Энергетика мира
подаваться на сушу.
Морская энергия
В последнее время в некоторых странах снова обратили внимание на те
проекты, которые были отвергнуты ранее как малоперспективные. Так, в
частности, в 1982 году британское правительство отменило государственное
финансирование тех электростанций, которые используют энергию моря: часть
таких исследований прекратилась, часть продолжалась при явно недостаточных
ассигнованиях от Европейской комиссии и некоторых промышленных фирм и
компаний. Причиной отказа в государственной поддержке называлась
недостаточная эффективность способов получения “морского” электричества по
сравнению с другими его источниками, в частности - атомными.
В мае 1988 года в этой технической политике произошел переворот.
Министерство торговли и промышленности Великобритании прислушалось к мнению
своего главного советника по энергетике Т. Торпа, который сообщил, что три
из шести имеющихся в стране экспериментальных установок усовершенствованы и
ныне стоимость 1 кВт/ч на них составляет менее 6 пенсов, а это ниже
минимального уровня конкурентоспособности на открытом рынке. Цена “морской”
электроэнергии с 1987 года снизилась вдесятеро.
Волны. Наиболее совершенен проект “Кивающая утка”, предложенный
конструктором С. Солтером. Поплавки, покачиваемые волнами, дают энергию
стоимостью всего 2,6 пенса за 1 кВт/ч, что лишь незначительно выше
стоимости электроэнергии, которая вырабатывается новейшими
электростанциями, сжигающими газ (в Британии это - 2,5 пенса), и заметно
ниже, чем дают АЭС (около 4,5 пенса за 1 кВт/ч).
Следует заметить, что использование источников альтернативных,
возобновляемых видов энергии может достаточно эффективно снизить процент
выбросов в атмосферу вредных веществ, то есть в какой-то степени решить
одну из важных экологических проблем. Энергия моря может с полным
основанием быть причисленной к таким источникам.
Энергия рек
Примерно 1/5 часть энергии, потребляемой во всём мире, вырабатывают
на ГЭС. Её получают, преобразуя энергию падающей воды в энергию вращения
турбин, которая в свою очередь вращает генератор, вырабатывающий
электричество. Гидростанции бывают очень мощными. Так, станция Итапу на
реке Парана на границе между Бразилией и Парагваем развивает мощность до13
000 млн. кВт.
Энергия малых рек также в ряде случаев может стать источником
электроэнергии. Возможно, для использования этого источника необходимы
специфические условия (например, речки с сильным течением), но в ряде мест,
где обычное электроснабжение невыгодно, установка мини-ГЭС могла бы решить
множество локальных проблем. Бесплотинные ГЭС для речек и речушек уже
существуют. В комплекте с аккумулятором они могут обеспечить энергией
крестьянское хозяйство или геологическую экспедицию, отгонное пастбище или
небольшую мастерскую... Была бы поблизости речушка!
Роторная установка диаметром 300 мм и весом всего 60 кг выводится на
стремнину, притапливается на придонную “лыжу” и тросами закрепляется с двух
берегов. Остальное - дело техники: мультипликатор вращает автомобильный
генератор постоянного тока напряжением 14 вольт, и энергия аккумулируется.
Опытный образец бесплотинной мини-ГЭС успешно зарекомендовал себя на
речках Горного Алтая.
Энергия мирового океана
Резкое увеличение цен на топливо, трудности с его полученном,
сообщения об истощении топливных ресурсов – все эти видимые признаки
энергетического кризиса вызвали в последние годы во многих странах
значительный интерес к новым источникам энергии, в том числе к энергии
Мирового океана.
Тепловая энергия океана. Известно, что запасы энергии в Мировом
океане колоссальны, ведь две трети земной поверхности (361 млн. км2)
занимают моря и океаны – акватория Тихого океана составляет 180 млн. км2.
Атлантического – 93 млн. км2, Индийского – 75 млн. км2. Так, тепловая
(внутренняя) энергия, соответствующая перегреву поверхностных вод океана по
сравнению с донными, скажем, на 20 градусов, имеет величину порядка 1026
Дж. Кинетическая энергия океанских течений оценивается величиной порядка
1018 Дж. Однако пока что люди умеют использовать лишь ничтожные доли этой
энергии, да и то ценой больших и медленно окупающихся капиталовложений, так
что такая энергетика до сих пор казалась малоперспективной.
Последние десятилетие характеризуется определенными успехами в
использовании тепловой энергии океана. Так, созданы установки мини-ОТЕС и
ОТЕС-1 (ОТЕС – начальные буквы английских слов Ocean Thermal Energy
Conversion, т.e. преобразование тепловой энергии океана в электрическую). В
августе 1979 года вблизи Гавайских островов начала работать
теплоэнергетическая установка мини-ОТЕС. Пробная эксплуатация установки в
течение трех с половиной месяцев показала ее достаточную надежность. При
непрерывной круглосуточной работе не было срывов, если не считать мелких
технических неполадок, обычно возникающих при испытаниях любых новых
установок. Ее полная мощность составляла в среднем 48,7 кВт, максимальная
–53 кВт; 12 кВт (максимум 15) установка отдавала во внешнюю сеть на
полезную нагрузку, точнее – на зарядку аккумуляторов. Остальная
вырабатываемая мощность расходовалась на собственные нужды установки. В их
число входят затраты анергии на работу трех насосов, потери в двух
теплообменниках, турбине и в генераторе электрической энергии.
Три насоса потребовались из следующего расчета: один – для подачи
теплой виды из океана, второй – для подкачки холодной воды с глубины около
700 м, третий – для перекачки вторичной рабочей жидкости внутри самой
системы, т.е. из конденсатора в испаритель. В качестве вторичной рабочий
жидкости применяется аммиак.
Установка мини-ОТЕС смонтирована на барже. Под ее днищем помещен
длинный трубопровод для забора холодной воды. Трубопроводом служит
полиэтиленовая труба длиной 700 м с внутренним диаметром 50 см. Трубопровод
прикреплен к днищу судна с помощью особого затвора, позволяющего в случаи
необходимости ого быстрое отсоединение. Полиэтиленовая труба одновременно
используется и для заякоривания системы труба–судно. Оригинальность
подобного решения не вызывает сомнений, поскольку якорные постановки для
разрабатываемых ныне более мощных систем ОТЕС являются весьма серьезной
проблемой.
Впервые в истории техники установка мини-ОТЕС смогла отдать во
внешнюю нагрузку полезную мощность, одновременно покрыв и собственные
нужды. Опыт, полученный при эксплуатации мини-ОТЕС, позволил быстро
построить более мощную теплоэнергетическую установку ОТЕС-1 и приступить к
проектированию еще более мощных систем подобного типа.
Новые станции ОТЕС на мощность во много десятков и сотен мегаватт
проектируются без судна. Это – одна грандиозная труба, в верхней части
которой находится круглый машинный зал, где размещены все необходимые
устройства для преобразования энергии. Верхний конец трубопровода холодной
воды расположится в океане на глубине 25–50 м. Машинный зал проектируется
вокруг трубы на глубине около 100 м. Там будут установлены турбоагрегаты,
работающие на парах аммиака, а также все остальное оборудование. Масса
всего сооружения превышает 300 тыс. т. Труба-монстр, уходящая почти на
километр в холодную глубину океана, а в ее верхней части что-то вроде
маленького островка. И никакого судна, кроме, конечно, обычных судов,
необходимых для обслуживания системы и для связи с берегом.
Энергия приливов и отливов. Веками люди размышляли над причиной
морских приливов и отливов. Сегодня мы достоверно знаем, что могучее
природное явление – ритмичное движение морских вод вызывают силы притяжения
Луны и Солнца. Поскольку Солнце находится от Земли в 400 раз дальше,
гораздо меньшая масса Луны действует на земные воды вдвое сильнее, чем
масса Солнца. Поэтому решающую роль играет прилив, вызванный Луной (лунный
прилив). В морских просторах приливы чередуются с отливами теоретически
через 6 ч 12 мин 30 с. Если Луна, Солнце и Земля находятся на одной прямой
(так называемая сизигия), Солнце своим притяжением усиливает воздействие
Луны, и тогда наступает сильный прилив (сизигийный прилив, или большая
вода). Когда же Солнце стоит под прямым углом к отрезку Земля-Луна
(квадратура), наступает слабый прилив (квадратурный, или малая вода).
Сильный и слабый приливы чередуются через семь дней.
Однако истинный ход прилива и отлива весьма сложен. На него влияют
особенности движения небесных тел, характер береговой линии, глубина воды,
морские течения и ветер.
Самые высокие и сильные приливные волны возникают в мелких и узких
