Использование тепловой энергии

Введение

В настоящее время океан имеет большие запасы энергии. Так, внутренняя (тепловая) энергия, соответствующая перегреву поверхностных вод океана по сравнению с донными, допустим, на 20 градусов, имеет величину порядка 1026 Дж. Кинетическая энергия океанских течений оценивается величиной порядка 1018 Дж. Но эта энергия людьми почти не освоена. Мы используем лишь мизерную часть этих богатств, оставаясь верны традиционным методам получения электроэнергии. Но большинство не задумываются о том, что так мы губим и природу и соответственно самих себя. А ведь океан мог бы стать хорошей альтернативой ископаемым топливам и АЭС, которые на сегодняшний день представляют угрозу окружающему миру. Исследователи уже достаточно изучили океан и могут использовать на благо человечеству виды энергии океана как: термальная энергия, энергия отливов и приливов, энергия океанских течений, и др.


Энергия отливов и приливов
Уровень воды в океане меняется два раза в день под влиянием гравитационных сил притяжения со стороны Луны и Солнца, поэтому ежедневно у побережья возникают отливы и приливы. Они перемещают огромное количество воды, механическую энергию которой можно преобразовывать в электрическую энергию вращением турбин генератора (суммарная мощность приливной энергии вод Мирового океана оценивается от 1 до 6 млрд. кВт*ч).
Для получения энергии за счёт колебаний уровня воды строят гидроэлектростанции с плотинами (плотинные ГЭС). Они работают при приливе не менее 5 метров. Из-за этого мест подходящих для их постройки не так уж и много. Строится плотина, отделяющая от моря или океана необходимый бассейн. Электрогенератор устанавливается в отверстии плотины, являющийся «обратимым» для повышения производительности. Иными словами выработка электроэнергии может осуществляться при протекании через него воды в обоих направлениях: что слева направо, что справа налево (как видно на рис. 1).[2]

Рис. 1 Плотинная ГЭС
На место плотинных ГЭС пришли подводные (рис

. 2), которые состоят из большого числа подводных гидроагрегатов, и скорость потока воды необходимая для них составляет всего 7-10 км/ч. Эти гидроагрегаты куда экономичнее, из-за возможности установки их непосредственно в открытом море без необходимости постройки плотин (стоимость которых высока), которые изменяют природную экосистему в районе постройки и препятствуют судоходству.

Рис. 2 ПЭС
Недостатки ПЭС
•В период штормов возникает мощный напор воды, а гидрогенераторы, способные его выдержать, обходятся весьма недешево (что соответственно повысит стоимость электроэнергии).
•С максимальной мощностью установки могут работать от 4 до 5 часов с перерывами от 1 до 2 часа 4 раза в день.
•Экологические последствия, влекущие за собой изменения флоры и фауны региона.


Преобразование тепловой энергии океана
Океаны покрывают большую часть суши, и каждый день поглощают огромное количество энергии солнца. Для того чтобы получить электричество из этой энергии применяют технологии преобразования тепловой энергии океанов или выработки гидротермальной энергии. В основе преобразования тепловой энергии океанов лежит тот факт, что между глубокими слоями воды и поверхностными есть существенная разница в температуре (более глубокие слои воды остаются холодными, в то время как слои воды, расположенные близко к поверхности, нагреваются от солнца). В установках преобразования тепловой энергии океанов теплая поверхностная вода используется для нагрева рабочей жидкости, которая закипает при малых температурах. Газ, полученный в результате, вращает турбины, которые в свою очередь вырабатывают электроэнергию. Затем газ конденсируется холодной водой из глубин океана и возвращается в испаритель.

Недостатки технологии преобразования тепловой энергии океанов

•Технология преобразования тепловой энергии океанов проигрывает другим методам получения электроэнергии, которые, если учесть капитальные расходы, позволяют получать доступное электричество. Для повышения эффективности технологии преобразования тепловой энергии океанов необходимы дополнительные исследования.
•Главной проблемой является необходимость потребителя быть в непосредственной близости от участков океана с большим перепадом температур.
•Видимыми исключениями будут являться Флорида, Пуэрто-Рико, острова Карибского моря и Гавайи