Энергия Мирового Океана

 
 
 
 

Федеральное агентство по образованию  РФ

Сибирский государственный технологический  университет 
 
 

Факультет:   Экономический

Кафедра:      ЭОиОХЛК 
 
 
 

РЕФЕРАТ: 

 «Энергия Мирового Океана» 
 
 

Руководитель: Попова Е. И.

Выполнила: Деревягина М.В.

Гр. 83-7 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

Красноярск

2010

Оглавление 

1. ЗАЧЕМ НУЖНА ЭНЕРГИЯ ОКЕАНА. 2

2. ЭНЕРГИЯ МИРОВОГО ОКЕАНА. 3

3. ЭНЕРГИЯ ПРИЛИВОВ. 3

4. ТЕПЛОВАЯ ЭНЕРГИЯ ОКЕАНА. 5

5. ЭНЕРГИЯ ВОЛН И ТЕЧЕНИЙ. 6

6. БИОХИМИЧЕСКАЯ ЭНЕРГИЯ. 7

7. ВЫГОДЫ ИСПОЛЬЗОВАНИЯ ЭНЕРГИИ ОКЕАНА. 9

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ 12 

1. ЗАЧЕМ НУЖНА ЭНЕРГИЯ  ОКЕАНА.

Почему же именно сейчас, как никогда остро, встал  вопрос: что  ждет человечество - энергетический голод или энергетическое изобилие?  Не сходят со страниц газет и журналов статьи об энергетическом кризисе. Из-за нефти возникают войны, расцветают и беднеют государства,  сменяются  правительства.  К разряду газетных сенсаций стали относить сообщения  о запуске новых установок  или о новых изобретениях в  области энергетики.  Разрабатываются  гигантские энергетические программы,  осуществление которых потребует  громадных  усилий  и  огромных  материальных затрат.

    Если  в конце прошлого века самая распространенная  сейчас энергия – электрическая  – играла,  в общем, вспомогательную  и незначительную в мировом балансе  роль,  то уже в 1930  году  в  мире  было  произведено  около  300  миллиардов киловатт-часов электроэнергии. Гигантские цифры,  небывалые темпы  роста!  И все равно энергии  будет мало – потребности в  ней растут еще быстрее.

     Уровень  материальной, а в конечном счете  и духовной культуры  людей  находится в прямой зависимости  от количества энергии, имеющейся  в их распоряжении. Чтобы добыть  руду, выплавить из нее металл, построить дом, сделать любую  вещь, нужно израсходовать энергию.  А потребности человека все  время растут, да и людей становится  все больше.

    Так за чем же остановка?  Ученые и  изобретатели уже давно разработали  многочисленные  способы  производства энергии,  в первую очередь электрической. Давайте тогда строить все  больше и больше электростанций,  и энергии будет столько, сколько  понадобится! Такое, казалось бы, очевидное  решение сложной задачи, оказывается, таит в себе немало подводных камней.

    Неумолимые  законы природы утверждают,  что  получить энергию, пригодную для  использования, можно только за счет ее преобразований из других форм. Вечные двигатели, якобы производящие энергию  и ниоткуда ее не берущие, к сожалению, невозможны. А структура мирового энергохозяйства к сегодняшнему дню сложилась  таким  образом,  что четыре из каждых пяти произведенных  киловатт получаются в принципе тем  же способом,  которым пользовался  первобытный человек для согревания, то есть при сжигании топлива, или  при использовании запасенной в  нем химической энергии,  преобразовании ее в электрическую на тепловых электростанциях.

    Конечно, способы сжигания топлива стали  намного сложнее и совершеннее.

    Проблема  будущей нехватки нефти известна довольно давно. Является хорошо установленным  фактом то, что на рубеже тысячелетий  заканчивается период роста мировой  добычи нефти и начинается ее долгое и неуклонное падение, которое должно закончиться истощением запасов. В 1956 году геолог King Hubbert предсказал, что  добыча нефти в Америке достигнет  своего пика в 1970 году. В том же 1970 году компания ЭССО предсказала, что мировая добыча достигнет пика где-то в 2000 году. В 1976 году Министерство энергетики Великобритании опубликовало доклад, в котором указало, что запасы нефти в Северном море достигнут пика к концу века, то есть в то же самое время, что и мировая добыча нефти. После прохождения пика добычи нефти все потребители по всему миру окажутся перед лицом огромных трудностей, не из-за дороговизны нефти, а из-за ее нехватки. Нефтяная экономика сегодня всецело зависит от приближающегося пика добычи.  
    Ничего этого не произошло бы, если бы мир потратил последние 25 лет на создание альтернативных источников энергии, энергосберегающих технологий и экономичных способов землепользования, характеризующихся меньшей зависимостью от транспорта.

2. ЭНЕРГИЯ МИРОВОГО ОКЕАНА.     

     Известно, что запасы энергии в Мировом  океане  колоссальны. Так, тепловая (внутренняя) энергия, соответствующая  перегреву поверхностных вод  океана по сравнению с донными,  скажем, на 20 градусов,  имеет величину  порядка 10²⁶ Дж. Кинетическая энергия океанских течений оценивается величиной порядка 10¹⁸ Дж. Однако пока что люди умеют утилизовать лишь ничтожные доли этой энергии, да и то ценой больших и медленно окупающихся капиталовложений.

3. ЭНЕРГИЯ ПРИЛИВОВ.   

     Наиболее  очевидным способом использования  океанской энергии представляется  постройка приливных электростанций (ПЭС).

Приливы обусловлены  силами притяжения Луны и Солнца в  сочетании с центробежными силами, развивающимися при вращении систем Земля-Луна и Земля-Солнце. Движение этих тел относительно друг друга  порождает различные приливные  циклы: полусуточный, весенний квадратурный, полугодовой и другие более длительные циклы. Все оказывают влияние  на уровень подъема воды, и знание этих колебаний необходимо для правильного  проектирования приливных энергетических систем.

Амплитуда приливов может значительно увеличиваться  за счет таких факторов, как склоны, воронки, характерное отражение  и резонанс. Наиболее часто такие  условия наблюдаются в устьях рек.

Теоретически  приливные электростанции могли  бы производить в целом 635 тыс. ГВт•ч/год  электроэнергии, что является энергетическим эквивалентом более чем 1 млрд баррелей нефти. Наиболее перспективными в этом отношении районами являются залив  Фанди в Канаде и США, залив  Кука на Аляске, Шозе в бухте Мон-Сен-Мишель во Франции, Мезенский залив в  России, устье р. Северн в Великобритании, залив Уолкотт в Австралии, Сан-Хосе в Аргентине, залив Асанман в  Южной Корее.

    С незапамятных времен человек стремился  использовать энергию приливов. Первые приливные мельницы появились на побережье Бретани, Андалузии и  Англии еще в ХII в. В более поздние  времена сотни таких устройств  приводили в движение лесопильные  и мукомольные машины в британских владениях на территории Новой Англии (США).

    В настоящее время действует совсем немного приливных станций. Электростанция Ранс является первым и крупнейшим предприятием такого рода в мире. Она  была задумана как прототип более  крупных приливных станций на побережье Бретани. Строительство  началось в 1961 г. и завершилось в 1968 г. Система использует двадцать четыре 10-мегаваттных турбины Каплана, обладает проектной мощностью 240 МВт и ежегодно производит около 50 ГВт•ч электроэнергии. Амплитуда прилива в устье  реки составляет 14 м. Плотина длиной 750 м ограничивает бассейн площадью 22 км², который содержит 180 млн м³ полезной воды.

    Другая  крупная приливная электростанция мощностью 20 МВт расположена в  Аннаполис-Ройал, в заливе Фанди (провинция  Новая Шотландия, Канада). Она была официально открыта в сентябре 1984 г. Система смонтирована на о. Хогс в  устье р. Аннаполис на основе уже  существующей дамбы, защищающей плодородные  земли от затопления морской водой  в период штормов. Амплитуда прилива  колеблется от 4,4 до 8,7 м.

    Стоимость станции Аннаполис-Ройал составила 53 млн долл., или 2650 долл. за киловатт мощности. Согласно проекту, цена производимого  электричества должна была составлять 2,7 цента за киловатт. Удовлетворительные показатели данной станции подтвердили  рентабельность низконапорных гидроресурсов, открыли широкие перспективы  строительства крупных приливных  станций в Канаде и других частях земного шара.

    Возможное воздействие приливных электростанций на окружающую среду будет связано  с увеличением амплитуды приливов на океанской стороне плотины. Это  может приводить к затоплению суши и сооружений при высоких  приливах или во время штормов  и к вторжению солёной воды в устья рек и подземные  водоносные слои. Водные пищевые цепи и сообщества организмов в приливной  зоне могут пострадать в результате изменения уровня воды и усилившихся  течений как за плотиной, так и  перед ней; для водных организмов небезопасно так же прохождение  через турбины.

    Следует так же упомянуть ещё одну отрицательную  черту приливной энергии –  то, что её выработка непостоянна. При обычной эксплуатации приливной  энергии электричество вырабатывается только в начале прилива (или отлива). Эта циклическая выработка энергии  вряд ли будет соответствовать суточным циклам потребности в ней. Пиковая  потребность и пиковая выработка  могут иногда совпадать, так как  часы приливов сдвигаются по мере смены  времён года, но чаще такого совпадения не будет. Это означает, что выработка энергии другими, центральными, станциями должна снижаться, когда темп приливной выработки достигает максимума, и возрастать, когда он падает. На электростанции «Ла-Ранс» эту задачу выполняет компьютер.

4. ТЕПЛОВАЯ  ЭНЕРГИЯ ОКЕАНА.

    Температура воды океана в разных местах  различна.  Между тропиком Рака и тропиком Козерога поверхность воды нагревается до 82 градусов по Фаренгейту (27 C).  На глубине  в 2000  футов (600 метров) температура  падает до 35,36,37 или 38 градусов по Фаренгейту (2-3.5 С).  Возникает вопрос:  есть ли  возможность использовать разницу  температур для получения энергии?  Могла бы тепловая энергоустановка,  плывущая под водой, производить  электричество? Да, и это возможно.

        В далекие 20-е годы нашего столетия Жорж Клод, одаренный, решительный и весьма настойчивый французский физик, решил исследовать такую возможность. Выбрав участок океана вблизи берегов Кубы, он сумел-таки после серии неудачных попыток получить установку мощностью 22 киловатта.  Это явилось большим научным достижением и приветствовалось многими учеными.   

    Используя теплую воду на поверхности и холодную на глубине и создав соответствующую  технологию,  мы  располагаем  всем необходимым для производства электроэнергии, уверяли сторонники использования  тепловой  энергии  океана.  "Согласно  нашим оценкам, в  этих  поверхностных  водах  имеются запасы энергии, которые  в 10 000 раз превышают общемировую  потребность в ней".

    "Увы, - возражали скептики,  - Жорж Клод  получил в заливе Матансас  всего 22 киловатта электроэнергии.  Дало ли это  прибыль?"  Не  дало,  так как,  чтобы  получить эти 22 киловатта, Клоду  пришлось затратить 80 киловатт  на работу своих насосов.

    Сейчас  приобрела большое внимание "океанотермическая  энергоконверсия" (ОТЭК), т.е. получение  электроэнергии за счет разности температур между  поверхностными  и засасываемыми  насосом глубинными океанскими водами,  например при использовании в  замкнутом цикле турбины таких  легкоиспаряющихся жидкостей как  пропан, фреон или аммоний.

    Последние десятилетия характеризуется определенными  успехами в использовании тепловой энергии океана. Так, созданы установки  мини-ОТЕС и ОТЕС-1 (ОТЕС – начальные буквы английских слов Осеаn Тhеrmal Energy Conversion, т.e. преобразование тепловой энергии океана). В августе 1979 г. вблизи Гавайских островов начала работать теплоэнергетическая установка мини-ОТЕС. Пробная эксплуатация установки в течение трех с половиной месяцев показала ее достаточную надежность. При непрерывной круглосуточной работе не было срывов, если но считать мелких технических неполадок, обычно возникающих при испытаниях любых новых установок. Ее полная мощность составляла в среднем 48,7 кВт, максимальная –53 кВт; 12 кВт (максимум 15) установка отдавала во внешнюю сеть на полезную нагрузку, точнее – на зарядку аккумуляторов. Остальная вырабатываемая мощность расходовалась на собственные нужды установки. В их число входят затраты анергии на работу трех насосов, потери в двух теплообменниках, турбине и в генераторе электрической энергии.

    Три насоса потребовались из следующего расчета: один – для подачи теплой воды из океана, второй – для подкачки холодной воды с глубины около 700 м, третий – для перекачки вторичной рабочей жидкости внутри самой системы, т. е. из конденсатора в испаритель. В качестве вторичной рабочий жидкости применяется аммиак.