Энергия океана: тепловая, энергия приливов и отливов, а также энергия волн
Энергия, скрытая в океанах, которые покрывают более 70% поверхности Земли, существует в двух формах: 1) механической энергии волн, приливов и морских течений и 2) тепловой энергии, полученной от Солнца. Поскольку океаническая энергия находится в избытке, все эти источники считаются подходящими для производства энергии, и в той или иной степени их готовят к эксплуатации.
Энергия приливов и отливов
Энергия приливов и отливов образуется за счет приливно- отливных движений, вызванных взаимодействием гравитационных полей Луны и Солнца. Приливно-отливные движения являются и периодическими и предсказуемыми и уже использовались до
1100 г. нашей эры на водяных мельницах, приводимых в действие приливом и отливом, в Великобритании и Франции для помола зерна. Современный вариант этих сооружений представляет собой приливно-отливная электростанция, принцип работы которой основан на разнице в уровнях воды между отливом и приливом, т. е. на том же самом принципе, как и у обычной гидроэлектростанции. Позади дамбы, построенной поперек залива или устья, во время прилива собирается вода, текущая через ворота шлюза, затем при отливе она выпускается через турбины, создавая электрический ток. Подобную конструкцию можно использовать для получения электроэнергии только в том случае, если различия между уровнями прилива и отлива достаточно велики. Поэтому во всем мире можно встретить всего несколько участков подходящих для такого использования и обычно они находятся в устьях рек. Сегодня единственная приливная гидроэлектростанция крупного масштаба с энергетической мощностью 240 МВт расположена в устье реки Ране близ г. Сен-Мало во Франции. Она была построена в 1960-х годах и более 30 лет успешно эксплуатировалась. С тех пор более или менее значительными приливными электростанциями, строительство которых было завершено, можно считать объект с производительностью 18 МВт в Аннаполисе (залив Фанди) в Канаде, блок на 3,2 МВт в Китае и очень маленькая установка на 0,4 МВт недалеко от Мурманска в России [72]. Страны ЕС располагают технически пригодными для эксплуатации ресурсами, которые оцениваются ежегодной производительностью 105,4 ТВт/ч, но экономически оправданные ресурсы могут обеспечить ежегодной выработкой всего около 50 ТВт/ч, причем большинство подходящих участков (90%) располагаются во Франции и Великобритании [73]. За пределами ЕС потенциальные участки были найдены на территории Канады, в странах бывшего Советского Союза, Аргентины, Западной Австралии и Кореи. Основываясь на этом ресурсе, Южная Корея недавно объявила о планах строительства крупнейшей в мире приливной электростанции с производительностью 260 МВт. Использование энергии приливов само по себе основано на отработанной технологии, но оно требует больших капитальных затрат, длительного строительства и отличается низким коэффициентом отдачи. Это приводит к тому, что периоды окупаемости растягиваются, а стоимость выработанной электроэнергии возрастает. Таким образом, в этой области, вероятно, только правительства в состоянии взять на себя ответственность за реализацию крупномасштабных проектов. Еще одним фактором, сдерживающим использование энергии приливов, стало опасение экологов, что такие проекты могут вызвать негативные последствия для окружающей среды. Исследования, проведенные в Великобритании, однако, не подтвердили вывод, что данная технология обязательно должна вызвать серьезные экологические изменения. Оказалось, что реальным тормозом для более полного использования энергии приливов являются прежде всего экономические соображения. Однако, даже если бы удалось освоить все участки, технически пригодные для использования энергии приливов, этот альтернативный источник энергии мог бы покрыть ничтожную часть наших энергетических потребностей.
Приливы также вызывают морские течения. Хотя энергия морских течений обычно рассредоточена, она концентрируется в некоторых прибрежных участках, куда морские потоки направляются через определенное русло благодаря топографическим особенностям участков, таким как проливы и острова. Чтобы превратить энергию этих потоков в электроэнергию используются приливные турбины, которые напоминают ветровые турбины, но установлены под водой. Так как плотность воды приблизительно в 1000 раз больше плотности воздуха, энергетическая плотность этих течений заметно выше, чем у ветровых потоков, и поэтому требуются турбины значительно меньших размеров. В отличие от ветра, скорость морских течений можно надежно прогнозировать и к тому же строительство соответствующей установки может иметь значительно меньшие экологические последствия, чем сооружение приливной дамбы.
Приливные турбины, однако, пока не вышли из стадий научно- исследовательских разработок, и лишь в Великобритании и Норвегии в настоящее время проходят испытание несколько опытных образцов [74]. В Нью-Йорке недавно были установлены приливные турбины с общей производительностью 200 кВт [75].
