1598005375-fdca24712b4dd3cd0f1922045b94d243 (Преобразование энергии океана. В.А. Коробков, 1986u), страница 4

Расчеты показывают, что прп таком перепаде каждый 1 м' морской воды, будучи пропушен за 1 с через преобразователь, позволяет получить около 10 кВт мощности при КПД установки 5 о1,. Однако нужно оговориться, что стабильность перепада воздух — вода значительно Ф кое г ге рь веь хт»-; о,„„ее О ь ЕО ОО Ф о ь г с Ф о гг ь Ф х О О. Ъ с. о о О. о О О Й оь оч „оо ее, о егг о О г О о Ф О С ьо Фс о Ф Ф о о Ф й О о * ~о 'О, ьь с ЬФ ЬР з о ье о. ьг ьо РОВОппряггрргг Оо роррппиепгрргг .ОНОРУРЕ о о о Ф О с о $ сг а йс (4 о ниже, чем перепада вода — вода и вода — горные породы.

Вероятно, последний перепад мог бы в какой-то мере стать эталоном стабильности для природного источника энергии, хотя этот по своей природе геотермальный источник можно отнести к возобновляемым с оговоркой о том, что ресурс геотермальных скважин из-за конечности теплопроводности горных пород ограничен 20— 30 годами. $ 1.4. Энергетический потенциал океанских течений Из всех океанских источников течения характеризуются самой низкой плотностью энергии (величина эквивалентного их динамическому давлению столба жидкости равна всего 0,05 м при скорости 1 м/с и только 5 м при скорости 10 м/с). Без учета трудностей создания и обслуживания гигантских сооружений в толще океанских вод, необходимых для утилизации их кинетической энергии, они эффективнее, пожалуй, только преобразователей солнечной энергии в умеренных широтах, где с поверхности плошадью 1 м' можно получить не более 100 Вт.

С такой же площади в поперечном сечении океанского течения, имеющего скорость 1 м1с, можно получить около 600 Вт электрической мощности. Только 0,02 % солнечной энергии, поступающей в Мировой океан, преобразуется в нем в кинетическую энергию течений, но и это достаточно внушительная величина: при мошности 5 — 7ТВт она составляет примерно 60 10" кВт.ч/год (современное потребление энергии в мире составляет примерно 80 10" кВт К К ч/год). Приблизительно 20% этой энергии идет' на преодоление сил трения, а остальное расходуется на перенос водных масс из одних районов Мирового океана в другие.

В процессе этого переноса водные массы перераспределяют по планете избыток тепла, биогенных элементов, уменьшают концентрацию загрязнений в местах их поступления в океан, т.е. обеспечивают океану роль природного демпфера опасных отклонений жизненно важных показателей среды, Этот перенос идет с различными скоростями: от нескольких сантиметров до нескольких метров в секунду. Он происходит и по горизонтали и по вертикали, обеспечивая полный обмен водными массами между различнымн частями Мирового океана примерно один раз в 1000 лет. Причины, вызывающие движение водных масс в океанах, различны. Здесь и действие сил, связанных с образованием градиентов давлений, и влияние ветров вад океанской поверхностью, н приливы.

В резулшате сложной связи этих факторов между собой, вращения Земли, взаимодействия образующихся потоков с неровностями дна и берегами в океане возникают совершенно удивительные по своим свойствам течения, в которых энергия концентрируется настолько, что становится оправданной разработка технических решений этого направления энергетики. ь ь ь ь .ь ь ь ь, ср со ь а гь 'а сг ь $ ьо чг Е ье а ее 4 ьо а а Я Р го г г ее о Если взять за эталон течения со средними скоростями порядка 1 м/с, то можно найти достаточно мест для размещения ОГЭС и в открытом океане, и вблизи берега (рис. 1.6).

Особенно интересен в этом плане Атлантический океан (Гольфстрим, Северное пассатное, Бенгельское, Гвинейское, Бразильское течения). Менее интересен Индийский океан, хотя и обладающий большой суммарной кинетической энергией (Сомалийское и мыса Игольного течения, отроги течения Западных Ветров). В Тихом оке- Практически все течения подвержены каким-то изменениям Сезонно и из года в год изменяются скорости, направления, физические параметры вод.

Устойчивость потоков будет определять стабильность работы будущих ОГЭС, и для энергетики, вероятно,. особенно интересны те течения, устойчивость которых превышает по крайней мере 50% *. У всех нз перечисленных выше течений этот показатель близок к 75% (рнс. 1.7). Исключение составляет Сомалийское течение, в летние месяцы изменяющее направление движения на противоположное. Средние сезонные колебания расхода воды в Гольфстриме, например, составляют 15 — 20 а/о от наиболыпего значения, правда, иногда отмечаются и большие колебания (величиной до 50%). Более стабильно Куросио (10— 15" ,колебаний расхода), но в отдельные годы и в нем наблюдао о лись изменения скорости и расхода воды в 50 — 60 /о.

бб гбб' ма' ч5 бб' гб' Рнс. ьт. Сезонные наменення направленая течений в Индийском океане (но П. Вейлю). ! — тыкая; г — летам в севарыаы ыаы>шараа ане внимание привлекают Куросио и его ответвления. Кадо отметить, что здесь перечислены только некоторые нз Великих океанических течений, используя мощь которых принципиально возможно создать достаточно крупные региональные энергетические объекты (суммарная мощность Гольфстрима, например, оценивается в 15 ГВт, а Куросио — в 50 ГВт), но существуют еще и течения, вполне подходящие для решения задач местной энергетики.

Укажем, например, постоянно действующие течения в Гибралтарском и Баб-эль-Мандебском проливах, приливные течения в Ла-Мапше, между рядом островов Курильской гряды и другие течения, где скорости потоков достигают величин порядка 5— 8 м/с, и, соответственно, плотности энергии значительно возрастают по сравнению со средними для крупных океанских течений. Причем, в проливах можно использовать для нужд энергетики не только поверхностные, но и глубинные потоки, часто имеющие противоположное поверхностным направление и также обладающие подходящими скоростями *. ' Толмазнн Д. Океан в движении.

Лы !976. $ 1.». Использование энергии ветра и волнения Возникновение ветров — следствие неравномерности прогрева поверхности океанов и суши. Волны — результат рассеивания части энергии ветров при взаимодействии с океанской поверхностью. Полная кинетическая энергия атмосферы оценивается в 10ы Дж, что примерно на два порядка больше, чем такая же суммарная величина для кинетической энергии Мирового океана в целом (см., например, работу (281).

Суммарная мощность этого источника возобновляемой энергии оценивается примерно в 2700 ТВт, причем в приповерхностном слое атмосферы толщиной 100 м сосредоточено лишь 25 % указанного количества. Для поверхности суши с учетом различных видов потерь и реальной возможности размещения ветровых энергоустановок (ВЭУ) указывается цифра 40 ТВт, но даже 10% этой величины превышает весь гидроэнергетический потенциал суши. Для ветров, дующих в открытом море там, где глубины позволяют размещать ВЭУ, в литературе приводится значение мощности 20 ТВт, почти на '/а, увеличивающее общий ветроэнергетнческий потенциал.

Прн определении потенциалов конкретных географических районов принято исходить не из общих теоретических оценок„ а из данных наблюдений за достаточно длительное время скоростей и направлений преимущественных ветров. Такие оценки для СГА, например, указывают на возможность выработки е>кегоднсь до 10м кВт ч электроэнергии (примерно половина выработки ш» уровню 1980 г.) [3), Эта величина, вероятно, может быть существенпо увеличена, если принять во внимание возможности океанской вегроэнергетнки, которая в указанной работе не учитывалась. К такому же эффекту может привести использование.

в расчетах большей величины толщины «продуктивного» слоя ат- Скорость течения н расход воды не надают ниже какой-то средней величины в течение 60 а/а времена. 2! мосферы подобно тому, как это сделали наши специалисты при оценке возможностей использования энергии ветра в СССР [20). Приняв во внимание ряд технических и экологических ограничений, присущих современному уровню развития ветроэнергетики, задавшись толщиной «продуктивного» слоя, равной 500 м, при размещении ВЭУ в узлах сетки 20К20 км, они получили, что среднемноголетнее количество энергии при этом достигло ЗХ .'х', 10" кВт ч/год при потенциальной мощности ветроэлектростанций в 15.10м Вт (15 ТВт). Отмечается, что суммарная мощность ГЭС в нашей стране на конец 1982 г.

составила 5,5.10го Вт при годовой выработке электроэнергии 1,8 10" кВт ч/год. Гидравлический потенциал рек СССР оценивается в 2,1 10" кВт ч/год, что примерно в 15 раз ниже доступного ветрового потенциала. По оценкам В. И. Сидорова [27[ на территории страны могут быть условно выделены три зоны — северная, южная н юго-восточиая, где постоянно дующие сильные ветры позволяют рассчитывать на развитие ветроэнергетики.

Северная зона, включающая побережье Северного Ледовитого океана от Кольского и-ова до Камчатки плошадью 6 млн. км~, обладает потенциальной мощностью до 180 кВт и может обеспечить выработку до 540 ТВт ч/год электроэнергии. Южная (Азово-Черноморская) площадью 0,5 млн. кмз — 15 ГВт и 45 ТВт ч/год, юго-восточная (Аральско-Каспийская) площадью. 2 млн.