Термальная энергия океана

Термальная энергия океана -этополучение электроэнергии за счет разности температур между теплыми поверхностными (27С) и глубинными (600м) холодными океанскими водами (2-3,5°С).

Идея использования тепловой энергии, накопленной тропическими и субтропическими водами океана, была предложена еще в конце Х1Х в. Впервые идея использования тепловой энергии океана была выдвинута французским физиком Д¢Арсонвалем в 1881г на ост. Науру. Потенциал – 20-40 трлн. КВт, практически использовано может быть 4 трлн. кВт. Первые попытки ее реализации были сделаны в 30-х гг. нашего века и показали перспективность этой идеи. В 70-е гг. ряд стран приступил к проектированию и строительству опытных океанских тепловых электростанций (ОТЭС), представляющих собой сложные крупногабаритные сооружения. ОТЭС могут размещаться на берегу или находиться в океане (на якорных системах или в свободном дрейфе).

Работа ОТЭС основана на принципе, используемом в паровой машине. Используется принцип замкнутого цикла: насос закачивает теплую воду океана 24-32С в теплообменник, куда уже поступили легкоиспаряющиеся жидкости с пониженной температурой кипения (пропан, аммиак, фреон). Здесь в камере кипения рабочая жидкость, нагретая от теплой океанской воды закипает и превращается в газ. Газ, направляясь в турбогенератор, вращает его и вырабатывает электроэнергию. Далее отработанный газ поступает в конденсатор с температурой 5-6С, холодной глубинной воды (с глубины 200-500м), поданной сюда насосом, где конденсируется. Затем насосы конденсированный пар в жидком виде снова закачивают в испаритель (теплообменник). Получаемую Эл/энергию предают на берег по подводному кабелю, но ее можно использовать и на месте (для обеспечения добычи минерального сырья со дна или его выделения из морской воды). Расчетная мощность проектируемых ОТЭС составляет 250 - 400 МВт.

Достоинства:

· стабильный источник энергии

· цикл постоянный, прерывается только при авариях.

· доставка в любой район Мирового океана.

Недостаток - их географическая привязанность к тропическим широтам.

ОТЕC (океанотермическая конверсия). Установки ОТЕК смонтированы на барже. Под днищем располагается длинный трубопровод (полиэтиленовая трубка 700м, d 50см.) для забора холодной воды, который прикреплен к днищу с помощью особого затвора, позволяющего в случае необходимости быстро его отсоединить. Полиэтиленовая трубка дополнительно решает проблему заякоривания системы труба-судно.

Современные станции ОТЕC мощнее на много сотен мегаватт, обходятся без судна и представляют собой огромную трубу, уходящую почти на км в холодную глубину океана, в верхней части станции находится небольшой круглый машинный зал (глубина 100м), где размещены все необходимые устройства для преобразования энергии, в том числе турбогенераторы, работающие на парах аммиака. Верхняя часть трубопровода холодной воды располагается в океане на глубине 25-30м

Учеными Тихоокеанского океанологического института АН СССР было предложено и реализуется оригинальная идея получения электроэнергии на основе разности температур подледной воды и воздуха, которая составляет в арктических районах 26 С и более.

По сравнению с традиционными тепловыми и атомными электростанциями ОТЭС оцениваются специалистами как более экономически эффективные и практически не загрязняющие океанскую среду. Недавнее открытие гидротермальных источников на дне Тихого океана рождают привлекательную идею создания подводных ОТЭС, работающих на разности температур источников и окружающих вод. Наиболее привлекательными для размещения ОТЭС являются тропические и арктические широты. Другой способ получения альтернативной электроэнергии – использовать разницу в температурах между морской водой и холодным воздухом арктических (антарктических) районов земного шара. В ряде районов Северного Ледовитого океана, особенно в устьях больших рек, таких как Енисей, Лена, Обь, в зимнее время года имеются особо благоприятные условия для работы арктических ОТЭС. Средняя многолетняя зимняя (ноябрь-март) температура воздуха не превышает здесь -26 С. Более теплый, и пресный сток рек прогревает морскую воду подо льдом до 30 С. Арктические океанические тепловые электростанции могут работать по обычной схеме ОТЭС, основанной на закрытом цикле с низкокипящей рабочей жидкостью. В ОТЭС входят: парогенератор для получения пара рабочего вещества за счёт теплообмена с морской водой, турбина для привода электрогенератора, устройства для конденсации отработавшего в турбине пара, а также насосы для подачи морской воды и холодного воздуха. Более перспективна схема арктической ОТЭС с промежуточным теплоносителем, охлаждаемым воздухом в оросительном режиме» (См. Б.М. Берковский, В.А. Кузьминов «Возобновляемые источники энергии на службе человека», Москва, Наука, 1987 г., стр. 63-65.) Такая установка может быть изготовлена уже в настоящее время. В ней могут быть использованы: а) для испарителя – кожухопластинчатый теплообменник APV, тепловой мощностью 7000 кВт. б) для конденсатора – кожухопластинчатый теплообменник APV, тепловой мощностью 6600 кВт или любой другой конденсационный теплообменник, такой же мощности. в) турбогенератор – турбина Юнгстрем на 400 кВт и два встроенных генератора с дисковыми роторами, на постоянных магнитах, общей мощностью 400 кВт. г) насосы – любые, производительностью для теплоносителя – 2000 м3/ч, для рабочего вещества - 65 м3/ч, для охладителя – 850 м3/ч. д) градирня – сборно-разборная 5-6 метров высотой, диаметром 8-10 м. Установка может быть собрана в 20 футовом контейнере и перебрасываться в любое необходимое место, где имеется река с потоком воды более 2500 м3/ч, с температурой воды не менее +30С или большое озеро, из которого можно брать такое количество воды, и холодный воздух температурой ниже –300С. На сборку градирни потребуется всего несколько часов, после чего, если обеспечена подача воды, установка будет работать и выдавать для полезного использования более 325кВт электроэнергии, без какого - либо топлива. Из вышеизложенного видно, что уже в настоящее время можно обеспечить человечество альтернативной электроэнергией, если вкладывать в это средства.