1.13. Использование морских возобновляемых ресурсов

Ресурсы морей и океанов можно разбить на три группы:

1. вертикальные термоградиенты и океанические ветры;

2. морская биомасса и геотермальные воды;

3. поверхностные волны, течения и перепады соле­ности.

Предполагают, что использование ресурсов первой группы может начаться в конце 80-х годов, второй — в 90-х, а третьей не ранее 2000-го года.

Мощности и стоимости различных потенциальных источников энергии приведены в табл.

Источники энергии	Мощность, мил. кВт	Стоимость производства электроэнергии цент/(кВт*ч)
Вертикальные термоградиенты Поверхностные волны Морские течения Океанские ветры Перепады солености Топливная биомасса Геотермальные воды	10000 500 60 170 3500 770 3000	4-7 11-24 13-32 5-9 14-29 11-15 25-30

Приведенные показатели свидетельствуют о большой стоимости «энергии будущего». В самом деле, если счи­тать, что электроэнергия, полученная на основе нефти, угля или урана, стоит в среднем 3—б центов за 1 кВт-ч, то энергия вертикальных термоградиентов и океанских ветров будет в 1,5—2 раза дороже. Остальные виды энер­гии будут дороже в 4—6 раз.

Из указанных возможных энергий океана пока наи­более ясно использование вертикальных термоградиен­тов. На рис. 3.15 показана работа так называемой «за­крытой» системы. Насос обеспечивает циркуляцию аммиака, имеющего очень низкую температуру кипения, в замкнутом контуре. Теплая океаническая вода нагре­вает аммиак (верхняя часть схемы), который переходит

в газообразное состояние и в этом виде поступает на турбину, где он расширяет­ся и приводит в действие генератор. С турбины амми­ак выходит с пониженной температурой и при мень­шем давлении и пропускает­ся через теплообменник, ис­пользующий холодную воду; газ сжижается, и цикл по­вторяется. В «открытой» си­стеме в ^качестве рабочего тела используется морская вода; ее температура кипе­ния снижается в вакуумной камере, где поддерживается давление на уровне 3,5% от нормального атмосфер­ного.

Рассматривая возмож­ные способы преобразования энергии, необходимо учиты­вать, что в соответствии с законами физики все энерге­тические процессы сводятся к трансформации одного вида энергии в другой. Здесь важно то обстоятельство, что плотности потоков энергии ограничиваются физиче­скими свойствами среды. Это, в свою очередь, практиче­ски исключает применение в энергетике больших мощ­ностей многих казалось бы эффективных процессов трансформации энергии. Например, в топливных эле­ментах химическая энергия окисления водорода непо­средственно превращается в электрическую. Такой спо­соб получения электрической энергии, несмотря на очень высокий КПД, равный примерно 70%, на сегодня при­ходится признать непригодным для промышленности из-за малой скорости диффузионных процессов в элек­тролите и, следовательно, малой плотности энергии. Так, с 1 м* электрода можно получить не более 200 Вт мощ­ности. А это означает, что при генерировании 100 МВт мощности рабочая площадь электродов должна быть примерно 1 км², что, конечно, практически нереализуемо. Из-за малой плотности потока энергии неперспектив­ным представляется применение в энергетике и прямого преобразования химической энергии в механическую. Такое преобразование происходит с высоким КПД в мус­кулах животных. Механизм его достаточно глубоко пока не изучен. Но даже если предположить, что такое преоб­разование энергии будет воспроизведено искусственно, то оно, видимо, не сможет найти применение в энергети­ке из-за малой плотности потока энергии, которая не может быть больше, чем у топливных элементов: