В глубинах Мирового океана скрывается невероятная мощь морских течений, которые не только являются важным фактором климатообразования, но также могут служить источником возобновляемой электроэнергии. Японская компания IHI Corporation работает над технологией сбора энергии океана более десяти лет, и в 2017 году она начала сотрудничество с Организацией по разработке новых энергетических и промышленных технологий (NEDO), результатом которого стал подводный гидрогенератор Kairyu. В 2022 году компания IHI Corporation объявила об успешном завершении испытания прототипа.
Япония – островное государство, которое производит большую часть электроэнергии, необходимой для удовлетворения нужд местных жителей и производств, из импортируемого ископаемого топлива. В частности, импортное топливо обеспечивает энергобаланс государства примерно на 90% и составляет около трети всего импорта Страны восходящего солнца. На фоне планов полного отказа от ядерной энергетики под давлением общественности после аварии на АЭС Фукусима-1 в 2011 году Япония максимально заинтересована в использовании передовых технологий для эксплуатации новых альтернативных источников энергии. К сожалению, из-за специфического рельефного ландшафта Японского архипелага здесь сложно устанавливать солнечные и ветряные электростанции достаточной площади. Потому в IHI Corporation решили воспользоваться тем, чего у Японии более чем достаточно – территориальными водами.
У южных и восточных берегов Японии проходит достаточно мощное тёплое течение Куросио, которые играет важную роль в формировании климата островов Сикоку, Хонсю и Кюсю. Скорость этого течения составляет около 1-2 метров в секунду, однако огромная ширина – примерно 100 км – позволяет ему переносить невероятные 65 миллионов кубических метров воды в секунду (в самом мощном участке у юго-восточного побережья Японии). В IHI Corporation посчитали, что это место идеально подходит для размещения комплекса подводных гидрогенераторов, которые смогли бы конвертировать энергию Куросио в 205 гВт электроэнергии. В 2017 году компания начала испытание первого прототипа под названием Kairyu – «морской дракон».
В отличие от других экспериментальных подводных гидрогенераторов, которые собирают энергию течений всего в 1-2 метрах от поверхности, Kairyu фиксируется на глубине около 50 метров. Такое расположение не самое продуктивное с точки зрения производительности генератора, поскольку сила течения у поверхности гораздо выше. Однако специалисты IHI Corporation разработали прототип Kairyu с учётом природных особенностей региона, а именно с мыслью о тайфунах – тропических циклонах, зона активности которых располагается между побережьем Восточной Азии, экватором и линией перемены даты. Японский архипелаг нередко принимает на себя основной удар стихии, а наиболее мощные тайфуны – со штормовыми ветрами и волнами высотой до 30 метров – концентрируются в начале течения Куросио. Таким образом, большая глубина эксплуатации Kairyu является важной мерой предосторожности.
Kairyu представляет собой конструкцию из трёх цилиндров длиной около 20 метров каждый. Центральный цилиндр выполняет функцию регулятора плавучести, а боковые цилиндры содержат в себе электрогенераторы, механическим приводом для которых служат лопасти диаметром около 11 метров. Турбины вращаются в противоположные стороны для выравнивания момента силы. Благодаря нежёсткой фиксации вся эта конструкция может автоматически регулировать своё положение в толще течения. Кроме того, на борту Kairyu имеется ряд сенсоров, которые считывают данные об окружении для адаптации углов постановки лопастей к потоку и плоскости вращения. Для проведения технического осмотра и ремонта система повышает плавучесть конструкции, и она просто всплывает на поверхность. Мощность прототипа составляет всего 100 кВт.
По оценкам экспертов IHI Corporation, испытание подводного гидрогенератора Kairyu, которое продолжалось примерно 3,5 года, прошло весьма успешно. В обозримом будущем компания планирует начать испытание 2-мегаваттной версии устройства с 40-метровыми лопастями. В IHI Corporation рассчитывают, что к моменту запуска серийного производства подводных гидрогенераторов в 2030 году стоимость энергии силы морских течений будет более чем конкурентоспособной на фоне другой «зелёной» энергии. К тому же, согласно прогнозам климатологов, в дальнейшем стоит ожидать усиления течения Куросио. Если всё пойдёт по плану, то, возможно, в будущем человечество сумеет обуздать потенциал энергии океана при помощи ферм подводных гидрогенераторов.