Энергия морских волн
Среди почти всех специалистов, занимавшихся энергией морских волн, существует общая точка зрения: энергия морских волн может быть использована довольно просто, но в первую очередь не в полосе прибоя, как многие думали раньше, а в открытом море, причем мощность установок будет весьма скромная.
В качестве примера подобной установки приведем представленное на рис. 2 устройство.
Схема воздушного двигателя, использующего энергию морских волн (рис.2)
Это устройство представляет собой нечто подобное плавающему на воде ящику (платформе), обращенному открытой стороной вниз, имеющему довольно большие линейные размеры, с тем чтобы колебания ящика под действием волн были небольшими. Платформа разделена на открытые снизу секции, заполненные воздухом, играющие роль цилиндров поршневой воздушной машины. Волны, проходя под платформой, сжимают поочередно находящийся в секциях воздух. Таким образом, вода играет роль поршня. Следовательно, в секциях поочередно по мере прохождения под ними волн давление будет то больше, то меньше. Когда данная секция находится над гребнем волны, объем находящегося в ней воздуха уменьшается, воздух сжимается, давление его растет. Когда же секция находится над межволновой впадиной, давление воздуха снижается. Если дать возможность воздуху из секции с большим давлением перетекать в секцию с меньшим давлением, а на пути потока воздуха установить воздушную турбинку, соединенную с электрическим генератором, то наше устройство будет преобразовывать энергию волн в электрическую энергию. Направление протекания воздуха из одной секции в другую будет периодически изменяться. При штиле устройство, очевидно, работать не будет. Поэтому в необходимых случаях на платформе должен быть установлен хорошо защищенный от влаги электрический аккумулятор.
Отес - преобразование термальной энергии океана
Термальные электростанции строятся в тропических прибрежных водах. По трубам на станцию поступает теплая поверхностная вода. Эта вода используется для получения пара, вращающего турбины. Турбина подключена к генератору, вырабатывающему электричество. Холодная вода глубоководных слоев поднимается с глубины 1,6 км по толстой трубе. Холодная вода конденсирует пар и охлажденная морская вода возвращается в океан. Сейчас протестировано три различных вида систем. В системе открытого типа используется морская вода, бойлер под давлением помогает получать пар. В закрытой системе теплая вода контактирует с трубами, содержащими теплообменную жидкость с низкой точкой кипения. Жидкость вращает генератор. В гибридных системах используется распыление открытого цикла для подогрева теплообменной жидкости и превращения ее в пар, вращающий турбины.
Термальные электростанции имеют те же проблемы, что и все океанические источники энергии. Стоимость строительства высока, что делает энергию океана более дорогой в сравнении с ископаемым топливом. Влияние термальных электростанций на окружающую среду остается неизученным.
Термальная энергия океана - не что иное, как энергия солнца, поглощенная океаном. Но в океане есть и холодная вода, находящаяся примерно полумилей глубже. Это дает нам разницу температур. С помощью технологии, разработанной в двадцатом столетии, мы способны, используя эту разницу в температурах, извлечь энергию и преобразовать ее в электричество.
Говоря о разнице температур, океанологи часто называют ее "дельта Т", что записывается как ΔT. Они изучают ΔT, меняющуюся в зависимости от местоположения, и разрабатывают проекты станций ОТЕС. Затем уже кораблестроители на основе этих проектов создают свои, специально сконструированные суда и платформы ОТЕС. Место для проведения экспериментов с ОТЕС-1 было выбрано очень тщательно. Оно находится всего в 18 морских милях (21 английская миля, или около 33 км) на северо-восток от Кихоул Пойнт близ Кауаи. Это глубоководный Гавайский порт, где нетрудно организовать необходимое техническое обслуживание эксперимента. Ветры, течения и волны здесь довольно умеренного характера, так что судно может оставаться на месте, будучи привязанным к бую, который, в свою очередь, поставлен на якорь. Если же неожиданно разразятся штормы, судно справится и с ними. Оно не будет снесено благодаря направленному действию электродвигателей.
Идея использования разницы температур океанских вод для производства электроэнергии возникла лишь около 100 лет назад, в 1881 году. Тогда была опубликована работа французского физика Жака Д'Арсонвала о солнечной энергии морей.
В то время инженеры и океанологи знали уже многое о способности океана принимать и аккумулировать солнечную энергию. Они знали также и о том, что в океане существует температурная стратификация, что под поверхностными слоями воды находятся более холодные, глубинные. В то время как поверхностные воды, нагреваясь, порождают теплые течения, бегущие к полюсам, полярные ледяные шапки тают, хотя и медленно, под действием солнечных лучей. Эта талая вода холоднее, плотнее и тяжелее, поэтому она опускается на глубину и течет в единственно возможном направлении - к экватору. Нескончаемый цикл гарантирует постоянное присутствие теплой воды над холодной. Как сказал один из океанографов, "эта циркуляция океанских вод определяет наличие ΔТ, разницы температур на поверхности и в глубине".
Художественный набросок платформы ОТЕС: 1 - вход для подачи теплой воды; 2 - теплообменник; 3 - конденсатор; 4- насос; 5 - плавучие цистерны; 6 - труба для подачи холодной воды (рис.3)