Энергетические ресурсы мирового океана.
Слайд 1. Вводный
Проблема обеспечения электрической энергией многих отраслей мирового хозяйства в виду постоянно растущих потребностей населения Земли становится сейчас все более насущной. В последнее время человечество все чаще сталкивается с проблемой ограниченности тех видов ресурсов, которые до сегодняшнего дня являлись основными в обеспечении электроэнергией.
В связи с этим примерно со второй половины прошлого столетия ученые-специалисты активно изучают и внедряют в производство энергетический потенциал океанов.
Слайд 2. Виды ресурсов
Океан можно представить как гигантский аккумулятор и трансформатор солнечной энергии, который превращает ее в энергию течений, тепла(термальная энергия) и ветров. Так же существует энергия приливов - результат действия приливообразующих сил Луны и Солнца. Эти Ресурсы океана представляют большую ценность так как являются возобновляемыми и практически неисчерпаемыемыми. Опыт эксплуатации уже действующих систем океанской энергетики показывает, что они не приносят какого-либо ощутимого ущерба океанской среде. И так же учитывается, что при грамотном проектировании систем океанской энергетики тщательно исследуется их воздействие на экологию.
Слайд 3. Энергия волн.
Идея получения электроэнергии от морских волн была изложена еще в 1935 г. советским ученым К. Э. Циолковским, однако достаточно внимания она получила ближе к началу XXI.
В основе работы волновых энергетических станций лежит воздействие волн на рабочие органы, выполненные в виде поплавков, маятников, лопастей, оболочек и т. п. Механическая энергия их перемещений с помощью электрогенераторов преобразуется в электрическую.
Создание волновых электростанций определяется оптимальным выбором акватории океана с устойчивым запасом волновой энергии, эффективной конструкцией станции, в которую встроены устройства сглаживания неравномерного режима волнения.Опыты показали, что ее следует использовать не у берега, куда волны приходят ослабленными, а в открытом море или в прибрежной зоне шельфа.
Энергию ветровых волн суммарно оценивают в 2,7 млрд кВт в год. В некоторых шельфовых акваториях волновая энергия достигает значительной концентрации: в США и Японии – около 40 кВт на 1 м волнового фронта, а на западном побережье Великобритании – даже 80 кВт на 1 м.
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.
В настоящее время волноэнергетические установки используются для энергопитания автономных буев, маяков, научных приборов В мире уже около 400 маяков и навигационных буев получают питание от волновых установок. Опыт эксплуатации существующих установок показал, что вырабатываемая ими электроэнергия пока в 2-3 раза дороже традиционной, но в будущем ожидается значительное снижение ее стоимости.
Слайд 4. Термальная энергия.
Когда говорят об использовании температурного градиента, то имеют в виду источник уже не механической, а тепловой энергии, заключенной в массе океанских вод. Обычно разность температур воды на поверхности океана и на глубине 400 м составляет 12 °C. Однако в акваториях тропиков, расположенных между 20° с. ш. и 20° ю. ш., верхние слои воды в океане могут иметь температуру 25–28 °C, а нижние, на глубине 1000 м, – всего 5 °C. Именно в таких случаях, когда амплитуда температур достигает 20° и более, считается экономически оправданным использование ее для получения электроэнергии на гидротермальных (моретермальных) электростанциях.
Теоретическая возможность такого использования сильного перепада температур океанских вод была доказана французскими учеными и инженерами еще в конце XIX в. Однако вплотную к техническому осуществлению этой идеи подошли только в 70-х гг. XX в, когда ряд стран приступил к проектированию и строительству опытных океанских тепловых электростанций (ОТЭС), представляющих собой сложные крупногабаритные сооружения. ОТЭС могут размещаться на берегу или находиться в океане (на якорных системах или в свободном дрейфе). По современным представлениям, моретермальная электростанция является плавучей установкой, в теплообменнике которой нагретая Солнцем поверхностная океанская вода подогревает жидкость, испаряющуюся при сравнительно невысокой температуре, например аммиак. Получаемый при этом пар поступает к турбине, которая соединена с генератором, а затем отводится в глубинный холодный слой, где снова превращается в жидкость. Такая система имеет непрерывное действие, не нуждается в горючем и не оказывает отрицательного влияния на окружающую среду. Издержки на ее эксплуатацию также невысоки. Однако моретермальные электростанции требуют больших инвестиционных затрат и имеют низкий (7—10 %) коэффициент преобразования энергии.
Слайд 5. Энергия ветра
Одним их самых распространенных видов экологически чистой энергии является ветровая. В период энергетического кризиса 70-х гг. помимо активной разработки ВЭС на суше началась разработка ВЭС к для прибрежной зоны, так и для открытого океана. Океанские ВЭС способны вырабатывать энергии больше, чем расположенные на суше, поскольку ветры над океаном более сильные и постоянные.
Так, в Дании - одной из ведущих стран мира в области ветроэнергетики действует уже около 2500 ветровых установок общей мощностью 200 МВт.
На тихоокеанском побережье США в Калифорнии, где скорость ветра 13 м/с и больше наблюдается в продолжение более 5 тыс, ч в году, работает уже несколько тысяч ветровых установок большой мощности. ВЭС различной мощности действуют в Норвегии, Нидерландах, Швеции, Италии, Китае, России и других странах.
В связи с непостоянством ветра по скорости и направлению большое внимание уделяется созданию ветроустановок, работающих с другими источниками энергии. Энергию крупных океанских ВЭС предполагается использовать при производстве водорода из океанской воды или при добыче полезных ископаемых со дна океана.