Получение чистой энергии из океана: три перспективных устройства

По данным кельтской истории теоретическое и практическое использование приливных сил существовало как минимум 2000 лет, а мельница в городке Элинг, Ирландия, функционирует 900 лет. Но энергия волн – это не только древняя концепция. В течение последних 50 лет можно было наблюдать быстрое развитие творческих технологий, направленных на обуздание мощи океана, и идеи с каждым разом становились все лучше. Три из них наиболее перспективны: комплексы приливных турбин, преобразователи энергии волн и электростанции с преобразованием тепла океана.

Комплексы приливных турбин работают как подводные ветряные электростанции, производя достаточно много электричества и практически не влияя на эстетические аспекты. Принцип работы преобразователей энергии волн основан на постоянном движении поверхности океана. А электростанции с преобразованием тепла океана – это гениальное и экологически чистое сочетание холодильника и геотермального теплового насоса. Представляем вниманию читателей информацию о том, как работают эти устройства, а также их экологические плюсы и минусы.

Комплексы приливных турбин

В тех местах, где разница между высшей и низшей точкой прилива составляет не менее пяти метров, есть возможность получать электричество от приливно-отливных движений с помощью комплексов приливных турбин. Эти подводные устройства скрыты от наблюдателей и работают по принципу ветряных электростанций, но с гораздо более высокой эффективностью. Идеальное местоположение для них – в приливных течениях прибрежных вод между заграждениями, такими как острова или возвышенные мысы, где глубина океана составляет 20-30 метров. Так как плотность воды гораздо больше воздуха, приливные турбины вырабатывают больше электричества, чем устройства, работающие с той же скоростью на энергии ветра: единственная приливная турбина может генерировать столько же электричества, сколько ветряк в четыре раза больше размером.

В отличие от морских плотин и дамб погруженные в воду приливные турбины незначительно влияют на морские экосистемы, включая и формы жизни, которые многие люди считают важным ресурсом. Кроме того, в отличие от солнца и ветра приливы всегда присутствуют и постоянно генерируют предсказуемый объем электричества.

Преобразователи энергии волн

Преобразователь энергии волн Pelamis дрейфует на поверхности океана, напоминая морскую змею под названием «двухцветная пеламида», которая и дала название устройству. Общая длина преобразователя 150 метров, он состоит из четырех цилиндрических секций и в носовой части закреплен к морскому дну. Когда поднимающаяся волна заставляет шарнирные соединения двигаться, жидкость проходит под большим давлением через гидравлический генератор.

Комплекс преобразователей энергии волн, занимающий площадь один квадратный километр, может непрерывно производить 30 мегаватт электричества. Преобразователь Pelamis оснащен дублирующей системой безопасности, которая ликвидирует возможные утечки в гидравлической системе, а трансмиссионная жидкость громадной змей биологически разлагаемая.

Электростанции с преобразованием тепла океана

Кроме систем, перехватывающих энергию движения приливов и волн, существует еще одна технология, которая использует природную термохалинную циркуляцию вод океана и просто передает тепло для генерирования электричества. Она известна как электростанция с преобразованием тепла океана.

Глобальная термохалинная циркуляционная система представляет собой соединенное в петлю течение, проходящее через мировые океаны под влиянием тепла солнца и вращения планеты. В экваториальной Атлантике поверхностные воды постоянно нагреваются под жарким дневным солнцем и движутся на север под влиянием пассатов. Около Арктики те же воды становятся очень холодными и плотными, глубоко погружаются и возвращаются в тропики. В некоторых местах океан достаточно глубокий для сохранения значительной разницы температур между глубинными арктическими водами и теплой водой на поверхности, и это можно использовать для генерирования электричества.

В двух километрах от юго-восточного побережья Пуэрто-Рико глубина океана более 950 метров, этого достаточно для сохранения разницы температур между поверхностными и глубинными водами на уровне примерно 23°C. Дрейфующая там платформа электростанции обеспечивает работу закрытой системы, которая использует теплые поверхностные воды для выпаривания жидкого пропана. Теплая вода подходит для такой задачи, так как у пропана очень низкая точка кипения. Пар поворачивает турбину, генерирующую электричество, которое отсылается по подводным кабелям назад на остров. Затем из глубины закачивается холодная вода для охлаждения пара и превращения его снова в жидкость, и процесс повторяется. Технология может считаться более экологически чистым вариантом шельфового бурения нефтяных скважин.

Возможная замена ископаемого топлива

Все три описанных выше технологии являются перспективными источниками электричества. В движении волн содержится примерно в 1 тысячу раз больше энергии, чем в ветре. А электростанции с преобразованием тепла океана, захватывая в день 0,1% хранящегося в экваториальных водах солнечного тепла, могут генерировать достаточно электричества для обеспечения Соединенных Штатов Америки в течение 20 дней.

Удобно то, что приливные турбины наиболее подходят в местах, где нельзя использовать электростанции с преобразованием тепла океана, и наоборот. Преобразователи энергии волн можно ставить на якорь в плотных образованиях где угодно в береговых водах, главное чтоб они находились достаточно близко к подводным кабелям для подачи электричества на сушу. Кроме того, следует учесть расстояния для прохождения морского транспорта и установить навигационные знаки.

Прототипы и рабочие модели

Прототипы преобразователей энергии волн Pelamis прошли широкомасштабные морские испытания в 2004-2007 годах. Три такие змеи, закрепленные в море, в данное время отсылают 2,25 мегаватт электрической энергии в сеть Португалии. Приливные турбины испытывались в нескольких местах в течение последних десяти лет, и некоторые из них начали снабжать электричеством местное население. Турбина у берегов Квалсунд, Норвегия, генерирующая 300 киловатт, в конце 2003 года была подключена к энергосети. Первое удачное испытание электростанции с преобразованием тепла океана произошло на Гавайях в 1979 году. Платформа, дрейфующая у берегов Пуэрто-Рико, производит 800 000 000 киловатт электричества. 40 таких устройств, соединенных в один комплекс, полностью удовлетворили бы потребности этого острова в электрической энергии.

С чем связаны задержки во внедрении?

Итак, почему же мы до сих пор не изготовили тысячи таких превосходных экологически чистых систем для установки во всех подходящих местах?

По мнению международных экспертов ответ прост: дешевое ископаемое топливо. Изначальная стоимость строительства таких морских станций довольно высока, а цены на наши истощающиеся запасы нефти, газа и угля до сего часа остаются неестественно низкими. Пока полные и правдивые расходы на использование, а также и все внешние эффекты не будут включены в стоимость ископаемого топлива, или же пока нехватка не приведет к скачку цен, запланированной прибыли от инвестиций в энергию океана будет недостаточно для оправдания риска предпринимателей.

Источник: Ecohearth

• < Древний гриб поможет в производстве биотоплива
• Робот-субмарина Seaker Nuclear ROV обследует бассейны выдержки радиоактивных отходов >

Комментарии: