Тепловая энергия океана.

Известно, что запасы энергии в Мировом океане колоссальны, ведь две трети земной поверхности (361 млн. км²) занимают моря и океаны. Тепловая энергия, обусловленная перегревом поверхностных вод океана, по сравнению с более глубокими его водами, на 20 градусов, соответствует величине примерно 10²⁶ Дж. Однако, люди умеют использовать лишь ничтожные доли этой энергии

В течение последних десятилетий ситуация несколько изменилась. Создано несколько установок преобразующих тепловую энергию океана в электрическую энергию. Эти установки получили название: мини – ОТЕС и ОТЕС-1 (ОТЕС – начальные буквы английских слов Осеаn Тhеrmal Energy Conversion, т.e. преобразование тепловой энергии океана. Технология преобразования тепловой энергии океана в электрическую использует разницу температур в воде на поверхности океана и глубоких слоях воды для производства электроэнергии. Чтобы запустить рабочий цикл на такой электростанции разница температур должна быть как минимум 20 градусов. Следовательно, этот способ получения электрической энергии подходит для более теплых морских районов. Теплая вода используется, чтобы выпарить жидкость, кипящую на низких температурах, производя пар, который приводит в движение турбину. Холодная морская вода (4–6 градусов) затем закачивается с глубины нескольких сотен метров и используется для охлаждения и конденсации пара обратно в жидкое состояние.

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 не 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 виды 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.

Рис. 1.7. Схема теплоэнергетической установки, работающей по замкнутому циклу

В качестве вторичной рабочий жидкости применяется аммиак. Установка мини–ОТЕС смонтирована на барже. Под ее днищем помещен длинный трубопровод для забора холодной воды. Трубопроводом служит полиэтиленовая труба длиной 700 м с внутренним диаметром 50 см. Трубопровод прикреплен к днищу судна с помощью особого затвора, позволяющего в случаи необходимости ого быстрое отсоединение. Полиэтиленовая труба одновременно используется и для заякоривания системы труба - судно. Оригинальность подобного решения не вызывает сомнений, поскольку якорные постановки для разрабатываемых ныне более мощных систем ОТЕС являются весьма серьезной проблемой. На рисунке 1.7. показана схемаописанной установки. Здесь: 1 – насос теплой воды; 2 – испаритель; 3 – насос осушителя парообразного рабочего тела; 4 – осушитель; 5 – турбина с электрогенератором; 6 – конденсатор; 7 – насос для забора холодной воды; 8 –насос для подачи рабочего тела. В такой установке теплые, поверхностные воды океана, прокачиваются насосом через теплообменник испарителя и превращают в пар какое-либо подходящее рабочее тело (аммиак, фреон, пропан). Создается пар повышенного давления, который, расширяется через турбину в холодильник, где конденсируется при контакте с охлаждаемыми поверхностями второго теплообменника, омываемого водой, закачиваемой из глубинных слоев океана. Впервые в истории техники установка мини-ОТЕС смогла отдать во внешнюю нагрузку полезную мощность, одновременно покрыв и собственные нужды. Опыт, полученный при эксплуатации мини–ОТЕС, позволил быстро построить более мощную теплоэнергетическую установку ОТЕС-1 и приступить к проектированию еще более мощных систем подобного типа. В настоящее время проектируются станции ОТЕС на мощность во много десятков и сотен мегаватт, которые будут работать без судов. Это одна огромная труба, в верхней части которой находится круглый машинный зал, где размещены все необходимые устройства дляпреобразования анергии. Верхний конец трубопровода холодной воды расположится в океане на глубине 25–50 м. Машинный зал проектируется вокруг трубы на глубине около 100 м. Там будут установлены турбоагрегаты, работающие на парах аммиака, а также все остальное оборудование. Масса всего сооружения превышает 300 тыс. т. Труба, уходящая почти на километр в холодную глубину океана, а в ее верхней части что-то вроде маленького островка. И никакого судна, кроме, конечно, обычных судов, необходимых для обслуживания системы и для связи с берегом.

Другие схемы рассматривать не будем.