2.5 Океанические тепловые электростанции

Одним из альтернативных источников энергии - использование разницы температур на поверхности и в глубинах океана.

Идея создания электростанции, которая бы работала от энергии мирового океана, была предложена очень давно. В августе 1979 года недалеко от Гавайских островов начала свою работу первая в своем роде экспериментальная установка мини-ОТЭС (океаническая тепловая электростанция)(рисунок 10). Принцип действия такой электростанции достаточно прост. Как известно температура кипения воды равна 100 градусам по Цельсию, в то же время температура на поверхности океана равна 25-27 градусам, а в его глубинах 4 градуса по Цельсию, поэтому необходимо было найти вещество, которое бы закипало при температуре в 20 и выше градусов и конденсировалось при температуре 4 градуса. Таким веществом оказался аммиак. Закипая на поверхности океана его пары вращают лопасти турбины генератора, после чего они конденсируются и охлаждаются водой забранной на глубине около километра., после этого цикл повторяется.

Рисунок 10-Океанская тепловая электростанция

Гавайская мини-ОТЭС выдавала чистой энергии мощностью 52 кВт.

Несмотря на значительный успех в области использования разницы температур океана, после запуска и тестирования мини-ОТЭС было создано лишь несколько океанических тепловых электростанций, мощность которых варьируется от 1 до 20 МВт. Подобные электростанции могут дать нам немалое количество фактически даровой электроэнергии, не нанося окружающей среде ощутимого вреда в отличие от тех же ТЭС. Если и дальше продолжать вести разработки подобных электростанций, то при их определенном количестве и мощности они могут полностью обеспечить нас электроэнергией, в отличие от других альтернативных источников энергии, которые требуют серьезных доработок и не готовы для масштабного использования.[8]

3 Состояние использования энергии океанов в мире

Первая в мире крупная ПЭС была введена в действие в 1967 г. в устье р. Ране (Франция). Она имела мощность 240 МВт и состояла из 24 капсульных агрегатов по 10 МВт. В год здесь вырабатывается 544 млн кВт-ч, удельные капительные вложения составили около 1000 долл. США/кВт, что в 2...2,5 раза выше стоимости ГЭС аналогичной мощности. Однако эксплуатационные расходы здесь в 2 раза ниже, чем на ГЭС, поэтому вырабатываемая на ПЭС энергия одна из самых дешевых во Франции.

В Канаде в 1983 г. введена в эксплуатацию ПЭС ≪Анаполис≫ мощностью 20 МВт, годовая выработка электроэнергии 54 млн кВт-ч, удельные капитальные вложения превышают 2000 долл. США.

В Китае в 1959 г. на побережье Южно-Китайского моря введена в эксплуатацию опытная ПЭС мощностью 40 кВт, доведенная до 200 кВт, там же в 1970 г. введена вторая станция (три агрегата по 55 кВт (165 кВт)). В 1981 г. на побережье Восточно-Китайского моря введена в действие ПЭС ≪Джангксия≫ с одним агрегатом мощностью 500 кВт, в 1986 г. мощность станции увеличена до 3,9 МВт. Предполагается построить ПЭС на 10 МВт.

В настоящее время в США, Канаде, Великобритании и Индии (всего в 13 странах) разрабатываются проекты крупных ПЭС, мощностью до сотен и тысяч мегаватт. Однако ПЭС ≪Ране≫ во Франции до сих пор остается единственной крупной приливной электростанцией.

В нашей стране разработки в области приливной энергетики

велись давно. В 50-х годах созданы теоретические основы приливной

энергетики. В 1960 г. Гидропроектом подготовлен проект Кислогубской опытно-промышленной ПЭС (г. Мурманск) мощностью1,2 МВт (три турбины по 400 кВт), годовая выработка электроэнергии 3,9 млн кВт-ч. Далее он был значительно переделан.

Разрабатывались проекты и других крупных ПЭС для районов:

Мезенский залив (Белое море) — мощность 15,2 МВт (41 млрд кВт-ч), Тургутской и Пенжинской створы (Охотское море) (8...31 МВт).

По оценкам строительство Мезенской ПЭС будет возможно в начале 2010 г., а Тургутской и Пенжинской не ранее 2020 г. Основное препятствие к строительству ПЭС — низкие экономические показатели.

В недавнем прошлом определенный интерес вызывала

идея использования морских течений для выработки электроэнергии.

В США был разработан проект - установки турбины с диаметром рабочего колеса 170 м и длиной ротора 70 м. Однако в дальнейшем, по мере выявления трудностей реализации проекта, работы были остановлены.

Не нашли достаточного практического воплощения и реализации

выработки электроэнергии на океанских ТЭС.

В США вблизи Гавайских островов испытана плавучая ОТЭС мощностью 50 кВт.

С 1980 г. Действует государственная программа по разработке ОТЭС мощностью 40 МВт на шельфе о. Оаху (Гавайи).

В Японии в 1977 г. испытана тропическая ОТЭС мощностью 1 кВт (разница температур 21 °С), а в 1980 г. Пущена опытная ОТЭС мощностью 100 кВт. С 1982 г. ведется разработка проекта ОТЭС мощностью 400 МВт.

Выполненные проекты показали, что на ОТЭС можно добиться следующих показателей: удельный расход морской воды 5 кг/с/кВт и более, удельные капитальные вложения 800.. .1500 долл. США/кВт, стоимость вырабатываемой энергии 0,02...0,04 долл. США/кВтч, КПД нетто станции 0,02...0,025.

Единственной страной в мире, которая занимается разработкой арктической ОТЭС, являлся бывший СССР, а теперь Россия.

В 1979 г. были проработаны фреоновые турбины. Принципиальные схемы АОТЭС проработаны в Институте проблем морских технологий Дальневосточного отделения Российской Академии Наук (ДоРАН).

Дополнительным видом энергии для ОТЭС является энергия, которую можно получить на основе разности соленостей воды. Потенциал этого источника оценивается в 1 млрд кВт, соизмеримый с т епловым потенциалом океана. Совместное использование тепловой и химической энергии возможно, если температура менее соленой воды будет выше температуры более соленой.

Повышение эффективности ОТЭС возможно за счет комбинированного

использования этой энергии и солнечной энергии для нагрева рабочего тела ОТЭС (подогрев жидкости до кипения или перегрев пара перед турбиной в солнечном нагревателе). Экспертами ЮНЕСКО оценены основные удельные экономические Показатели для различных типов ЭС, которые надо рассматривать как очень приближенные (табл. 1). [1]

Таблица 1