Энергия океанических течений, волновые и приливные энергоустановки
Информация - Физика
Другие материалы по предмету Физика
?ическую энергию ветра в электрическую энергию. С одной стороны, постройка и содержание таких ветряных установок довольно дешевы, с другой - эти электростанции маломощны, а в безветренные дни от них и вовсе мало толку. Огромные поля, "засеянные" крутящимися лопастями вентиляторов, возможно, способствуют энергосбережению (ведь электричество производится не от органических источников топлива), но назвать их энергоэффективными тоже пока нельзя.
Существуют геотермальные электростанции, работающие на преобразование внутреннего тепла Земли, перерабатывающие энергию горячих водных источников. Да, энергоэффективность этого источника уступает многим другим, но это нужно учитывать, что это восполняемый источник энергии. Для постройки подобной станции необходимы определенные геологические условия, так что геотермальные электростанции не могут быть повсеместными. Один из серьезных минусов при использовании геотермальных источников в целях получения энергии - возможная просадка грунта и даже землетрясения.
Автомобили можно "кормить" не только нефтепродуктами, но и биотопливом, в качестве которого предлагается использовать и куриный жир, и кукурузу, и рапс, и сою, и даже жареную картошку. Первый двигатель Рудольфа Дизеля в конце 19 веке работал отнюдь не на солярке, а на арахисовом масле. Солярку в него начали заливать только после смерти изобретателя - экономически это было более выгодно. Но сейчас, в начале третьего тысячелетия общественный интерес снова обращен на разработки в области альтернативного топлива для автомобилей.
Но и тут не все просто. Для того чтобы выращивать необходимое количество продуктов для биотолива, при условии, что и людям должно что-то остаться для прокормления, придется потратить в несколько раз больше драгоценной энергии, чем тратиться теперь.
Более выгодным кажется предложение использовать вместо бензина в двигателях жидкий водород. Этот легкий газ, имеющий наибольшую теплоту сгорания, лучше всего подходит для экологически чистого получения энергии. При разложении воды электролитическим способом высвобождается кислород и водород. Последний, сжигаясь в двигателе, соединяется с кислородом из атмосферного воздуха и вновь получается вода.
Водорода много на планете, перекачать этот газ к месту сжигания в десять раз дешевле, чем транспортировать электричество. В качестве топлива водород очень эффективен и не создает загрязнения окружающей среды. Однако трудности его получения, хранения и эксплуатации препятствуют развитию водородной энергетики. В частности, в так называемом "водородном двигателе" немалую роль играют такие дорогостоящие материалы как палладий и платина.
. Энергия океанических течений
Из всех океанских источников течения характеризуются самой низкой плотностью энергии (величина эквивалентного их динамическому давлению столба жидкости равна всего 0,05 м при скорости 1 м/с и только 5 м при скорости 10 м/с). Без учета трудностей создания и обслуживания гигантских сооружений в толще океанских вод, необходимых для утилизации их кинетической энергии, они эффективнее, пожалуй, только преобразователей солнечной энергии в умеренных широтах, где с поверхности площадью 1 м2 можно получить не более 100 Вт. С такой же площади в поперечном сечении океанского течения, имеющего скорость 1 м/с, можно получить около 600 Вт электрической мощности.
Только 0,02 % солнечной энергии, поступающей в Мировой океан, преобразуется в нем в кинетическую энергию течений, но и это достаточно внушительная величина: при мощности 5-7 ТВт она составляет примерно 60 1012 кВт-ч/год (современное потребление энергии в мире составляет примерно 80-1012 кВт- ч/год). Приблизительно 20% этой энергии идет на преодоление сил трения, а остальное расходуется на перенос водных масс из одних районов Мирового океана в другие.
В процессе этого переноса водные массы перераспределяют по планете избыток тепла, биогенных элементов, уменьшают концентрацию загрязнений в местах их поступления в океан, т. е. обеспечивают океану роль природного демпфера опасных отклонений жизненно важных показателей среды. Этот перенос идет с различными скоростями: от нескольких сантиметров до нескольких метров в секунду. Он происходит и по горизонтали и по вертикали, обеспечивая полный обмен водными массами между различными частями Мирового океана примерно один раз в 1000 лет.
Причины, вызывающие движение водных масс в океанах, различны. Здесь и действие сил, связанных с образованием градиентов давлений, и влияние ветров над океанской поверхностью, и приливы. В результате сложной связи этих факторов между собой, вращения Земли, взаимодействия образующихся потоков с неровностями дна и берегами в океане возникают совершенно удивительные по своим свойствам течения, в которых энергия концентрируется настолько, что становится оправданной разработка технических решений этого направления энергетики.
Если взять за эталон течения со средними скоростями порядка 1 м/с, то можно найти достаточно мест для размещения ОГЭС и в открытом океане, и вблизи берега. Особенно интересен в этом плане Атлантический океан (Гольфстрим, Северное пассатное, Бенгальское, Гвинейское, Бразильское течения). Менее интересен Индийский океан, хотя и обладающий большой суммарной кинетической энергией (Сомалийское и мыса Игольного течения, отроги течения Западных Ветров). В Тихом океане внимание привлекают Куросио и его ответвления.
Надо отметить, что здесь пе