ВОЗОБНОВЛЯЕМЫЕ ИСТОЧНИКИ ЭНЕРГИИ

ЭНЕРГИЯ МОРСКИХ ТЕЧЕНИЙ

Океанические и морские течения являются примером огромных запасов энергии океана, которые, к сожалению, имеют весьма низкую энергети­ческую плотность. Как и в случае использования ветра и солнечного излучения, это обстоятельство, а также непостоянство энергопотока ограничивает практи­ческую значимость энергии течений. Но, в отличие от ветра и солнца, доступная энергия которых изменяется случайным образом, океанические течения более предсказуемы, особенно если они вызваны приливами. Воды морей, омываю­щих европейский континент, характеризуются суммарной мощностью течений на уровне 12 ГВт. При коэффициенте использования установленной мощности равном 45 %, установленные в море гидротурбины в среднем могли бы генери­ровать около 5,5 ГВт электроэнергии. Некоторые эксперты оценивают КИУМ таких энергоустановок в интервале 35-40 %. В любом случае это выше 20 %, характерных для ветровых установок наземного размещения. Оффшорные вет­ротурбины могут работать при КИУМ на уровне 30 %. Напомним, что атомные электростанции имеют КИУМ 85-88 %.

Океанические течения возникают и определяются действием ряда факторов (сил): ветром, градиентами солености и температуры, вращением Земли вокруг оси и приливами. Период приливов, как известно, согласуется с фазами Луны. Происходит два прилива в сутки; один — подлунный, когда Луна проходит

11 Прим. ред. Суммарный мировой энергетический потенциал приливов оценивается в 3 ТВт. Однако мест на земной поверхности с высокими приливами немного. Наибольшие приливы (более 10 м) наблюдаются лишь на побережье Великобритании, Канады и Франции. Весь­ма благоприятные места для использования энергии приливов имеют место на побережье Аргентины, Западной Австралии и Кореи. На территории России наиболее подходящими местами для создания приливных электростанций являются некоторые участки побережий Белого, Баренцева и Охотского морей, где приливы превышают 5 м. Россия находится в числе стран-лидеров по разработке приливных энергоустановок. В 1968 г. в СССР введена в строй экспериментальная Кислогубская ПЭС с двумя агрегатами общей мощностью 400 кВт на Кольском полуострове (годовая выработка около 1,2 млн кВт-ч электроэнергии). Впервые в мировой практике гидротехнического строительства станция была возведена наплавным способом, позволяющим примерно на треть снизить капитальные затраты. В 2005 г. осуществлена реконструкция этой станции. В последние годы разработаны про­ектные предложения по строительству шести приливных электростанций, среди которых Тугурская ПЭС на Охотском море предполагаемой мощностью 8 ГВт и производитель­ностью до 19,5 млрд кВт-ч электроэнергии в год. Эта станция могла бы стать одним из важнейших источников относительно дешевой и экологически чистой энергии на Дальнем Востоке с возможностью экспорта части вырабатываемой электроэнергии в Японию, Китай и Южную Корею, что существенно улучшает ее инвестиционную привлекательность точно над данным пунктом, и второй — когда она находится над противопо­ложной стороной Земли. Луна обращается вокруг Земли за 27,32 сут, при этом происходит изменение фаз: от полной Луны до новой и обратно до полной. В среднем две полные Луны наблюдаются с интервалом 29,53 сут. Этот период называется лунным месяцем.

Метеорологические и топографические факторы делают невозможным со­здание точной теории предсказания амплитуды и частоты приливов. Кроме того, приливное течение часто является турбулентным, что делает затрудни­тельным пересчет значений скоростей в значения извлекаемой мощности.

Тем не менее, используя соотношения главы L3, можно оценить доступную плотность энергетического потока, связанного с течением воды, следующим образом:

(8)

Наиболее мощные морские течения характеризуются скоростью около 3 м/с. Первые в мире подводные стационарные турбины, установленные в Северной Норвегии за Полярным кругом и принадлежащие фирме Hammerfest Stroem, работают на морском потоке со скоростью 2 м/с. В некоторых точках океана скорости водных потоков достигают 5 м/с. По сравнению с ветром это доста­точно скромные скорости, однако высокая плотность воды1) (1000 кг/м3, поч­ти в 800 раз больше плотности воздуха) приводит к тому, что даже такие малые скорости обеспечивают достаточно высокую плотность энергетических потоков. В наиболее подходящих местах (там, где вследствие местных топографических условий водный поток ускоряется) плотность энергетического потока может достигать 10 кВт/м2, что на порядок больше, чем для наиболее интенсивных ветровых потоков.

Первые проекты использования энергии морских течений казались совершен­но неосуществимыми. Одним из таких проектов была попытка использования устройства, похожего на парашют, приводимый в движение потоком воды. При этом разматывается длинный канат, который, в свою очередь, раскручивает вал генератора. Когда весь кабель раскрутится (возможно, на длину несколько ки­лометров), «парашют» складывается и возвращается вращающимся генератором. Более практичными являются схемы, которые включают в себя находящиеся под водой турбины, похожие на ветротурбину.