Энергетика сегодня и завтра

Мощность океанских течений Куросио и Гольфстрим достигает трех миллиардов киловатт. Еще несколько десятилетий назад появились предложения об использовании энергии этих гигантских океанских «рек». Сегодня разработаны и конкретные проекты. Так, по мнению американских энтузиастов-энергетиков, при скорости течения 5–7 километров в час турбина диаметром 170 метров и длиной 80 метров, закрепленная якорем на глубине 30 метров под поверхностью океана, сможет обеспечить мощность 50 тысяч киловатт. Американские энтузиасты-энергетики предложили проект, согласно которому двести алюминиевых турбин, установленных под водой в 30 километрах от побережья Флориды, будто бы дадут 10 миллионов киловатт.

Не все специалисты уверены в правильности расчетов.

«Нужно изучить, как изменится скорость течения и его температура. Не погубят ли рыбу вращающиеся лопасти алюминиевых турбин?» — тревожатся океанологи. «Не дорого ли передавать энергию из-под воды на расстояние десятков километров? Смогут ли станции проработать 30 лет в океане?» — вопрошают оппоненты. Пока решено построить опытную установку с турбиной диаметром 10 метров.

Океан аккумулирует много солнечной энергии, но распределяется она неравномерно. Вода нагревается в тропических и субтропических зонах и оттуда растекается к полюсам. Холодная вода от полюсов течет в обратном направлении, но уже в глубине океана. Разница температур между поверхностью океана и на полукилометровой глубине может составлять 30 градусов. Если имеется столь значительная разность температур, то в принципе несложно создать электрогенератор.

Устройство для получения электроэнергии не отличается принципиально от существующих тепловых электростанций. Нагретая солнцем океанская вода с температурой 24–28 градусов в теплообменнике испаряет аммиак. Пары аммиака вращают турбину электрогенератора и поступают в другой теплообменник, где охлаждаются пятиградусной водой и конденсируются. Одна из основных трудностей — как поднять с полукилометровой или километровой глубины громадные массы холодной воды. Скажем, электростанция мощностью 200–400 мегаватт потребует для своей работы 5 тысяч кубических метров такого охладителя в секунду, что лишь немного уступает стоку Волги. Труба, пропускающая этот огромный водный поток, должна будет иметь диаметр около 30 метров.

Предлагается использовать вместо аммиака теплую морскую воду. Чтобы превратить ее в пар, с помощью вакуум-насосов в 15 раз понижается атмосферное давление. Вода закипает, пары направляются в турбину, а из нее попадают в конденсатор, охлаждаемый морской водой с глубины. Достоинство этой схемы — не нужен аммиак или фреон. Кроме того, в конденсаторе побочно получается пресная вода. Но не будут ли выделяющиеся при испарении морской воды растворенные в ней газы препятствовать созданию необходимого вакуума? Не уйдет ли вся генерируемая полезная мощность на вакуум-насосы?

А самое главное препятствие — при вскипании морской воды резко возрастает концентрация солей, которыми забивается оборудование, и оно из-за коррозии быстрее выходит из строя.

Таким образом, еще не пришло время в широких масштабах практически использовать для производства электроэнергии течения и разницу температур. А вот волны и приливы уже сейчас дают энергию.

Чем круче и мощнее волна, чем чаще она накатывает, тем больше полезной работы она способна совершить. Во внутренних морях типа Каспийского и Черного расстояние между соседними гребнями достигает 60 метров, а высота волн — 6–7 метров, в Средиземном же море — соответственно 250 и 9 метров. В открытом океане встречаются и полуторакилометровые волны высотой 12–15, а иногда и 20 метров. Размеры волн во многом зависят от силы ветра.

В 1806 году английским адмиралом Бофортом была разработана шкала для измерения силы ветра. Ноль баллов — мертвый штиль, а 12 баллов — скорость ветра 30 метров в секунду. Этой скорости соответствует волнение моря 9 баллов. Кстати, многие связывают легендарный девятый вал с 9 баллами. Однако исследования показали, что отнюдь не всегда девятая волна — самая мощная. Американцы самой сильной волной считают седьмую, древние римляне — десятую, а греки — третью.

Потенциальная мощность всех морских и океанских валов оценивается в 10⁸–10¹⁰ мегаватт. Однако реально можно попытаться использовать лишь 10⁷ мегаватт. Здесь важна мощность, приходящаяся на погонный метр фронта волны. Кое-где она достигает 70 киловатт. В морях нашей страны она меняется от 6 киловатт для Черного моря до 30 для Баренцева.

Первая волновая станция была построена во Франции еще в 1910 году, а теперь устройств, преобразующих энергию волн в электричество, придумано множество. Тут и плавучие резервуары, в которых волна сжимает воздух, а тот, в свою очередь, вращает воздушную турбину, и каплеобразные поплавки, качающиеся на волне и приводящие в действие гидронасосы, и соединенные шарнирами плотики, угол между которыми изменяется в соответствии с формой волны.