицельных выстрела, прежде чем получить шанс поразить цель в металле. У них должна быть возможность сделать ошибку. Подумайте о коррозии, истираемости материала, штормах, содержании установок, вспомогательной системе и пр. Мы будем совершать ошибки. Они всегда совершаются. Нужно разрешить прицельный огонь!

Было бы фатальным свести проект к работе одной группы над одним типом конструкции, т.е. рационализировать работы, как выражаются эксперты-бухгалтера. Это было бы неверно. Ни одна приличная идея не родится лишь от одной схемы. Но государственные служащие так наивны. Эти ребята не любят ставить кляксы на своих бумагах. И вообще безопаснее не высовывать нос слишком далеко. Я борюсь не с ними. Положение вещей само по себе порождает определенные следствия, не благоприятные для новых проектов».

Он сделал исключение для Руководящего комитета по волновой энергетике в Харуэлле и его технических консультативных групп.

«В Харуэлле чувствуешь себя как дома. Они хотят, чтобы работа делалась хорошо и обходилась по возможности дешевле. Они побывали в положении антрепризы и знают, что неопределенность стоит денег. Мой опыт с ортодоксальными учреждениями свидетельствует в пользу Харуэлла.

Сегодня в мире еще есть ископаемое топливо — это все равно что в кладовке у м-с Тэтчер достаточно бакалеи, которой она может распоряжаться по своему усмотрению. Когда топливо кончится, будет поздно оправдываться отсутствием ассигнований. Использовать нашу нефть для выработки электроэнергии — ужасно. Мы проматываем богатства страны. Тот, кто живет на свой капитал, — простофиля. И не имеет значения, насколько правильны предсказания относительно отрезка времени, имеющегося в нашем распоряжении. Когда время истечет, мы обанкротимся».

И затем, обратившись ко мне со старомодной учтивостью, он спросил: «Когда начнется топливный кризис, не будем ли мы так затянуты в ЕЭС^[28], что они потребуют половину нашей добычи нефти? Они уже достигли того, что отбирают половину нашей рыболовной добычи…»

Великолепный, очаровательный старый джентльмен с образом мыслей молодого радикала.

(обратно)

Глава 8. Утка, не желающая улечься

Герой этой истории — Стефан Солтер. Он хороший человек, а хорошего человека, как говаривали даже в добрые старые времена, найти нелегко. Когда я года два назад, соприкоснувшись с идеей волновой энергетики, впервые попал в его лабораторию в Эдинбургском университете, он сразу понял, что имеет дело с профаном. Он изрыгнул несколько математических формул, бросил саркастический взгляд и, всучив пачку документов, оставил меня на попечение своего помощника Дэвида Джеффри, который был терпимее. Никто не мог бы обвинить Солтера в терпимости. Это высокий, худощавый человек, напряженно переживающий и, по Луи Арагону, страдающий в поисках абсолюта. Зигмунд Фрейд определял такое состояние как фанатизм. Солтеру оно требовалось. Человек, не обладающий такой смесью воображения и решительности, не смог бы проявить выказанной им стойкости. В одном документе в апреле 1976 г. он характеризует суть дела превосходной фразой, значение которой до сих пор недостаточно осознано иными экспертами, оценивающими проект: «Эффективность не имеет значения, когда за волны платят боги». Эти слова следует начертать на стенах штаб-квартиры Центрального электроэнергетического управления.

Он обладает чувством юмора. Описывая свою первую попытку получения волновой энергии, он говорит, что напрашивающееся устройство походило на смывной бочок с поплавком, прыгающим вверх-вниз. Оно захватывало около 15% доступной энергии. Затем установка подводных поршней повысила эту цифру до 60%. Некоторые следующие усовершенствования оказались неэффективными, ибо допускали отражение волн. В конце концов он нашел конструкцию утки, которая забирала до 90% энергии. С этого все началось.

Его критики многочисленны. Как сказал м-р Гудвин (см. гл. 5), Солтер склонен оставлять в дураках людей, технические средства которых превышают его собственные, а это «производит на них впечатление, но не делает из них друзей». Солтер наделал себе врагов.

Мне, например, сказали, что его рекомендуют как «доктора», хотя он не защищал диссертации. Дело в том, что одна газета ошиблась, а другие — повторили ошибку. Многие газетчики рассердились, узнав, что какой-то усердный осел, просмотрев газетные вырезки, сделал «исправление» в их тексте, чтобы не обидеть ученого. Газета есть газета. В ней трудно подчистить помарку. Но Солтер не реагирует на такие вещи.

Мне говорили также, что он всего лишь любитель, без академического образования. «Он начал как подмастерье и воспользовался оборудованием Эдинбургского университета», — сказал один из его критиков. Другой заметил, что он воспользовался обстоятельствами, имея доступ в университетские лаборатории и привлекая студентов к работе бесплатно во время перерыва на ленч. Чтобы разобраться во всем, мне, очевидно, стоило съездить еще раз в Эдинбург.

Я позвонил м-ру Солтеру, и на этот раз реакция его была иной. «А, — сказал, он, — вы написали статью в «Сэнди экспресс». Приятно увидеть в газете что-то точное». После этого мы нашли общий язык.

Он действительно начал подмастерьем — с британского Ховеркрафта в фирме Коккереля на острове Уайт, «Я начинал с самого дна, — сказал он, — обучаясь пользоваться напильником, и в конце концов узнал не меньше, чем в Кембридже». Там он получил диплом физика и первоклассную математическую подготовку, что позволило ему стать профессиональным инженером (это, между прочим, существенная трудность при подготовке специалистов. Обычно выпускники-инженеры имеют нулевой математический уровень, что ограничивает их возможности в любой области техники).

Эдинбургский опытный волновой бассейн.

Некоторые колкости по поводу образования Солтера основаны на недоразумении: по окончании Кембриджа он получил ученую степень бакалавра искусств и затем магистра искусств, что позволяет предположить, будто он занимался английской литературой.

Он окружил себя командой энтузиастов в возрасте от 17 до 34 лет. Один из них, Глен Келлер, американец, который изучал инженерную океанологию в Массачусетском технологическом институте. Когда Солтер сделал там доклад, Келлер попросил подключить его к эдинбургскому проекту после окончания института, через год написал Солтеру и был принят на работу. Солтер настаивал на соблюдении формальностей. Он не вербует рекрутов, а нуждается в людях, которые хотят работать с ним.

Как-то он заметил, что его идеальный сотрудник должен быть специалистом в физике, электронике, кораблестроении, сопротивлении материалов, биологии (по моллюскам), программировании, метеорологии, экономике и в сфере общественных отношений. В последней области Солтер сам обнаружил несомненный талант. Он создал коллектив энтузиастов. Его секретарь мисс Джейн Ричмонд увлечена проектом как любой инженер, и даже по дороге в столовую, когда вся группа идет на ленч, работа не прерывается.

Последним их достижением было создание опытового бассейна из стекла и бетона 30x12 м. Последняя гайка была закручена к рождеству, что было рождественским подарком Солтеру (и его жене). Модель стоила 100000 фунтов и вмещала 100 000 галлонов воды — фунт за галлон, как раз столько, сколько скоро будет стоить нефть, если мы не увеличим свои энергетические ресурсы.

Модель является наиболее совершенной из всех ныне существующих, созданных для изучения энергии волн^[29]. Говорилось, что такую модель будет невозможно создать. Вдоль одной стороны бассейна расположено 89 волнопродукторов — желтых лопастей — каждый с собственным пультом управления, разработанным м-ром Джеффри. По команде оператора лопасти могут выдвигаться вперед с различной силой. Над каждой лопастью установлены коммутационные щиты и каждый содержит 14 различных схем управления со своими сопротивлениями и конденсаторами. Сложная электронная схема щита напоминает устройство радиоприемника, стереоусилителя либо телевизора. Управление каждой волной требует индивидуальной схемы. Это значит, что 1246 различных схем собрано и соединено в единую систему умелыми руками м-ра Джеффри и семнадцатилетнего студента Яна Янга, на что ушло два месяца безостановочного преданного труда.

Результат вызывает восхищение. Вообразите, оператор нажимает серию кнопок либо накладывает на пульт заготовленный шаблон, чтобы задействовать определенную комбинацию кнопок, оставив остальные нетронутыми,- и медленно движущиеся в водоеме волны с интервалом несколько секунд воспроизводят волнение при разгоне 160 км и скорости ветра 30 узлов. В обычном бассейне волны, достигнув противоположной стенки, отражаются от нее (так было бы и со звуковыми волнами). В реальных условиях волны оканчивают свою жизнь, обрушиваясь на берег, и отдают ему энергию. Очевидно, в мо дели следовало воспроизвести естественный берег; его сделали из густого частокола двухметровых стальных столбов, вроде той щетки, которой моют тарелки. Приходящие волны теряются в этом стальном лесу, оставляя свою энергию. Здесь стоит гул от волновой бомбардировки и потому линия уток в масштабе 1/150 производит поразительное действие: отделяет «штормовую» зону от неподвижной полоски воды — эффект, который Солтер демонстрировал ранее в небольшом лотке.

Однако в реальном море волнение не носит столь регулярного характера. Волны там, движущиеся в различных направлениях и с различным периодом, настигают одна другую под разным углом. Вопрос, на который ответ еще не найден: что произойдет с волноэнергетическими генераторами в бурном море, когда разнообразие импульсов, требующих восприятия и переработки будет буквально бесконечным. И вот здесь-то электроника показывает, на что она способна. Пульт управления, получив инструкции от компьютера, устанавливает определенный режим работы лопастей. За несколько секунд состояние поверхности можно резко изменять от легкой зыби до жестокого шторма. Волны перекрещиваются, разбиваются о «берег», образуют отдельные горбы, движущиеся в разных направлениях. Группа Солтера утверждает, что можно воспроизвести любой волновой спектр.

Это приводит к двум результатам: можно видеть, как энергия волн зависит от частоты и как будут работать утки в условиях, соответствующих мощности энергетического потока 500 кВт/м, — «сорт моря, в котором мы хотим выжить», как определил это м-р Келлер. Группа Солтера планирует установить на общем многозвенном опорном валу связку из 20-30 уток, сделанных в масштабе 1/150, и изучить их поведение. Диаметр самого опорного вала при этом лишь 10 см. Масштаб более крупных моделей, испытывавшихся на озере Лох-Несс, 1/15, диаметр вала соответственно 1 м. Диаметр в прототипе утки, как говорилось, будет составлять около 15 м. Добавив мысленно еще бетонный клюв, двигающийся на волнах, как поплавок, можно представить себе вид этой тридцатиметровой конструкции.

Если расчеты оправдаются, на одном опорном валу разместится 20-30 уток на некотором расстоянии друг от друга. Длина одной энергетической установки будет, по-видимому, около 1200 м — почти миля, — мощность от 30 до 50 МВт. Глядя на модель и оперируя этими переходными коэффициентами, начинаешь представлять размеры чудовища, о котором идет речь. И уже не трудно понять, что необходима смесь гения и лунатика, чтобы упорно доказывать чиновникам правоту своих слов.

Волна набрасывается на модель утки в масштабе 1/50 и оставляет за ней спокойную воду. Энергия абсорбирована.

Солтер сохранял уверенность и спокойствие во всех перипетиях своей деятельности. Он не пытался обойти трудности и с готовностью признал справедливость критиков, утверждавших, что утку нельзя создавать из «грошовых кусков», — идея, которая дает определенные преимущества Коккерелю и некоторым другим. Нельзя экспериментировать всего с одной уткой в море, подобно эксперименту с плотом или осциллирующим водным столбом. Утки должны составлять цепочку из 20-30 штук, чтобы нагрузки на опорный вал, когда волны падают на различные элементы, осреднялись естественным образом. По этому поводу солтеровская команда выдвигает следующие соображения. Они верят, что устройство будет функционировать даже в самых жестоких морских условиях. Поскольку устройство весьма специализировано, имеются свои трудности в его создании и эксплуатации. Но сконструировано оно так, чтобы уцелеть в любых условиях, ибо его наибольшая часть — подвижна. Лишь опорный вал, связывающий цепочку уток, остается относительно неподвижным, тогда как сами утки подчинены движению моря. С плотом имеет место прямо противоположная ситуация: третий в тройке понтонов вдвое превосходит размерами, каждый из остальных, и именно этот наибольший элемент связки остается неподвижным. Что же касается осциллирующего столба, то все сооружение должно быть неподвижным, чтобы обеспечивать максимальное относительное движение воздушного пузыря. Поэтому следует учитывать, что лишь утки могут выжить за Внешними Гебридами и стать самым эффективным источником энергии, хотя их создание и обслуживание выдвигают собственные задачи, тогда как другие устройства себя лучше чувствуют в более спокойных местах, производя меньше электричества, но зато и обходясь дешевле^[30].

Другим достоинством является то, что легче наладить массовое производство уток, чем других устройств. Изготовление утки как элемента конструкции сравнительно экономично. Один осциллирующий столб, скажем, эквивалентен связке из 15 уток (или трем плотам). Огромная башня осциллирующего столба предназначена для вращения одной турбины. Каждая утка приводит в движение 6-10 насосов, связанных с турбиной, — и никаких бетонных башен, противостоящих натиску моря.

Как будет работать утка? Большая часть устройства будет изготовлена из армированного бетона. Внутри опорного вала диаметром 15 м и длиною около мили располагаются центробежные насосы. Полезная энергия вырабатывается за счет поворотов ныряющей части конструкции — клюва утки — относительно опорного вала. Чем больше повороты опорного вала вслед за уткой, тем меньше доля улавливаемой энергии. Если же вал не будет поддаваться вовсе, он сломается. Как говорит Глен Келлер, «утки пытаются привести в движение вал, когда волны ударяют в них. Если вал достаточно длинный, с большим количеством нанизанных уток, то средний крутящий момент, действующий на него, должен быть небольшим». Это напоминает двух людей равной силы, которые, поставив локти на стойку бара и соединив ладони, стараются уложить руку противника: ладони их неподвижны, среднее усилие равно нулю; но на этом сравнение заканчивается, ибо каждая утка приводит в движение насос внутри вала. Насос выталкивает жидкость, заставляя ее циркулировать в замкнутой системе и вращать турбину, установленную между утками и приподнятую над поверхностью моря для облегчения операций, связанных с ее обслуживанием.

Вся система уток должна соединяться на манер лампочек на рождественской елке, когда перегорание одной из них не выводит всю гирлянду из строя.

В варианте вращения генератора напрямую от уток вращение было бы слишком слабым. Чтобы ускорить движения, потребовался бы пятнадцатиметровый передаточный механизм; надежность его основывалась бы на таких факторах, на которые нежелательно полагаться.

Одним из ключевых допросов, ждущих разрешения, является соединительный опорный вал. Помимо крутящих моментов, связанных с работой центробежных насосов, он будет испытывать разнообразные изгибающие воздействия и удары волн. Если вал будет совершенно жестким, он лопнет, хотя создать его, очевидно, было бы легче. Между звеньями-секциями должны быть шарниры, несмотря на то, что гибкий вал будет особенно уязвим в местах соединений.

М-р Ричард Джеффрис, специалист по гидродинамике, уделяет особое внимание эффективности поглощения энергии при различной степени морского волнения. В еще большей степени этот вопрос занимает исследовательскую группу, работающую над осциллирующим столбом в Национальной инженерной лаборатории. С их точки зрения, получать энергию рациональнее небольшими порциями, но в широком спектре волнения, чем «все 100%», сконцентрированные в узком диапазоне волн. Действительно, в случае с осциллирующим столбом можно увеличить эффективность, воспринимая волны различного направления. Но для любой конструкции, какой бы она ни была, необходимы устройства, принимающие и передающие поток энергии настолько непрерывно по спектру волнения, насколько это возможно, пусть даже за счет снижения эффективности.

Точка зрения м-ра Джеффриса по этому вопросу, применительно к уткам, состоит в следующем: «Можно изготовить утку, которая будет очень эффективна в некотором диапазоне периодов волн, но в других случаях она будет бездействовать. (Этот диапазон включает периоды 5-15 с.) Утку можно настроить и на более широкий спектр частот, в ущерб ее оптимальным свойствам на пике. Мы думаем, что предельный уровень мощности, который утка способна воспринять, составляет 100 кВт/м. Но если на нее обрушивается 2 МВт/м, а эффективность ее в таких условиях равна лишь 5%, то она и здесь воспримет свой максимум — 100 кВт/м.»

Дэвид Джеффри, один из сотрудников Солтера, высказывает некоторые замечания об учете особенностей работы конструкции в реальных условиях. Он предполагает на модели изучить гидродинамические явления, вызванные колебаниями самой утки, чтобы затем связать эти колебания с флуктуациями в поглощении энергии. Он хотел бы также найти экспериментальные соотношения между движением ныряющей части и геометрией корпуса. Он считает, что ныне принятая пошаговая постепенность прогресса происходит недопустимо медленно. «Единственным основанием для исследований на моделях 1/10 или 1/15 является проверка правильности экстраполяции утверждений, полученных на модели 1/150, — говорит он. Нет причин утверждать, что предсказание поведения полномасштабной модели невозможно. Наша экстраполяция результатов от модели 1/150 к модели 1/15 была точна, и нет оснований сомневаться в правильности дальнейшего прогноза. На модели 1/15 нельзя изучить энергетический аспект, поскольку малые гидравлические системы не относятся к категории устройств, которые можно разместить за шельфом. Они рассчитаны на прием сотен киловатт, и уменьшение размера не сделает их пригодными для приема сотен ватт. Мощность модели 1/15 составляет 0,0003 мощности полномасштабной модели. Три ватта модели 1/15 соответствуют 10 кВт на реальной установке.

Здесь, возможно, будут полезны разъяснения. Соотношение между масштабами моделей не влечет соответствующей пропорциональности их различных характеристик. Например, перейти от модели, выполненной в масштабе 1/10, к полномасштабной модели можно лишь, увеличив в 10 раз ее размеры в каждом измерении; модель размерами 2x2x2 м перейдет в модель размерами 20x20x20 м, и сравнению подлежит не величина 1:10, а 8:8000. С энергией происходит нечто аналогичное. Рассуждения м-ра Джеффри затрагивает закулисную сторону дискуссий по предмету^[31].

Проект испытаний на озере Лох-Несс вышел не из Эдинбургского университета, а из Ланкастерского политехнического института в Ковентри. Эти два учебных заведения недолюбливают друг друга. К тому же политехник настроен критически к Национальной инженерной лаборатории, обеспечивающей энергетическую сторону испытаний. Где-то кто-то ослеплен, как сказал бы Теннисон. И как говорил президент Кеннеди, поражение — лишает родителей. К настоящему времени лохнесские испытания выбились из графика на полгода и опорный вал сломан. Эдинбург может сказать, что Ланкастеру не следовало бы бахвалиться своими осенними действиями на озере в 1977 г., когда он поставил там цепочку уток. Ланкастер может возразить, что все было бы сделано заранее, до того как испортилась погода и озеро Лох замерзло, если бы инженерная лаборатория удосужилась доставить оборудование своевременно. А лаборатория скажет, что она получила требование на изготовление специального генератора только 29 сентября и выполнила заказ к 1 ноября, что на обычном языке означает: «Мы затратили на это гораздо больше усилий, чем были обязаны». Зная Национальную лабораторию, я в этом не сомневаюсь. Ее компетентность не подлежит сомнению. Однако в Политехническом институте решили, что генератор требует изменений.

Множество людей спорило о том, кто виноват. Я не намерен вовлекаться в этот водоворот. Я лишь констатирую мнение, существующее в Эдинбурге, что политехник попытался примазаться к успеху. Университет получил дружелюбное предложение подключить разрабатываемую конструкцию утки к аналого-вычислительному устройству, чтобы найти оптимальный вариант конструкции. Потом в Эдинбурге узнали, что их утка модифицирована и модель 1/10 (по оценке Ланкастера) или 1/15 (по оценке Эдинбурга) была изготовлена по ланкастерскому проекту. Она отличалась от утки Солтера, и автор отчетливо видел это. Он сказал, что никогда не одобрял нового варианта и знает о его недостатках. Он сказал мне об этом до того, как вал сломался.

Все же отдел электричества и электроники Ланкастерского института, возглавляемый д-ром Норманом Беллами, убежден, что он внес большой вклад в проект. Сам д-р Беллами, происходящий из шахтерской семьи и начавший трудовую жизнь в подземной шахте, пламенный энтузиаст волновой энергетики, он убежден, что его отдел может принести большую пользу делу. «Вначале я был настроен весьма скептично, — сказал он. — Затем я осознал, что энергия вырабатывается и будет вырабатываться». Он надеется установить на озере Лох-Несс модель в масштабе 1/4 с автоматизированным анализом параметров функционирования модели.

Группа Солтера относится холодно ко всей концепции повторного моделирования. Они полагают, что результаты, полученные в их необычном бассейне на модели 1/150, являются достаточными для суждений о работе полномасштабной установки. «Единственным основанием для строительства модели 1/10 была проверка корректности экстраполяции модели 1/150», — так комментировал с горечью один из сотрудников Солтера вклад Ланкастера. В Эдинбурге предпочитают уже сегодня направить основные усилия на испытание отдельных элементов полномасштабного устройства.

В настоящее время социолог охарактеризовал бы возникшие конфликты, как выражение «созидательного напряжения». Они будут оставаться созидательными, пока дело движется вперед. Проблемы такого типа будут расти по мере развития проекта и Руководящий комитет по волновой энергетике, распределяющий финансирование, должен находить пути к тому, чтобы различные научные центры, работающие по одинаковой программе, проявляли взаимную терпимость. Одна из трудностей заключается в разбросанности институтов. Огромный генератор, сделанный в НИЛе, дважды проделал путь от Восточного Килбрайта вблизи Глазго до Ковентри прежде, чем попал на Лох-Несс. Было бы проще отправить его туда через Эдинбург — в конце концов и Эдинбургский университет имеет вычислительные машины… Одним из больших преимуществ проекта Коккереля является компактность локализации исполнителей. «Волноэнергетика», британская корпорация «Ховеркрафт», «Клиффорд и К°», собственный дом Коккереля, Марчвудские лаборатории Центрального электроэнергетического управления — все они дислоцированы около Саутгемптона и находятся в постоянном контакте. Это делает жизнь и прогресс легче.

Руководящему комитету скоро предстоит решать, продолжать ли благожелательный надзор над различными учреждениями издалека или же лучше отступить назад, распределив средства между основными центрами, и предоставить дело на их собственный контроль и усмотрение. Это станет основным вопросом, когда придется распоряжаться не 5,4 миллионов фунтов, а сотнями и тысячами миллионов.

Инцидент, по-видимому, потеряет значение в ближайшем будущем, и нет оснований полагать, что престиж солтеровской утки пострадает, при условии что министерство энергетики и Харуэлл сделают правильные выводы. Эти выводы отразятся на следующей стадии развития, на том, сколько денег будет отпущено и как они будут распределены.

Последнее замечание относится к утке в основном варианте. Солтер сказал мне, что он планирует строительство полномасштабных элементов вывода энергии и соединительной части опорного вала. Он не проталкивает немедленную установку цепочки уток, но если национальная политика потребует этого, если сфере энергетики будет угрожать что-нибудь опасное, он готов выполнить такую работу за 30 миллионов фунтов. Установка цепочки будет эквивалентом электростанции мощностью 30 МВт. Она может начаться без замедления, если район Персидского залива и Саудовская Аравия будут вовлечены в ядерный конфликт.

Каков потенциал волновой энергетики? Солтер считает возможным удовлетворение 30% наших электроэнергетических потребностей. При всем уважении к нему, эта цифра высосана из пальца и имеет не больше смысла, чем 3% — оценка, приводимая некоторыми специалистами из Электроэнергетического управления. Можно, если возникнет потребность, повторять линии установок вновь и вновь. Осторожные эксперты считают, что расстояние между линиями должно быть не меньше 80 км и что при сокращенной длине разгона продуктивность установок значительно снижается. Но страна все равно от этого выиграет, ибо «эффективность не имеет значения, если за волны платят боги».

Я задал ему важнейший вопрос с точки зрения будущего: «Может ли энергия от волн стать устойчивым источником снабжения?» Он ответил, что верит в это, что это может быть реализовано, если устройства разместятся в различных морях. Учитывая особенности Солтера, такой ответ представляет исключительную важность.

Правительству предстоит в скором времени решать, отпустить ли Солтеру миллион фунтов на его «ломтик утки» или же принять действительно благодетельное решение и выделить 30 миллионов — небольшую сумму в общем энергетическом бюджете — и предоставить работу верфям, где будет создана цепочка уток, эквивалент 30 МВт станции. Есть и превосходное место для этого на северном побережье Шотландии, в районе Даунрея, где стоит атомная электростанция, линии электропередачи которой можно использовать. Так подошли бы к делу в Японии. Найдется ли в Уайтхолле кто-нибудь, мыслящий столь же широко?

(обратно)

Глава 9. Мы копируем японцев

Каталог, пришедший ко мне по почте из Японии, сделал идеи реальностью: впервые я смотрел на графики, показывающие, не как будут (или как должны) функционировать различные волноэнергетические устройства, а как они работают на самом деле. Я осознал, что имел в виду м-р Гудвин из министерства энергетики, когда говорил о своем знакомстве с «реализующимся правдоподобием», с тем, что генераторы волновой энергии уже работают. Речь идет о предметах, которые не больше моторчиков на ободе велосипеда. Но это живет.

Японское изобретение предложено профессором Иошио Масуда, в прошлом морским офицером. Это плавающая перевернутая, полностью открытая снизу канистра с двумя отверстиями наверху. Волны, двигаясь внутри канистры, попеременно всасывают и выталкивают заключенный в ней воздух; воздушный поток приводит в движение воздушную турбину, вращающую генератор электроэнергии. Любой инженер скажет вам, что трудно предвидеть проблемы, которые возникают при значительном увеличении размера устройств; но надавите на этого инженера, и он согласится с тем, что непредсказуемые проблемы оказываются разрешимыми. Месяцами я просматривал материалы, показывающие, чего можно ожидать от моделей в лабораторных условиях и на открытой воде; в них очень проницательно разбирались возможности реальной жизни волновых генераторов в открытом море. И вот — сделан шаг от теории к практике.

Какова эффективность устройства? Я отвечу: вряд ли это имеет значение. Если быть точнее, можно сказать, что для энергопитания навигационных буев устройство очень эффективно. Согласно м-ру Эрнсту Хэмфри, ответственному за инженерные исследования в Тринити-Хаус, три японских буя заряжают шесть двухвольтовых батарей, которые получают электричество почти непрерывно, а при их полной зарядке цепь питания размыкается. Батареи обычного размера дают суммарное напряжение 12 В, они похожи на автомобильную батарею, которая может запускать мотор, усиливать действие калорифера, очищать ветровое стекло и обеспечивать освещение. Буй Масуды, кроме 60-ваттной лампочки, может иметь регулирующее устройство, включающее огни лишь в отсутствие солнца.

Эволюция конструкции осциллирующего водного столба (проект Масуды).

Тринити-Хаус имеет образцы, работающие в Ирландском море уже 3 года, и около 300 штук, функционирующих в Тихом океане. Испытания показали, что срок жизни батареи обычно составляет около трех лет — на 50% больше, чем срок жизни автомобильных батарей. Чтобы повысить надежность, Тринити-Хаус планирует смену огней каждые 20 месяцев.

Буи, изготовленные в Англии, приспосабливаются под установку на них импортных генераторов. В Японии используется антикоррозийный алюминиевый сплав. Инженер-информатор службы средств навигации сказал мне: «Мы будем первыми, кто положит в основу конструкции пластмассы».

Разве не насмешка над нашей робостью, отсутствием уверенности в себе то, что наш вклад в техническую революцию, в создание нового источника энергии выражается в… применении пластмасс?

Японцев считают великими изобретателями. Они переняли все наши лучшие идеи, наладили массовое производство лучших образцов и на основе дешевого труда наводнили ими мировой рынок. Сейчас мы начинаем сознавать, что Япония вносит значительный вклад в волновую энергетику. Она больше, чем мы, нуждается в топливе, поскольку практически не имеет естественных ресурсов, а по причинам, восходящим к Хиросиме и Нагасаки, там не проявляют энтузиазма к ядерной энергии. Все же обстоятельства заставляют их развивать свою ядерную энергетику, и сегодня Япония является второй страной в мире в этом отношении, обойдя Британию, со своими 14 действующими ядерными электростанциями, еще 12, которые вступят в строй в ближайшие четыре года, и еще шестью, которые планируются. Япония вынуждена либо двигаться по этому пути, либо искать другой энергетический источник: она стоит перед необходимостью выбора.

Японский каталог буев вводит в особый мир. Речь идет о выработке 30 Вт на волнах высотой 40 см и периодом 3 с. Это очень непродуктивное море по сравнению с Северным морем и Атлантикой, где пятнадцатиметровые волны — привычное явление. Дело в том, что буи, как правило, используются в защищенных водах, в частности, в узких проливах. К тому же японцы подчеркивают, что их буи могут функционировать в штилевом море. Буи качаются на волнах. Они крепятся длинной цепью и поэтому могут подниматься вместе с приливом.

Энергию, захватываемую буем Масуды, можно грубо оценить на основании различий в движении волн и буя. Представим открытую снизу канистру, прыгающую на волнах как поплавок, объем воздуха внутри ее меняется незначительно, и его поток будет слаб для вращения воздушной турбины. В другом предельном случае, когда канистра закреплена, относительное волновое движение будет максимальным. Давление на закрепленную канистру в бурном море будет огромным и волны либо расплющат ее, либо сорвут с якоря. Это схематичные крайние ситуации. Где-то между ними лежит оптимальный вариант^[32].

Японцы не рассматривают эффективность навигационного устройства, ибо оно должно давать энергию лишь для лампочки 60 Вт. Но если волновая энергия претендует на видную роль в национальном масштабе, то эффективность приобретает значение. И здесь проявляется основное различие в подходе Японии и Англии. Япония напористо движется вперед, как делала это в последней войне, но на этот раз с лучшими намерениями, проявляя прагматический подход — то, что всегда воспринималось как британская прерогатива.

Японцы научились использовать волны для средств обеспечения навигации и наблюдений, а в настоящее время работают над 500-тонным кораблем, названным «Каймей», мощность которого будет от 1,3 до 2,2 МВт, т. е. в 100 раз больше, чем у наших самых честолюбивых проектов. На семилетнюю программу выделено 39,5 миллиона долларов (около 22 миллионов фунтов). Английское правительство ассигновало на четыре проекта 2,5 миллиона фунтов в апреле 1977 г. и 2,9 миллиона в июне 1978 г. — «капля» в море, как назвал это один комментатор, к тому же программа подлежит ежегодному обсуждению, поэтому долгосрочное планирование невозможно.

Длина «Каймея» 80 м, ширина 12 м. В корпусе его имеются 22 отверстия — по числу камер с воздушными турбинами. На каждые две камеры будет установлена одна турбина — деталь, свидетельствующая, что японцы стремятся упростить проект. Можно было бы с помощью устройства по типу самолетного пропеллера, улучшить турбину. Мы вполне могли бы изготовить конструкцию, совершеннее японской, но упустили лидерство.

В каком смысле совершеннее? В Англии принято считать высшей мерой эффективность. Центральное электроэнергетическое управление, Национальная инженерная лаборатория (которая развила и усовершенствовала японский проект), министерство энергетики, специалисты в области атомной энергии — все они одержимы идеей эффективности. Она стала инженерным термином и количественной оценкой. Для инженера это понятие заключает соотношение, с одной стороны, между стоимостью изготовления устройства, его содержания, эксплуатации, ремонта, стоимостью рабочей силы и запасных частей, а с другой — количеством вырабатываемой волновой энергии в киловаттах на метр с учетом потерь на переработку и передачу. Чтобы подбить итог, надо ввести всю эту информацию в знаменитое британское изобретение — вычислительную машину. Предполагается, что итог выражает мудрость. Единственное отсутствующее слагаемое — это здравый смысл.

В отношении буя Масуды эффективность не является главной характеристикой. Ее даже уменьшают, чтобы уберечь батареи от перегрузки. Но если энергопродукция призвана обеспечивать электросеть страны, вопрос эффективности, очевидно, важен. В этом случае желательно получить всю мощность, на которую способно соответствующее оборудование. Существует, однако, одно соображение, в свете которого надлежит усвоить совершенно новый взгляд на вещи. Количество энергии, которую можно получить вдоль берегов Великобритании, как в случае с буем Масуды, превышает наши потребности. Даже если 120 ГВт для «океанской линии» генераторов снизить до самой пессимистической оценки, 12 ГВт, останется независимая возможность устанавливать параллельные линии генераторов, отстоящие на 160 или 80 км. Впервые со времени свершения промышленной революции возникла ситуация, в которой заложен простор для движения.

Начальные затраты на строительство могут рассматриваться и, на мой взгляд, должны рассматриваться как пункт программы финансирования общественных работ, обеспечивающих полезную занятость в кризисный период. Стоимость содержания генераторов при этом сравнительно со стоимостью содержания и эксплуатации угольных шахт будет невысокой.

Достоинства и недостатки устройств различного типа обсуждались на разных уровнях. Изготовление осциллирующего столба и Гис-выпрямителя потребует много бетона, тогда как на утку и плот уйдет много стали, производство которой обходится дороже. Один ведущий специалист указывает также на то, что осциллирующий столб будет заметнее реагировать на нерегулярность волнения, чем утка или плот. Он аргументирует это следующим образом: «К недостаткам плота и утки относится передача энергии с большими давлениями и невысокой скоростью потока жидкости в приводе. Но энергия волн можетвращать воздушную турбину со скоростью 1200 об/мин. На сооружении любого типа скорость вращения турбины согласуется с параметрами набегающих волн. Если инерция устройства велика, то она будет меньше реагировать на нерегулярность волн. Зато, чем выше нагрузки и чем ниже скорость, тем большая турбина требуется и тем, следовательно, она будет дороже. Выгоднее будет сглаживать неравномерность выдачи энергии, вырабатываемой осциллирующим столбом».

Теперь посмотрим, как та же самая идея превращения энергии волн в механическую энергию воздушного потока реализуется в Англии.

Национальная инженерная лаборатория надеется установить летом 1979 г. модель своей самой последней конструкции в масштабе 1/10. Модель будет иметь размеры 12x3,5 м, и человек, желающий пройти из одного ее конца в другой, должен будет сделать 14 шагов — несколько больше, чем в тюремной камере. Полномасштабная установка будет больше японской: 120x35 м. Но в настоящее время нет никаких указаний на то, что изготовление такой конструкции хотя бы планируется.

Япония, обладающая программой на 1974-1983 гг., после двухлетнего изучения вопроса, в 1976 г., приняла решение ставить полномасштабную конструкцию. Японцы заякорили корабль на глубине 40 м в 2,5 км от берега и начали опытное производство энергии осенью 1978 г. Мы же собираемся начать производство на основе модели 1/10 в устье Клайда, близ Ардроссана, на девять месяцев позже. Я не сомневаюсь, что наша модель будет более эффективной. Но имеет ли это действительно значение, если обе страны прокладывают дорогу новой технике? Вспомним также, что, согласно политике, провозглашенной в Белой книге министерства энергетики в 1980-1981 гг., будет выбран единственный проект, на котором сконцентрируются усилия и средства. Отвергнутые специалисты будут оттеснены и займутся чем-нибудь другим.

К тому времени японцы будут уверенно стоять на ногах; их жизненная философия, говоря метафорично, заключается в том, чтобы перевернуть лодку и посмотреть, кто уцелеет. Мы стоим на берегу, пробуя ногой водичку. Пока мы анализируем данные на лентах компьютеров и ищем лучшие решения, начнут раздаваться стоны уныния, если Япония будет экспортировать свои установки и патенты, предоставляя возможность другим странам использовать и изготовлять «неэффективные» варианты собственных генераторов.

Замечательная группа инженеров из НИЛа, у которых я впервые приобретал познания по волновой энергии, безусловно, будет рассматривать такой взгляд как еретический. В феврале 1975 г. группа выполнила обширное теоретическое исследование по предмету. Мне кажется, оно остается полезным источником информации, и три года, которые сделали это сочинение почти архаическим в своей области, не дали ничего лучше. Оно демонстрирует уровень НИЛа как центра инженерного искусства Британии. Учреждение основано министерством промышленности и в настоящее время, имея штат 850 человек и 67 акров лабораторий, решает множество задач, стоящих перед промышленностью. НИЛ ведет работу и в частной и в национализированной промышленности, и любой предприниматель может обратиться туда за помощью. В случае неполадок в новой технике они вышлют на место специалистов, подсоединят диагностические приборы, связанные с мощной вычислительной машиной, проанализируют задачи и устранят дефект.

Такая служба используется недостаточно широко, ибо инженерный персонал на местах возмущает самая идея, что кто-то со стороны может лучше их самих разобраться в их проблемах. Поэтому ведущие специалисты Национальной инженерной лаборатории не удивляются, встречая неприязнь. Вдохновляющим стимулом высококвалифицированных инженеров самой лаборатории является то, что им предоставляется возможность следовать собственным увлечениям без тягостной необходимости обеспечивать непосредственную практическую выгоду.

Такого рода обстановка привлекает в НИЛ лучших инженеров, но, с другой стороны, легко становится объектом критики. Начатые в НИЛ исследования по волновой энергии, мне кажется, не обрадовали кое-кого в министерстве энергетики, где предпочитают, чтобы занимались углем, ядерной энергией и особенно нефтью; понятно, там негодуют и на то, что чужаки вторгаются в их жизненные сферы.

Усовершенствованный проект осциллирующего водного столба, разработанный НИЛ.

В обзоре, сделанном в лаборатории в 1975 г., устройство Масуды характеризуется как «наиболее перспективная схема» на том основании, что конструкция не имеет значительных по размерам подвижных элементов, обладает достаточной эффективностью, использует воздушную турбину, доказавшую на малых установках свою продуктивность и надежность, что изготовление устройств может быть налажено на существующих верфях при существующей технологии и что принцип устройства внушает больше доверия сравнительно со всеми другими. Следует отметить, что приоритет отдавался эффективности.

Спустя год, когда министерство энергетики наконец приступило к распределению средств на дальнейшие исследования, НИЛ была предоставлена возможность работы над проектом Масуды — в направлении, которое она сама определила как самое перспективное. И сегодня лаборатория убедительно защищает преимущества этого проекта.

Он получил новое название — осциллирующий водный столб в силу того, что столб воды колеблется внутри бетонной трубы. Идея Масуды была развита и усовершенствована.

Прежде всего НИЛ опробовала эффективность устройства. Инженер Георг Муди, специализирующийся в данной области, сказал, что они сделали бетонную стенку со стороны набегания морских волн короче другой: в этом состоял первый шаг. Это помогало волнам «создавать столб» внутри конструкции и повышало ее эффективность с 30 до 70%. Затем нижнюю горизонтальную плиту они установили под прямым углом к более длинной тыловой стенке и увеличили эффективность конструкции еще на 20%. Найденная конфигурация напоминает старомодный двухпалубный дилижанс с отверстием с одной стороны для входа пассажиров (или волн). Это неоспоримое усовершенствование было достигнуто менее чем за два года и явилось результатом последовательных испытаний различных моделей с анализом результатов на компьютере. Итоговый вариант весьма отличается от японского.

Модель осциллирующего водного столба в масштабе 1/50 готовится к испытаниям.

Модель НИЛ имеет в верхней части две трубы: одну для всасывания воздуха, когда вода опускается, и другую для выталкивания воздуха при подъеме воды. Трубы имеют выпрямители, т.е. устройства, которые при помощи клапанов создают однонаправленный поток воздуха, подающийся на турбину. Инженеры Королевского университета в Белфасте, работавшие независимо над этим аспектом проблемы, предложили для турбины конструкцию, не нуждающуюся в выпрямителе. Они сравнивают ее с пропеллером такого типа, который не обеспечивает поступательного движения вперед.

Из внимания специалистов не ускользает, что передняя стенка устройства, в полной мере предоставленного во власть волн, будет подвергаться сильнейшим ударам. Мой гид в НИЛ Колин Гривс, коренастый инженер-практик, говорит: «Размах колебаний частиц воды может достигать 20-30 м и установка будет вовлекаться в это движение. Требуется найти средства стабилизации, достаточные, чтобы столб мог противостоять движению волн. Здесь мы возвращаемся опять к трудной задаче выбора золотой середины между сооружением, неподвижно установленным на морском дне в 5-30 км от берега, и плавучим сооружением, свободно реагирующим на внешние воздействия. Понятно, что колебания самого сооружения не должны совпадать по фазе с волновым движением внутри него, дабы вода, перемещаясь относительно плавающего сооружения, могла производить работу. М-р Р.А. Меир из отдела энергетики НИЛ выполнил первое исследование в этом направлении. Он показал, что устройство, имеющее конфигурацию опрокинутого дилижанса, так же эффективно, как неподвижная конструкция, при условии, что волны, генерируемые самим устройством, будут несущественны.

М-р Муди говорит: «Если было бы возможно установить сооружение на дне, то это была бы замечательная штука. Но вспомните, что речь идет о строении, эквивалентном стене гавани протяженностью 120 м. Поэтому мы склонны считать, что плавающее устройство, даже менее эффективное, практически будет выгоднее. Оно не примет энергию самых могучих волн. Но при этом во всяком случае отпадут неприятности, связанные с возможностью аварий. Разрушительные силы будут исключены, но, невзирая на значительное снижение эффективности, выход останется высоким».

Заметим, что корабль Масуды имеет отверстия в днище и в «создание столба» вовлекается меньшая часть волновой энергии. В отличие от него, корабль НИЛ с входными отверстиями на борту устанавливается фронтально волнам и волны бьют в него с полной силой. Получая больше энергии, он будет, следовательно, более эффективным. Однако это пока модель в 1/10 натуральной величины и начнет действовать она, по-видимому, годом позже полномасштабного японского прототипа. Если начать продавать волновые генераторы в другие страны, то не возникнет сомнения, что предпочтительней: действующий полномасштабный корабль или небольшая модель, хоть и усовершенствованная. Если же мы решим строить полномасштабный водный столб, то трудно будет убедить перспективного заказчика в преимуществах нашей установки через три года после того, как Япония распределит свои патенты.

Вместе с тем перед НИЛ стоит серьезная проблема якорного закрепления устройства, и специалисты, имеющие уже большой опыт установки нефтяных платформ в Северном море, ее недооценивают. В отличие от утки и плота, в усовершенствованном водном столбе не требуются элементы, колеблющиеся на волнах. М-р Гривс настаивает на том, что необходима более широкая программа исследований по безопасной установке прототипа. Скоро мы увидим, как функционирует корабль Масуды, и вопрос эффективности всплывет опять. Если, как предполагают, он будет закреплен менее жестко, чем требует установка НИЛ, его эффективность окажется ниже, ибо часть волновой энергии будет растрачиваться на движения самого корабля. Похоже, что корабль Масуды длиной 80 м будет производить не более 20 кВт/м. За Гебридами продуктивность волн 70 кВт/м. В этих условиях эффективность устройства, за которой гоняется НИЛ, обеспечит в итоге огромное его превосходство над проектом Масуды.

Вопрос, отложить ли производство в поисках оптимальной конструкции или вернуться к старому британскому стилю, заимствованному у нас сейчас японцами, т.е. прагматическому подходу, имеет политический характер.

Мне кажется, трудно не понять, что нам бросили вызов в духе наших ранних экспериментов с паровой энергией. Мы производили установки вроде котла Уатта, которые были чудовищно неэффективны по сравнению с последующими моделями. Однако Британия, спотыкаясь, но решительно двигаясь вперед, возглавила 200 лет назад революционный переход от гидроэнергии к энергии пара, совершая ошибки, приносившие позднее выгоду другим странам. И пионерские усилия обеспечили нам ведущее место в промышленной революции.

Было бы печально, если бы мы продолжали сегодня осторожно применять научный подход, видя, как в лучшем британском стиле Япония бросилась вперед.

(обратно)

Глава 10. Насколько надежным может это быть!

Самый серьезный аргумент против волн, как и против других необычных источников энергии, состоит в непостоянстве величины выдаваемой энергии в разное время. «Нельзя ненадежный источник сделать надежным», — как доказывал один специалист. Если бы это было так, то обсуждение касалось бы только таких предметов, которым навсегда уготована лишь вспомогательная роль. Электроспрос все время меняется, и, когда наступает пик требований, сеть должна его удовлетворить. Как известно, она не всегда с этим справляется — напряжение падает и снижается мощность сети. С волновой энергетикой как основой электроснабжения проблема станет еще острее, поскольку, говорят нам, нельзя полагаться на устойчивый режим моря в той же степени, в которой мы полагаемся на устойчивость работы атомных, угольных, газовых и нефтяных силовых станций. Что прикажете делать, когда день неожиданно холодный, а на море штиль? Или еще более определенно: где-то между 8 и 10 часами вечера, когда популярная телевизионная программа прерывается коммерческой рекламой и зрители получают возможность включить свои электрочайники, резко повысив нагрузку сети? Это действительно происходит, и Центральное электроэнергетическое управление может представить соответствующие графики.

Один ответ, уже упоминавшийся, заключается в следующем: если генераторы разместить на разных морях, очень маловероятно, чтобы всюду одновременно отсутствовало волнение, к тому же никто никогда не предлагал закрыть все действующие электростанции и положиться на волны. Но есть еще одно соображение. Если волны должны служить основным источником энергоснабжения, как в прошлом пар, то потребуются средства, позволяющие запастись энергией.

Проблема имеет общий характер с точки зрения энергетики будущего. Она вызвана широким потреблением электричества. Электроэнергетическое управление постоянно занято поисками путей для ее решения. Электричеством, в отличие от угля и газа, нельзя запастись. Чтобы справиться с этой проблемой, изучались различные возможности. Среди них было использование всякого рода батарей, аккумуляция тепла как тепла для силовых источников энергии, превращение воды в водород путем электролиза с последующим использованием в виде топлива для получения электричества и применение сжатого воздуха. Однако сегодня единственный состоятельный метод — создание гидроаккумулирующих электростанций.

Среди экологов такой подход, возможно, вызовет дискуссию, поскольку он наносит ущерб нашим немногочисленным горным вершинам и верхушкам холмов. Какой бы не была предусмотрительность, горы уже не останутся такими же, если на месте озера будет резервуар с электростанцией. Электроэнергетическое управление и Гидроуправление Северной Шотландии совершают чудеса в области охраны среды, но любой прогресс вызовет новые проблемы.

В служебной записке д-ра П.А.А. Бэка из консультативной инженерной группы сэра Александра Джибба приводится 15 мест возможного расположения гидроаккумулирующих систем и отмечаются связанные с этим неприятности. Несомненно, что люди, занимающиеся охраной окружающей среды и враждебно относящиеся к существующим формам производства энергии, окажутся в оппозиции к предлагаемым системам.

Возражения другого рода сводятся к тому, что строительство гидроаккумулирующих электростанций обойдется дорого, что это расточительно. Если отмести все эти возражения, в стране отсутствуют необходимые для этого географические условия — высокогорная незаселенная территория.

Существующих запасных емкостей хватит на пять часов, если энергия потребуется всей стране внезапно. Первые гидроаккумулирующие станции были созданы в Сноудонии и с 1963 г. они дают 360 МВт, станция на озере Лох-Несс — 300 МВт, на Лох-Ауэ — 400 МВт и новая станция в Уэлсе — 1800 МВт. В целом это составляет 2,8 ГВт. Еще одна станция планируется на восточном берегу Лох-Ломонд мощностью 3,2 МВт и, если местная оппозиция будет преодолена, наши потенциальные резервы мощности достигнут 6 ГВт, что представляет внушительную цифру, но все еще недостаточную для того, чтобы волновая энергия превратилась в надежный источник. Это лишь 1/10 максимального уровня зимнего спроса.

Д-р Бэк имел смелость указать места других возможных хранилищ. Отмечая, что новые источники энергии потребуют создания хранилищ, и учитывая ограниченные возможности внутри страны, он обратил внимание исследователей на использование морского побережья. Если рассматривать море в качестве нижнего резервуара, то верхний резервуар может находиться вблизи на берегу; или, наоборот, если рассматривать море как верхний резервуар, в качестве нижнего резервуара можно использовать заброшенные шахты, либо глубокие котлованы, расположенные ниже уровня моря. Такой подход дает решение, приемлемое для всех.

Общая схема состоит в том, что верхний резервуар опустошается между понедельником и пятницей, а в последние дни недели наполняется вновь; в течение шести ночных часов вода насосами подается наверх и создает шестичасовой энергетический запас, используемый на максимуме энергоспроса с 70-процентной эффективностью.

М-р Бэк обсуждает методы «хранения энергии» при обращении к энергоисточникам, отличающимся от использующих ископаемое топливо. Такими источниками он считает энергию солнца, ветра, волн, прилива, геотермальную — и атомную. При обсуждении атомной энергетики ее защитники осторожно умалчивают о том, что с расширением зависимости от нее потребуется развитие резервных водохранилищ с насосными станциями, либо каких-нибудь других систем. Для таких сторонников атомной энергетики окружающая среда имеет невысокий балл в шкале ценностей, тогда как ученые и инженеры, занимающиеся разработкой «доброкачественных» источников энергии, принадлежат именно к числу людей, для которых сохраненная среда — такая же важная часть будущего, как наше генетическое наследие.

Каков выбор? Действительно ли надлежит выбирать между перекапыванием местности для шахт и хранилищ, с одной стороны, и неустойчивым энергоснабжением — с другой? Ответ заключается в создании подземных хранилищ.

Удобнее, как указывает м-р Бэк, рассматривать море верхним резервуаром и заполнять водой подземные емкости вместо того, чтобы накачивать воду наверх. В период низкой загрузки сети воду откачивают из шахт на уровень моря. Затем, в период высокой нагрузки в электросети, она, стекая вниз, совершает полезную работу. Это будет все еще «расточительством», так как, чтобы затолкать воду наверх, энергии потребуется затратить больше, чем выработается при падении воды вниз, на дно шахты. Но при условии, что ископаемое топливо не используется, стоимость не имеет значения.

Д-р Бэк обследовал несколько десятков прибрежных шахт, пригодных для этой цели, и пришел к выводу, что самыми подходящими будут железнорудные шахты в Камбриа. Этого, однако, мало — понадобятся дополнительные подземные емкости, если ученые не найдут других способов хранения энергии. Одна идея такого рода, привлекавшая до сих пор мало внимания, связана с созданием искусственных подземных шахт со спиральной камерой и турбиной на дне. Поверхностные нарушения были бы незначительными — все сооружение было бы скрыто под землей. Это стоило бы денег, как, впрочем, и строительство шахты и атомной станции.

Я привел краткий перечень возможностей хранения энергии, ибо считаю необходимым считаться с возражением, что волновая энергия не может быть надежным источником. Мы не можем позволить Центральному электроэнергетическому управлению распространять взгляд, ставший символом веры для его руководства, что ядерная энергия восхитительна, ибо для получения ее нужно только нажать кнопку, а все другие энергоисточники ненадежны. То и другое — неправда.

(обратно)

Добавление

После написания главы 4 и живого обмена мнениями с м-ром Гленденнингом, который, естественно, хотел бы, чтобы некоторые его высказывания не получили широкой огласки, произошло сенсационное событие: м-р Глен Инглэнд, руководитель Центрального электроэнергетического управления, заявил, что волны в состоянии «обеспечить всю Британию электричеством на уровне существующей нормы потребления». Он говорил о том, что «реально можно сделать для потребителя», в своем выступлении 4 июля 1978 г. на электростанции Фоули близ Саутгемптона, работающей на жидком топливе; заявление почти не получило распространения, и его значение еще не оценено должным образом в информированных кругах. М-р Инглэнд основал свое заключение на работе, выполненной м-ром Гленденнингом и другими. Мне известно, что программное заявление такого рода тщательно подготавливается экспертами управления. Такое заявление нельзя обронить случайно, да и экземпляр текста, попавшего ко мне, носил следы внимательного редактирования.

После подтверждения принятого взгляда, что ядерная энергия является безопасной, надежной, эффективной и, по-видимому, наиболее экономичной, в выступлении говорится, что «назревают сдвиги». Это означает, надо думать, что общественное мнение или опасный инцидент, или накапливающийся уровень радиации могут стать причиной сдвига и сделать новые источники энергии «более привлекательными».

М-р Инглэнд сказал, что солнечную энергию в Англии можно использовать для «домашнего» подогрева воды, но она была бы неприемлемо дорогостоящей для производства электричества ввиду ограниченного числа солнечных дней. К тому же станция типа Фоули на 2000 МВт потребовала бы площади 50 кв. миль, покрытой солнечными батареями, причем оставалась бы необходимость в электростанции другого типа на случай пасмурной погоды.

Он отклонил идею геотермальной энергии как «спекулятивную», хотя, возможно, и полезную для получения горячей воды в окрестности крупных предприятий, домов и теплиц.

Что касается ветровой энергии, то для производства количества энергии, эквивалентного производству одной большой электростанции, потребовалось бы 4000 аэрогенераторов с размахом крыльев 150 футов. Из-за отсутствия достаточно открытых площадей этот путь приведет к удовлетворению приблизительно 5% наших энергопотребностей. Он также напомнил слушателям, что речь идет не о живописных патриархальных мельницах, а о «гигантских, массивных сооружениях».

М-р Инглэнд отверг возможность, изучавшуюся Электроэнергетическим управлением, установки аэрогенераторов в море восточнее Англии, что могло бы заменить четвертую часть имеющихся в настоящее время мощностей; однако он не объяснил, почему проблема установки сооружений, способных, по его словам, «противостоять агрессивному морю», должна решаться применительно к ветру, тогда как именно волны являются концентрированной формой ветровой энергии.

Он отклонил также идею приливной плотины на Северне на том основании, что это может удовлетворить «не более 3% энергетических нужд страны», окажется дорогим и принесет ущерб окружающей среде.

Что же касается волновой энергии, то было сказано следующее: «Насколько мы видим сегодня, волновая энергия представляется самой обещающей формой из новых энергоисточников. На каждый метр волнового фронта, окружающего Британию со стороны Северной Атлантики, в среднем за год приходится мощность 80 кВт. Это составляет средний годовой потенциал 120000 МВт (120 ГВт) вдоль Британского побережья Атлантики. Однако не всю эту энергию можно прибрать к рукам. Неизбежны существенные потери при переработке и передаче ее, и реально, по-видимому, лишь третья часть ее может поступать в сеть. Тем не менее оставшаяся часть составляет объем, достаточный, чтобы „обеспечить всю Британию электричеством на уровне существующей нормы потребления”».

Такое высказывание, исходящее от человека, ответственного за электроснабжение, должно гальванизировать министерство энергетики и обратить его внимание на инженерный аспект проблемы. Иначе дело пойдет самотеком.

Слово «гальванизация» происходит от имени итальянского физиолога Луиджи Гальвани и определяется как «термин, связанный с облегчением страданий и излечением с помощью электрического тока».

(обратно)

Заключение

Теперь мы знаем, что волны содержат энергию, в которой мы нуждаемся. Мы знаем, что существует технология приема этой энергии. Мы знаем, что потребность в энергии будет неуклонно расти. И при всем этом адекватная реакция на ситуацию отсутствует. Собираются комитеты, программируются задачи, маленькими шажками продвигаются исследования. Атмосфера возбуждения и напора, царящая вокруг проекта, особенно в группе Солтера, и несколько менее выраженная среди команды Коккереля, не затрагивает министерство энергетики и Центральное электроэнергетическое управление. Действительно, есть основания полагать, что эти два учреждения, более других выигрывающие от развития новых источников энергии, проявляют умышленное бесстрастие. Это можно было бы счесть за осторожность, однако официальная позиция, кажется, представляет собой нечто худшее.

Заглянем, например, в Белую книгу^[33], опубликованную правительством 6 июля 1978 г., — последнее официальное заявление по предмету, озаглавленное «Развитие альтернативных источников энергии». Оно было составлено за четыре месяца до того, как истек срок субсидирования исследований на сумму 2,5 миллиона фунтов и предложения о ежегодном обновлении программы с осени 1979 г. с бюджетом на ближайший год в 2,9 миллиона фунтов. По-существу, это означает невозможность планирования работ за пределы ближайшей осени, и к тому же, если правительство не изменит позицию, лишь проекты с двенадцатимесячным объемом работ могут рассчитывать на новые бюджетные ассигнования.

Одна фраза в Белой книге шокировала даже тех, кто менее всего склонен критиковать официальную точку зрения: «Через три-четыре года, когда окажется возможным выделить единый вариант проекта, программа будет в состоянии реально приблизиться к тому уровню расходов, на котором будут сконцентрированы ресурсы». Это смертельный удар по меньшей мере по 80% исследователей, занимающихся волновой энергетикой. Никто из тех, с кем мне пришлось беседовать, никогда ранее не мог предположить, что в 1982-1983 гг. появятся основания прекратить помощь всем, кроме единственной выделенной исследовательской группы. Еще никогда в истории новое крупное техническое изобретение не развивалось без изменений и усовершенствований, предлагаемых параллельными направлениями. Если предположить, что перспективы в области энергетики были бы связаны лишь с одним проектом и что возможности развития ядерной энергии игнорировались, то где было бы сегодня министерство энергетики?

Читатель, без сомнения, считает, что такая интерпретация очевидна всем. Конечно, есть государственные служащие, которые сознают это? Да, несомненно, такие есть. И они вычитывают из Белой книги, авторитетной благодаря м-ру Ведгвуду Бенну, что волновую энергетику не следует принимать всерьез. Они тренируют свою способность обезвреживать аргументацию защитников окружающей среды. С точки зрения некоторых компетентных кругов, ядерная энергетика не несет никакой опасности. Угля хватит еще на 400 лет. Нефти в Северном море хватит на срок, вдвое больший по сравнению с прогнозируемым (нефтяные компании всегда сообщают нижнюю оценку месторождения, обычно уменьшая запас вдвое; это делается частью из осторожности, но коммерческая сторона также выигрывает, когда впоследствии выясняется, что акционеры обладают большим богатством, нежели предполагалось). Но возникают трудности с публикой, которой не нравится загрязнение. Обратите внимание, какой отвратительный оборот приняло дело в Японии, Франции и Западной Германии. Мы не хотим иметь у себя «зеленую партию». Поэтому бросим им кость. Выпустим Белую книгу до того, как вопрос повлияет на предвыборную кампанию и заткнем людям рты.

Похоже, что Центральное электроэнергетическое управление может вляпаться в неприличную историю. Оно помогает исследованиям в Марчвуде и весьма надеется, что многочисленные трудности, которые могут проявиться и уже проявились, помогут отвести внимание от этих новых вредоносных идей. Работа м-ра Гленденнинга в некотором роде обозначила трудности в той степени, в которой это сделала бы любая научная или инженерная работа. Но он выступил с цифрой 120 ГВт, и критики, как бы они ни старались выпятить сложность проблемы, остаются перед лицом упрямого факта, что основной энергетический источник ожидает освоения в море. М-р Глин Инглэнд сейчас согласился с этим. Циник может заметить, что он поступил аналогично в то время, когда министерство энергетики пыталось навязать управлению расширение силовых станций на угольном топливе, менее рентабельных по сравнению с ядерными электростанциями. Посему м-р Инглэнд может находить ободрение в этом факте, когда он стоит, вперившись взглядом в глубокое синее море. Но с учетом всей политики Центрального электроэнергетического управления остается заявление, сделанное м-ром Инглэндом, что волны «могут обеспечить всю Британию электричеством на уровне существующей нормы потребления». Кто возражает?

Центром оппозиции являются ученые-ядерщики, которые, посвятив жизнь исследованию выдающегося открытия нашего времени, стоят сегодня перед перспективой отхода на менее значительную роль, вследствие того что техника, в которой они не специалисты, предоставляет более привлекательную альтернативу развития. В министерстве энергетики и в Центральном электроэнергетическом управлении у ядерщиков могущественные лобби. Там только и слышно о том, как удобно нажать кнопку и задействовать атомную электростанцию. Ни один из этих людей не осведомил меня о том, что ядерная энергия не может стать основным надежным источником без экстенсивного развития гидроаккумулирующих электростанций.

Говорить в министерстве, что можно получить всю необходимую энергию от волн, является ересью. Это, вообще говоря, провокационное заявление действует в министерских кругах как удар электротока. «Повторите это еще раз», — угрожающе сказал мне один из министерской верхушки.

Их позицию не очень-то защищают и специалисты по охране среды, пребывающие в убеждении, что Прекрасным может быть лишь Малое. Иногда даже кажется, что если можно было бы создать миниатюрную ядерную электростанцию в виде кремниевой зажигалки в каждом доме, то эти защитники среды преклонились бы перед ядерной энергией. Им хочется маленьких станций, даже если станции будут потреблять уголь и дымить в каждом городе. Они согласны и на потребление жидкого топлива, невзирая на дым и копоть, но пусть станции будут маленькими. Генераторы волновой энергии будут большими и чистыми — но вот, что они большие…

Следует коснуться и других противоборствующих интересов. Д-р Фредди Кларк, руководитель отдела исследований по энергетике в Харуэлле, является важнейшей фигурой, формирующей представление правительства о запросах завтрашнего дня. Его точка зрения состоит в том, что альтернативные источники «по-видимому, представят лишь небольшой вклад» в этом веке, но может произойти «резкое увеличение их использования в течение первых (нескольких) десятилетий следующего столетия». Заявление он сделал, обращаясь к Национальной федерации женских институтов^[34], и форма его аргументации носила следы размышлений о волновой энергетике.

Он попытался ослепить своих слушательниц величественностью техники. Сооружения, которые для этого потребуются, говорил он, будут иметь размеры самолетных ангаров. Только лишь блок любого из них занял бы весь зал Вестминстер-Холл^[35], (в котором происходила встреча). Естественно, что леди чувствовали себя подавленными.

Такие аргументы трудно воспринимаются дилетантами. Мне говорили о строениях высотой с многоэтажный дом и длиной с гигантский нефтеналивной танкер, на которые обрушиваются волны, достаточно сильные, чтобы снести кафедральный собор и протащить его в жерле тридцатиметрового диаметра. Когда оратор является видным инженером или ученым, спорить с ним нелегко. Но все же попытаемся возразить ему.

«Представим попытку постройки стены высотой 365 м над уровнем моря, содержащей 100 000 м³ бетона. Для начала, старина, подумай, как забетонировать такую стенку. Сооружение должно вмещать десять миллионов кубических метров воды, и для доставки воды на такую высоту потребовались бы насосы весом 650 т, размещенные в подземной пещере длиной 82 м и глубиной 30 м, вмещающей семиэтажный дом…» Это впечатляет. Проект выглядит неосуществимым. В действительности же это описание Круачанской насосной станции в Шотландии мощностью 400 МВт, функционирующей уже 13 лет.

Достоверно, что д-ра Кларка весьма восхищают технические достижения нефтяных компаний. А эти последние не желают видеть никаких конкурентных источников энергии, делающих их присутствие менее желательным.

Затем имеется лобби угольщиков. М-р Алекс Иди, фигура №2 в министерстве энергетики, представляет в парламенте Мидлотиэн^[36] и ранее являлся лидером шахтерской группы лейбористской партии. Национальное управление угольной промышленности при поддержке профсоюза горняков копает в Вэйле-Иорк, вокруг Сэлби, и заверения в незначительности ущерба для местности, представленные в ответ на общественный запрос, не оправдываются; местные жители чувствуют, что их ввели в заблуждение. Управление смотрит на Вэйл-Бель-вуар как на очередной объект. Оно имеет также планы в отношении Котсволдса^[37], и поговаривают, что Оксфорд расположился на угольном пласте. В один прекрасный день эти планы могут предоставить десятки тысяч рабочих мест (с членством в профсоюзе горняков), если общество сознательно решит, что надо уничтожить сельские ландшафты и приговорить армию людей к работе под землей в нечеловеческих условиях.

Ни один из факторов не следует преувеличивать. Речь идет о достойных людях, теснейшим образом связанных с нашим будущим и обеспокоенных, поелику они являются государственными служащими, ответственностью за рекомендацию экспериментальных проектов огромной стоимости. Позиция их к тому же не облегчается давлением различных конкурирующих группировок.

Рассмотрим цепь возражений, которые возникают в предположении, что программа размещения в море полномасштабных моделей либо их элементов будет развертываться по мере их производства, обеспечивая непосредственное продвижение проекта:

(1) «Мы можем наделать ошибок». Да, можем, и самый резкий ответ на это представил Коккерель, рискнувший собственными средствами до того, как правительство поддержало его проект. В любом развитии, если оно происходит без оглядок, есть элементы риска. Однако в государственном аппарате не согласятся с этим. «Статьей расходов это не предусмотрено», — говорят там. Но изобретатели должны иметь право на ошибку. Ведь мы знаем, что производство электроэнергии возможно. К этому следует добавить, что, пока эти устройства не испытаны в открытом море, любое гидравлическое и численное моделирование будет расточительством, ибо море всегда имеет неожиданный трюк в рукаве. Ничто не заменит реального океана.

(2) «Первые устройства будут неэффективны». Из всех это слабейший аргумент. Лучший ответ дал Солтер: «Эффективность сама по себе не рассматривается, если за волны платят боги». Как говорит Коккерель, «не всегда обязательно стандартизировать. В железнодорожной системе, например, принятые нормы жестко закреплены. В волновой энергетике можно создавать последовательность устройств в рамках одной установки, улучшая ее элементы независимо. Это одна из восхитительных сторон проекта». Известно также указание Гленденнинга на то, что «модульная» структура установок позволяет воспроизводить усовершенствованные варианты, в отличие от приливной станции, требующей огромных и заранее определяемых капиталовложений.

(3) «Волны никогда не внесут основного вклада в удовлетворение наших энергозапросов или во всяком случае не внесут его до 2020-2030 гг.». Так и будет, если правительство не сдвинется со своей сегодняшней осторожной позиции. Но мы знаем, что вдоль наших берегов имеется энергия мощностью 120 ГВт, и никто еще не представил убедительного довода против того, чтобы заполучить значительную часть этой энергии. Если мы начнем осуществлять программу с таким же напором, который проявила Япония, то сможем построить в море станцию мощностью 1500 МВт в течение двух лет.

Итак, о какой программе нам надлежит думать? Решительный министр энергетики должен, на мой взгляд, действовать так, как будто идет война. Ему надлежит представить себе, какие действия он предпринял бы сегодня, если бы, например, Ближний Восток подвергся ядерному нападению, страны Общего Рынка потребовали бы доли в наших нефтяных и угольных запасах и энергетический голод, который рано или поздно придет, — уже наступил.

Тогда будет поздно размышлять над тем, как отобрать энергию от волн, но, несомненно, он попытается это сделать. Он соберет вместе Солтера, Коккереля, Рассела, специалистов из Национальной инженерной лаборатории и Института океанографических наук из Харуэлла и скажет им, как Бивербрук^[38] говорил самолетостроителям во время войны: «Вы обладаете высшим приоритетом. Скажите, что вам требуется, — и вы это получите. Деньги дешевле времени».

На таком совещании могла бы родиться следующая программа.

Солтер скромно испросил бы один миллион фунтов для постройки своей полномасштабной «связки уток», и эту сумму ему могли бы и должны были бы дать завтра же, невзирая на то, идет война или нет. Если бы на него давили, говоря, что кризис требует установки генераторов в море, он, пожалуй, ответил бы, что считает возможным построить цепочку из 50 уток в качестве эквивалента станции мощностью 30 МВт, которая обошлась бы в 30 миллионов фунтов. Это недорого, но даже если бы стоимость ее оказалась вдвое выше, все равно в правительственных расходах этот пункт был бы ничтожным.

Коккерель сказал бы, что он может сделать настоящий плот за 5 миллионов. Производительность его будет ниже, чем производительность уток, — лишь 2 МВт. Но известно, что плот уже испытан в защищенных водах Солента, и простота, с которой может быть налажено его массовое производство на судостроительных верфях, должна побудить Коккереля представить свои соображения о модификации плотов различных размеров, отвечающих различным условиям эксплуатации. Это подразумевает большие затраты. Приблизительно, за 65 миллионов фунтов можно построить линию плотов, вырабатывающих 30 МВт энергии, что сравнимо с цепочкой уток Солтера.

Осциллирующий водный столб обычно считается самым простым с инженерной точки зрения. Стоимость японской программы производства полномасштабного генератора к 1983 г. исчисляется в 20 миллионов фунтов. Гленденнинг подсчитал, что для получения мощности 6 МВт потребуется столб (либо корабль) размером 220x33 м, что значительно превышает модель «Каймей», вчетверо менее производительную. Если мы хотим превзойти Японию, то надлежит настроиться на проект такого типа, для которого цифра 60 миллионов опять-таки окажется его ориентировочной стоимостью.

Гис-выпрямитель, или затвор Рассела, сложнее других для такого рода оценок. Несомненно, имеет смысл предоставить Расселу достаточную сумму, чтобы построить этаж клапанов натурального размера и посмотреть, как они функционируют. Это выльется в несколько миллионов фунтов. Последующее определилось бы стоимостью капитального строительства «блока камер» на морском дне.

Есть и другие экспериментаторы, заслуживающие поддержки — из концерна Викерс, Ланкастерского университета, Имперского колледжа, Суссекского университета и других центров, — которые могли бы внести большой вклад в проект. В настоящее время, однако, все они позади основной четверки и для их финансирования требуется больший прогресс.

Итак, можно видеть, что правительственная программа, рассчитанная на затрату 200-250 миллионов долларов, может столь преобразить энергетическую картину, как этого нельзя было бы сделать подобными инвестициями в любые альтернативные источники — в том числе атомные или «доброкачественные».

И если, как это вполне может случиться, правительство внезапно окажется перед лицом энергетического кризиса, подобного кризису 1973 г., оно без боязни может думать о программе волновой энергетики объемом в 1 миллиард фунтов стерлингов, сознавая, что, даже если расчеты окажутся слишком оптимистичными и проект даст меньше, чем предсказывалось, мы все же в определенной мере удовлетворим свои потребности и внесем вклад в удовлетворение потребностей остального мира, овладев энергией волн. Эта цифра — 1 миллиард - составляет лишь две трети того, что учитывается казначейством в ежегодном бюджете при снижении налогов, дабы предоставить населению возможность обновить японскую стереоаппаратуру, приобрести гонконгский калькулятор или усовершенствованный автомобиль «рено».

Такая политика уже привела к 1 300 000 безработных, разрушающимся верфям и теряющим квалификацию рабочим именно в тех местах, где экономика могла бы сделать огромный всплеск и заказы на утки, на плоты, на столбы и на клапаны побудили бы Британию вложить средства в нечто продуктивное и созидательное, в новый и чистый источник мощи — волновую энергетику, которая способна перечеркнуть век самоуничтожения путем сжигания угля, нефти и урана и открыть новую эру в технике.

(обратно)

1

Ховеркрафт — судно на воздушной подушке. В 1951 г. Коккерель первым в мире построил экспериментальный катер на воздушной подушке по сопловой схеме с помощью кольцевого двухконтурного сопла. Впоследствии суда по такой схеме нашли широкое применение в многих странах. — Прим. ред.

(обратно)

2

ТК (Теннесси-корпорация) — федеральная корпорация, основанная в 1933 г. для производства дешевой электроэнергии, ирригации, контроля за режимом рек и т. д. в бассейне реки Теннесси, — Прим. пер.

(обратно)

3

Думвотчер — ведущий многосерийной научно-фантастической телепередачи Би-би-си в 1960 — 1971 годах «Вахта последнего дня мира». — Прим. пер.

(обратно)

4

Кнуд Великий (995 — 1035), король Дании, Англии и Норвегии. — Прим, пер.

(обратно)

5

Инвернесс — графство в Северной Шотландии. — Прим. пер.

(обратно)

6

Гебриды — группа островов у западного побережья Шотландии; делятся на Внутренние и Внешние Гебриды. — Прим. пер.

(href=#r6>обратно)

7

Для обеспечения высадки войск в Нормандию были созданы специальные плавучие заякоренные конструкции, которые, как предполагалось, смогут защитить огражденный участок моря от ветровых волн. Вскоре после установки все конструкции были полностью уничтожены штормом, длившимся четверо суток. При этом высота волн достигала 4,6 м, что превышало расчетные значения. — Прим. ред.

(обратно)

8

Имперская химическая индустрия. — Прим. пер.

(обратно)

9

Следует заметить, что во многих странах выполняются регулярные расчеты и прогнозы волнения для открытых акваторий. В частности, в Советском Союзе систематически составляются прогнозы волнения для Атлантического океана и ряда морей. Имея эти данные, можно определить плотность приходящей волновой энергии. — Прим. ред.

(обратно)

10

Точность работы волнографа Таккера оценивается в 15-20%. Более совершенные приборы такого типа были созданы в Государственном океанографическом институте СССР. — Прим. ред.

(обратно)

11

Тринити-Хаус — маячно-лоцманская корпорация Великобритании, основанная в 1514 г. — Прим. пер.

(обратно)

12

Лендс-Энд — мыс на полуострове Корнуэлл, крайняя юго-западная точка Великобритании. — Прим. пер.

(обратно)

13

Преимущества радиоволнографов особенно заметны при измерениях в условиях жесткого шторма. Кроме того, они позволяют получить длительные непрерывные записи волн, что существенно обогащает экспериментальный материал. — Прим. ред.

(обратно)

14

Иногда ее называют высотой значительных волн. В отечественной практике характерной считают такую высоту, которую превышают 3 волны из 100. Эта высота в 1,32 раза больше видимой. — Прим. ред.

(обратно)

15

Предельное значение высот для морских волн составляет примерно 30-35 м. Более высокие волны неустойчивы. — Прим. ред.

(обратно)

16

Высота значительных волн (или, иначе, видимая высота) в 1,6 раза превышает среднюю высоту всех волн и только 14% волн имеют высоту больше видимой. — Прим. ред.

(обратно)

17

«Книга судного дня» — основной кадастровый документ при разборе земельных тяжб времен Вильгельма Завоевателя. — Прим. пер.

(обратно)

18

Местными божествами (лат.). — Прим. пер.

(обратно)

19

Хедриэн-Уолл — защитная каменная стена на севере Англии постройки начала II в. — Прим. пер.

(обратно)

20

Харуэлл — местечко в графстве Беркшир, где расположен центр научно-исследовательских работ по физике атомного ядра и ядерной энергии. — Прим. пер.

(обратно)

21

Мощность потока энергии 200 кВт/м (осредненная за время шторма) соответствует степени волнения 9 баллов, когда высота значительных волн (видимая высота) превышает 8 м. Такое волнение считается исключительным. — Прим. Ред.

(обратно)

22

Водоструйная турбина, приводимая в движение струей воды, ударяющей в лопатки колеса. — Прим. пер.

(обратно)

23

Королевское общество — ведущий научный центр, основанный в 1660 г. и выполняющий функции национальной академии наук. — Прим. пер.

(обратно)

24

Надо полагать, что здесь даются значения видимых высот (для средних значений они слишком велики). Тогда осредненная мощность потока энергии составляет для шестиметровых волн 90-120 кВт/м, для двенадцатиметровых 400-500 кВт/м; при этом учтено, что вместе с высотой увеличивается и длина волн. В короткие интервалы времени мощность может достигать значений, указанных автором. — Прим. ред

(обратно)

25

Имеются сообщения об испытаниях на Калифорнийском побережье Тихого океана волновой электростанции, аналогичной проекту У. Ботта. Станция построена на искусственном атолле. Ее мощность составляет 2000 кВт. — Прим. ред.

(обратно)

26

["«Спитфайр» — истребитель времен второй мировой войны

(обратно)

27

Более точно, работа плота основана на относительных поворотах смежных понтонов. — Прим. Ред.

(обратно)

28

ЕЭС — Европейское экономическое сообщество. — Прим. пер

(обратно)

29

Опытовые бассейны, в которых могут воспроизводиться различные режимы волнения, в настоящее время есть во многих крупных гидродинамических лабораториях, связанных с исследованием мореходных качеств судов. Нерегулярное трехмерное волнение создается пластинчатыми волнопродукторами. Высота волн при этом до 0,4 м. Размеры бассейнов составляют десятки и сотни метров. — Прим. ред.

(обратно)

30

Приведенные соображения о сравнительной прочности различных конструкций носят умозрительный характер. Колебания уток на валу несколько уменьшают вертикальные нагрузки, но не снижают горизонтальных усилий. При высоте волн 10 м величина динамических нагрузок на погонный метр вала может достигать многих десятков тонн. Серьезность проблемы нельзя недооценивать. — Прим. ред.

(обратно)

31

При соблюдении определенных правил моделирования мощность, принимаемая сооружением от волн, при переходе от модели к натуре будет возрастать в ?3,5 раз, где ? — отношение линейных размеров сооружения и модели. Для масштаба 1:10 коэффициент пересчета равен 3150, а для 1:15 — 10700. Однако для рассматриваемых сооружений практически невозможно промоделировать потери мощности в механических, гидравлических и электрических системах. — Прим. ред.

(обратно)

32

Наибольшие перемещения плавающего сооружения относительно свободной поверхности соответствуют ситуации, когда его колебания происходят в фазе, противоположной фазе волн. Для этого период собственных колебаний сооружения должен быть больше периода волн. — Прим. ред.

(обратно)

33

Белая книга — официальный правительственный документ, представляемый для ознакомления палате общин. Содержит тексты международных соглашений, доклады королевских комиссий и специальных комитетов министерств. — Прим. пер.

(обратно)

34

Женский институт — организация, объединяющая женщин, живущих в сельской местности. — Прим. пер.

(обратно)

35

Вестминстер-Холл — один из самых больших средневековых залов в Западной Европе, представляющий сохранившуюся часть Вестминстерского дворца и входящий в состав парламентского комплекса Англии, — Прим. пер.

(обратно)

36

Мидлотиэн — графство на северо-востоке Шотландии. — Прим.

(обратно)

37

Котсволдс — группа холмов на юго-западе Англии. — Прим.

(обратно)

38

Бивербрук — Лорд Бивербрук Вильям Максвелл (1879-1964) — газетный магнат и государственный деятель. — Прим. пер.

(обратно)

Оглавление

От переводчика

Предисловие

Распределение ролей

  Реквизит

  Главные роли.

Введение

Глава 1. Как все начиналось

Глава 2. Что такое волна?

Глава 3. Назад — к водяному колесу

Глава 4. Сколько гигаватт?

Глава 5. Письмо из департамента бионики

Глава 6. Первый большой проект

Глава 7. Корабль со сломанной кормой

Глава 8. Утка, не желающая улечься

Глава 9. Мы копируем японцев

Глава 10. Насколько надежным может это быть!

Добавление

Заключение

*** Примечания ***