ЭНЕРГИЯ ОКЕАНА

Океаны покрывают более 70% поверхности Земли. Океаны являются самыми большими в мире коллекторами солнечной энергии. Они также производят механическую энергию из течений, приливов и отливов и волн. И хотя солнце влияет на всю активность мирового океана, луна влияет на приливы и отливы, а ветер поднимает волны.

В этом разделе Вы можете изучить различные виды энергии океана :

• Преобразование термальной энергии океана
• Энергия приливов и отливов
• Энергия волн .

Преобразование термальной энергии океана

Процесс, называемый преобразованием термальной энергии океана (ПТЭО) использует тепло, хранимое океанами Земли, для генерирования электроэнергии.

ПТЭО лучше всего работает, если разница температур между более теплым поверхностным уровнем океана и более холодной водой на глубине составляет приблизительно 20° C . Эти условия существуют в прибрежных тропических водах, приблизительно между Тропиком Козерога и Тропиком Рака. Для того чтобы поднять холодную воду на поверхность электростанциям, преобразующим термальную энергию океана (ПТЭО станции), требуется дорогая труба большого диаметра, которая опускается на глубину океана не менее, чем в двух километрах от берега.

Если ПТЭО станции могут конкурировать с обычными генерирующими компаниями по затратам, то они смогут генерировать миллиарды ватт электроэнергии.

Строительство крупных ПТЭО станций требует больших капиталовложений на начальном этапе. Скорее всего, эта технология не будет широко использоваться до тех пор, пока цены на энергоносители значительно не вырастут, или если правительства не будут предлагать значительные льготы инвесторам. Кроме того, на побережье нет достаточного количества площадок, на которых размещение ПТЭО станций может быть экономически выгодным

Энергия приливов и отливов

Все прибрежные территории постоянно испытывают два прилива и два отлива в течение времени, немного превышающего 24 часа. Для того, чтобы перевести силу приливов и отливов в электричество, разница между приливом и отливом должна быть не менее 5 метров. На Земле существует всего лишь около 40 мест, где существует такая разница между приливами и отливами.

Технологии

Технологии для использования энергии приливов и отливов включают:

Плотина
Плотина обычно используется для преобразования энергии приливов и отливов в электричество путем проталкивания воды через турбины, которые активизируют генератор. Турбины и шлюзы устанавливаются вдоль плотины. Шлюзы открываются при соответствующей разнице между уровнем воды с обеих сторон плотины. После чего вода течет через турбины. Турбины заводят электрогенератор для производства электричества.

Приливно-отливное препятствие
Приливно-отливные препятствия выглядят как большой турникет. Они обычно устанавливаются через каналы между небольшими островами или над проливами. Турникет крутится с помощью прибрежных течений, которые в некоторых случаях двигаются со скоростью 5–8 узлов (9-14 км/ч) и генерируют такое же количество энергии, что и ветры, дующие с гораздо большей скоростью. Так как плотность воды больше, чем плотность воздуха, то течения океана несут больше энергии, чем ветры.

Приливно-отливная турбина
Приливно-отливные турбины выглядят так же, как и ветряные турбины. Они устанавливаются рядами под водой так же, как ветряные турбины. Турбины функционируют лучше всего при скорости подводных течений между 3.6 и 4.9 узлов (6.5 и 8 км/ч). При течении с такой скоростью турбина диаметром 15 м может генерировать энергию, равную энергии, генерируемой ветровой турбиной диаметром 60 м. Идеальное размещение для приливно-отливных турбин – близко к берегу на глубине 20–30 м.

Проблемы

Приливно-отливные электростанции, ставящие плотины могут нарушить миграцию морских животных, а наносы за ними могут повлиять на местные экосистемы. Приливно-отливные препятствия также могут помешать передвижению морских животных. Новейшие приливно-отливные турбины скорее всего наносят наименьший вред окружающей среде, так как они не мешают морским животным.

Эксплуатация приливно-отливных электростанций не требует больших расходов, но их дорого строить и инвестиции возвращаются недостаточно быстро. Соответственно, стоимость киловатт-часа не составляет конкуренцию обычным электростанциям на ископаемом топливе.

Энергия волн

Энергия волн выделяется непосредственно с поверхности волн или из изменений давления под поверхностью. Аналитики, изучающие возобновляемые источники энергии полагают, что в океанских волнах достаточное количество энергии, чтобы обеспечить до двух квинтильонов электроэнергии.

Энергия волн может быть использована везде. Наилучшие места для размещения таких электростанций – западное побережье Шотландии, север Канады, южная Африка, Австралия, северо-западное и северо-восточное побережья США.

Технологии

Энергия волн может быть преобразована в электричество как с помощью береговых установок, так и с помощью установок в море недалеко от берега.

Системы, располагаемые недалеко от берега
Такие системы обычно располагаются на глубине, превышающей 40 метров. Наиболее продвинутые установки используют качающее движение волн для активизации насоса, который генерирует электричество. Менее сложные установки используют рукава, соединенные с поплавками на поверхности волн. Движение поплавка вверх и вниз растягивает и ослабляет рукав, который давит на воду, которая, в свою очередь, раскручивает турбину.

Кроме того, специально созданные мореходные платформы создают электроэнергию, проводя волны через внутренние турбины и обратно в море.

Береговые системы
Береговые системы строятся вдоль побережья и извлекают энергию, ломая волны. Распространены следующие береговые системы:

Осциллирующие водяные колонны
Осциллирующие водяные колонны состоят из бетонной или стальной конструкции, частично находящейся под водой, и имеют отверстие в море под ватерлинией. Колонна огораживает часть воздуха над частью воды. Как только волны достигают часть с воздухом, уровень воды в колонне поднимается и опускается. Это в свою очередь сжимает и разжимает воздух в колонне. Когда волны отступают, воздух вытягивается обратно через турбину из-за уменьшения давления с водной стороны турбины.

Суживающийся канал
Система состоит из суживающегося канала, который соединяется с резервуаром, построенным на обрыве выше уровня моря. Сужение канала заставляет волны подниматься в высоту при движении к обрыву. Волны перетекают стены канала в резервуар, а собранная вода передается через турбину.

Маятниковый механизм
Механизм состоит из прямоугольной коробки, открытой в море с одной стороны, над которой закреплен клапан. Движение волн заставляет клапан двигаться назад и вперед, а его движение заводит гидравлический насос и генератор.

Проблемы

В целом, правильно выбранное расположение является ключевым для минимального влияния на окружающую среду. Необходимо принимать во внимание сохранение красоты берегового ландшафта. Также необходимо избегать мест, где электростанции, использующие энергию волн, могут значительно изменить характер перемещения осадочных пород на дне океана.

Экономически, такие системы пока не могут конкурировать с традиционными электростанциями. Тем не менее, расходы на производство электроэнергии с помощью волн снижаются. Некоторые эксперты считают, что такие системы скоро займут свою нишу на доходном рынке. После строительства они дешевы в эксплуатации, так как топливо, которое они используют – морская вода- достается им бесплатно.

в начало страницы