Мои Конспекты
Главная | Обратная связь


Автомобили
Астрономия
Биология
География
Дом и сад
Другие языки
Другое
Информатика
История
Культура
Литература
Логика
Математика
Медицина
Металлургия
Механика
Образование
Охрана труда
Педагогика
Политика
Право
Психология
Религия
Риторика
Социология
Спорт
Строительство
Технология
Туризм
Физика
Философия
Финансы
Химия
Черчение
Экология
Экономика
Электроника

ТЕОРЕТИЧНА ЧАСТИНА



 

Підприємства паливно-енергетичного комплексу (ПЕК) є джерелом більше 48% забруднюючих речовин, що надходять в атмосферу в результаті господарської діяльності у всіх галузях економіки. А в промислових викидах частка підприємств ПЕК становить близько 60%. Негативний вплив підприємств ПЕК на навколишнє середовище виражається не тільки в забрудненні природних середовищ органічними й неорганічними речовинами, але також й у результаті вилучення й деградації ґрунтів і земель через складування й накачування відходів, підтоплення, підробітку територій, зміни сейсмотектоничних умов й ін. Також всім відомо, що запаси нафти, вугілля, газу не нескінченні. І строк їхнього використання, по оцінках різних фахівців, коливається в різних місцях від тисячі до десятка років! Не така вже блискуча перспектива залишити нащадків без енергетичного забезпечення. Особливо з огляду на стійку тенденцію подорожчання нафти й газу. І чим далі, тим більш швидкими темпами. А про глобальну зміну клімату доводиться останні кілька років не тільки чути з різних трибун, але й відчувати на собі, спостерігаючи перегони температури на градуснику. Все це привело до більше глибокого вивчення й використання нетрадиційних джерел енергії (НДЕ). До них відносять енергію вітру, Сонця, геотермальну енергію, біомасу й енергію Світового океану. Основна перевага поновлюваних джерел енергії їхня невичерпність й екологічна чистота. Їхнє використання не змінює енергетичний баланс планети. Але також ці джерела енергії мають і негативні властивості. Це мала щільність потоку (питома потужність) і мінливість у часі більшості НДЕ. Перша обставина змушує створювати більші площі енергоустановок, що перехоплюють потік використовуваної енергії (приймальні поверхні сонячних установок, площа ветроколеса, протяжні греблі приливних електростанцій і т.п.). Це приводить до великої матеріалоємності подібних пристроїв, а, отже, до збільшення питомих капіталовкладень у порівнянні із традиційними енергоустановками. Але, підвищені капіталовкладення згодом окупаються за рахунок низьких експлуатаційних витрат. Наприклад, нормальній сонячній батареї не потрібний ремонт кілька десятків(!) років. Ці якості й послужили причиною бурхливого розвитку поновлюваної енергетики в усім світі й досить оптимістичних прогнозів їхнього розвитку в найближчому десятилітті.

Різні види НДЕ перебувають на різних стадіях освоєння. Як це не парадоксально, найбільше застосування одержав самий мінливий і непостійний вид енергії - вітер. Особливо активно розвивається вітроенергетика - 24% у рік. Зараз це найбільш швидкий зростаючий сектор енергетичної промисловості у світі. У багатьох країнах виникла нова галузь - вітроенергетичне машинобудування. Очевидно, і в найближчій перспективі вітроенергетика збереже свої передові позиції. Світовими лідерами по застосуванню енергії вітри є США, Німеччина, Нідерланди, Данія, Індія. У Європі вітрогенератори стали звичним елементом пейзажу. Наприклад, у Данії 13% електроенергії вже зараз виробляється за допомогою поновлюваних джерел. Половина вітрових турбін виготовляється саме в цій країні, звідси їх розвозять по всьому світлу.

 

ЕНЕРГІЯ ВІТРУ

 

На початку ХХ століття інтерес до повітряних гвинтів і вітроколесам не був відособлений від загальних тенденцій часу - використати вітер, де це тільки можливо. Спочатку найбільшого поширення вітроустановки одержали в сільському господарстві. Повітряний гвинт використали для приводу суднових механізмів.

Істотним недоліком енергії вітру є її мінливість у часі, але його можна компенсувати за рахунок розташування вітроагрегатів. Якщо в умовах повної автономії об'єднати кілька десятків великих вітроагрегатів, то середня їхня потужність буде постійною. При наявності інших джерел енергії вітрогенератор може доповнювати існуючі. І, нарешті, від вітродвигуна можна безпосередньо одержувати механічну енергію.

Принцип дії всіх вітродвигунів один: під напором вітру обертається вітроколесо з лопатами, передаючи крутний момент через систему передач валу генератора, що виробляє електроенергію. Чим більший діаметр вітроколеса, тим більший повітряний потік воно захоплює й тим більшу енергію виробляє агрегат.

Принципова простота дає тут винятковий простір для конструкторської творчості, але тільки недосвідченому погляду вітроагрегат представляється простою конструкцією.

Більшість типів вітродвигунів відомі так давно, що історія умовчує імена їхніх винахідників. Основні різновиди вітроагрегатів зображені на рис. 1. Вони діляться на дві групи:

1.ветродвигатели з вертикальною віссю обертання (карусельні: лопатеві

(1) і ортогональні (6)).

2.ветродвигатели з горизонтальною віссю обертання (крыльчатые) (2-5);

Типи крильчатих вітродвигунів відрізняються тільки кількістю лопат.

 

 

Рис 1. Типи вітродвигунів

 

 

Рис.2. Традиційний крильчатий вітродвигун

 

Традиційне компонування вітряків - з горизонтальною віссю обертання (рис.2) - непогане рішення для агрегатів малих розмірів і потужностей. Коли ж розмахи лопат виросли, таке компонування виявилося неефективне, тому що на різній висоті вітер дує в різні сторони. У цьому випадку не тільки не вдається оптимально орієнтувати агрегат по вітрі, але й виникає небезпека руйнування лопат.

Для крильчатих вітродвигунів, найбільша ефективність яких досягається при дії потоку повітря перпендикулярно до площини обертання лопат крил, потрібний пристрій автоматичного повороту осі обертання. Із цією метою застосовують кристабілізатор. Карусельні вітродвигуни володіють перевагою - можуть працювати при будь-якому напрямку вітру, не змінюючи свого положення.

Коефіцієнт використання енергії вітру в крильчатих вітродвигунах набагато вищий, ніж у карусельних. У той же час, у карусельних вітродвигунах набагато більший момент обертання. Він максимальний для карусельних лопатевих агрегатів при нульовій відносній швидкості вітру.

Поширення крильчатих вітроагрегатів порозумівається величиною швидкості їхнього обертання. Вони можуть безпосередньо з'єднуватися з генератором електричного струму без підвищуваного редуктора. Швидкість обертання крильчатих вітродвигунів обернено пропорційна кількості крил, тому агрегати з кількістю лопат більше трьох практично не використовуються.

Карусельні

Розходження в аеродинаміці дає карусельним установкам перевагу у порівнянні із традиційними вітряками. При збільшенні швидкості вітру вони швидко нарощують силу тяги, після чого швидкість обертання стабілізується. Карусельні вітродвигуни тихохідні й це дозволяє використати прості електричні схеми, наприклад, з асинхронним генератором, без ризику зазнати аварії при випадковому пориві вітру. Ще більш важливою перевагою карусельної конструкції стала її здатність без додаткових хитрувань стежити за тим “звідки дує вітер”, що досить істотно для приземних потоків. Вітродвигуни подібного типу будуються в США, Японії, Англії, ФРН, Канаді.

Карусельний лопатевий вітродвигун найбільш простий в експлуатації. Його конструкція забезпечує максимальний момент при запуску вітродвигуна й автоматичне саморегулювання максимальної швидкості обертання в процесі роботи. Зі збільшенням навантаження зменшується швидкість обертання й зростає обертаючий момент аж до повної зупинки.

Ортогональні

Ортогональні вітроагрегати, як думають фахівці, перспективні для великої енергетики. Сьогодні перед вітропоклонниками ортогональних конструкцій постають певні труднощі. Серед них, зокрема, проблема запуску.

В ортогональних установках використається той же профіль крила, що й у дозвуковом літаку (див. рис. 1. (6)). Літак, перш ніж “обпертися” на піднімальну силу крила, повинен розбігтися. Спочатку до неї потрібно підвести енергію - розкрутити й довести до певних аеродинамічних параметрів, а вже потім вона сама перейде з режиму двигуна в режим генератора.

Відбір потужності починається при швидкості вітру близько 5 м/с, а номінальна потужність досягається при швидкості 14-16 м/с. Попередні розрахунки вітроустановок передбачають їхнє використання в діапазоні від 50 до 20 000 кВт. У реалістичній установці потужністю 2000 кВт діаметр кільця, по якому рухаються крила, складе близько 80 метрів.

У потужного вітродвигуна більші розміри. Однак можна обійтися й малими - взяти числом, а не розміром. Постачивши кожен електрогенератор окремим перетворювачем, можна просумувати вихідну потужність, вироблювану генераторами. У цьому випадку підвищується надійність і живучість вітроустановки.

Широкому застосуванню вітроелектричних агрегатів у звичайних умовах поки перешкоджає їхня висока собівартість. Навряд чи потрібно говорити, що за вітер платити не потрібно, однак машини, потрібні для того, щоб запрягти його в роботу, обходяться занадто дорого.

При використанні вітру виникає серйозна проблема: надлишок енергії у вітряну погоду й недолік її в періоди затишності. Як же накопичувати й зберегти взапас енергію вітру? Найпростіший спосіб полягає в тому, що вітряне колесо рухає насос, що накопичує воду в розташований вище резервуар, а потім вода, стікаючи з нього, пускає в хід водяну турбіну й генератор постійний або змінний токи. Існують й інші способи й проекти: від звичайних, хоча й малопотужних акумуляторних батареях до розкручування гігантських маховиків або нагнітання стисненого повітря в підземні печери й аж до виробництва водню як паливо. Особливо перспективним представляється останній спосіб. Електричний струм від вітроагрегата розкладає воду на кисень і водень, Водень можна зберігати в зрідженому виді й спалювати в топленнях теплових електростанцій у міру потреби.

 

ЕНЕРГІЯ СОНЦЯ

 

Проблема утилізації екологічно чистої й притім «дармової сонячної енергії» хвилює людство з незапам'ятних часів, але тільки недавно успіхи в цьому напрямку дозволили почати формувати реальний розвиваючий ринок сонячної енергетики. До теперішнього часу основними способами прямої утилізації сонячної енергії є перетворення її в електричну й теплову. Пристрої, що перетворюють сонячну енергію в електричну, називаються фотоелектричними або фотовольтними, а прилади, що перетворять сонячну енергію в теплову - термічними. Останнім часом все більшого поширення одержують так називані гібридні або як їх ще називають комбіновані системи, що сполучають у собі функції фотовольтних і термічних пристроїв. Відмінною рисою гібридних систем є можливість їхнього функціонування в автономному режимі, без підключення до централізованих енергосистем. У літературі всі три типи приладів називаються геліосистемами. Зараз, сумарна світова потужність автономних фотоелектричних установок досягла 500 МВт.

Існує два основних напрямки в розвитку сонячної енергетики: рішення глобального питання постачання енергії й створення сонячних перетворювачів, розрахованих на виконання конкретних локальних завдань. Ці перетворювачі, у свою чергу, також діляться на дві групи: високотемпературні й низькотемпературні.

У перетворювачах першого типу сонячні промені концентруються на невеликій ділянці, температура якого здійметься до 3000°С. Такі установки вже існують. Вони використаються, наприклад, для плавки металів (див. рис. 4.)

 

 

Рис. 4. Високотемпературний геліостат

 

Найбільша численна частина сонячних перетворювачів працює при набагато менших температурах – порядку 100-200°С. З їхньою допомогою підігрівають воду, обезсолюють її, піднімають із колодязів. У сонячних кухнях готовлять їжу.

Сонячні установки практично не вимагають експлуатаційних витрат, не мають потреби в ремонті й вимагають витрат лише на їхнє спорудження й підтримку в чистоті. Працювати вони можуть нескінченно.

З дитинства багато хто пам'ятає, що за допомогою збірної лінзи від сонячного світла можна запалити папір. У промислових установках лінзи не використаються: вони важкі, дорогі й важкі у виготовленні.

Сфокусувати сонячні промені можна й за допомогою ввігнутого дзеркала. Воно є основною частиною геліоконцентратора, приладу, у якому паралельні сонячні промені збираються за допомогою ввігнутого дзеркала. Якщо у фокус дзеркала помістити трубу з водою, то вона нагріється. Такий принцип дії сонячних перетворювачів прямої дії.

Найбільше ефективно їх можна використати в південних широтах, але й у середній смузі вони знаходять застосування. Дзеркала в установках використовуються або традиційні - скляні, або з полірованого алюмінію. Найбільш ефективні концентратори сонячного випромінювання (рис. 6) мають форму:

1.циліндричного параболоїда (а);

2.параболоїда обертання (б);

3.плоско-лінійної лінзи Френеля (в).

 

 

Рис. 5. Форми концентраторів сонячної енергії

 

Фірма Loose Industries на сонячно-газовій електростанції в Каліфорнії використає систему параболо-циліндричних довгих відбивачів у вигляді жолоба. У його фокусі проходить труба з теплоносієм – дифенілом, що нагрівають до 350°С. Жолоб повертається для спостереження за сонцем тільки навколо однієї осі (а не двох, як плоскі геліостати). Це дозволило спростити систему спостереження за сонцем. Сонячна енергія може безпосередньо перетворювати в механічну. Для цього використається двигун Стирлинга. Якщо у фокусі параболічного дзеркала діаметром 1,5 м установити динамічний перетворювач, що працює по циклу Стірлінга, одержуваної потужності (1 квт) досить, щоб піднімати із глибини 20 метрів 2 м води в годину.

У реальних геліосистемах плоско-лінійна лінза Френеля використовується рідко через її високу вартість.

 

 

Рис.6. Сонячний водонагрівач

 

Водонагрівачі. Водонагрівач призначений для постачання гарячою водою, в основному, індивідуальних господарств. Пристрій складається з короба зі змійовиком, бака холодної води, бака-акумулятора й труб. Короб стаціонарно встановлюється під кутом 30-50° з орієнтацією на південну сторону. Холодна, більше важка, вода постійно надходить у нижню частину короба, там вона нагрівається й, витиснута холодною водою, надходить у бак-акумулятор. Вона може бути використана для опалення, для душу або для інших побутових потреб.

Денна продуктивність на широті 50° приблизно дорівнює 2 кВт/ч із квадратного метра. Температура води в баці-акумуляторі досягає 60-70°. КПД установки - 40%.

Теплові концентратори. Кожний, хто хоч раз бував у теплицях, знає, як різко відрізняються умови всередині від навколишніх: температура в ній вище. Сонячні промені майже безперешкодно проходять крізь прозоре покриття й нагрівають ґрунт, рослини, стіни, конструкцію даху. У зворотному напрямку тепло розсіюється мало через підвищену концентрацію вуглекислого газу. По подібному принципі працюють і теплові концентратори.

Одним з лідерів практичного використання енергії Сонця стала Швейцарія. Тут побудовано приблизно 2600 геліоустановок на кремнієвих фотоперетворювачах потужністю від 1 до 1000 квт і сонячних колекторних пристроїв для одержання теплової енергії. Програма, що одержала найменування “Солар-91” і здійснювана під гаслом “За енергонезалежну Швейцарію!”, вносить помітний вклад у рішення екологічних проблем й енергетичну незалежність країни импортирующей сьогодні більше 70 відсотків енергії.

Програма “Солар-91” здійснюється практично без підтримки державного бюджету, в основному, за рахунок добровільних зусиль і засобів окремих громадян, підприємців і муніципалітетів. Геліоустановку на кремнієвих фотоперетворювачах, найчастіше потужністю 2-3 кВт, монтують на дахах і фасадах будинків. Вона займає приблизно 20-30 квадратних метрів. Така установка виробляє в рік у середньому 2000 кВт/год електроенергії, що досить для забезпечення побутових потреб середнього швейцарського будинку й зарядки бортових акумуляторів електромобіля. Денний надлишок енергії в літню пору направляють в електричну мережу загального користування. Узимку ж, особливо в нічний годинник, енергія може бути безкоштовно повернута власникові геліоустановки.

Сонячна енергія - найбільш грандіозний, дешевий, але й, мабуть, найменш використований людиною джерело енергії.

Останнім часом інтерес до проблеми використання сонячної енергії різко зріс. Потенційні можливості енергетики, засновані на використанні безпосереднього сонячного випромінювання, надзвичайно великі.

Використання всього лише 0,0125% енергії Сонця могло б забезпечити всі сьогоднішні потреби світової енергетики, а використання 0,5% повністю покрити потреби на перспективу. На жаль, навряд чи коли-небудь ці величезні потенційні ресурси вдасться реалізувати в більших масштабах. Тільки дуже невелика частина цієї енергії може бути практично використана. Чи не головна причина подібної ситуації - слабка щільність сонячної енергії. Простий розрахунок показує, що якщо зніма з 1 м 2 освітленої сонцем поверхні потужність у середньому становить 160 Вт, те для генерування 100 тис. квт потрібно знімати енергію із площі в 1,6 км 2. Жоден з відомих у цей час способів перетворення енергії не може забезпечити економічну ефективність такої трансформації.

Найпростіший колектор сонячного випромінювання являє собою зачернений металевий (як правило, алюмінієвий) аркуш, усередині якого розташовуються труби із циркулюючої в ній рідиною. Нагріта за рахунок сонячної енергії, поглиненої колектором, рідина надходить для безпосереднього використання. Відповідно до розрахунків виготовлення колекторів сонячного випромінювання площею 1 км 2, вимагає приблизно 10000 тонн алюмінію. Доведені ж на сьогодні світові запаси цього металу оцінюються в 1170000 000 тонн.

Сонячна енергетика ставиться до найбільше матеріалоємних видів виробництва енергії. Великомасштабне використання сонячної енергії спричиняє гігантське збільшення потреби в матеріалах, а, отже, і в трудових ресурсах для видобутку сировини, його збагачення, одержання матеріалів, виготовлення геліостатів, колекторів, інших апаратур, їхнього перевезення. Поки ще електрична енергія, породжена сонячними променями, обходиться набагато дорожче, ніж одержувана традиційними способами. Учені сподіваються, що експерименти, які вони проводять на досвідчених установках і станціях, допоможуть вирішити не тільки технічні, але й економічні проблеми.

Але, проте, станції-перетворювачі сонячної енергії будують, і вони працюють.

Учені й енергетики продовжують вести роботу з пошуку нових більше дешевих можливостей використання сонячної енергії. Виникають нові ідеї, нові проекти.

 

ТЕРМАЛЬНА ЕНЕРГІЯ ЗЕМЛІ

 

Здавна люди знають про стихійні прояви гігантської енергії, що таїться в надрах земної кулі. Пам'ять людства зберігає пам’ять про катастрофічні виверження вулканів, що унесли мільйони людських життів, що невпізнанно змінили вигляд багатьох місць на Землі. Потужність виверження навіть порівняно невеликого вулкана колосальна, вона багаторазово перевищує потужність самих великих енергетичних установок, створених руками людини. Правда, про безпосереднє використання енергії вулканічних вивержень говорити не доводиться - немає в людей можливостей приборкати цю непокірливу стихію, та й, на щастя, виверження ці досить рідкі події.

Енергетика землі (геотермальна енергетика) базується на використанні природної теплоти Землі. Надра Землі таять у собі колосальне, практично невичерпне джерело енергії.

Джерела геотермальної енергії можуть бути двох типів. Перший тип - це підземні басейни природних теплоносіїв - гарячої води (гідротермальні джерела), або пари (паротермальні джерела), або пароводяної суміші. Власне кажучи, це безпосередньо готові до використання «підземні казани», звідки воду або пару можна добути за допомогою звичайних свердловин. Другий тип - це тепло гарячих гірських порід. Накачуючи в такі обрії воду, можна також одержати пару або перегріту воду для подальшого використання в енергетичних цілях.

Але в обох варіантах використання головний недолік полягає у дуже слабкій концентрації геотермальної енергії. Втім, у місцях утворення своєрідних геотермічних аномалій, де гарячі джерела або породи підходять порівняно близько до поверхні й де при зануренні вглиб на кожні 100 м температура підвищується на 30-40°С, концентрація геотермальної енергії може створювати умови й для господарського використання. Залежно від температури води, пари або пароводяної суміші геотермальні джерела підрозділяються на низько- і середньотемпературні (з температурою до 130 – 150° С) і високотемпературні (понад 150°). Від температури багато в чому залежить характер їхнього використання.

Можна зтверджувати, що геотермальна енергія має чотири вигідні відмітні риси.

По-перше, її запаси практично невичерпні. По оцінках кінця 70-х років до глибини 10 км вони становлять таку величину, що в 3,5 тисячі разів перевищує запаси традиційних видів мінерального палива.

По-друге, геотермальна енергія досить широко поширена. Концентрація її зв'язана в основному з поясами активної сейсмічної й вулканічної діяльності, які займають 1/10 площі Землі. У межах цих поясів можна виділити окремі найбільш перспективні «геотермальні райони», прикладами яких можуть служити Каліфорнія в США, Нова Зеландія, Японія, Ісландія, Камчатка, Північний Кавказ у Росії.

По-третє, використання геотермальної енергії не вимагає більших витрат, тому що в цьому випадку мова йде про вже «готові до вживання», створених самою природою джерелах енергії.

Нарешті, по-четверте, геотермальна енергія в екологічному відношенні зовсім нешкідлива й не забруднює навколишнє середовище.

Геотермальну енергію використають для вироблення електроенергії, обігріву житла, теплиць і т.п. Як теплоносій використають суху пару, перегріту воду або якого-небудь теплоносія з низькою температурою кипіння (аміак, фреон і т.п.).

Різке збільшення цін на паливо, труднощі з його одержанням, виснаження паливних ресурсів - всі ці видимі ознаки енергетичної кризи викликали в останні роки в багатьох країнах значний інтерес до нових джерел енергії, у тому числі до енергії Світового океану.

 

ЕНЕРГІЯ СВІТОВОГО ОКЕАНУ

 

Відомо, що запаси енергії у Світовому океані колосальні, адже дві третини земної поверхні (361 млн. кв. км) займають моря й океани: акваторія Тихого океану становить 180 млн. кв. км, Атлантичного - 93 млн. кв. км, Індійського - 75 млн. кв. км. Так, теплова енергія, що відповідає перегріву поверхневих вод океану в порівнянні з донними, скажемо, на 20 градусів, має величину порядку 1026 Дж. Кінетична енергія океанських плинів оцінюється величиною порядку 1018 Дж.

Енергія океану давно залучає до себе увага людини. У середині 80-х років уже діяли перші промислові установки, а також велися розробки по наступних основних напрямках: використання енергії припливів, прибою, хвиль, різниці температур води поверхневих і глибинних шарів океану, плинів і т.д.

Століттями люди міркували над причиною морських припливів і відливів. Сьогодні ми вірогідно знаємо, що могутнє природне явище - ритмічний рух морських вод викликають сили притягання Місяця й Сонця. Приливні хвилі таять у собі величезний енергетичний потенціал - 3 млрд. квт.

Росте інтерес фахівців до приливних коливань рівня океану в узбереж материків. Енергію припливів протягом століть людина використала для приведення в дію млинів і лісопилок.

До числа енергетичних ресурсів Світового океану відносять також енергію хвиль і температурного градієнта. Енергія вітрових хвиль сумарно оцінюється в 2,7 млрд. квт у рік. Досвіди показали, що її варто використати не у берега, куди хвилі приходять ослабленими, а у відкритому морі або в прибережній зоні шельфу. У деяких шельфових акваторіях хвильова енергія досягає значної концентрації: у США і Японії - близько 40 кВт на метр хвильового фронту, а на західному узбережжі Великобританії - навіть 80 кВт на 1 метр. Використання цієї енергії, хоча й у місцевих масштабах, уже почате у Великобританії і Японії.

Британські острови мають дуже довгу берегову лінію, у багатьох місцях море залишається бурхливим протягом тривалого часу. По оцінках учених, за рахунок енергії морських хвиль в англійських територіальних водах можна було б одержати потужність до 120 ГВт, що вдвічі перевищує потужність всіх електростанцій, що належать Британському центральному електроенергетичному керуванню.

Бакени й маяки, що використають енергію хвиль, уже засіяли прибережні води Японії. Протягом багатьох літ бакени - свистки берегової охорони США діють завдяки хвильовим коливанням. Сьогодні навряд чи існує прибережний район, де не було б свого власного винахідника, що працює над створенням пристрою, що використає енергію хвиль.

Велику увагу придбала "океанотермічна енергоконверсія" (ОТЕК), тобто одержання електроенергії за рахунок різниці температур між поверхневими й засмоктуваними насосом глибинними океанськими водами, наприклад при використанні в замкнутому циклі турбіни таких легковипаровуючих рідин як пропан, фреон або амоній.

Принцип дії цих станцій полягає в наступному: теплу морську воду (24-32 ºС) направляють у теплообмінник, де рідкий аміак або фреон перетворюються в пару, що обертає турбіну, а потім надходить у наступний теплообмінник для охолодження й конденсації водою з температурою 5-6 ºС, що надходить із глибини 200-500 метрів. Одержувану електроенергію передають на берег по підводному кабелю, але її можна використати й на місці (для забезпечення видобутку мінеральної сировини із дна або його виділення з морської води). Перевагою подібних установок - можливість їхньої доставки в будь-який район Світового океану. До того ж, різниця температур різних шарів океанічної води - більш стабільне джерело енергії, чим, скажемо, вітер, Сонце, морські хвилі або прибій. Перша така установка була пущена в 1981 році на острові Науру. Єдиний недолік таких станцій - їхня географічна прихильність до тропічних широт.

ВНУТРІШНЯ ЕНЕРГІЯ МОЛЕКУЛ ВОДИ

 

Звичайно, доступ до запасів електроенергії ОТЕС надає чудові можливості, але (принаймні, поки) електрика не піднімає в небо літаки, не буде рухати легкові й вантажні автомобілі й автобуси, не поведе кораблі через моря. Однак літаки й легкові автомобілі, автобуси й вантажівки можуть приводитися в рух газом, який можна витягати з води. Цей газ - водень, і він може використатися як пальне. Водень - один з найпоширеніших елементів у Всесвіті. В океані він утримується в кожній краплі води. Витягнутий з води водень можна спалювати як паливо й використовувати не тільки для того, щоб надавати рух різним транспортним засобам, але й для одержання електроенергії. Все більше число хіміків й інженерів з ентузіазмом ставиться до "водневої енергетики" майбутнього, тому що отриманий водень досить зручно зберігати: у вигляді стисненого газу в танкерах або в зрідженому виді в криогенних контейнерах при температурі 423 градуса по Фаренгейту (-203 С).

Його можна зберігати й у твердому виді після з'єднання із залізо-титановим сплавом або з магнієм для утворення металевих гідридів. Після цього їх можна легко транспортувати й використати в міру необхідності.

Таким чином, в океані, що становить 71 відсоток поверхні планети, потенційно є різні види енергії - енергія хвиль і припливів; енергія хімічних зв'язків газів, живильних речовин, солей й інших мінералів; схована енергія водню, що перебуває в молекулах води; енергія припливів, спокійно й нескінченно рухаються в різних частинах океану; дивна по запасах енергія, яку можна одержувати, використовувати різницю температур води океану на поверхні й у глибині, і їх можна перетворити в стандартні види палива.

При сучасних темпах науково-технічного прогресу істотні зрушення в океанській енергетиці повинні відбутися в найближчі десятиліття. Океан наповнений неземною енергією, що надходить у нього з космосу. Вона доступна й безпечна, і не забруднює навколишнє середовище, невичерпна й вільна. З космосу надходить енергія Сонця. Вона нагріває повітря й утворить вітри, що викликають хвилі. Вона нагріває океан, що накопичує теплову енергію. Вона надає руху плин, який в той же час міняє свій напрямок під впливом обертання Землі. З космосу ж надходить енергія сонячного й місячного притягання. Вона є рушійною силою системи Земля - Місяць і викликає припливи й відливи. Океан - це не плоский, безжиттєвий водний простір, а величезна комора неспокійної енергії.

Деякі з океанських енергетичних установок, що пропонувалися, можуть бути реалізовані, і стати рентабельними вже в цей час. Разом з тим варто очікувати, що творчий ентузіазм, мистецтво й винахідливість науково-інженерних працівників поліпшать існуючі й створять нові перспективи для промислового використання енергетичних ресурсів Світового океану.

 

ЕНЕРГІЯ БІОМАСИ

 

Поняття «біомаса» відносять до речовин рослинного або тваринного походження, а також відходам, одержуваним у результаті їхньої переробки. В енергетичних цілях енергію біомаси використовують подвійно: шляхом безпосереднього спалювання або шляхом переробки в паливо (спирт або биогаз). Є два основних напрямки одержання палива з біомаси: за допомогою термохімічних процесів або шляхом біотехнічної переробки. Досвід показує, що найбільш перспективна біотехнологічна переробка органічної речовини. У середині 80-х років у різних країнах діяли промислові установки по виробництву палива з біомаси. Найбільш широке поширення одержало виробництво спирту.

Один з найбільш перспективних напрямків енергетичного використання біомаси – виробництво з її біогаза, що складається на 50-80% з метану й на 20-50% з вуглекислоти. Його теплотворна здатність – 5-6 тис. ккал/м3 .

Біогаз можна конвертувати в теплову й електричну енергію, використати у двигунах внутрішнього згоряння для одержання синтезу газа й штучного бензину.

Виробництво біогаза з органічних відходів дає можливість вирішувати одночасно три завдання: енергетичну, агрохімічну (одержання добрив типу нітрофоски) і екологічну.

Установки по виробництву біогаза розміщають, як правило, у районі великих міст, центрів переробки сільськогосподарської сировини.