В мире не так уж много неисчерпаемых источников энергии, самым доступным из которых является создание преобразователей энергии морских волн в электрическую энергию. Как известно, морская поверхность совершают движение относительно земли, из чего следует возможность извлечения энергии и использование её в хозяйственных целях. Морские и океанские волны обладают мощностью 20-80 кВт на 1 м. В настоящее время электростанции на морских волнах могут преобразовать до 50 % мощности волн, т. е. мощность, которую можно получать с 1 км побережья, составляет до 40 МВт. Электростанции на морских волнах могут применяться на открытых участках побережий, служа одновременно и волноломами. Протяжённость береговых линий только в России достигает 38 808 километров, т.е. вырабатываемая мощность составит 1,5 млн. МВт!

Мировые запасы волновой энергии составляют около 2,7 млрд. кВт. Проблема состоит в том, чтобы найти эффективные по стоимости способы преобразования энергии движущихся волн в механическую или пневматическую форму, которую можно использовать для привода в действие турбогенераторов. Поскольку у морских волн широкий диапазон длин и амплитуд, любое эффективное устройство либо должно быть широкополосным, либо иметь частотную регулировку. Здесь техническая задача в некотором смысле сходна с задачей использования ветровой энергии.
Линейный генератор на постоянных магнитах представляет собой цепочку постоянных магнитов на 4-метровом стержне. Эта конструкция привязана к якорю, лежащему на глубине около 30 метров. Охватывающая стержень медная катушка заключена в «поплавок», то есть в стеклопластиковый буй, который вместе с волнами гуляет вверх и вниз. Катушка при движении пересекает линии магнитного поля, и в ней возникает электрический ток. Основанный на этом принципе 100-киловаттный генератор был разработан Анеттой фон Жоанн и Аланом Уоллесом, профессорами электротехнической школы в университете штата Орегон. В отличие от прежних конструкций, в которых использовался принцип гидравлических или пневматических насосов, данный принцип обещает КПД вплоть до 90 процентов.
Ещё вариант конструкции электростанции, работающей от возвратно-поступательного перемещения массивного шара или диска при бортовой качке судна (Рисунок 1). При этом энергия морских волн трансформируется в механическое вращение вала электрической машины, размещаемой внутри корпуса судна. Для работы электрической машины судно должно лежать в дрейфе или стоять на якоре бортом к волне.
Ещё одно устройство представляет собой вертикальную трубу, погруженную нижним открытым концом в достаточно спокойные слои моря и закрытую сверху. Труба закреплена на поплавке. В верхней ее части, в "волновой" камере, вода имеет свободную поверхность'. При подъеме волны уровень свободной поверхности в "волновой" камере поднимается и сжимает воздух, который приводит в действие воздушную турбину, соединенную с электрогенератором. При спаде волны через атмосферный клапан в "волновую" камеру засасывается новая порция воздуха. И далее процесс повторяется. Период колебаний уровня воды - 5-6 с.

В настоящее время волновые энергетические установки используются для энергопитания автономных буев, маяков, научных приборов. Попутно крупные волновые станции могут быть использованы для волновой защиты морских буровых платформ, открытых рейдов, марикультурных хозяйств. Началось промышленное использование волновой энергии. В мире уже около 400 маяков и навигационных буев получают питание от волновых установок. В Индии от волновой энергии работает плавучий маяк порта Мадрас. В Норвегии с 1985 г. действует первая в мире промышленная волновая станция мощностью 850 кВт.
Создание волновых электростанций определяется оптимальным выбором акватории океана с устойчивым запасом волновой энергии, эффективной конструкцией станции, в которую встроены устройства сглаживания неравномерного режима волнения. Считается, что эффективно волновые станции могут работать при использовании мощности около 80 кВт/м. Опыт эксплуатации существующих установок показал, что вырабатываемая ими электроэнергия пока в 2-3 раза дороже традиционной, но в будущем ожидается значительное снижение ее стоимости.
В волновых установках с пневматическими преобразователями под действием волн воздушный поток периодически изменяет свое направление на обратное. Для этих условий и разработана турбина Уэллса, ротор которой обладает выпрямляющим действием, сохраняя неизменным направление своего вращения при смене направления воздушного потока, следовательно, поддерживается неизменным и направление вращения генератора. Турбина нашла широкое применение в различных волновых энергетических установках.
 

Волновая энергетическая установка "Каймей" ("Морской свет") – самая мощная действующая энергетическая установка с пневматическими преобразователями – построена в Японии в 1976 г. В своей работе она использует волны высотой до 6 – 10 м. На барже длиной 80 м, шириной 12 м и водоизмещением 500 т установлены 22 воздушных камеры, открытые снизу. Каждая пара камер работает на одну турбину Уэллса. Общая мощность установки 1000 кВт. Первые испытания были проведены в 1978 – 1979 гг. близ города Цуруока. Энергия передавалась на берег по подводному кабелю длиной около 3 км.

В 1985 г. в Норвегии в 46 км к северо-западу от города Берген построена промышленная волновая станция, состоящая из двух установок. Первая установка на острове Тофтесталлен работала по пневматическому принципу. Она представляла собой железобетонную камеру, заглубленную в скале; над ней была установлена стальная башня высотой 12,3 мм и диаметром 3,6 м. Входящие в камеру волны создавали изменение объема воздуха. Возникающий поток через систему клапанов приводил во вращение турбину и связанный с ней генератор мощностью 500 кВт, годовая выработка составляла 1,2 млн. кВт. ч. Зимним штормом в конце 1988 г. башня станции была разрушена. Разрабатывается проект новой башни из железобетона.
Конструкция второй установки состоит из конусовидного канала в ущелье длиной около 170 м с бетонными стенками высотой 15 м и шириной в основании 55 м, входящего в резервуар между островами, отделенный от моря дамбами, и плотины с энергетической установкой. Волны, проходя по сужающемуся каналу, увеличивают свою высоту с 1,1 до 15 м и вливаются в резервуар, уровень которого на 3 м выше уровня моря. Из резервуара вода проходит через низконапорные гидротурбины мощностью 350 кВт. Станция ежегодно производит до 2 млн. кВт•ч электроэнергии.
 

В Великобритании разработана оригинальная конструкция волновой энергетической установки типа "моллюск", в которой в качестве рабочих органов используются мягкие оболочки – камеры. В них находится воздух под давлением, несколько большим атмосферного. Накатом волн камеры сжимаются, образуется замкнутый воздушный поток из камер в каркас установки и обратно. На пути потока установлены воздушные турбины Уэллса с электрогенераторами. Сейчас создается опытная плавучая установка из 6 камер, укрепленных на каркасе длиной 120 м и высотой 8 м. Ожидаемая мощность 500 кВт. Дальнейшие разработки показали, что наибольший эффект дает расположение камер по кругу. В Шотландии на озере Лох-Несс была испытана установка, состоящая из 12 камер и 8 турбин. Теоретическая мощность такой установки до 1200 кВт.