Энергия океана

Автор работы: Пользователь скрыл имя, 24 Марта 2011 в 09:42, реферат

Краткое описание

Энергетические ресурсы океана представляют большую ценность как возобновляемые и практически неисчерпаемые. Опыт эксплуатации уже действующих систем океанской энергетики показывает, что они не приносят какого-либо ощутимого ущерба океанской среде. При проектировании будущих систем океанской энергетики тщательно исследуется их воздействие на экологию.

Содержание работы

1. Введение………………………………………………………………………………...3

2. Энергия океана………………………………………………………………………….4

3. Минеральные ресурсы…………………………………………………………………5

4. Термальная энергия……………………………………………………………………6

5. Энергия приливов……………………………………………………………………...7

6. Энергия волн…………………………………………………………………………...9

7. Энергия ветра…………………………………………………………………………14

8. Энергия течений……………………………………………………………………...16

9. "Соленая" энергия……………………………………………………………………17

10. Морские водоросли как источник энергии………………………………………...18

11. Выгоды использования энергии океана……………………………………………20

12. Проблемы использования энергии океана…………………………………………22

Список литературы………………………………………………………………………24

Содержимое работы - 1 файл

Федеральное агентство по образованию Российской Федераци1.doc

— 122.00 Кб (Скачать файл)

         Полезная мощность каждой турбины с учетом затрат на эксплуатацию и потерь при передаче на берег составит 43 МВт, что позволит удовлетворить потребности штата Флориды (США) на 10%.

         Первый опытный образец подобной турбины диаметром 1,5 м был испытан во Флоридском проливе.

         Разработан также проект турбины с рабочим колесом диаметром

12 м  и мощностью 400 кВт.

"Соленая"  энергия

         Соленая вода   океанов  и морей таит в себе огромные неосвоенные запасы  энергии, которая может быть эффективно преобразована в другие  формы энергии в районах с большими  градиентами солености, какими являются устья крупнейших рек мира, таких как Амазонка, Парана, Конго и др. Осмотическое давление, возникающее при смешении пресных речных вод  с солеными, пропорционально разности в концентрациях солей в этих водах. В среднем это давление составляет 24 атм., а при впадении реки Иордан в Мертвое море 500 атм. В качестве источника осмотической энергии предполагается также использовать соляные купола, заключенные в толще океанского дна. Расчеты показали, что при использовании энергии, полученной при  растворении соли среднего по запасам нефти соляного купола, можно получить не меньше энергии, чем при использовании содержащейся в нем нефти.

         Работы по преобразованию "соленой" энергии в электрическую находятся  на стадии проектов и опытных установок. Среди предлагаемых вариантов представляют интерес гидроосмотические устройства с полупроницаемыми мембранами. В них происходит всасывание растворителя через мембрану в раствор. В качестве растворителей и растворов используются пресная вода – морская вода или морская вода – рассол. Последний получают при  растворении  отложений соляного купола.

            Работы  гидроосмотической электростанции:

      В гидроосмотической камере рассол из соляного купола смешивается с морской водой. Отсюда проходящая через полупроницаемую мембрану вода под давлением поступает на турбину, соединенную с электрогенератором.

        Работы  подводной   гидроосмотической станции:

      Подводная гидроосмотическая гидроэлектростанция  размещается на глубине более 100 м. Пресная вода подается к гидротурбине по трубопроводу. После турбины она откачивается в море осмотическими насосами в виде блоков полупроницаемых мембран остатки речной воды с примесями и растворенными солями удаляются промывочным насосом.

Морские  водоросли  как  источник  энергии

      В биомассе водорослей, находящихся в  океане, заключается огромное количество энергии. Предполагается использовать для переработки на топливо как прибрежные водоросли, так и фитопланктон. В качестве  основных способов переработки  рассматриваются  сбраживание  углеводов водорослей в спирты и ферментация больших количеств водорослей без доступа воздуха для  производства метана. Разрабатывается также технология переработки фитопланктона для производства жидкого топлива. Эту технологию предполагается совместить с эксплуатацией океанских термальных электростанций. Подогретые глубинные воды которых будут обеспечивать процесс  разведения фитопланктона теплом и    питательными веществами.

      Комплекс  "Биосоляр" 

      В проекте комплекса "Биосоляр" обосновывается возможность непрерывного  разведения микроводоросли хлорелла в  специальных контейнерах, плавающих  по поверхности открытого водоема. Комплекс включает систему связанных гибкими трубопроводами плавающих контейнеров на берегу или морской платформе оборудование для переработки водорослей. Контейнеры, играющие роль культиваторов, представляют собой плоские ячеистые поплавки из армированного полиэтилена, открытые сверху для доступа воздуха и солнечного света. Трубопроводами они связаны с отстойником и регенератором. В отстойник откачивается часть продукции для синтеза, а из регенератора в контейнеры поступают питательные вещества – остаток от анаэробной переработки в метантенке. Получаемый в нем биогаз содержит метан и углекислый газ.

      Предлагаются  и совсем экзотические проекты. В  одном из  них рассматривается, например, возможность установки электростанции прямо на айсберге. Холод, необходимый для работы станции, можно получать ото льда, а полученная     энергия используется  для  передвижения  гигантской глыбы  замороженной пресной воды в те места земного шара, где ее очень мало, например в страны Ближнего Востока.

         Другие  ученые предлагают использовать  полученную энергию для организации морских ферм, производящих продукты питания.

         Взоры ученых постоянно обращаются к неисчерпаемому источнику энергии – океану.

         Океан, выпестовавший когда-то саму жизнь на Земле, еще не раз послужит человеку добрым помощником. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

Выгоды  использования энергии  океана

      Таким образом,  в  океане,  который  составляет 71 процент поверхности  планеты, потенциально имеются различные виды энергии -  энергия волн и приливов;  энергия химических связей газов, питательных веществ,  солей и других  минералов;  скрытая энергия водорода, находящегося в молекулах воды; энергия течений, спокойно и нескончаемо движущихся в различных частях океана; удивительная по запасам энергия,  которую можно получать, используя разницу температур воды океана на  поверхности  и  в глубине, и их можно преобразовать в стандартные виды топлива.  

      Такие количества энергии, многообразие ее форм гарантируют, что  в  будущем человечество не будет испытывать в ней недостатка. В то же время не возникает необходимости зависеть от одного - двух основных источников энергии,  какими,  например, являются давно использующиеся ископаемые виды топлива и  ядерного горючего,  методы получения которого были разработаны недавно.

      Более того, в миллионах прибрежных деревень и селений, не имеющих сейчас доступа к энергосистемам,  будет тогда возможно улучшить жизненные условия людей. Жители тех мест,  где на море  бывает  сильное волнение, смогут конструировать  и использовать установки для преобразования энергии волн. Живущие вблизи  узких  прибрежных заливов,  куда во время приливов с ревом врывается вода, смогут использовать эту энергию.

      Для всех остальных людей энергия  океана в открытом водном пространстве будет  преобразовываться  в  метан,  водород или электричество, а затем передаваться на сушу по кабелю  или  на кораблях. И вся эта энергия таится в океане испокон веков.  Не  используя ее, мы тем самым попросту ее расточаем.

    Несмотря на то, что извлечение энергии океана находятся на стадии экспериментов и  процесс  ограничен и дорогостоящ, факт остается фактом,  что по мере развития научно-технического прогресса энергия в будущем может в значительной степени добываться из моря.  Когда – зависит от того,  как скоро эти процессы станут достаточно дешевыми. В конечном итоге дело  упирается не в возможность извлечения из океана энергии в различных формах, а в стоимость такого извлечения, которая определит, насколько быстро будет развиваться тот или иной способ добычи.

      Когда бы это время ни наступило,  переход к использованию энергии океана принесет двойную пользу: сэкономит общественные средства и сделает более жизнеспособной третью планету Солнечной системы - нашу Землю.

      Но  стоит ли волноваться в поисках  новых источников  ископаемого  топлива? Зачем дискутировать по вопросу о строительстве ядерных реакторов?  Океан наполнен энергией, чистой, безопасной и неиссякаемой. Она там, в океане, только и ждет высвобождения. И это – преимущество номер один.

      Второе  преимущество заключается в том,  что использование энергии океана позволит Земле быть в дальнейшем обитаемой планетой. А вот альтернативный вариант, предусматривающий увеличение использования органических и ядерных видов  топлива,  по мнению некоторых специалистов,  может привести к катастрофе: в атмосферу станет выделяться слишком большое  количество  углекислого газа и теплоты,  что грозит смертельной опасностью человечеству.

    Накануне  вступления в 21 век ученые-океанологи  призывают прекратить пустые дискуссии и отказаться от надежды на то, что "технологическое развитие разрешит все проблемы на суше".  Они хотят обратить внимание общества на океан,  который заряжается энергией внеземного происхождения, энергией доступной, не загрязняющей окружающую среду и возобновляемой. Океан  наполнен  внеземной   энергией,  которая   поступает  в него из космоса. Она доступна и безопасна, и не загрязняет окружающую среду, неиссякаема и свободна.

    Из  космоса поступает энергия Солнца. Она нагревает воздух и образует ветры, вызывающие волны. Она нагревает океан, который накапливает тепловую энергию.  Она приводит в движение течения, которые  в то же время меняют свое направление под воздействием вращения Земли.

    Из  космоса же поступает энергия  солнечного и лунного притяжения. Она является движущей силой системы Земля  -  Луна  и вызывает приливы и отливы. 

Проблема  использования энергии  Океана

      Энергетические ресурсы Мирового океана ассоциируются не только с углеводородным сырьем, добываемым в больших количествах на шельфе, но и с возобновляемыми энергоносителями. Пока энергия Океана лишь в очень малой степени поставлена на службу человеку, что придает данной проблеме глобальное звучание.

      С учетом того обстоятельства, что энергия приливов (потенциал приливной энергии Мирового океана оценивается в несколько миллиардов киловатт) в 2000 раз превышает годовой запас энергии всех рек мира, данное направление в развитии мировой энергетики особенно перспективно.

      К сожалению, этого нельзя сказать  о других направлениях. Так, постоянным возобновляемым ресурсом является кинетическая энергия волн. Разумеется, она размещена далеко неравномерно по акватории Океана, однако в некоторых местах на шельфе, где возможно гидростроительство, она достигает высокой концентрации. Первые промышленные волновые электростанции небольшой мощности уже сооружены в Норвегии, Японии, Индии. Чаще всего с помощью энергии морских волн приводятся в действие электрогенераторы, устанавливаемые на плавучих маяках. Несмотря на высокие стоимостные затраты, целесообразность создания волновых станций определяется конкретными географическими условиями, наличием или отсутствием альтернативных источников, плотностью приходящей энергии.  
Еще одним из направлений в развитии энергетики Океана в перспективе может стать строительство электростанций, использующих энергию течений. Результаты гидрологических исследований свидетельствуют, что лишь Гольфстрим в наиболее мощной своей части (38° с. ш.) переносит ежесекундно 82 млн м3 воды, а в течение года — 250 тыс. км3, что в 6,5 раза больше годового стока вод со всей поверхности суши. Конечно, проекты установки в толще Гольфстрима турбин большого диаметра для получения электрической энергии сегодня кажутся нереальными, однако не исключено, что по мере обострения энергетической ситуации в мире к таким проектам еще вернутся. Главные лимитирующие факторы широкого использования энергии течений сегодня — чрезвычайно низкий коэффициент полезного действия существующих преобразователей этого вида энергии (всего 0,5—10%), колоссальные затраты на гигантские турбины, нерешенность многих чисто технических вопросов. 
Прямое отношение к проблеме использования энергии Океана имеет утилизация термической энергии акваторий. Солнечное тепло, как известно, аккумулируется в верхних слоях Океана, в то время как нижние сохраняют достаточно низкие температуры. Вследствие этого создаются значительные различия температуры поверхностных и глубоко лежащих вод. В тропических широтах температура воды на поверхности достигает почти 30°, а на глубине 0,5 км — всего 8—10°. Таким образом, амплитуда температуры составляет примерно 20°.

      Это явление лежит в основе работы гидротермальных (или моретермальных) электростанций. Принцип использования  разницы температур достаточно прост. Известно, что с уменьшением давления понижается температура кипения воды и соответственно температура образования пара. Когда разогретая вода засасывается вакуумом 0,01 атм, она вскипает и образуется пар, способный вращать турбину, соединенную с генератором. Функция же холодной воды заключается в охлаждении пара, поступающего в конденсатор.

Информация о работе Энергия океана