Источники энергии акваториальных вод морей и океанов

 

Энергия морских непериодических течений

Течения в морях и океанах по сравнению с энергией ветра или температурным градиентом воды в океане, обладают значительной плотностью концентрации мощности: при скорости потока 2 м/с значение плотности составляет 4,4 кВт/м². По происхождению течения разделяют на три группы: непериодические, муссонные (пассатные) и приливно-отливные. Основное внимание уделяют изучению возможности использования энергии непериодических течений. Достоинства этой энергии — высокие значения обеспеченности мощности, предсказуемость изменений мощности во времени, постоянство или закономерность изменения направления течений. Мощность установок можно повысить за счет различных способов концентрации энергии течения. "Динамическая плотина" (рис. 6.2) представляет собой комбинацию из трех вихревых коллекторов. Вертикальный коллектор 1 используется для отбора воды из течения и создания вихря с полостью с пониженным давлением в центре; таким образом создается значительный перепад уровней, который может использоваться гидротурбиной 4. По горизонтальным отсасывающим коллекторам 2 и 3 отработанная вода отводится в океан.

 

 

 

Рис. 6.2. Схема устройства "динамической плотины"

 

Энергия морских ветровых волн.

В природе существует четыре источника возникновения волн: ветер, порождающий ветровые волны и зыбь; сейсмические возмущения, вызывающие волны типа приливных или цунами; лунное и солнечное гравитационные поля, под действием которых образуются наиболее крупные волны — приливы; движущиеся на свободной поверхности объекты, генерирующие волны низкого периода и малой энергии. Возможности практического преобразования в промышленных масштабах имеются только у энергии ветровых волн.

Энергетический потенциал волны зависит от ее высоты, ширины и периода волновых процессов.

Мощность энергии волн Мирового океана может колебаться от 0,1 млн. до 10 млн. МВт, а технические ресурсы могут составлять от 50000 до 2 700 000 МВт.

Средняя удельная мощность волнения Мирового океана составляет 2,7 Вт/м². Однако, развиваясь на значительных расстояниях, измеряемых сотнями километров, волнение накапливает энергию, в результате чего в месте расположения волновых энергетических установок оно оказывается в природно-концентрированном виде (рис. 6.3). Мощность ветровых волн, которая может быть полезно использована, примерно равна мощности всех действующих электростанций мира.

Суммарная мощность волн, набегающих на береговую линию морей России, составляет, млн. кВт: на Черном море — 14,7; Каспийском — 67,5; Баренцевом — 55,9; Балтийском — 9,1; Охотском — 129.

Достоинства волновой энергии —возобновляемость, предсказуемость, экологическая чистота преобразования, значительный суммарный потенциал, увеличение мощности волн в осенне-зимний период, когда возрастает и потребление электроэнергии.

 

 

Рис. 6.3. Удельные мощности ветрового волнения (кВт/п.м)

· — по Халлсу; ´ — по Торнквисту; О — по Сичкареву

 

Энергия ветровых волн имеет и ряд недостатков, главный из которых — невозможность регулировать во времени производимую мощность с учетом требований потребителя. Существуют также проблемы размещения и крепления волновых установок на расстоянии от берега, передачи энергии от установки к потребителю, обеспечение надежности работы в штормовых условиях, защита от коррозии в агрессивной морской среде и биологического обрастания, снижения материалоемкости и стоимости изготовления.

Способы использования энергии, производимой волновыми установками, —выработка электроэнергии для передачи в электроэнергетическую систему, для снабжения изолированных электропотребителей, зарядка аккумуляторов и газовых баллонов, приготовление жидкого воздуха, опреснения морской воды, перекачивание воды из глубинных слоев моря в поверхностные, снабжение морских платформ забортной технической водой. Волновые энергетические установки удачно могут выполнять функции волноотбойных и берегозащитных сооружений.

Раздел 3. Речные гидроэлектростанции. Теоретические основы
и способы создания напора. Длительное и краткосрочное регулирование стока. Уравнение водного баланса, водноэнергетические расчеты. Определение установленной мощности ГЭС и объема водохранилища суточного регулирования. Исходные данные для подбора гидротурбинного оборудования
для ГЭС

Лекция 7. Понятие об использовании энергии речных потоков. – Теоретические основы и способы создания напора — плотинный и деривационный. – Напоры, расходы и мощности гидроэлектростанций; формула мощности и методология ее решения