Стартовая >> Архив >> Генерация >> Возобновляемые источники энергии

Энергия тепловых перепадов океанов - Возобновляемые источники энергии

Оглавление
Возобновляемые источники энергии
Солнечная энергия
Использование пассивной солнечной энергии
Активное использование солнечной энергии
Солнечное электричество
Солнечный дом
Солнечное электричество в сельском хозяйстве
Солнечный пруд
Производство солнечных установок
Геотермальная энергия
Энергия ветра
Гидроэнергия
Энергия океанов
Энергия тепловых перепадов океанов
Биомасса
Анаэробное разложение биомассы
Газовые гидраты
Биотопливо
Водород
Водомазутные эмульсии
Сжатый и сжиженный природный газ
Топливо из угля
Заключение

Почти три четверти солнечной энергии, поступающей на Землю, приходится на океаны, поэтому океан является идеальным гигантским накопителем теплоты. Получение энергии, основанное на использован ни разности температур поверхностных и глубинных слоев океана, могло бы осуществляться на крупных плавучих электростанциях. В настоящее время разработка таких систем находится в экспериментальной стадии.
Если вы когда-нибудь отдыхали на Черном море и ныряли в его воды, то обязательно обратили внимание, что чем глубже ныряешь, тем холоднее вода.
На поверхности моря или океана вода теплее потому, что солнечные лучи могут прогреть только поверхностные слои воды. А на глубине море очень холодное. Вот эта разность температур воды в глубине и на поверхности моря может быть использовала для облучения электроэнергии. Основные сложности связаны с необходимостью транспортировки значительных объемов воды с больших глубин. Другая проблема связана с передачей электрической энергии на берег.
Одним из немногих реализованных проектов использования теплоты морской воды была маломощная энергоустановка французов Ж. Клода и П. Бушеро, построенная в 1930 году на основе идеи Д"Арсонваля (1881 год), заключающейся в использовании существующих в тропических или приполярных условиях природных разностей температур для работы паросилового цикла.
По своей конструкции схема замкнутого цикла очень проста. Насосы осуществляют циркуляцию рабочей жидкости (жидкий пропан, фреон или аммиак). Скачала рабочая жидкость попадает в теплообменник, где, нагреваясь от теплой океанской воды, она превращается в пар. Пар поступает в турбогенератор, вращает его и вырабатывает электрический ток. Однако отработанный пар не удаляется из установки.
После прохождения через турбогенератор он поступает в конденсатор, где конденсируется и сжижается. Затем, уже опять в жидком состоянии, рабочая жидкость вновь накачивается в теплообменник, и цикл повторяется. Вода в конденсатор накачивается по трубам из глубинных частей океана, поэтому длина труб достигает 2 км и более.
В  институте проблем морских технологий ДО АН СССР была разработана океаническая тепловая электростанция, которая позволяет более полно использовать энергию перепада температур океана и энергию ветра и тем самым повысить КПД.
Наиболее эффективными будут такие электростанции, размещенные в районах тропических островов. Сейчас уже есть небольшие демонстрационные станции подобного типа в Японии и на Гавайских островах. На этих станциях холодная вода поступает из глубинных слоев и используется для сжижения аммиака при температуре 10 °С. Жидкий аммиак затем испаряется при температуре 20 X за счет энергии теплой воды, поступающей с поверхности океана.

Пар аммиака поя высоким давлением поступает на лопатки турбины, которая вращает электрогенератор. Отработанный пар аммиака затем поступает в конденсатор.
Океанические тепловые электростанции (ОТИС) могут перемещаться в акватории Мирового океана в поисках наиболее оптимального для их работы градиента температур. Себестоимость вырабатываемой на ОТЕС электроэнергии, по всей вероятности, будет сопоставима с себестоимостью энергии, производимой на ТЭС и АЭС.
Следствием широкого использования ОТЭС может стать понижение температуры поверхностного слоя воды. В то же время подъем на поверхность океана глубинных вод, богатых питательными веществами, может способствовать расширению кормовой базы для рыб и других морских организмов.
Возможен и другой путь использования энергии температурных перепадов. Эффект запоминания формы (ЭЗФ) - физическое явление, впервые обнаруженное советскими учеными академиком Г. В. Курдтомовым и Л. Г. Хондросом в 1949 году. Эффект запоминания формы наблюдается в особых сплавах и заключается в том, что детали из них восстанавливают после деформации свою Начальную форму при тепловом воздействии. Например, если пластинку из сплава нитинол согнуть В холодном состоянии В дугу, то она будет сохранять эту форму сколь угодно долго. Но стоит coгнутую пластинку немного подогреть - она тут же выпрямится, как хорошая пружина. При нагревании пластина из нитинола возвращается к своей первоначальной форме, которая была ей придана при изготовлении, точнее - при закалке (отжиге).
Явление ЭЗФ в наше время находил различное применение, в том числе для создания нового типа тепловых двигателей, способных работать от тепловых источников низкопотенциальпого типа. Бели диапазон температуры фазовых превращений будет находиться в пределах температурного градиента, имеющегося в Мировом океане, то нитинол можно использовать в качестве твердого рабочего тепа теплового двигателя. Схема энергетической установки в этом случае полностью меняется. Применение нитинола открывает новый путь преобразованию тепловой энергии океана.
Первый опыт по превращению солнечной энергии в электрическую с помощью нитинолового двигателя Р. Бэнкс произвел в ноябре 1973 года, при этом вода для горячей ванны подогревалась солнечными лучами. Построенный Р. Бэнксом маломощный тепловой двигатель па нитиноле непрерывно и устойчиво работал и развивая мощность не менее 0,2 Вт, приводя во вращение генератор электрической энергии.
С тех лор работы по исследованию нитинола и его применению сильно расширились и ведутся в лабораториях Великобритании, Швейцарии, Бельгии, ФРГ, Японии. В США создан Нитинолоный технологический центр.
Некоторые исследователи считают, что нитиноловые двигатели смогут преобразовывать энергию более экономично, чем фотоэлектрические элементы. Подвились сообщения о разработке новой марки нитинола, в которой фазовые переходы совершаются при температуре 9 °С. По оценкам отдельных авторов, КПД нитиноловых двигателей может составлять 5-6 %.

Естественными источниками тепловой энергии для нитиноловых двигателей являются океаны, моря, озера и водохранилища. Оптимальный перепад температуры для нитиноловых двигателей близок к 20 °С, что соответствует градиенту температур, наблюдающемуся в океанах. Подобный градиент легко обеспечить и в искусственных условных, например, в солнечных прудах. В этом случае нитиноловые двигатели будут превращать запасенную тепловую энергию в механическую работу иди электричество. Ближайшее будущее покажет, насколько успешно новые преобразователи смогут соревноваться с другими типами преобразователей тепловой энергии.
Совсем другой подход к использованию энергии океанов предложил французский изобретатель А. Баржо. В северном полушарии зимой температура воздуха нередко достигает —50 С, в то время как температура воды под слоем всегда выше 0 С. Для теплового двигателя, использующего такую разность температур, А. Баржо выбрал в качестве рабочего теле изобутан, который кипит при нормальном атмосферном давлении при температуре -17 С. Так как источники теплоты (воздух и вода) находится в непосредственной близости друг от друга, то в этом случае не нужны длинные трубы для транспортировки холодного теплоносителя.
Одним из самых емких нетрадиционных источников низкопотенциальной теплоты на юге России и Украины может служить морская вода. Среднегодовая температура морской воды Черного моря в районе Крымского побережья составляет 13-14 С. В летний период температура морской воды может подниматься до 22-24 °С, а зимний период составляет 8-10 С, что достаточно для работы теплонасосного оборудования.
Теплонасосные станции на морской воде могут полностью обеспечить тепловые и холодильные нагрузки потребителей в южных городах, однако требуют специального коррозийно-стойкого теплообменного оборудования.



 
« Возможность эксплуатации котла ТП-170 на пониженных параметрах перегретого пара   Восстановление работоспособности металла котлотурбинного оборудования методом сварки »
электрические сети