1598005375-fdca24712b4dd3cd0f1922045b94d243 (Преобразование энергии океана. В.А. Коробков, 1986u), страница 6

Пенжииская губа (СССР) 14. Тугурский залив (СССР) 15. Гаронм (Южная Ко- рея) 16. Камбейский залив (Индия) Австралия: 17. Сев.-зап. побережье 6,2 300,0 6,0 25,0 5,9 5,9 11,5 9,0 5.0 6,8 15,4 32,0 28 где 1 — ширина пролива; й — его средняя глубина. Эта же формула справедлива для приближенной оценки мощности течений .в достаточно узких заливах, характеризующихся режимом бегущей волны. Например, для приливного течения в Тугурском за.ливе Охотского моря эта формула дает величину примерно равную 2 МВт, а в Пенжинской губе того же моря — около 14 МВт !1]. Рнс. 1.11. География районов максимальных приливов (наименования см.

в табл. 1.4) (21, 4Ц Общая моп!ность Мирового океана может быть оценена по ве.личине рассеяния приливной энергии. Английский геофизик Г. Джеффрис показал, например, что более половины всей их энергии расходуется на трение о дно в мелководных прибрежных морях (в Беринговом море до 70 Те). Составляет эта величина примерно 10 10га кВт ч(год (10000 ТВт ч/год) при мощности порядка 1 ТВт. Последняя цифра у разных авторов колеблется в пределах от 1 до 4. Существуют ограничения в использовании этой энергии. Прежде всего, на планете не так уж много мест„где строительство ПЭС было бы целесообразным.

Поэтому суммарная мощность реальных станций оценивается примерно в 200 ГВт при годовой выработке электроэнергии около 700 млрд. кВт ч!год. По масштабам прогнозируемого в следующем веке потребления энергии (см. табл. 1.1) это всего несколько процентов, но даже такая величина встречает возражения, Дело в том, что приливное трение «отвечает» за постоянное замедление вращения Земли вокруг своей оси. По оценкам, основанным на изучении характерных колец роста кораллов, 400 млн. лет тому назад скорость вра- Неноторые районы возможного строительства ПЭС 13, 5, 21, 4!) Северная Америка (США, Канада): 1.

Залив Кука: Ник Арм Тзриегейн Арм 2. Пассамакводн 3. Кобскук '4. Минас — Кобекуид 5. Кобекуид 6. Шепади 7. Камберлеид 8. Птикоднак Южная Америка: 9. Сан-Хосе (Аргентина) Ну»во — Сан-Хосе ' ' По варианту, предложенному Л. Б. Бернштейном. щения планеты была примерно в 1,1 раза больше, а земной год насчитывал более 400 суток, Увеличение приливного трения за счет значительного использования энергии приливов может привести к существенному изменению скорости вращения Земли в течение недопустимо короткого в геологическом отношении времени. В связи с этим в табл. 1.3 указана примерно в 3 раза уменьшенная величина возможного преобразования приливной энергии. Впрочем, все приводимые здесь оценки продолжают уточняться. В табл.

1.4 приведены данные по некоторым створам, где возможно строительство ПЭС, а на рис. 1.11 — местоположение этих створов. Интересно отметить, что почти 50 о(з годовой выработки перечисленных электростанций может быть получено в морях, омывающих берега нашей страны. В настоящее время здесь ведутся изыскания с целью обоснования возможного строительства.

Аналогичные работы ведутся почти по всем перечисленным в табл, 1.4 створам. Вопросам строительства ПЭС самых различных масштабов от гигантов гидроэнергетики (Пенжинская ПЭС) до небольших установок, предназначенных для обеспечения отдельных потребителей, посвящено большое число работ (см., например, [5, 15, 24, 34, 5!, 53, 85] ). Кроме того, издательство «Энергоатомиздат» выпускает в 1986 г. под редакцией Л. Б. Бернштейна книгу «Приливные электростанции», излагающую современный взгляд на состояние проблемы использования приливной энергии.

К указанным работам мы и отсылаем читателей, заинтересовавшихся приливной энергетикой. й 1.7. Потенциал энергетики иа растворении лресных аод а океане (1.5) где а — степень диссоцнации молекул растворимого вещества; Й— число ионов, образующихся при диссоцнации; )т — универсальная газовая постоянная; Т вЂ” температура, К. При сложном составе Р аствора осмотическое давление определяется как сумма парциальных давлений, создаваемых всеми входящими растворимыми компонентами с их собственными !», Й, а.

ЗО Этот вид возобновляемых энергетических ресурсов, пожалуй, самьй экзотический, н по времени разработки самый молодой: первые технические идеи относятся только к 70-м гг. нашего века. Возобновление этого вида ресурсов связано с преобразованием части тепловой энергии океана при испарении воды с его поверхности. На это, как уже отмечалось, расходуется около 54 % общего баланса энергии, поступающей от Солнца. Прн попадании пресной воды в виде осадков и речного стока обратно в океан в процессе смешения с солеными водами выделяется энергия, практически пропорциональная величине изменения энтропии системы пресные — океанские воды, являющейся мерой упорядоченности этой системы.

Само изменение энтропии — явление ненаблюдаемое, поэтому, например, в устьях рек не происходит заметных проявлений выделения дополнительной энергии. Определить энергию растворения можно, найдя предварительно величину равновесного осмотического давления, возникающего на тонкой пленке, разделяютцей пресную и океанскую воды и обладающей способностью пропускать только молекулы воды. Проникновение молекул Н,О продолжается до тех пор, пока давление столба раствора не уравновесит осмотическое давление, в результате чего и установятся равновесные условия между раствором и растворителем. В случае растворения в объеме 1l некоторого количества молей вещества (масса т, молекулярная масса р) равновесное.

значение осмотического давления определяют нз соотношения П = [1 — а (й — 1))— тйТ Ф~ Величина равновесного осмотического давления характеризует максимальную плотность энергии, соответствующую градиенту концентрации между растворителем и раствором. Для морской воды с соленостью 35»(в осмотическое давление оказывается равным примерно 24 10' Па (240 и вод. ст.) н по величине близко к средней плотности энергии температурного градиента в океане. В свою очередь, равновесное значение полной энергии растворения, связанной с круговоротом воды в природе, определяется суммарной величиной испаряемой ежегодно и вновь возвращающейся в океан массой воды.

Средняя величина мощности источника равна в этом случае произведению среднего осмотнческого давления (24.10"' Па) на среднемассовый расход Я прн испарении с океанской поверхности (около 1,2 10' мыс) Р=И;Я=30 ТВт. Вероятно, технически может быть использована только часть этой мощности, связанная с речным стоком, составляющим примерно 1,1 10' м'7с, что и дает величину 2,6 ТВт, соответствующую таблице, приведенной в работе [89]. Но эта оценка не окончательная. В более поздней работе В. Шмитта [81] указывается цифра в 30 раз меньшая — 9.10' Вт.

Возможно, такое снижение потенциальной мощности связано с появившимися в литературе оценками КПД преобразования соленостной энергии, лежащими по различным данным в диапазоне от 3 до 20 %. Наибольшая величина относится к тем районам Мирового океана, где существуют водоемы с большими, чем средние, концентрациями солей (Мертвое море, соленость до 260%,, зал. Кара-Богаз-Гол, соленость до 300%» *), поддерживаемыми за счет усиленного испарения воды с поверхности.

Если со временем окажется рентабельным использовать различные варианты устройств для преобразования энергии растворения, то возможности океанских источников могут быть расширены за счет использования запасов солей в солевых куполах, служащих сейчас естественными хранилищами нефти. Много таких куполов обнаружено, например, вдоль побережья Мексиканского залива, где идет интенсивная добыча нефти в море (рис. 1.12), Оценки, выполненные Г. Виком и Дж. Айзексом [21], показывают, что при среднем содержании соли в куполе примерно 7-10' т и при 100 %-ной эффективности преобразования можно рассчитывать на получение количества энергии, эквивалентного переработке 22 млн. т у.

т., в то время как запас нефти в таком куполе соответствует примерно 14 млн. т у. т. Таким образом, после исчерпания запасов нефти в подобных структурах человечество может н принципе получить новый и не менее емкий источник энергии. В нашей стране значительное количество соленостной энергии «бесполезно» выделяется в дельтах ряда рек, впадающих в связанные с океаном моря„например Амур, имеющий средний сток около 11 тыс, м'/с.

При использовании !О % этого стока ' До строитель«тва в 1979 г. плотины, отделяющей зв»яв от Каспийского моря. Уровень утилиВапнн солнечной знергнн 1,0 — в О,! — уе. 0,0! 0,00! † и КПД 20 % вырабатываемая энергия эквивалентна энергии электростанции мощностью примерно 2000 МВт. В будущем можно получить и энергию от преобразования стока вод Каспийского моря в залив Кара-Богаз-Гол, где для поддержания естественного режима солености необходим приток солоноватой (около 13"-хп) морской воды с расходом около 8 тыс. мв1с. Рве.