Тепловая энергия океана
В океане аккумулируются огромные запасы солнечной энергии, среди которых наибольшее значение имеет энергия, запасенная в градиенте температуры. На протяжении более 6000 км вдоль экватора поверхностный слой имеет температуру 27-28°С. Если его охладить до 5°С, то при этом можно выделить 6*1022 Дж энергии. Это теоретические данные. Реально объем извлекаемой энергии должен подсчитываться из условия сохранения теплового равновесия природной среды.
В настоящее время производятся работы с двумя типами систем преобразования тепла приповерхностных слоев океана: «закрытой» и «открытой».
В закрытой системе насос обеспечивает циркуляцию аммиака, имеющего очень низкую температуру кипения, в замкнутом контуре. Теплая океаническая вода нагревает в бойлере аммиак до 20°С, который переходит в газообразное состояние. В этом виде он поступает на турбину, где расширяется и приводит в действие вал генератора. Отработав, аммиак выходит с пониженными температурой и давлением и пропускается через теплообменник, использующий холодную воду. Газ сжижается и цикл повторяется вновь.
В открытой системе в качестве рабочего тела используется морская вода. С помощью насоса она передается из теплого слоя (25- 28°С) в вакуумированный испаритель, где поддерживается давление на уровне 3.5 % атмосферного. При пониженном давлении температура кипения воды уменьшается, она превращается в пар и направляется в турбогенератор. Отработанный пар конденсируется холодной водой из океанских глубин. Отработанная вода сбрасывается в океан.
Реально оцениваемый КПД такого цикла значительно меньше теоретического и составляет лишь 3-4 %.
Большой перепад температуры можно получить между морской водой и холодным воздухом арктических районов земного шара. Здесь средняя температура воздуха составляет около минус 14 С. Температура морской воды в зимний период на глубине 200 м достигает 1°С.
На разности температур возможна работа океанской тепловой электростанции (ОТЭС), оснащенной низкокипящей рабочей жидкостью. Такие рабочие жидкости производятся на основе фреона, пропана, аммиака и некоторых других веществ.
Как видим, тепловая энергия океана является существенным источников, однако ее промышленное использование весьма затруднено. Для сооружения ОТЭС необходимы дефицитные дорогостоящие металлы (магний, титан). Сложнейшую техническую проблему представляет транспортировка и сборка труб для подъема на поверхность холодной воды, которые могут достигать 20 м в диаметре и нескольких сотен метров в длину. При эксплуатации станции сложно организовать работу технических служб, обеспечивающих безопасность и контроль экологической чистоты.
Трудности использования энергоресурсов океана возникают и вследствие низкой плотности энергии. Из-за низкой плотности необходимо прокачивать через систему преобразования энергии большое количество воды.