2.Гидроенергетика

Використання будь-якого виду енергії і виробництво електроенергії

супроводжується утворенням багатьох забруднювачів води і повітря.

Перелік таких забруднювачів на диво довгий, а їхні кількості надзвичайно

величезні.

Величезні запаси енергії приховані в поточній воді внутрішніх вод. Раніше всього люди навчилися використовувати енергію річок. Переваги гідроелектростанцій очевидні: постійно відновлюваний самою природою запас енергії, простота експлуатації, відсутність забруднення навколишнього середовища.

Витрати на будівництво ГЕС великі, але вони компенсуються тим, що не доводиться платити за джерело енергії - воду. Потужність сучасних ГЕС, спроектованих на високому інженерному рівні, перевищує 100 МВт, а ККД складає 95% . Така потужність досягається при досить малих швидкостях обертання ротора, тому сучасні гідротурбіни вражають своїми розмірами.

Але поки людям служить лише невелика частина гідроенергетичного потенціалу землі. Щорічно величезні потоки води, що утворилися від дощів і танення снігів, стікають в моря невикористаними. Якби вдалося затримати їх за допомогою дамб, людство одержало б додатково колосальну кількість енергії.

Україна практично не використовується енергія малих річок. Хоча, як показують розрахунки, в Криму є велика кількість річок з витратою води 2 м3/сек, достатнім для роботи турбіни, на яких можна встановити каскад мікро ГЕС. Турбіни малої потужності вже виготовлені і чекають свого упровадження. Мікро ГЕС - це екологічно чисті підприємства, вони могли б забезпечувати електроенергією туристські підприємства гірського Криму, служби заповідників і інші видалені точкові об'єкти.

До об'єктів малої гідроенергетики відносяться міні-ГЕС - потужністю до 100 кВт, мікро-ГЕС - до 100 кВт і власне малі ГЕС - 15-25 МВт.

Упровадження даних енергозберігаючих заходів дозволить скоротити на 25 -80% споживання електроенергії на існуючих інженерних спорудах і мережах житлово-комунального господарства Автономної Республіки Крим і поліпшити екологічну обстановку в санаторно-курортних зонах Криму.

Експлуатація малих ГЕС в Криму дає можливість додатково виробляти до 5 млн. кВт/ч електроенергії в рік, що еквівалентне щорічній економії до 1,5 тис. т дефіцитного органічного палива.

3.Енергія світового океану

Різке збільшення цін на паливо, труднощі з його одержаному, виснаження паливних ресурсів - всі ці видимі ознаки енергетичної кризи викликали останніми роками в багатьох країнах виник значний інтерес до нових джерел енергії, зокрема до енергії Світового океану.

Енергетичні джерела океану мають різні по потенціалу ресурси. Значні енергетичні можливості містять в собі: енергія хвиль і приливів; енергія хімічних зв'язків газів, живильних речовин, солей і інших мінералів; прихована енергія водню, що знаходиться в молекулах води; енергія течій, спокійно і нескінченно рухомих в різних частинах океану; дивовижна по запасах енергія, яку можна одержувати, використовуючи різницю температур води океану на поверхні і в глибині, і їх можна перетворити в стандартні види палива.

Дослідження дають підставу зробити висновок, що хвилі порівняно з іншими відновлюваними джерелами енергії океану володіють досить хорошими показниками, що дозволить в майбутньому ефективно використовувати їх енергію.

Кожна хвиля , прямуюча до берега, несе з собою величезну енергію (наприклад, хвиля висотою в 3 м несе близько 90 кВт потужності на 1 м побережжя). В даний час є реальні інженерні і технічні можливості для ефективного перетворення хвильової енергії в електричну. Проте надійні хвильові установки поки не розроблені.

 Відомо, що запаси енергії в Світовому океані колосальні, адже дві третини земної поверхні займають моря і океани. Так, теплова енергія, відповідна перегріву поверхневих вод океану в порівнянні з донними, скажімо, на 20 градусів, має величину близько 1026 Дж. Проте поки що люди уміють використовувати лише нікчемні частки цієї енергії, та і те ціною великих капіталовкладень, так що така енергетика дотепер здавалася малоперспективною.

Останні десятиліття характеризується певними успіхами у використовуванні теплової енергії океану. У серпні 1979 р. поблизу Гавайських островів почала працювати теплоенергетична установка. Пробна експлуатація установки протягом трьох з половиною місяців показала її достатню надійність. Її повна потужність складала в середньому 48,7 кВт, максимальна -53 кВт; 12 кВт установка віддавала в зовнішню мережу на корисне навантаження, точніше - на зарядку акумуляторів. Решта потужності, що виробляється, витрачалася на власні потреби установки. До їх числа входять витрати енергії на роботу трьох насосів, втрати в двох теплообмінниках, турбіні і в генераторі електричної енергії.

Вперше в історії техніки установка змогла віддати в зовнішнє навантаження корисну потужність, одночасно покривши і власні потреби.

Століттями люди роздумували над причиною морських приливів і відливів. Могутнє природне явище - ритмічний рух морських вод викликають сили тяжіння Місяця і Сонця. Оскільки Сонце знаходиться від Землі в 400 разів далі, набагато менша маса Місяця діє на земні води удвічі сильніше, ніж маса Сонця. Тому вирішальну роль виконує прилив, викликаний Місяцем. У морських просторах приливи чергуються з відливами теоретично через 6 год 12 хв 30с. Якщо Місяць, Сонце і Земля знаходяться на одній прямій, Сонце своїм тяжінням підсилює дію Місяця, і тоді наступає сильний прилив. Коли ж Сонця знаходиться під прямим кутом до відрізка Земля-Місяць, наступає слабкий прилив. Сильний і слабкий приливи чергуються через сім днів.

Проте істинний хід приливу і відливу достатньо складний. На нього впливають особливості руху небесних тіл, характер берегової лінії, глибина води, морські течії і вітер.

Найвищі і сильніші приливні хвилі виникають в дрібних і вузьких затоках або гирлах річок, що впадають в моря і океани. У закритих морях, наприклад Чорному або Середземному, виникають малі приливні хвилі заввишки 50-70 см. Потужність електростанцій в деяких місцях могла б скласти 2-20 МВт.

Перша морська приливна електростанція потужністю 635 кВт була побудована в 1913 р. біля Ліверпуля. У 1935 р. приливну електростанцію почали будувати в США. Американці перегородили частину затоки Пассамакводі на східному побережжі, витратили 7 млн. $., але роботи довелося припинити через незручний для будівництва, дуже глибокого і м'якого морського дна, а також через те, що побудована неподалеку крупна теплова електростанція дала дешевшу енергію.

Невичерпні запаси кінетичної енергії морських течій, накопичені в океанах і морях, можна перетворювати на механічну і електричну енергію за допомогою турбін, занурених у воду.

Найважливіша і найвідоміша морська течія - Гольфстрім. Його основна частина проходить через Флоридську протоку між півостровом Флорида і Багамськими островами. Ширина течії складає 60 км, глибина до 800 м, а поперечний перетин 28 км2.

Якби ми змогли повністю використовувати цю енергію, вона була б еквівалентна сумарній енергії від 50 крупних електростанцій по 1000 МВт, Але ця цифра чисто теоретична, а практично можна розраховувати на використовування лише близько 10% енергії течії.

В даний час у ряді країн, і в першу чергу в Англії, ведуться інтенсивні роботи по використовуванню енергії морських хвиль. Британські острови мають дуже довгу берегову лінію, в багатьох місцях море залишається бурхливим протягом довгого часу. За оцінками учених, за рахунок енергії морських хвиль з англійських територіальних водах можна було б одержати потужність до 120 ГВт, що удвічі перевищує потужність всіх електростанцій, що належать Британському Центральному електроенергетичному управлінню.

Звичайно, доступ до запасів електроенергії надає прекрасні можливості, але електроенергія не піднімає в небо літаки, не рухатиме легкові і вантажні автомобілі і автобуси, не поведе кораблі через моря. Проте літаки і легкові автомобілі, автобуси і вантажівки можуть приводитися в рух газом, який можна витягувати з води. Цей газ - водень, і він може використовуватися як пальне. Водень - один з найпоширеніших елементів у Всесвіті. У океані він міститься в кожній краплі води. Витягнутий з води водень можна спалювати як паливо і використовувати не тільки для того, щоб приводити в рух різні транспортні засоби, але і для отримання електроенергії. Все більше число хіміків і інженерів з ентузіазмом відноситься до "водневої енергетики" майбутнього, оскільки одержаний водень достатньо зручно зберігати: у вигляді стислого газу в танкерах або в зрідженому вигляді в кріогенних контейнерах. Його можна зберігати і в твердому вигляді після з'єднання з магнієм для утворення металевих гідридів. Після цього їх можна легко транспортувати і використовувати в міру необхідності.

У 60-ті роки фахівцям з НАСА вдалося так успішно здійснити процес електролізу води і так ефективно збирати водень, що вивільняється, що одержуваний таким чином водень використовувався під час польотів за програмою "Аполлон".