1598005375-fdca24712b4dd3cd0f1922045b94d243 (Преобразование энергии океана. В.А. Коробков, 1986u)

ОТ НАУЧНОГО РЕДАНТОРА В последние годы возрос интерес к Мировому океану как источнику возобновляемых энергетических ресурсов, которые могут иметь большое значение для решения ряда практических задач освоения океанов и морей, а также для энергоснабжения прибрежных районов многих стран.

Формы аккумуляции энергии в океане разнообразны. Энергетические источники океана имеют различные по потенциалу ресурсы, а также характеризуются различным уровнем научнов и технической подготовленности для практического применения. Наибольшие ресурсы заключает в себе тепловая энергия океана. За последние годы во многих странах выполнен большой объем научных исследований и технических разработок, позволяющих подойти к созданию океанских тепловых энергетических' станций (ОТЭС) и арктических океанских тепловых электростанций (АОТЭС). Значительный интерес представляет возможность использования энергии течений и поверхностных волн океана.

Уже в настоящее время существуют практнческие возможности для создания океанских гидродинамических энергетических станций (ОГЭС) и океанских волновых энергетических станций (Волн ЭС) различной мощности, которые могут использоваться для энергообеспечения разнообразных морских установок и устройств. Значительные энергетические возможности заложены в океане вследствие перепадов солености при впадении пресных рек, а также в местах нахождения ископаемых соленых куполов и Рассолов. В нашей стране особый интерес представляет высокий энергетический потенциал природной системы на стыке Каспийского моря и залива Кара-Богаз-Гол.

Многие страны мира обладают потенциальными источниками приливной энергии. Опыт создания и эксплуатации приливных электростанций (ПЭС) на р. Раис во Франции, в Кислой губе в СССР, в бухте Аннаполис-бейсн (вблизи г. Аннаполис Роял, КаНада) свидетельствует о реальности современных технических возможностей использования приливной энергии океана.

В настоя3 щее время в ряде стран мира разрабатываются проекты, строятся и уже эксплуатируются ПЭС различных мощностей. Научный и практический интерес представляют исследования биологических энергетических ресурсов океана. В этой области уровень наших исследований и достижений, практических разработок пока значительно ниже нашего понимания потенциальных возможностей этого вида энергетики океана. Весьма интересны работы по горючим нетрадиционным энергетическим ресурсам океана, например, на основе безотходной технологии использования сероводорода в Черном море.

Все возобновляемые энергетические ресурсы океана, кроме приливов, формируются в результате трансформации солнечной энергии. Следует отметить, что солнечная энергия, приходящаяся на Мировой океан, примерно, в р,й раза превышает солнечную энергию на суше нашей планеты. Эта величина более чем в тысячу раз превышает мировое энергопотребление в настоящее время. Однако только часть энергетических ресурсов океана может быть использована практически. Основные ограничения обусловлены требованием, чтобы потребление энергии океана не приводило к необратимым изменениям исходного состояния природной среды.

Книга представляет собой обзор современных научных представлений и технических достижений, которые могут быть положены в основу создания систем преобразования различных видов энергии океана. Рассматриваемые в ней вопросы и технические аспекты относятся к самым актуальным в современной проблематике освоения возобновляемых энергетических ресурсов Мирового океана. Однако это не означает, что книга будет интересна только специалистам по энергетике и технике освоения океана. Она должна привлечь внимание специалистов различных направлений науки и техники, которые понимают насущную потребность освоения возобновляемых энергетических ресурсов океана. ПРЕДИСЛОВИЕ Поиск источников энергии — одна из характерных черт индустриального общества. Без преувеличения можно сказать, что энергия в современном мире — важнейшая составляющая социального и технического прогресса: недостаточное производство энергии сдерживает движение вперед развивающихся стран, не безразличны перебои в снабжении энергией и для развитых стран, где даже угроза дефицита топлива вызывает кризисные ситуации.

Пе случаен сейчас интерес к возобновляемым самой природой источникам энергии. Возродился он, с одной стороны, в связи с прогнозами достаточно быстрого истощения легко доступных запасов нефти и газа, наиболее широко применяемых в настоящее время в качестве энергоносителей, а с другой — вследствие естественного желания человека привести свои потребности в согласие с природой и сделать энергетику отраслью если и ухудшающей показатели среды, то по крайней мере лишь в допустимой степени. В наше время отрицательное воздействие энергетики иа окружающую среду из-за выбросов тепловых электростанций в некоторых районах мира стало чрезмерным. Основной источник возобновляемой энергии — Солнце. По расчетам специалистов солнечной энергии вполне достаточно, чтобы обеспечить жизнь и деятельность человечества в обозримом будущем.

Дело за разработкой достаточно эффективных преобразователей этой энергии, самые существенные недостатки которой с точки зрения энергетиков— низкая плотность естественных потоков излучения и неравномерность распределения этих потоков по .поверхности Земли. В этом смысле интересен Мировой океан, являющийся природным концентратором солнечной энергии. К нему приковано сейчас внимание специалистов, заинтересованных в скорейшем получении доступа к возобновляемым источникам энергии.

Зарождающаяся океанская энергетика имеет ярко выраженный комплексный характер. Она непосредственно свя- прогнозируемое потреблекие млрд. кит ч/год Современное потребление, млрд квт ч/год Иееочник энергии 2000 — 5000 1000 — 5000 1000 — 5000 30 — 50 !О !000 2000 — 5000 2 — 3 55 2 0,4 0 О 550 †7 Излучение Солнца Геотермальная энергия Ветер Приливы Волны Тепло океанов Биомасса (отходы сельскохозяйст. венного производства, сточные во- ды, бытовые отход/к) Древесное топливо Гидроэнергия ! 5 000 — 20 000 3000 10 000 — ! 2 000 1500 вана не только с традиционной энбргетикой, но н с технологией освоения океана, с техникой судостроения и подводного строительства.

Ее развитие невозможно без создания сложных инженерных сооружений как в прибрежных, так и в удаленных от берега районах океана. Поэтому, работая над книгой, автор прежде всего имел в виду потребности той группы читателей, которая занимается или интересуется разработкой техники для освоения океана. Задачу книги автор видел в том, чтобы обратить внимание на возможность получения энергии для обеспечения различных видов деятельности. Книга написана в основном по материалам зарубежной печати, носит по большей части информационный характер.

Широко использованы издания: ВИНИТИ вЂ” реферативный журнал «Нетрадиционные и возобновляемые источники энергии», экспресс-информация «Подводно-технические, водолазные и судоподъемные работы. Гидротехнические сооружения», материалы, периодически выпускаемые Тихоокеанским океанологическим институтом ДВНЦ АН СССР и центром научно-технической информации по энергетике и эл ектри фи каци и «Информ энерго».

В силу ряда причин многие актуальные вопросы в книге только обозначены: частично это связано с ограниченным объемом, частично с тем, что ситуация в океанской энергетике (а такой энергетики в полном смысле пока еше нет() носит неустойчивый характер и изменяется буквально на глазах. По возможности опущены те вопросы, которые достаточно хорошо освещены в других доступных для широкого читателя изданиях.

Это касается, например, описания вариантов приливных электростанций. Автор приносит благодарность всем, кто так или иначе помогал ему в работе над книгой. Особую признательность он выражает кандидатам биологических наук В. С. Левину и Н. С. Мамушиной, взявшим на себя труд просмотреть и дополнить материалы по биологическим преобразователям энергии и экологии. Отзывы о книге просим направлять по адресу: 101065, Ленинград, ул.

Гоголя, 8, издательство «Судостроение». Глава ~/ ЭНЕРГЕТИКА МИРА И РЕСУРСЫ ОКЕАНСКОЙ ЭНЕРГИИ 9 1.1. Прогнозы виергетичесной ситуации Современное потребление всех видов энергии в мире составляет примерно 1О млрд. т .у. т./год*. Предполагается, что население Земли к концу ХХ1 в, достигнет примерно 10 млрд. чел., произойдет увеличение энерговооруженности не менее чем в 5 раз (с учетом различных темпов для развитых и развивающихся стран) и потребуется по крайней мере 1О-кратное увеличение потребления условного топлива. В табл. 1.1 приведены два варианта расчета возможного потребления энергии в мире на ближайшее будущее, выполненные Таблица !.! Масштабы современного и прогнозируемого иа 2000 г.

использования возобновляемых источников энергии в мире ' ' Свесив В. Грани перемен.— Курьер ЮНЕСКО, 1931, авто с. 9 — !2, 34. ' ! т у, т. (условного топлива) эквивалентна 7000 ккал илн 30 МДж, С учетам среднего КПД современных энергетических установок в результате сжигания ! т у. т. может быть получено примерно 5000 ккал или 20 Мдж энергия. ((б151'дрг 1ги ' 1655 Таблица !.2 ббб бгг Гоа к и хх1в.

Воя ресурса г11 Рис. 1.1. Прогиозиые оцеики истощеияя запасов (р ископаемого топ лиза (35) щтз 51т гпбб гт гг /адм 5,6 (31,! %) 5,5 (30,5 % ) 3,3 (18,3 % ) 2,3 (12,8 %) 1,3 (7,3 %) 0,25 8,7 (29 %) 7,'О (23,3 % ) 3,7 (12,3 %) 7,7 (25,7 %) 2,9 (9,7 % ) 4,3 (6,6 %) 6,'О (9,'2 %) 1,3(20 %) 41,6 (64 %) 11,8 (18,2 %) 3,2 2,86 (32%) 3,87 (43,3о) ) 1,56 (17 5 о)о) Уголь Нефть, включая сиитетическое топливо Газ, включая сиитетический Ядерное топливо Возобиовляемые ресурсы Уголь, идущий иа переработку в синтетический газ и жидкое топливо 0,15 (1,7%) 0,49 (5,5 %) 65,0 8,93'( 100 о)о) 18,0 Всего: В том числе в странах: развитых развивающихся 16,9 13,9 19,5 45,5 7,23 1,7 8 Международным институтом прикладного системного анализа (МИПСА) и опубликованные в 1981 г.

(Лаксенбург, Австрия). Здесь минимальный вариант получен нз условия снижения темпов экономического роста, но по другим источникам он может быть реализован за счет экономии, перехода на менее энергоемкие технологии, отказа от расточительных технологий. При расчете максимального варианта занижены возможные темпы развития энергетики в различных регионах, особенно в развивающихся странах. Данные показывают, что в ближайшей перспективе основной упор будет делаться на традиционную энергетику, использующую ископаемое топливо, в том числе и ядерное.