Термальная энергия из тепла. ОТЕС – ПРЕОБРАЗОВАНИЕ ТЕРМАЛЬНОЙ ЭНЕРГИИ ОКЕАНА

  

Вся электронная библиотека >>>

 Источники энергии будущего >>>

  

 

 ОКЕАНЫ ЭНЕРГИИ

Источники энергии будущего


Раздел: Наука

 

VI. ОТЕС – ПРЕОБРАЗОВАНИЕ ТЕРМАЛЬНОЙ ЭНЕРГИИ ОКЕАНА

  

 У себя в офисе, расположенном в Ньюпорт Бич (Ка-лифорния), Гарольд Рамсден – представитель компании «Глобал марин девелопмент инкорпорейтед» – только ка-чает головой при упоминании об использовании энергии Гольфстрима, волн и приливов. «Действительно стоящий энергетический проект – это ОТЕС – преобразование тер-мальной энергии океана. Звучит слишком значительно? Я могу сформулировать это по-другому. Термальная энер-гия океана – не что иное, как энергия солнца, поглощен-ная океаном. Но заметьте, в океане есть и холодная вода, находящаяся примерно полумилей глубже. Это дает нам разницу температур. С помощью технологии, разработан-ной в двадцатом столетии, мы способны, используя эту разницу в температурах, извлечь энергию и преобразовать ее в электричество. Так вы и получаете ОТЕС».

Он берет в руки правительственный доклад 1978 года и указывает в нем на утверждение заместителя директора Министерства энергетики США Джеймса Мейдвелла, гласящее, что ОТЕС уже сейчас может давать энергию, себестоимость которой сравнима с энергией, получаемой при использовании угля и ядерных реакторов. «Однако следует помнить,– говорит Рамсден,– что пока мы не мо-жем быть полностью уверены в наших экономических расчетах. Успех применения ОТЕС зависит от разницы температур в океане, а она пока не везде столь велика, как вблизи Гавайев. Пуэрто-Рико и других тропических ост-ровов».

Говоря о разнице температур, океанологи часто назы-вают ее «дельта Т», что записывается как ΔT. Они изуча-ют ΔT, меняющуюся в зависимости от местоположения, и разрабатывают проекты станций ОТЕС. Затем уже кораб-лестроители на основе этих проектов создают свои, спе-циально сконструированные суда и платформы ОТЕС.

Рамсден стоит рядом с информационным стендом, ко-торый сам называет «стендом хвастовства». Он завешен дипломами за исследования в области морской архитек-туры и технологии, а также вырезками из журналов, по-священных океанографическим исследованиям. Рамсден показывает иллюстрацию. «Это художественный набро-сок ОТЕС-1, нашего экспериментального судна мощно-стью 1 мегаватт, проект которого одобрило министерство энергетики. В прибрежных водах Гавайских островов на нем будут проводиться полномасштабные испытания оборудования. В конечном итоге мы будем производить электроэнергию для коммерческого использования».

Концептуальный набросок ОТЕС-1 очень впечатляет. Предлагается использовать американский танкер «Чапа-чет», реконструированный для размещения на нем коман-ды из тридцати одного человека, которые будут занимать-ся обслуживанием преобразователя термальной энергии океана. Предусмотрены комфортабельные каюты для ученых, специалистов по охране окружающей среды, экс-периментаторов, специалистов по вычислительной техни-ке, моряков и поваров. На палубе располагается помеще-ние для контрольно-информационного вычислительного центра, недалеко от него – главная часть установки – пре-образователь. На разрезе видны секции для теплообмен-ников, насосов и длинной трубы, по которой холодная во-да будет поступать из глубины океана для охлаждения в конденсаторе испаряющегося аммиака.

 «Но это еще не все,– говорит Рамсден.– В последую-щие три – пять лет мы сможем устанавливать любое чис-ло теплообменников, насосов и труб для сравнительных экспериментов. Мы разработаем методы совершенствова-ния электрогенераторов, мы исследуем проблему корро-зии и обрастания конструкций морскими организмами».

Любой морской инженер скажет вам, что коррозия – одна из серьезнейших проблем при производстве электро-энергии в открытом море. Так как соленая вода вызывает коррозию металлических компонентов, с которыми она соприкасается, длительность использования электростан-ций ограничена. Другая большая проблема – обрастание, т. е. поселение на некоторых конструкциях крошечных морских растений и животных. Оно уменьшает теплооб-мен и таким образом снижает эффективность теплооб-менников.

Место для проведения экспериментов с ОТЕС-1 было выбрано очень тщательно. Оно находится всего в 18 мор-ских милях (21 английская миля, или около 33 км) на се-веро-восток от Кихоул Пойнт близ Кауаи. Это глубоко-водный Гавайский порт, где нетрудно организовать необ-ходимое техническое обслуживание эксперимента. Ветры, течения и волны здесь довольно умеренного характера, так что судно может оставаться на месте, будучи привя-занным к бую, который, в свою очередь, поставлен на якорь. Если же неожиданно разразятся штормы, судно справится и с ними. Оно не будет снесено благодаря направленному действию электродвигателей.

Идея использования разницы температур океанских вод для производства электроэнергии возникла лишь око-ло 100 лет назад, в 1881 году. Тогда была опубликована работа французского физика Жака Д'Арсонвала о солнеч-ной энергии морей.

В то время инженеры и океанологи знали уже многое о способности океана принимать и аккумулировать сол-нечную энергию. Они знали также и о том, что в океане существует температурная стратификация, что под по-верхностными слоями воды находятся более холодные, глубинные. В то время как поверхностные воды, нагрева-ясь, порождают теплые течения, бегущие к полюсам, по-лярные ледяные шапки тают, хотя и медленно, под дей-ствием солнечных лучей. Эта талая вода холоднее, плот-нее и тяжелее, поэтому она опускается на глубину и течет в единственно возможном направлении – к экватору. Нескончаемый цикл гарантирует постоянное присутствие теплой воды над холодной. Как сказал один из океано-графов, «эта циркуляция океанских вод определяет нали-чие ΔТ, разницы температур на поверхности и в глубине».

Хотя все это было известно уже в 1881 году, понадо-билось почти пятьдесят лет, прошедших с момента пуб-ликации труда Д'Арсонвала, до реализации первой по-пытки другого француза – Жоржа Клода получить элек-тричество из моря. Для претворения в жизнь предложения Д'Арсонвала потребовалось так много времени потому, что далеко не все ученые и инженеры были знакомы с за-конами термодинамики. Особенно важным был в этом смысле закон, который постулировал переход тепла от более нагретого тела к менее нагретому. (В этом очень легко убедиться. Положите на тарелку кубик льда и плот-но прижмите к нему палец. Через несколько минут вы по-чувствуете, как лед тает и деформируется – это результат перехода к нему тепла от вашего пальца.) Когда Д'Арсон-вал задумался об этом законе термодинамики в связи с существованием ΔT в океане, у него возникла простая идея. «Так, если мы поставим в океане машину (тепловую машину, теплообменник), я совершенно уверен, что поток тепла от теплой водной поверхности к холодным глуби-нам можно будет использовать для осуществления полез-ной работы – вращения турбины. А если мы сумеем вра-щать турбину, мы – на пути к производству электрическо-го тока».

Д'Арсонвал, во многом опередивший свое время, счи-тал более перспективным использовать в качестве рабо-чей жидкости аммиак, а не воду. Использование аммиака, говорил он, уменьшит размеры турбин. Но другой фран-цуз – решительный и упорный Клод, который в 1929 году создал первую в мире установку ОТЕС,– не был с ним со-гласен.

Клод построил свою электростанцию ОТЕС на суше, на краю залива Матансас на Кубе. Он заявил, что попыта-ется производить электричество в системе «открытого» цикла, т. е. будет использовать нагретую морскую воду для приведения в действие паровой установки, а затем сбрасывать отработанную воду обратно в море.

Как известно, в нормальных атмосферных условиях вода кипит при температуре 212° по Фаренгейту (100° С), но если понизить атмосферное давление, уменьшится и температура кипения. Поэтому Клод спроектировал ваку-умный насос для снижения давления в камере кипения и тем самым создал условия для закипания морской воды при более низкой температуре. В результате этого образо-вался пар, имеющий, правда, тоже низкое давление, кото-рый приводил в движение турбогенератор. Таким обра-зом, Клод достиг того, чего хотел. Его установка выраба-тывала электричество, используя морскую воду в каче-стве рабочей жидкости. Было получено 22 кВт электро-энергии – количество, достаточное для свечения 220 сто-ваттных ламп, но не для того, чтобы дать работу солидной фирме по производству электроэнергии. Тем не менее это было убедительное начало.

Еще одним плюсом созданной установки было полу-чение пресной воды, которой зачастую не хватает в тро-пических районах. Получалась она следующим образом. После того как пар проходил через турбогенератор, он поступал в конденсатор. Конденсатор постоянно охла-ждался холодной водой, поступающей с глубины по длинной трубе. В охлажденном конденсаторе пар, не со-держащий соли, конденсировался в пресную воду. Что же делалось с солью? Она оставалась в камере кипения и со-здавала тем самым большие проблемы: ведь от соли кор-родирует металл.

В ответ своим недоброжелателям, которые насмешли-во допытывались, сколько киловатт энергии он истратил, чтобы привести свою систему в действие для получения этих 22 киловатт, Клод послал формальное объяснение в журнал «Меканикал инжиниринг» в декабре 1930 года. «Прежде всего,– писал он,– позвольте мне объяснить, че-го, собственно, мы добивались. Мы не собирались извле-кать энергию волн, приливов или течений. Нашей целью – моего друга Бушеро и моей – было использование на практике того замечательного обстоятельства, что в тро-пических морях вследствие парадоксального взаимодей-ствия солнца и полярных льдов поддерживается суще-ственная и почти неменяющаяся разница температур между поверхностными слоями морской воды, которая постоянно нагревается солнцем до 75-85° по Фаренгейту, и глубинными ее слоями, которые из-за стекания воды от полюсов к экватору имеют температуру, немногим более высокую, чем точка замерзания,– примерно 40-43° по Фа-ренгейту на глубине в 3000 футов».

В общем, все было бы нормально, если бы не длинная труба для подачи холодной воды, которая явилась причи-ной неудачного завершения эксперимента Клода. Труба для подачи холодной воды с глубины тянулась от самого места нахождения установки, расположенного на суше. Поддержание контроля за работой установки требовало уверенности в том, что труба, имевшая внушительную длину в 1,5 мили (2,5 км), надежно лежит на дне моря. Во время сильного шторма труба была повреждена и унесе-на. Поскольку замена ее требовала очень больших финан-совых затрат, эксперимент был прекращен.

И все же этот эксперимент в Матансасе не был прова-лом. Задолго до шторма установка выработала 22 кило-ватта электроэнергии, и хотя эта величина до смешного мала (особенно если подумать о времени и средствах, за-траченных на осуществление проекта), сам факт доказал принципиальную возможность генерировать электриче-ство из океана, используя температурную стратификацию.

Один неудавшийся проект не лишил Клода решимо-сти, и он продолжал разрабатывать новые, подходя к их созданию с других позиций. У берегов Бразилии он испы-тал плавучую платформу – перестроенное судно «Туни-зи». На этот раз он рассчитывал получить 88 киловатт электроэнергии. Затем он попытался создать более круп-ную установку в Абиджане, на Берегу Слоновой Кости в Африке, сооружение которой так и не было завершено. Везде Клод сталкивался с одними и теми же проблемами: значительная коррозия камеры кипения, вызываемая теп-лой соленой водой, и огромные расходы, требующиеся на создание мощного оборудования.

В конце концов сам Клод отказался от попыток по-строить ОТЕС, но не отказалась его страна. После второй мировой войны французское правительство создало госу-дарственную корпорацию, получившую название «Энер-гия морей». Она построила морскую термальную электро-станцию мощностью 75 мегаватт (75 000 киловатт) на Средиземном море, по частям перевезла ее на кораблях на Золотой Берег в Африке, запустила в действие... и разори-лась.

 

И все же ОТЕС явилась слишком хорошей идеей, что-бы от нее отказаться и предать забвению, сказав: «Да, идея-то хороша, но совершенно непрактична и нереаль-на». Западный мир все сильнее зависел от энергетики, по сути дела, началась своеобразная «гонка энергопотребле-ния». Люди летали на Луну и спускались в глубины мо-рей, ездили на все более скоростных автомобилях, управ-ляли все более большими и мощными тракторами, строи-ли все более высокие небоскребы с помощью все более сложной техники. А вооружение! Во всем мире армии ме-ханизировали свои военные машины и стали потребите-лями энергии номер один на планете.

Вот поэтому многие задумывающиеся о будущем лю-ди заинтересовались новыми источниками энергии, осо-бенно морскими. Французы решились на создание первой в мире приливной гидроэлектростанции на реке Ране. Ка-нада и Соединенные Штаты Америки затеяли бесконеч-ные дискуссии о сооружении приливной установки в за-ливе Пассамакводди. В британском патентном бюро по-явилась масса проектов по использованию энергии волн, пенящихся во всех морях мира.

В 60-х годах возник новый проект ОТЕС, на этот раз предложенный Андерсонами – отцом и сыном и разрабо-танный в Йорке (Пенсильвания) их же собственной ком-панией «Си солар пауэр, инк.».

Андерсоны стали известны благодаря своим расчетам, показавшим, что ОТЕС способна давать электроэнергию по ценам более низким, чем электростанции, работающие на угле и ядерном топливе. Другие инженеры не разделя-ли их оптимизма. «Мы только хотим, чтобы так было. Мы надеемся на это. Однако пока что в это не верим». Андер-соны же базировались в своих математических выкладках на разработанном ими проекте. Впервые он был опубли-кован в 1966 году и представлял собой проект сооружения большой плавучей платформы (во многом напоминающей сегодняшние морские платформы для добычи нефти, сто-ящие на якоре). На верхней части платформы располага-лись помещения для обслуживающего персонала, а также необходимое оборудование для управления подводным комплексом. Сама электростанция находилась под водой. Это, как утверждали Андерсоны, увеличивает стабиль-ность работы установки и уравнивает давление рабочей жидкости внутри теплообменника с давлением окружаю-щей воды – важный фактор, снижающий стоимость теп-лообменника. Кроме того, конденсаторы размещались над камерами кипения, благодаря чему отпадала потребность в дополнительных насосах.

Андерсоны предложили проект электростанций, чем-то напоминающий проект Клода, но во многом от него и отличающийся. Если Клод использовал в качестве рабо-чей жидкости морскую воду – неистощимый источник энергии для работы системы открытого цикла, Андерсоны основывались на использовании в качестве рабочей жид-кости жидкого пропана в системе замкнутого цикла, обычно называемого циклом Ранкина. Они указывали, что жидкий пропан позволит использовать небольшие газо-вые турбогенераторы высокого давления вместо непомер-но больших паровых турбогенераторов низкого давления, которые вынужден был использовать Клод. Кроме того, такие рабочие жидкости, как жидкий пропан, фреон или аммиак, не вызывают коррозии.

По своей конструкции система замкнутого цикла очень проста. Насосы осуществляют циркуляцию рабочей жидкости через составные части электростанции – ком-прессоры, трубы и т. п. Сначала рабочая жидкость попа-дает в камеру кипения. Здесь, нагреваясь от теплой океан-ской воды, она превращается в газ. Газ устремляется в турбогенератор, вращает его и вырабатывает электриче-ский ток. Однако отработанный газ не удаляется из уста-новки, вовсе нет. После прохождения через турбогенера-тор он поступает в конденсатор, где конденсируется и сжижается. Затем, уже опять в жидком состоянии, рабо-чая жидкость вновь накачивается в камеру кипения, и цикл повторяется. Он прерывается только тогда, когда электростанция прекращает свою деятельность из-за ре-монтных или периодических профилактических работ.

К 70-м годам ряд финансируемых правительствами исследовательских групп (особенно США) приступил к изучению принципов ОТЕС для производства электро-энергии. Возглавляли их компания «Си солар пауэр, инк.» и два университета: Карнеги Меллон и Массачусетский. Все они отказались от использования систем открытого цикла в пользу установок замкнутого цикла, использую-щих в качестве рабочей жидкости сжиженные газы. Од-нако их мнения по поводу конструкторских решений и используемых материалов сильно отличались друг от друга.

К 1980 году в дело вступили две промышленные ор-ганизации, финансируемые национальным научным фон-дом и министерством энергетики. Одной из них была «Локхид оушен системз ивижн», другой – «ТРВ оушен энд энерджи системз».

«Локхид» работала над проектом вертикальной полу-погружной установки, по форме напоминающей гвоздь, центральный стержень которого имел длину 250 футов (77 м). Станция, за исключением помещений для команды и отсека эксплуатационного оборудования, целиком находится под водой. Это делает установку устойчивой даже в условиях сильных штормов и ураганов – качество весьма ценное, если принять во внимание, что конструк-ция предназначена для применения вблизи Гавайских островов, Флориды и тропических островов в Карибском море и Тихом океане.

В проекте у компании «Локхид» для генерирования электричества применяется аммиак, используемый в не-скольких взаимозаменяемых модулях, каждый из которых имеет свою камеру кипения, конденсатор, турбогенератор и насосы. Эти модули прикрепляются к верхней внешней части центрального стержня.

Сама платформа изготовляется из железобетона; что касается трубы для накачивания холодной глубинной во-ды, имеющей длину 1500 футов (450 м), то она будет, по-видимому, изготовлена из легкого и гибкого материала. Электростанция в целом, удерживаемая единственным якорем, как ожидается, будет вырабатывать 160 мегаватт электроэнергии – этого количества достаточно для удо-влетворения нужд 160 000 человек, проживающих на су-ше. Эксплуатацию установки можно будет начать уже к 1986 году.

Между тем в июне 1979 года построенная «Локхид» первая в мире самоподдерживаемая система ОТЕС за-мкнутого цикла – мини-ОТЕС – начала работать в откры-том море. Ее средняя мощность составила 50 киловатт. Она была собрана на верфи Гонолулу, погружена на баржу и поставлена на якорь вблизи берега в ожидании праздничной церемонии пуска, назначенной на 29 мая.

Что это был за праздник! Бриз развевал флаги. Гавай-ские танцовщицы бросали окружающим цветы, повсюду мелькали объективы телекамер. Высокопоставленные ли-ца, приглашенные губернатором, произносили вдохнов-ляющие речи о значении «первой в мире» – об установке, которая должна была открыть новую эру круглосуточного преобразования океанской энергии в электрический ток.

Как резюмировал ситуацию менеджер нового проекта компании «Локхид» К. Тернер Джой-младший, «некото-рое число новых испытаний уничтожит всякую тень со-мнений в том, что время для создания ОТЕС наступило. Даже заядлые скептики готовы признать, что система изучалась достаточно долго, и пришло время, как мы го-ворим в аэрокосмической промышленности, «заняться железками». Он предсказал, что в ближайшем будущем мини-ОТЕС будет производить 50 000 киловатт энергии.

Наперегонки с компанией «Локхид» над созданием плавучей системы ОТЕС работает компания ТРВ. Обору-дование, производимое ею – теплообменники, насосы, трубы для накачивания холодной воды – будет размещено на ОТЕС-1 – бывшем танкере, перестроенном по заказу министерства энергетики. В 1979 году планировалось осуществить только имитационный эксперимент, без ис-пользования турбогенераторной системы. Однако, по сло-вам представителя компании Райли Гайнза, «через деся-тилетие вы увидите уже не одну установку, а целый флот электростанций ОТЕС, превращающих термальную энер-гию океана в тысячи мегаватт электроэнергии».

Карта, показывающая расположение в Мировом океане источников термальной энергии

 

Гайнз горит желанием продемонстрировать модель ОТЕС размером 6 футов (2 м), разработанную в ТРВ. Она находится в фойе штаб-квартиры компании в Редондо-Бич (Калифорния). С удивительной убедительностью он указывает на особенности модели. Лишь небольшая их часть воплощена в ОТЕС-1, но все они без исключения будут включены в проектируемую сейчас платформу энергостанции, которая будет иметь форму круга. Через три-пять лет типичная ТРВ-платформа будет иметь палу-бу размером два футбольных поля. Высота ее будет равна высоте 17-этажного дома. В качестве рабочей жидкости будет использоваться аммиак, а холодную воду станция будет получать с глубины 2100 футов через систему из трех соединенных труб из упрочненного полиэтилена, диаметр каждой из которых будет равен 48 дюймам (1,25 м). Эти трубы являются, по существу, образцом конструк-тивного решения. Они гибки, не ржавеют и не обрастают, не разрушаются морскими организмами, хорошо перено-сят гидростатическое давление океана, так как оно балан-сируется давлением воды внутри труб. Все это важно с точки зрения стоимости конструкции не только на этапе создания установки, но и на этапе ее эксплуатации.

Гайнз видит единственную важную проблему, которая возникла не из-за отсутствия соответствующей техноло-гии, а скорее из-за отсутствия системного подхода. «Если один субподрядчик старается создать наименьший по размерам теплообменник, другой – наиболее эффектив-ную систему насосов, третий – сверхстойкие трубы для прохождения холодной воды, четвертый – надежнейшее якорное приспособление, в целом это может оказаться бессмысленным. Компоненты должны соответствовать друг другу по размеру и стоящим перед ними задачам, по долговечности и эффективности. Прогресс может быть достигнут гораздо проще, если мыслить об установке в целом как о системе, решающей одну общую задачу. Та-кая система должна быть спроектирована и обдумана за-ранее. Однако слишком часто государственные контракты распределяются среди многих субподрядчиков, каждый из которых работает над чем-то своим. Непреодолимо трудно скомпоновать проект в целом и создать эффектив-ную систему, когда все компоненты собраны вместе.

Часто разработчиками упоминается еще одна пробле-ма, которая заключается в существовании резко противо-положных мнений по поводу данного проекта, в результа-те этого ОТЕС лишается финансовой поддержки со сто-роны представителей большого бизнеса, и, таким обра-зом, прогресс существенно замедляется. По тем или иным причинам,– считают многие разработчики,– мы постоян-но стеснены то компаниями и предприятиями обществен-ного пользования, то банками, то организациями, зани-мающимися ядерной энергетикой».

Несмотря на эти препятствия, в целом считается, что ОТЕС привлечет внимание и средства публики, если бу-дет обосновано получение больших количеств энергии по достаточно низким ценам. Тогда-то флотилии станций ОТЕС, поставленные на якорь вблизи побережья, дей-ствительно станут обычным явлением, правда, лишь в теплом поясе океана – 20° севернее и 20° южнее экватора. Именно там отмечается наиболее высокая солнечная ак-тивность. К тому же должны быть выполнены четыре благоприятствующих применению ОТЕС условия:

1. ΔT – разница температур – должна быть равна, по крайней мере, 35-40° по Фаренгейту (2-4° С).

2. Слой холодной воды должен находиться не глубже чем 5/8 мили, в противном случае труба для накачивания холодной воды станет слишком дорогостоящей.

3. Расстояние до берега также не должно быть слиш-ком велико, так как в этом случае станет неэкономичной система подводной передачи электроэнергии на сушу.

4. Неподалеку должны находиться порты с необходи-мыми средствами для обслуживания и ремонта электро-станций.

Хотя максимальные значения ΔT наблюдаются боль-шей частью в удаленных от суши областях океана, тем не менее в нем имеются и прибрежные районы, обладающие большим энергетическим потенциалом. Например, для США вполне подходят Мексиканский залив, окрестности Флориды, Гавайские острова, Пуэрто-Рико, Гуам, Вир-гинские острова и Микронезия. Согласно оценкам техно-логического управления Соединенных Штатов, только эксплуатация с применением ОТЕС 3 миллиардов квад-ратных миль водного пространства Микронезии смогла бы разрешить наши энергетические проблемы, так как энергия, которая могла бы там извлекаться, составляет 47% сегодняшнего производства электроэнергии в США. Но подумайте о том, где находятся острова Микронезии и на каком расстоянии от них расположены столь необхо-димые для технического обеспечения порты и рынки сбы-та!

В прибрежных водах развивающихся стран с быстро растущим населением и столь же быстро растущими надеждами на будущее имеется большое количество об-ластей, обладающих подходящими условиями для экс-плуатации ОТЕС. «Для таких стран,– считает доктор Уи-льям Б. Катлер, проектировщик систем ОТЕС компании «Локхид»,– электростанции, работающие по принципу ОТЕС,– прекрасная форма иностранной помощи. Это мо-гут быть небольшие электростанции мощностью около 10 мегаватт (в отличие от угольных и ядерных электростан-ций мощностью в 1000 мегаватт и более). Такие неболь-шие электростанции более подходят для малых развива-ющихся стран, которые смогут использовать от силы не-сколько десятков мегаватт энергии. Кроме того, техноло-гия создания и эксплуатации ОТЕС достаточно проста. Но каковы размеры судов, на которых размещается ОТЕС, насколько сложно управление такой электростанцией?

«Если не принимать во внимание значительные раз-меры оборудования, то электростанция ОТЕС во многом напоминает обычный холодильник, и принципы ее рабо-ты может легко понять любой механик,– говорит доктор Катлер.– Кроме того, опасность ее во время работы для рабочих и окрестного населения, очевидно, минимальна. Большинство ремонтных и обслуживающих работ может осуществляться на месте».

Когда какой-либо новый энергетический ресурс ста-новится заманчиво экономичным, мгновенно начинают возникать и новые «вторичные» идеи. Одна из таких идей состоит в том, чтобы применять ОТЕС не для передачи электроэнергии на берег, а для строительства океанских плавучих заводов. В этом случае электричество, получен-ное на больших судах-станциях ОТЕС, используется там же для снабжения энергией заводской техники.

Большому судну-заводу не нужно будет стоять на якоре вблизи берега. Не нужен будет ему и кабель для пе-редачи электрического тока на сушу. Такое судно будет способно плавать в открытом море со скоростью 0,5 узла (около полумили в час) в поисках наиболее выгодных океанских температур, так как доказано, что в любом за-данном месте ΔT не является постоянной величиной в те-чение всего года. Разумеется, усложнятся проблемы об-служивания такой станции хотя бы из-за необходимости передвижения вместе с длинной трубой для накачивания холодной воды, в постоянной готовности должны будут находиться группы водолазов.

Большим энтузиастом строительства судов-заводов (которые иначе называются перемещающимися глубоко-водными портами) является заведующий лабораторией прикладной физики (АНЛ) в Университете Джона Хоп-кинса доктор Эван Фрэнсис. Как он объясняет, «судно-завод, сейчас находящееся в стадии проектирования, со-здается для производства аммиака в открытом море».

Почему же именно аммиака? «Потому что аммиак – основная составная часть удобрений,– отвечает доктор Фрэнсис.– Без него не будет удобрений, стало быть, со-кратится производство продовольствия и, если учитывать рост населения, может наступить массовое голодание».

Доктор Фрэнсис подчеркивает, что для производства аммиака нужны только водород (добываемый из морской воды) и азот (добываемый из воздуха). Затем сжиженный аммиак можно транспортировать танкерами-рефрижераторами в самые отдаленные районы мира, где он будет использоваться для производства удобрений.

В настоящее время в США аммиак производится из природного газа. Подсчитано, что к 1985 году 7% расхо-дуемого природного газа будет тратиться в этих же целях. Однако, как считает доктор Фрэнсис, «производя аммиак с помощью ОТЕС, мы тем самым сбережем 7% наших за-пасов природного газа».

Более того, аммиак можно использовать и для произ-водства синтетического газа: его можно вновь разложить на водород и азот, а затем водород использовать для про-изводства электроэнергии. К тому же водород можно за-пасать и в виде гидритов металлов для последующего преобразования с целью получения электроэнергии.

Рассматривается также вопрос и об установке на бор-ту таких судов-заводов специальных тиглей для выплавки никеля и молибдена. Особенно же интересует крупные компании алюминий. В западном мире используется огромное количество алюминия, на производство которо-го тратится гигантское количество энергии. Суда-заводы, имеющие на борту электростанцию типа ОТЕС, легко мо-гут быть использованы и для этих целей. Бокситы, явля-ющиеся сырьем для производства алюминия, в изобилии имеются на Ямайке, в Бразилии, Гвинее и Австралии. Их можно переправлять на плавающие неподалеку суда-заводы, где руда будет перерабатываться в алюминий. Шлак затем можно сбрасывать в море, а ящики с алюми-ниевыми брикетами на судах транспортировать на берег.

Вслед за АПЛ, «Локхид», ТРВ, «Си солар пауэр, инк.» и другие компании также приступили к рассмотрению проектов строительства судов-заводов ОТЕС – индустри-альных комплексов, использующих энергию океана. Од-нако все это – дело далекого будущего. В ближайшем же будущем суда-заводы ОТЕС, возможно, будут использо-ваться для извлечения из моря ценных продуктов: сжи-женных водорода, кислорода, хлора и метанола.

К каким же последствиям приведет создание ОТЕС? Не принесет ли оно вреда природе и человеку?

По мнению большинства ученых, могут возникнуть определенные отрицательные последствия, но для выяс-нения вопроса, в чем они проявятся, понадобится некото-рое время. Возможно, произойдут некоторые локальные изменения в морской экосистеме, но они могут компенси-роваться тем, что по трубам на поверхность будет пода-ваться богатая питательными веществами вода. Возможно некоторое отравление воды металлическими частями теп-лообменников и используемыми средствами защиты про-тив обрастания, точно так же, как и в результате утечки рабочей жидкости. Кроме того, вероятно, что определен-ное воздействие на океан окажет и передача тепла от по-верхностных слоев к более глубоким. Возможны даже ло-кальные изменения в климате, если количество углекис-лого газа, выделяющегося из глубинной холодной воды в атмосферу, достигнет существенной величины. Однако специалисты по ОТЕС считают, что это маловероятно, так как холодная вода будет возвращаться в глубину без ка-кого-либо контакта с атмосферой.

Тем не менее в целом даже скептики признают ОТЕС перспективным источником энергии, способным произ-водить ее 24 часа в сутки, в солнечную и дождливую по-году, хотя применение ОТЕС и ограничено поясом тропи-ческих вод. Ведь ни один энергоресурс или источник энергии (новый или старый) не является всегда и везде доступным. Наша задача – использовать энергетические возможности там, где это наиболее выгодно. Только та-ким способом и сможем мы удовлетворять наши энерге-тические потребности.

 

 

СОДЕРЖАНИЕ КНИГИ:  ОКЕАНЫ ЭНЕРГИИ

 

Смотрите также:

 

Достоинства и недостатки геотермальной энергетики. Источники тепла...

Только в верхнем трехкилометровом слое Земли запасено количество тепловой энергии
В Дагестане уже длительное время термальные воды используются для теплоснабжения.

 

Энергия приливов. Возможности получения энергии из океана

Термальная энергия океана.
Специалисты, занимающиеся проектами использования термальной энергии океана, считают, что подобные установки имеют значительные...

 

...сведения из молекулярной физики. Идеальный газ. Тепловая энергия...

Тепловая энергия тела складывается из кинетической энергии всех его молекул.
величине тепловой энергии, которая в каждый данный момент в среднем приходится.

 

Геотермические электростанции. Генераторы

Запасы тепловой энергии вулканов весьма велики. Например, в очагах магмы одного Авачинского вулкана, по приближенным оценкам, запас термальной энергии может обеспечить...

 

Альтернатива. Свободная энергия

Концепция физического вакуума, как источника энергии, находит все больше сторонников.
Производство электролитических термальных ячеек начато корпорацией Nova Resources Group...

 

Геотермальные источники энергии. Подземные воды, как живая кровь...

По весьма приближенным оценкам, прогнозные запасы термальных вод (от 50 до 250° С) нашей
Этот огромный резерв экологически чистой тепловой энергии может заменить до 150 млн т...

 

Гибридные солнечные станции. Биогаз. Биоконверсия солнечной энергии....

Преимущество солнечно-термальных станций в том
Стоимость энергии, вырабатываемой ее станциями последнего образца, сопоставима со стоимостью энергии тепловых станций.

 

Термодинамические законы. Первое начало термодинамики....

Окружающая нас среда обладает значительными запасами тепловой энергии. Двигатель, работающий только за счет энергии находящихся в тепловом равновесии тел...