Az óceán, mint energiaforrás
Óceánok borítják több mint 70% -át a Föld felszínét, és a legnagyobb a világon, napkollektor. A lehetséges az óceánok az energia magas. Összehasonlításképpen, a napsugárzás energiasűrűség - 1400 W / m² és szélenergia - 1700 W / m², és a hőenergiát az óceánok trópusi szélességi - 300 000 W / m²!
Hőerőművek a trópusokon
Vannak más óceáni megújuló energiaforrások: biomassza, hidrogén, a hullámok és áramlatok, a különbség a sótartalom a tengeri és folyami víz -, de a lehetséges alkalmazások hőenergia az óceánok legnagyobb.
Eltérően más megújuló energiaforrások, az óceánok termikus Energiapolitikájában potenciális hasonló a korlátlan lehetőségek az ellátási elsődleges hőenergia várható a fúzió. Az energia tárgyak kapacitása 1 GW lehet egy mobil installáció egy elmozdulás körülbelül 100 000 tonna. A trópusi óceánok lehet működtetni több tízezer ilyen hőerőmű lényegében folyamatosan. "
Sergey Khaitun, kandidátusa Fizikai és Matematikai Kar, vezető kutatója Institute of History of Science and Technology, RAS (Orosz Tudományos Akadémia IHST), arra a kérdésre, hogy a tudomány hogyan néz ki a folyamat hasznosítása óceán hőenergia, azt mondja, hogy a tudomány kifejtett vélemény 150 évvel ezelőtt a francia tudós D'Arsonval, és az ügy most a technikai végrehajtás és keresi az optimális áramkörök, amelyek képesek biztosítani a maximális hatékonyság érdekében. D'Arsonval vissza 1881-ben javasolta először az ötletet, hogy a napenergia tárolt óceán a hő formájában. Több mint 40 évvel később, az ő tanítványa, Georges Claude végül megtestesült az ötlet az élet és a beépített Kuba, egy kis óceán hőenergia újrahasznosító rendszer. Tudományos választott Matantsa Bay, amelyben nagy mélységben magas vízhőmérséklet megfelelő a partra. Beépítés rendszer egyszerű: az elpárologtató részleges kiürítési meleg víz elpárolog a felületről a tenger (a hőmérséklet + 27 ° C). A kapott gőz forog turbinalapát, amely párosul a generátorok. A fáradt gőz belép a kondenzátor hűtővíz, amely szolgáltatja a mélysége (a hőmérséklet + 4 ° C). Az első kísérleti üzem, amelynek kapacitása 22 kW 80 kW fogyasztott a működését a szivattyúk.
OTEC Hawaii (Forrás: clubdesargonautes.org)
1970-es években. Számos országban kezdtek tervezni és építeni a fejlett óceáni hőerőművek (OTPP) zárt körben. Ilyen OTPP egy alapvető különbség a nyílt hurkú Georges Claude növények - ezeket használják a folyékony, alacsony forráspontú, például propán, freon vagy ammónia. Egy ilyen rendszerben a meleg felszíni vizet szivattyúzunk át az elpárologtató hőcserélő, a munkaközeg gőzzé alakul át a nagynyomású, lehetővé téve, hogy bővíteni egy turbina egy kondenzátorba, ahol a gőz kondenzálódik érintkezve a falak vízzel lehűtjük szivattyúzott mély rétegeiben az óceán.
Hideg víz az óceán mélységben mintegy 600 m. Mivel az idő J. Claude hőerőgép helyezni a tenger fenekén, és emelje fel a hideg víz a csövön keresztül a felszínre. De a növekvő víz igényel nagy energiafogyasztás.
„Az új műszaki megoldásokat mutatjuk be az orosz szabadalmi sugallják a mobil hőátadó elemek üzemelésre alkalmas különböző mélységekben, ami jelentősen csökkenti az energiafelhasználás a saját céljaira, valamint lehetőséget ad a javítási és megtelepedésének megakadályozása a berendezések tengeri élőlények, - mondja Stanislaw Poniatowski. - Mindez lehetővé teszi, hogy elérje az új minőségi kihasználtsági szintje óceán hőenergiát. A fő különbség a javasolt rendszer rejlik egy belső kondenzátor elrendezés - ez kiküszöböli az emelkedés a víz a nagy mélység, és megszünteti a számos jelentős hátrány rendszer Georges Claude”.
A hatékony működése megköveteli jelentős csökkenés OTPP hőmérsékleten (22 ° C felett a legtöbb áramkörök). Az energia a víz, amelyeket fel lehet használni, mint a hőmérséklet különbség a felső és a mély réteg a víz 24 ° C-körülbelül 10 ^ 8 W / m. Az ilyen hőmérséklet-különbség áll fenn a Ráktérítő és a Baktérítő ha a felszíni víz elegyét 27 ° C, és a mélységben a 600 m, a hőmérséklet lecsökken 2-3,5 ° C-on A Karib-tenger, ahol a trópusi vizek felmerült sarkvidéki áramlás, a hőmérséklet-különbség a felszínen, és mélységben 450-600 m eléri a 22 ° C-on Ezért OTPP lényegében kell elhelyezni az egyenlítői földrajzi szélességen maximális fűtési vízzel.
Bench tesztek univerzális széles alkalmazási hőcserélő elem (fotó S. Ponyatovsky)
„Új hő feldolgozó áramkör mély merítés kondenzátor nem igényel előzetes munka szivattyúk hideg vizet szállító, és az állomás automatikusan aktiválódik kimenet a hőmérséklet mód, - folytatja Stanislav Ponyatovskii. - A jelentős energiamegtakarítás ipari igényeket, mint OTPP képesek működni az egész trópusi világ óceánjait, és még végig a hűtött ujjak még nem meleg áramlatok megy a pólusok. Mondhatjuk, hogy a teljes szükséges hőáram ipari áramfejlesztő termikus vízenergia, hogy csak trópusi óceán képesek nagy mennyiségű hideg és meleg víz magas hőmérsékleti és a természetes környezetben a megfelelő rétegek egy viszonylag kis távolságra egymástól. Sajnos még közelebb hozzánk a Fekete-tenger és a meleg, de a hőmérséklet gradiens szükséges hatékony működéséhez a termikus vízerőművek, főleg ősszel és télen, nem biztosít. "
By the way, a közelmúltban felfedezett hidrotermikus alján a Csendes-óceán ad okot, hogy a létrehozásának ötlete egy vonzó vízalatti OTPP dolgozik a hőmérséklet különbség a források és a környező víz.
OTPP lehet helyezni a strandon vagy a tengerben (horgonyt rendszerekben vagy az ingyenes drift).
Az első japán prototípus indított a sziget Nauru 1981 adta a teljesítmény 100 kW, míg a hasznos teljesítmény csak 14,9 kW. A fő különbség az amerikai versenyző volt a helye az állomás a szigeten. A hely nem egy lebegő alapon és a szárazföldön költségeit csökkentő működését a szállító hajó, a készülék biztonságos rögzítési pontok, tengeralattjáró tápkábel a villamos energiának a parton, és ami a legfontosabb, nagyobb a kezelő biztonságát.
Ma, a fejlesztési óceán hőenergia része az Egyesült Államok nemzeti programot, Franciaország, Japán, Svédország, India.
Mini-OTEC meg Keahole Point (Photo Natural Energy Laboratory of Hawaii)
Az a lehetőség, az energia potenciálját az északi vidékeken az első hívta fel a figyelmet 1928-ban egy francia mérnök A. uszály. A fűtőelem őket javasolt tengervíz hőmérséklete közel 0 ° C-on Hűtőszekrény legyen hideg levegő. Ahogy szekunder munkafolyadékkal javasolták, hogy egy ilyen anyag, amely forráspontja hőmérsékleten valamivel 0 ° C alatti, és lecsapódik a folyadékkal, a hőmérséklet mínusz 20 ° C-on Uszály ajánlott típusú szénhidrogén vegyületek propán, bután vagy az izobután.
Valóban, a Jeges-tengeren hőmérséklet a felületi réteget jéggel közel 0 ° C-on Érdekes, hogy a hőmérséklet-gradiens sarkvidéki vizeken rendkívül kicsi - így néhány száz méter mélyen a víz hőmérséklete eléri a kb + 0,6 ° C Van meleg közbülső réteg által alkotott beáramlása atlanti eredetű vizek. Sok területen az Északi-sark az év nagy részében a hőmérséklet -10 ° C alatt Például, a szibériai-szigetek egy évben csak 2-4 nap a levegő hőmérséklete -10 ° C fölé, a partján, a Laptev napon 10 és 14, és a szigetek Észak Föld azokat csak 10-12. Az év többi része itt Királyság Snow. Ily módon a különbség a jeges víz és a levegő hőmérséklete több mint 26 ° C-on, és lehet használni, hogy villamos energiát a sarki területeken. Számítások tudósok kimutatták, hogy az ilyen csepp minden 1 m³ tengervíz átvezetve 1 konverter lehetővé teszi, hogy kb 10 kW erőmű hatásfoka 5%.
Arctic állomás működik az úgynevezett „háromszög alakú” ciklus: fűtés és bepárlásával a munkaközeg, adiabatikus keresztül turbina, egy izotermikus kompresszió alkalmazása során a párologtató egyidejű visszavonása felesleges hő hűtőszekrényben. A hűtőkör ilyen állomás kell használni sóoldattal alacsony fagyáspont. Mint közbenső hőátadó közeget használunk vizes kalcium-klorid oldatot, amelynek koncentrációja nem kevesebb, mint 26 kg 100 kg vizet, amely széles körben használják a hűtő. A közbenső hőátadó folyadékkal hűtött permetezéssel fúvókákon keresztül spray a hűtőfolyadék. Munkafolyadékot a fő áramkör Freon 12 állomás, egy pár, amelyek hajtott turbina-generátor.
Ozmotikus állomások torkolatvidéken
Itt lehet kapni nem csak a gáz (Fotó: Alexander Kucka)
Az ozmotikus erőmű legfontosabb a szájuk a nagy folyók, és körülöttük, mint általában, található a nagyvárosok. Statkraft szakértők úgy vélik, ezek az állomások a legígéretesebb az északi országokban, mint Oroszország, Kanada és az északi államok, nem szükséges, hogy kizárja a legdélibb részén, Afrikában és Amerikában.
Azonban nem minden szakértő megosztani optimizmus norvég Engineers: „Energia potenciál különbség sótartalma 2 kJ / kg. Körülbelül ugyanabban a sorrendben, és az energia potenciális különbség a víz hőmérséklete (a energia kapacitását a szénhidrogén üzemanyag körülbelül 40000 kJ / kg). Mindkét esetben szükség hatalmas energia költségek (víz). Abban az esetben, hőenergia probléma a víz térfogata nem szükséges, mert van egy óceán meleg vizet egy erős hideg aljzat. Abban az esetben, a sótartalom problémák energiaforrás, mert az állomás épülhet csak a szájuk a folyók. Ezen túlmenően, a friss víz - értékes nyersanyag az élet, és már nem elegendőek. A virtuális hiánya energiaforrás létrehozása számos nagy erőművek megfosztja az ötletet, hogy a különbség a víz sótartalma lehetővé kilátások, hogy megoldja az alapvető problémát a közeljövőben, hogy cserélje ki a szénhidrogének”- mondta Stanislaw Poniatowski.
A világ első ozmotikus erőmű (fotó Statkraft)
Global potenciál „ozmotikus energia„cég becslése körülbelül 1600-1700 TW • h évente, ami megfelel a fele a termelt villamos energia az Európai Unióban.
Erőművek, amelyek a tengeri erőforrások tűnik nagyon környezetbarát első pillantásra. De az energiafogyasztás óceáni fekszik egy pár veszélyes pillanatokat.
Egyrészt, a munkaállomások kíséri hűtés az óceán felszínén, ami egyértelműen pozitív tendencia hátterében a globális felmelegedést. „Ha figyelembe vesszük a hatását a mozgó nagy mennyiségű hőenergiát a felső réteget a mélysége körülbelül 600 m, akkor feltételezhető, hogy a hűtést az óceán felszínén a trópusokon a 1-4 fok valószínű pozitív hatással van az éghajlatra, és segít harc hurrikánok, - mondta Stanislav Ponyatovskii . - Az együttes kibocsátása hőenergia az alsó réteg teljesen feloldjuk sok kilométernyi hidegvizes medence, következmények nélkül. "
A negatív környezeti hatása a hőközpontok vízzel emelő rendszer kiosztani a hangulat oldott gázok. Mély hideg vízben tartalmaz egy lenyűgöző mennyiségű szén-dioxid szabadul fel a mély vizek emelkedik a felszínre miatt nyomáscsökkenés és hőmérséklet-emelkedés.
Környezeti szennyeződés fordulhat elő a szivárgás esetén a munkafolyadék, azaz ammónia, freon vagy mérgező anyagok mosáshoz szükséges hőcserélő - például klór.
Feltételezve, hogy a felszíni, a víz hőmérséklete a mélységgel változik enyhén felfelé egy bizonyos szintet. Egy bizonyos mélységben a hőmérséklet jelentősen csökken - az elején az úgynevezett a metalimnion. Ezzel párhuzamosan a hőmérséklet ugrik oda, és ugrik a tengervíz sűrűsége. Mivel a nagy sűrűség gradiens metalimnion az a szerepe egyfajta „folyékony talaj”, játszik döntő szerepet a fizika és a tengeri biológia. Anélkül, izmos energiaköltség sok lakos az óceán is sokáig marad a metalimnion felfüggesztett állapotban. Fontos, hogy egy erős víz folyik OTPP nem pusztult metalimnion. Talán ez lesz, hogy készítsen el szennyvíz elvezetési pont kerítés és a meleg víz.
Azonban az idő múlásával a szénhidrogén energia és a jövő az alternatív energiaforrások, megújuló és környezetbarát. Olajipari létesítmények számos megvalósításban már átültetni a gyakorlatba a hatalmas óceán.
Irina Rahmeeva, EnergyLand.info
Illusztráció elején a cikk: a projekt a dán építész Vincent Kallebota (Vincent Callebaut) «Város a tengerben” (ábra Philippe Acél / pixelab.)