Рассказы о вещах

Михаил Ильин

Энергия морей

Тайны океана

Океан – гигантский аккумулятор и преобразователь лучистой энергии Солнца, кинетической энергии ветра, механической энергии вращения Земли и космической энергии притяжения Луны. Все эти виды энергии преобразуются в океане в тепловую энергию и энергию горизонтального и вертикального движения водных масс.

Тепловая энергия моря прямо или косвенно (через испарение) используется атмосферой, кинетическая энергия волн, течений и приливов расходуется на трение, возникающее при перемешивании воды и соприкосновении водных масс с берегами и дном.

Многочисленные проекты использования энергии волн и течений пока не имеют промышленного значения, поэтому инженерная мысль сосредоточена сейчас на эксплуатации приливных колебаний уровня моря и разницы в температуре воды верхних и глубинных слоев океана.

Приливные колебания уровня человек научился использовать давно. В старинных хрониках первые упоминания о приливных мельницах относятся к XI в. На Британских островах в устье р. Дебек и в настоящее время работает такая мельница; о ней говорится в записях Лудбриджского прихода, относящихся к 1170 г. В средние века приливные мельницы и лесопилки работали во многих местах атлантического побережья Западной Европы. Некоторые из них дожили и до середины XX столетия. В. России приливные мельницы мололи зерно на побережье Белого моря. О двух таких мельницах упоминается в оброчной грамоте 1553 г. и в жалованной грамоте того же времени, выданной опричным приказом жителю села Золотицы Григорию Никитичу; во второй грамоте указано место, где они были поставлены, именно в устьях рек Золотицы и Пушлахты. В XVII в. приливная мельница и лесопилка работали на Соловецких островах. В 1760-1764 гг. в Англии был даже объявлен конкурс на лучший проект приливной мельницы. Из девяти представленных моделей пять были премированы.

Энергия морских приливов, в отличие от многих других видов энергии на Земле, не иссякает, так как поддерживается космическими силами притяжения Луны и Солнца и не зависит от перемен в климате и погоде как зависит от них энергия рек. Однажды построенная, приливная станция будет бесперебойно работать тысячи лет, если не случится геологической катастрофы, которая резко изменит уровень моря, или катастрофы космической, в результате которой нарушится взаимодействие сил тяготения в нашей солнечной системе.

Принцип работы приливной электростанции прост. Бухта, отделенная от моря плотиной, образует водохранилище. Во время прилива вода наполняет его и одновременно вращает турбины электростанции; во время отлива вода стекает обратно в море и снова вращает турбины. Турбины устанавливаются в горизонтальных шахтах и устроены так, что могут работать независимо от направления движения воды. Кроме того, лопатки у них могут менять угол наклона к струе воды, что позволяет поддерживать одинаковые обороты при переменном напоре, который меняется вместе с изменением разницы в уровнях воды в море и водохранилище.

У приливных электростанций есть, однако, неудобства, связанные с неравномерным распределением приливной энергии во времени. Величина прилива меняется в течение месяца вместе с фазами Луны и в продолжении суток вследствие вращения Земли вокруг своей оси. Около времени полного прилива и полного отлива станции перестают работать, так как уровни в море и водохранилище выравниваются. Однако различные технические усовершенствования позволяют сократить до минимума простой турбин в течение суток, а комбинированная работа вместе с речной или тепловой электростанцией может выровнять выработку электроэнергии как в течение суточного, так и месячного цикла.

Из числа европейских стран Франция первая вплотную занялась разработкой проектов приливных электростанций. В 1960 г. во Франции в устье р. Ране заработала первая очередь опытной приливной станции мощностью 9 тыс. кВт. Небольшие приливные электростанции работают в Китае. По времени их пуска Китай даже опередил Францию. В России строится опытная приливная электростанция в Кисловской губе на Мурманском побережье и разрабатываются проекты приливных станций в Лумбовской губе и в Мезенском заливе. Подходящие условия для работы приливных электростанций имеются и на нашем тихоокеанском побережье, где величина приливов местами, например, в заливе Шелихова, достигает 10-13 м.

Гидроэнергия рек на земном шаре оценивается в 3750 млн. кВт, энергия приливов – 1000 млн. кВт. Если только третью часть приливной энергии морей удастся освоить, это будет немаловажный вклад в энергетические ресурсы человечества. В прилагаемой таблице перечислены проекты крупнейших приливных электростанций мира.

Другой доступный вид энергии, который может дать море, – термическая энергия. В тропических областях океана температура воды на поверхности 26-28?, а на глубине 400-500 м – около 8-10?, что составляет разницу порядка 20?. Обычно паровые двигатели работают при разнице температур 100 и более градусов. Оказывается, можно их заставить работать и при разнице в 20?. Для этого надо, чтобы вода находилась в котле, где атмосферное давление понижено до 0,01 атмосферы. При таком низком давлении вода закипает и образует пар при температуре 28?. Пар вращает турбину, тоже находящуюся в вакууме. Глубинная вода, подаваемая по турбинам, служит для охлаждения. Газы, содержащиеся в морской воде, предварительно удаляются, чтобы при выделении они не увеличивали атмосферное давление в котле и турбине. Такая гидротермическая электростанция с двумя генераторами по 7 тыс. кВт строится французскими инженерами в Абиджане (Берег Слоновой Кости). Когда все технические трудности будут преодолены и станция начнет работать, откроется новый практически неистощимый источник энергии.

Все виды энергии, которыми пользуется сейчас человечество, бледнеют перед гигантской силой, которую можно извлечь из так называемой тяжелой воды. В такой воде атом кислорода соединен с двумя атомами тяжелого изотопа водорода – дейтерия. Один килограмм тяжелой воды может дать атомную энергию, равную энергии 400 т каменного угля; 5 кг тяжелой воды заменяют 1 кг урана. В случае же овладения человеком термоядерными процессами при соединении дейтерия, извлеченного из тяжелой воды, с литием, 1 кг этого нового вещества, получившего название дейтерида лития, даст энергию, равную 300 тыс. т угля. При превращении 1 г чистого дейтерия в более устойчивые ядра гелия выделится энергии в 10 млн. раз больше, чем при сгорании 1 г угля. Это значит, что в кубе обыкновенной воды со сторонами в 230 м (по подсчетам академика Н. Н. Семенова) заключена энергия, эквивалентная ежегодной мировой добыче угля.

В природных условиях одна часть тяжелой воды приходится в среднем на 5000 частей обыкновенной воды. Таким образом, в океане содержится 274 млрд. т тяжелой воды. Сейчас, употребляя на топливо, мы пускаем "на ветер" огромные количества нефти, каменного угля. Между тем нефть и уголь представляют собой незаменимое сырье для изготовления самых разнообразных синтетических материалов (пластмасс, тканей, каучука и др.), одно перечисление которых заняло бы много страниц. Не следует ли подумать о скорейшей разработке дешевых методов извлечения из морской воды составной ее части – тяжелой воды для получения энергии в самых широких масштабах? Тогда неисчерпаемые энергетические ресурсы океана могут быть использованы для опреснения морской воды, орошения засушливых областей суши и для поднятия глубинных вод, богатых питательными солями, с целью повышения продуктивности прибрежных районов океана.

Оставьте комментарий!

grin LOL cheese smile wink smirk rolleyes confused surprised big surprise tongue laugh tongue rolleye tongue wink raspberry blank stare long face ohh grrr gulp oh oh downer red face sick shut eye hmmm mad angry zipper kiss shock cool smile cool smirk cool grin cool hmm cool mad cool cheese vampire snake excaim question


Используйте нормальные имена. Ваш комментарий будет опубликован после проверки.

     

  

Если вы уже зарегистрированы как комментатор или хотите зарегистрироваться, укажите пароль и свой действующий email. При регистрации на указанный адрес придет письмо с кодом активации и ссылкой на ваш персональный аккаунт, где вы сможете изменить свои данные, включая адрес сайта, ник, описание, контакты и т.д., а также подписку на новые комментарии.

(обязательно)