| | |
ЭНЕРГИЯ ОКЕАНА
Исследователи многих прибрежных стран настойчиво ведут поиски средств для использования хотя бы незначительной части гигантской энергии океана.
Даже простое наблюдение за приливом дает представление о его мощи. Океан накатывает на берег огромные волны со скоростью 90 километров в час.
Еще в древние времена греки использовали силу приливов Ионического моря, а в 1100-1200 гг. англосаксы и голландцы строили на побережье приливные мельницы. В 1438 г. итальянец Марионо написал трактат об использовании энергии приливов. Известны различные методы использования приливов и отливов: прилив поднимает груз, который, падая при отливе, совершает полезную работу; использование приливных потоков для вращения колес; устройство специальных дамб, за которыми во время прилива накапливается вода, совершающая работу при отливе. Последний метод используется при постройке
приливных электростанций, создание которых целесообразно при подъеме воды более 9 метров, что наблюдается во многих районах:
Франции, Бразилии, Аргентине, Австралии, Индии, Канаде и Китае.
В Австралии разработан проект приливной электростанции мощностью более 3 миллионов киловатт, что могло бы разрешить многие энергетические проблемы. В
заливе Фанди в Северной Америке уровень воды поднимается на 16 метров, что позволяет создать электростанцию большой мощности. Создание дамб, необходимых для работы приливных станций, улучшит навигационные условия в бухтах и защитит берег от разрушения.
Еще более широкое применение могут найти электростанции, использующие силу
берегового прибоя. Большие экспериментальные работы проводятся на побережье, где среднегодовая энергия прибоя составляет 50 — 77 киловатт на один метр береговой линии при общей ее протяженности в несколько сот миль.
Неиссякаемую энергию несут океанские течения, такие как
Гольфстрим в Северной Атлантике, Куросиво в северной части Тихого океана, Бразильское течение в Южной Атлантике и многие другие. В районе
Флоридского пролива водная мощность Гольфстрима достигает 30 миллионов кубических метров в секунду. К сожалению, эта огромная энергия рассеяна, поэтому нужны принципиально новые идеи ее использования. Учеными уже предложены некоторые смелые проекты: размещение в стометровом слое воды турбин; использование преобразователя энергии медленно движущейся воды, представляющего собой горизонтальное колесо с мягкими лопастями, которые при движении навстречу течению открываются, а по течению — закрываются.
В рассмотренных проектах предусмотрено использование кинетической энергии океана — энергии движения потоков воды. Не менее перспективно использование тепловой энергии океана, который, поглощая солнечные лучи, представляет собой естественный аккумулятор солнечной энергии. Придонные слои воды могут быть на 20-25° холоднее поверхностных.
Если этот теплоперепад преобразовать в электрическую энергию, то энергетические потребности планеты будут удовлетворены на длительное время. Использование температурного перепада Гольфстрима в диапазоне температур 25° С обеспечит производство электроэнергии, превышающее все потребности США в десятки раз.
Впервые идею применения солнечно-морской энергии выдвинул
французский физик Жак Дарсонваль в 1881 году, предложивший использовать разницу в температурах различных слоев тропических вод для создания теплового двигателя. Температура поверхностных слоев воды во многих районах тропиков достигает 27-29°С, а температура глубинных слоев на 22-25° ниже. В своих теоретических выкладках Дарсонваль предлагал закачивать теплую воду в специальный агрегат плавучей электростанции, где она, нагревая лекгокипящую жидкость, превращала бы ее в пар. Тепловая энергия полученного пара могла преобразовываться в электрическую в турбогенераторах. Отработавший пар должен возвращаться в глубинные слои и, конденсируясь, завершать тепловой цикл. В начале XX столетия
французский инженер Джордж Клод у берегов Кубы построил опытную электростанцию мощностью 22 киловатта, работающую по этому принципу. Позднее французские ученые работали над созданием морских парогенераторов у
Берега Слоновой Кости. В качестве рабочей жидкости в термоустановках стали применять пропан и аммиак, имеющие низкую температуру испарения.
Гениальность этой идеи заключается в использовании в качестве
солнечных батарей — аккумуляторов поверхности океана, в то время, как на береговых солнечных электростанциях приходится создавать дорогостоящие сложнейшие зеркальные установки, следящие за движением солнца. Океан не только поглощает солнечные лучи от восхода и до заката, но и надежно аккумулирует солнечную энергию, обеспечивая круглогодичную устойчивую работу электрических генераторов. Конечно, наиболее рационально создавать морские теплостанции в зонах тропических вод, которые поглощают около 35% солнечной энергии.
Еще большие перспективы открывает идея использования
морских криогенных установок для получения из морской воды
водорода, запасы которого в океане практически неисчерпаемы. Полученный водород может накапливаться в огромных подводных резервуарах, а затем транспортироваться по трубам к местам потребления. Водород решит проблему получения самого эффективного и «чистого» топлива для стационарных и транспортных энергетических установок, для теплоснабжения городов и решения других задач. Но на пути использования водорода стоит немало технических преград. Так, для хранения и транспортировки водород придется охлаждать до температуры минус 263° С, что требует обеспечить сверхэффективную теплоизоляцию.
В Японии в Иокогамском университете была создана установка по производству водорода из морской воды, представляющая собой батареи термоэлементов, поглощающих солнечные лучи. Солнечная энергия при помощи специальных линз концентрируется на концах термоэлементов, а противоположные концы охлаждаются морской водой. Возникающий в термоэлементах, вследствие разности температур, электрический ток разлагает воду на кислород и водород. Блок термоэлементов площадью 10 квадратных метров может обеспечить получение 10000 кубических метров водорода в год. При больших мощностях установок попутно будет решаться и другая, не менее важная, проблема современности — пополнение земной атмосферы кислородом, что особенно важно для крупных городов и промышленных центров.
Простейшие системы использования тепловой энергия океана уже нашли реальное воплощение. В районе Нью-Йорка построена электростанция мощностью 7180 киловатт, использующая тепло океанской воды. Отработавший пар не сбрасывается в море, а конденсируется и образует конденсат — пресную дистиллированную воду. Таким образом, кроме электроэнергии станция еще вырабатывает 22680 тонн пресной воды в сутки.
В Карибском море создан целый энергобиологический комплекс, который решает множество задач: производит электрическую энергию в низкотемпературных парогенераторных установках; выращивает планктон в мелководных бассейнах, подогреваемых отработавшим паром; разводит креветок и омаров, питающихся планктоном; разводит водоросли, поглощающие выделения омаров и креветок.
Все гениальное рождается тогда, когда в нем есть необходимость. Энергетический кризис, глобальное загрязнение всех сфер Земли требуют гениальных решений по использованию практически безграничных запасов мирового океана.
«Жить за счет даров земли — все равно что жить на свой капитал;
жить за счет даров моря — все равно что жить на проценты со своего капитала».
(Роже Шарлъе)
|
