11. Энергия Мирового океана.

Запасы энергии в Мировом океане колоссальны, ведь две трети земной поверхности (361 млн. кв. км) занимают моря и океаны: акватория Тихого океана составляет 180 млн. кв. км, Атлантического – 93 млн. кв. км, Индийского – 75 млн. кв. км. Основные направления использования энергии океана: использование энергии приливов, прибоя, волн, разности температур воды поверхностных и глубинных слоёв океана, течений и т.д.

Приливная энергия постоянна. Благодаря этому, количество вырабатываемой на приливных электростанциях (ПЭС) электроэнергии всегда может быть заранее известно, в отличие от обычных ГЭС, на которых количество получаемой энергии зависит от режима реки. Тем не менее учёные считают, что технически возможно и экономически выгодно использовать лишь 2% приливного потенциала Мирового океана. Для эффективной работы ПЭС высота приливной волны должна быть не менее 5м. Подобных мест на земном шаре всего до 40. Наибольшими запасами приливной энергии обладает Атлантический океан. В заливе Фанди (граница США и Канады) высота прилива достигает 18м, в Тугурском и Пенжинском заливах высота приливной волны 9-13м, в Мезенской губе высота прилива – до10м. При сооружении ПЭС необходимо всесторонне оценивать их экологическое воздействие на окружающую среду. В районах сооружения крупных ПЭС нарушается водный баланс в акватории станции. К числу энергетических ресурсов Мирового океана относят также энергию волн и температурного градиента. Энергия ветровых волн суммарно оценивается в 2,7 млрд. кВт в год . Её следует использовать не у берега, куда волны приходят ослабленными, а в открытом море или в прибрежной зоне шельфа. Волновая энергия достигает значительной концентрации: в США и Японии – до 40 кВт на метр волнового фронта, а на западном побережье Великобритании – 80 кВт на 1м. Энергию разности температур различных слоёв Мирового океана оценивают в 20 – 40 трлн. кВт.

Принцип действия этих станций заключается в следующем: тёплую морскую воду (24 - 32⁰С) направляют в теплообменник, где жидкий аммиак или фреон превращаются в пар, который вращает турбину, а затем поступает в следующий теплообменник для охлаждения и конденсации водой с температурой 5 – 6⁰С, поступающей с глубины 200 – 500 метров. Получаемую электроэнергию передают на берег по подводному кабелю, но её можно использовать и на месте. Для практического использования температурного градиента наиболее пригодны те районы Мирового океана, которые расположены между 20⁰с.ш. и 29⁰ю.ш., где температура воды у поверхности океана достигает 27 280С, а на глубине 1км имеет всего 4-5⁰С. В океане, который составляет 72% поверхности планеты, потенциально имеются различные виды энергии – энергия волн и приливов, энергия химических связей газов и солей, энергия течений, энергия температурного градиента и т.д.

11.1. Энергия приливов и отливов.

Под влиянием притяжения Луны и Солнца происходят периодические поднятия и опускания поверхности морей и океанов – приливы и отливы. Наибольшие приливы наблюдаются в дни сизигий (новолуний и полнолуний)- наименьшие (квадратурные) совпадают с первой и последней четвертями Луны. Между сизигиями и квадратурами амплитуды приливов могут изменяться в 2,7 раза. Лунные приливы в 2,17 раза превышают по силе солнечные. Основной период приливов полусуточный. В устьях рек приливные волны распространяются вверх по течению, уменьшают скорость течения и могут изменить его направление на противоположное. В приливных электростанциях используется перепад уровней воды, образующийся во время прилива и отлива. Для этого отделяют прибрежный бассейн невысокой плотиной, которая задерживает приливную воду при отливе. Затем воду выпускают и она вращает гидротурбины. Благоприятные предпосылки для более широкого использования энергии морских приливов связаны с возможностью применения геликоидной турбины Горлова, которая позволяет сооружать ПЭС без плотин, сокращая расходы на строительство. Эта геликоидная турбина имеет три спиральные лопасти и под действием потока воды вращается в 2-3 раза быстрее скорости течения. Размеры изготовленной из пластика турбины невелики (диаметр 50см, длина 84см), масса её 35кг. КПД турбины Горлова в три раза выше, чем у обычных турбин. У ортогональной турбины ось вращения располагается поперёк потока. Она идеально приспособлена для двусторонней турбинной ра-боты на ПЭС, так как не меняет направление вращения вала и характеристики при изменении направления течения воды по турбинному водоводу в результате чередования приливов и отливов. Эта турбина обладает более высокой пропускной способностью при холостом пропуске воды, что позволяет отказаться от применения на ПЭС водопропускных отверстий. Применение ортогональных гидроагрегатов может почти в два раза сократить стоимость и сроки изготовления гидросилового оборудования ПЭС.