1598005429-afd80cdf49ba7e5f6ece6b974d8fd3c4 (811213), страница 4
Текст из файла (страница 4)
Кроме того, полученная 16 гда р — плотность воды, кг/м'; л — ускорение свободного, падения, лл/с-'; й — высота волны, м; й — длина волны, м; Т, — период волны, с. По данным натурных исследований известно, что для Развитого волнения характерные длины волн колеблются в пределах 60 — 600 и, периоды волн изменяются в пределах 5 — 20 с, а высота волны — в диапазоне от 2 до 20 и; зсе эти данные относятся к типичной для океана скорости ветра ()с,) 20 — 30 и/с.
При этом имеют место следующие соотношения: №«№2 №3 44 20 — 25 15 20 6 4 46 32 17 Глубина, м Расстонннв ст бврвга, км Мощность волн, нВт/м Мощность электрической энергии, которуло можно получить от свободной энергии волн, зависит от коэффициента полезного дойстнпя преобразователя. Теоретически КПД может быть очень высок — до 100 «/в. Однако в процессе преобразования монет теряться до 60 — 80 ',с свободной энергии.
КПД, равный 40 9«, считается очень высоким и трудно достижимым, более реально получение КПД, равного 20 — 25 ';в. Хороший преобразователь, Расположенный в удачном месте с достаточной глубиной, способен обеспечить немногим более 15 кВт/и, а ближе к беРегр 5 — 10 кВт/ль Положительная особенность волновой энергетики заключается в том, что в осенне-зимний период (шесть месяцев в году), когда особенно нужна электроэнергия, средняя мо ющность увеличивается и может при благоприятных условпях достигать 25 кВт/и, Из-за И -за значительного затухания анергии волн при при ближени буду его нии к мелководью мощные энергетические центры от бе егов ° д.
щего предполагается ставить в достаточном удалении Регов, не ближе 30 км, воаможно до 80 км. Именно 2 и. в. веРшин,. а ц фра наскол» ко завышена, поскольку для подсчета энзрв«ы воспользовались закономерностями (2), (3) и (4), ' новленными для волн длиной не более 20 и. Для северо-западной части Тихого океана, где средняя высо»а волн примерно 1,25 м, могцность составит примерно 75 кВт/и. Такого же порядка мощность ветровых воля у побережья Англии (волновой Режим в атом районе слу;кпт предметом тщательного изучения английских сое циалистов).
Б Атлаптическотт океане средняя мощносгь волн за год равна 100 кВт/и фронта. По зимой она значительно вьппс, так, например, па станции «Индпя» (в 400 км от побережья Великобритании в сторону Исландии) достигает 600 кВт/и, а в сильные штормы — до 5 МВт/и. Мощность волн заметно падает при их приближении к берегам, т. е. к местам, удобным для размещения сидовых установок. Интересны Результаты измерения средней годовой мощности волн а трех точках вблизи берега, проведенные Национальной инженерной лабораторией Великобритании: й таком удалении намечено строительство в Великобрйтас нпы энерговолновых установок па мощность 2 тыс.
МВт. Стоимость электроэнергии подобных мощных установок должна составлять 5,15 пенса за 1 кВт-ч. Есть и более оптимистические оценки — 3-4 пенса за 1 кВт-ч, что соответствует современной цене на электрическую энергию, производимую атомными и угольными станциями в Англии. ОКЕАН вЂ” АККУМУЛЯТОР ЭНЕРГИИ СОЛНЦА Мировой океан — гигантский аккумулятор энергии Солаща.
Какова же емкость этого аккумулятора? Оценка различных авторов количества тепловой энергии Мирового океана расходится иногда на несколько порядков. Например, американский специалист Д. Д. Айзеке оценивает энергию градиента температур в океане цифрой 10" Дж, а советский специалист Е. Н. Малявин— 7,5.10аа Длс', поясняя, что речь идет о доступной энергии, т. е. об анергии, которую можно получить па океана при разности температур 20 'С с помощью современных преобразователей, Отмечается, что запасов тепловой энергии океана хватит на тысячу лет, даже если считать ее расход по уровню потребления ХХ1 нека.
Потребление энергии во втором десятилетии ХХ1 в. оценивается цифрой порядка 2,3 104 млрд. кВт-ч. Возникает вопрос: насколько допустимо подобное изъятие энергии тепла из океана? Ведь изъятие части тепла из поверхностного слоя н за счет подъема на поверхность больших количеств холодной воды из глубин приведет к охлаждению поверхностных вод океана, н он будет меньше отдавать тепла в атмосферу. Как это снаекется на климате континентов? Вопрос сложный, на который вряд ли кто может дать однозначный ответ в настоящее время. йаа В. А. Акуличеп и А. К. Ильин поставили вопрос, иначе: сколько можно взять энергии нз океана без вреда для окрулсающей среды '? В качестве критерия онн приняли допустимое понижение температуры поверхности океана а Энергетические превращения в оксапа.
Владивосток: ТОИ ДВНЦ АН СССР, 1981, с. 23, 51. а Сиа Анлличев В. А., Иньин А. й'. Тепловые ансргстичсские' ресурсы тропических районов Мирового оксана. — В кпа Преобразование тепловой апергии океана. Владивосток: ТОИ ДВНЦ АН СССР, 1984, с. 3, на 0,5 К. Расчет сделан для перемешанного слоя вод тро- пической части Мирового океана в связи с использованием его энергии станциями ОТЕС. Цифра 0,5 К принята на том основании, что она близка к флуктуациям средней температуры, наблюдающимся под влиянием естественных причин. Как известно, онн не превосходят несколькнх де- сятых долей градуса.
Тогда максимально допустимая мощность, которую можно снять в тропической зоне Мп- рового океана, составит 11 млрд. кВт. Прн непрерывной работе тепловых преобразователей за год такой мощностью будет выработано 0,96 10а млрд. кВт-ч, или 3,4 10аа Длс Цифра эта примерно втрое меньше потребления энергии, прогнозируемого на 2020 г. Есть и другие причины, ограничивающие использо- вание тепловой энергии Мирового океана. Речь идет о зна- чительном выделении углекислого газа (СОч) иа глубин- ных холодных вод, которые должны подниматься в боль- ших количествах на поверхность для работы тепловых преобразователей. Иа-за снилсения давления и повышения температуры этих вод при подъеме на поверхность нз них удет выделяться растворенная у~лекислота. Кроме вы- деления углекислоты могут наблюдаться п другие нежела- тельные явления, свяаанные с гидродинамическими и теп- ловымн эффектами в океане, а также с возне>иными рабочих жидкостей, т.
е. аммиака, фреона или ядо- витых веществ, необходимых для промывки теплообмен- ников, например хлора. Все это свидетельствует о том, что вопрос об оптимальной величине съема тепловой энер- гии и местах наилучшего размещения станций ОТЕС достаточно сложен и нуждается в тщательном из че учении. ак происходит зарядка океана солнечным теплом? ЛчиСо у лица падают на него сверху. Но вспомним, что если спи иральный злектронагреватель опустить в ст н с хола такан днои водой, в его верхнюю часть, то вода све х ваки ает а в низу останется холодной; объясняется это малой теплопроводностью воды.
Как же океан прогр д сятки и сотни метров в глубь? Может быть, рогрева- нечные л . учи способны далеко проникать в толщу воды? ть, солсобностью"световые лучи не облачают. Нет, такой спо 0% св ной тол и. О. б 0 етового потока погчощается в первом ме тре водя- кон с лщи. слабление идет по экспонегциальному зу достаточно большим показателем степени. В .у за- зультате действия этого закона на глубине в 100 м уже сумерки в по ен, лде ь, когда на поверхности глаза режет от яркого солнца. На протяжении 100 м освещенность сни- 2ч 19 жается от 100 тыс. до нескольких люкс.
И это происходит в ' относительно прозрачных водах центральной части Черного моря. Па глубинах в 500 — 600 и остатки солнечного света можно обнаружить только с помощью чувствительного фотоумножителя. Там — область вечного мрака. Следует заметить, что светотехнические единицы (люксы) мало пригодны для измерений з воде, луч|не пользоваться энергетическими, оценивая интенсивность излучения в ваттах на квадратный сантиметр.
Дело в том, что морская вода — избирательный фильтр. Она плохо пропускает длинноволновые лучи Солнца и гораздо лучше— коротковолновые. Например, если опускать в воду какой-, нибудь красный предмет, ока|кем, диск, |о о~ перестанет быть видимым гораздо раныпе, чем белый. А перед исчезновением «побелеет». Что же касается инфракрасных лучей то они поглощаются в воде практически полностью » после прохождения слоя толщиной 3 — | м. Но на эти лучи приходится основная часть энергии в спектре излучения Солнца. Как же тогда прогревается океан? Благодаря перемешиванию путем турбулентности и конвекции.
Если перемешпвання не будет, Солнце нагреет лишь топкую поверхностную пленку воды и тепло не будет запасаться в достаточном количестве. Прекратится «цектральное отопление» планеты, Земля замерзнет. К счастью, этого пе происходит. Турбулентность исправно работает, тщательно перемешивая воды Мирового океана в поверхностном слое, а глубже эстафету по переносу тепла принимает конвекция. Это сложный и еще недостаточно исследованный процесс. Исключительную роль в перемешнваиип имеет соленость вод Мирового океана. За счет испарения воды с нове хности соленость в поверхностном слое возрастает. Но более соленая вода — более тяжелая, поэтому о в р на опускается вниз, на глубину, несмотря на то, что опатеплая.
Целые «пласты» более соленой воды тонут, освобо|кдая место на поверхности для менее соленой. Такие пласты называются термиками. Лабораторные последования показали, что процесс погрул|ения пласта соленой воды имеет конвективный тер, при этом наблюдается «иерархия|я соленый пласт (термик) не сразу опускается до конечной глубины. Погружение идет поэтапно. Например, по данным опытов Фостера, термики сначала погружаются на несколько сантиметров под поверхность океана, где они зародились. Это — первый этап.
А на втором этапе они погружаются сразу на целый метр. Имеется еще один вид конвенции — проникающая. В этом случае струи тяжелой воды прямо с поверхности идут далеко в глубину. Такое интенсивное и мало изученное явление (его иногда называ|от образованием «колодцев») кабл|одалось, например, ка Средиземном море. В результате действия эп|х факторов верхний слой океана обычно хорошо перемешан.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
