МІНІСТЕРСТВОтранспорту та зв'язку України
Дніпропетровськийнаціональний університет залізнічноготранспорту ім.ак. В.А.Лазаряна
Кафедра:"Гідравлікі та водопостачання"
Реферат
Натему:
"Океаняк джерело енергії "
Виконала:
студент 655 групи
Іванов Д.А.
Перевірів:
Мельник І.Є.
Дніпропетровськ2005
Океан якджерело енергії
Океани покриваютьбільше 70% поверхні Землі і є найбільшими в світі колекторамисонячної енергії. Потенціал океанів в енергетиці великий. Для порівняння,щільність енергії сонячної радіації - 1400 Вт/м ВІ, енергії вітру - 1700Вт/м ВІ, а теплової енергії океанів тропічних широт - 300 000 Вт/м ВІ!
Теплові станціїв тропіках
Є й іншіокеанічні поновлювані джерела енергії: біомаса і водень, хвилі ітечії, різниця в солоності морської і річкової води - однак потенціалзастосування теплової енергія океанів найбільш великий.Ввідміну від інших поновлюваних джерел, теплова енергії океану за своїменергетичного потенціалу порівнянна з безмежними можливостями поставокпервинної теплової енергії, очікуваних від термоядерного синтезу. Енергетичніоб'єкти потужністю в 1 ГВт можуть являти собою мобільні установкиводотоннажністю близько 100 000 т. У тропічній частині океанів можлива роботадесятків тисяч таких теплових електростанцій практично в безперервному режимі ".
Сергій Хайтун,кандидат фізико-математичних наук, в.н.с. Інституту історії природознавства ітехніки РАН (ІІЕТ РАН), на питання про те, як наука дивиться на процесутилізації теплової енергії океану, відповідає, що наука свою думку висловила150 років тому в роботах французького вченого д'Арсонваля, і справа теперза технічним втіленням і пошуком оптимальних схем, здатних
забезпечитимаксимальну ефективність. Д'Арсонваля ще в 1881 р. вперше висловивідею про використання сонячної енергії, накопиченої в океані у вигляді тепла.Більш ніж через 40 років його учень, Жорж Клод, нарешті втілив ідею в життя іпобудував на Кубі невелику систему утилізації термальної енергії океану. Вченийвибрав бухту Матанцев, в якій великі глибини з високим перепадом температуриводи підходять до самого берега. Схема установки проста: в випарнику з частковимвакуумуванням випаровується тепла вода з поверхні моря (температура порядку+27 В° C). Отриманий пар обертає лопаті турбін, які з'єднані згенераторами. Відпрацьована пара потрапляє в конденсатор, для охолодження якогоподається вода з глибини (температура порядку +4 В° C). Перша експериментальнаустановка потужністю 22 кВт споживала 80 кВт на роботу своїх насосів.
OTEC на Гаваях
альтернативний енергетичний океанічний теплової
Перша успішнаміні-OTEC (Ocean Thermal Energy Conversion) закритій циркуляції була запущена в1979 р. в Keahole Point (Гаваї). Цілодобово з серпня по жовтень установкавиробляла близько 50 кВт, з яких тільки 12 кВт використовувалися на кориснунавантаження. Протягом кількох наступних років випробовувалися вдосконаленіустановки.
Перший японськийдослідний зразок, запущений на острові Науру в 1981 р., видавав потужність 100кВт, хоча корисної потужності було всього 14,9 кВт. Його головною відмінністю відамериканського конкурента було розташування станції на острові. Локація не наплавучому підставі, а на суші дозволила скоротити витрати на експлуатаціюсудна-носія, пристрій надійних якірних стоянок, підводний силовий кабельдля передачі електроенергії на берег, а, головне, забезпечити більшубезпека обслуговуючого персоналу.
У 1992 р. наГавайях був запущений експериментальний апарат відкритого циклупродуктивністю в середньому 210 кВт, який пропрацював до 1998 р.
Заразрозробки нової ОТЕС за фінансової підтримки уряду США (0 тис.)веде компанія Lockheed Martin. Завод по перетворенню теплової енергії океанув електричну, продуктивність якого складе 10 МВт, повинен з'явитисяна Гаваях в 2012-2013 рр..
Острів Реюньон(Франція) був оголошений президентом Ніколя Саркозі в січні цього рокунаціональною лабораторією для створення океанічної теплової електростанції. Вперспективі, до 2030 р. побудовані тут ОТЕС повинні повністю забезпечитипотреби в електроенергії всього острова. Бюджет проекту складຠ€ 7,7млн.
Сьогодні освоєннятеплової енергії океану входить в національні програми США, Франції, Японії,Швеції, Індії.
Станції вАрктиці
Енергію можнаодержувати не тільки з теплих вод тропічних або субтропічних районівСвітового океану, але і з північних або південних басейнів планети, тобто з водАрктики і Антарктики. Можливість практичної реалізації перетвореннятеплової енергії океану в арктичних районах у своїх роботах показав у 1980-хрр.. Альберт Ільїн, керівник лабораторії енергетики океану Тихоокеанськогоокеанологічного інституту. Автор відзначає не лише важливість наявності потрібногоградієнта температури, але також і необхідність достатньої швидкості вітру ішвидкості течії води в океані. За розрахунками А. Ільїна, ККД енергетичноїустановки потужністю близько 50 кВт в арктичних умовах виходить в межах0,79-2,08%. Мова йде про ККД використання тепла води, що ж стосується ККД самоїустановки, то він досить високий і досягає 43%. Ця цифра відноситься доаміачної установці потужністю 1 МВт. Наможливість використання енергетичного потенціалу північних широт першийзвернув увагу в 1928 р. французький інженер А. баржі. В якості нагрівачаїм пропонувалася морська вода з температурою, близькою до 0 В° С. Холодильникомповинен був служити морозне повітря. В якості вторинного робочого тіла булозапропоновано взяти таку речовину, яка кипіло б при температурі кільканижче 0 В° С і конденсованих б в рідину при температурі мінус 20 В° С. Баржірекомендував вуглеводневі сполуки типу пропану, бутану чи ізобутану.
Дійсно, вПівнічному Льодовитому океані температура в поверхневому шарі під льодом близька до0 В° С. Цікаво відзначити, що градієнт температур арктичних вод вкрай малий -так, на кількох сотнях метрів глибини температура води доходить приблизно до+0,6 В° С. Там знаходиться теплий проміжний шар, що утворився за рахунок притокувод атлантичного походження. У багатьох районах Арктики більшу частину рокутемпература повітря нижче -10 В° С. Наприклад, на Новосибірських островах в роцібуває всього 2-4 дні з тим температурою повітря вище -10 В° С, на узбережжі моряЛаптєвих таких днів від 10 до 14, а на архіпелазі Північна Земля їх тільки10-12. В інший час року тут царюють морози. Таким чином, різницятемператур підлідної води і повітря становить в арктичних районах більше 26 В° Сі може бути використана для генерації електрики. Розрахунки вченихпоказують, що при такому перепаді кожен 1 м Ві морської води, будучипропущений за 1 с через перетворювач, дозволяє отримати близько 10 кВт потужностіпри ККД установки 5%.
Арктичністанції працюють за так званим "трикутникове" циклу: нагрівання тавипаровування робочого тіла, адіабатне розширення через турбіну, ізотермічнестиск при подачі у випарник з одночасним відведенням надлишкового тепла вхолодильнику. В охолоджувальному контурі такої станції необхідно використовуватирозсіл з низькою температурою замерзання. В якості проміжноготеплоносія застосовується водний розчин хлористого кальцію з концентрацією неменше 26 кг на 100 кг води, який досить широко використовується вхолодильній техніці. Проміжний теплоносій охолоджується шляхомрозбризкування через форсунки зрошувального охолоджувача. Робочим тілом уосновному контурі станції служить фреон-12, пари якого приводять в рухтурбіну з електрогенератором.
Осмотичністанції в гирлах річок
У листопаді 2009 р.компанія Statkraft, найбільший виробник електроенергії Норвегії, недалековід Осло (м. Тофт) побудувала і запустила першу в світі електростанцію,засновану на осмотичний тиск. Побудована електростанція виробляє 2-4кВт електроенергії - її ефективність поки становить 1 Вт з 1 кв. м мембрани,і основне її призначення - відпрацювання технології та під...
