Иногда так бывает, что появляется хорошее настроение или вдохновение при встрече с интересным человеком и в особенности после общения с ним. Вот и в этот раз, после рассказа Анастасии о прекрасно проведенных выходных днях, о незабываемых впечатлениях, сразу же появилось желание написать о воде, как источнике энергии .

Но в начале, ее короткий рассказ.

«Река Южный Буг - сердце украинского Подолья. Катамаран, две байдарки и чудесная команда, с которой мы прошли в сплаве более 46 км. Я никогда не могла подумать, что Винницкая область может быть настолько красивой: могущественная река, гранитные скалы, что стоят на его защите и лес, который живет в гармонии с маленькими селами и их жителями.

Последняя стоянка была в поселке Печоры, где когда-то Константин Потоцкий (1816 - 1857) построил невероятный красоты парк и мельницу.

Мы общались с чудесными людьми Всеволодом и его внуком Алешей, которые живут в семейном доме, и развивают зеленый туризм. Что особенно приятно, Алеша приглашает молодежь попробовать пожить в селе. Значит, есть перспектива с созданием рабочих мест переселения городского населения в сельские районы. В это место хочется приехать снова не только из-за природы, но и за сокровищами, которые оставила семья Потоцких».

Среди разнообразия альтернативных видов энергии, особое место занимает вода, как источник энергии . И не случайно, эволюция развития человеческого общества напрямую связано с использованием энергии воды. Человек давно понял, что можно использовать энергию движущейся и падающей воды.

Развитие всей цивилизации обязано этим возможностям, а вначале на берегах рек и у водопадов стали строить мельницы, лесопилки и другие сооружения, которые в своей работе использовали силу водных потоков. Но по мере развития технического прогресса, с изобретением электричества, необходимость в строительстве сооружений у источников воды отпало. В механизмах, в качестве привода стали использовать электрическую энергию.

Однако, с ростом потребления электрической энергии начались интенсивные поиски наиболее дешевого его производства. И человек понял, что самой природой созданы условия для сооружения гидроэлектростанций, преобразующих энергию воды в электрический ток. Занимаясь строительством больших гидростанций, мы незаслуженно забыли малую гидроэнергетику.

И только энтузиасты, изобретатели и самоучки, которые хотели получить независимый источник электрической энергии в своем доме, неустанно совершенствовали конструкции механизмов на использовании энергии малых рек. Об одном из немногих таких энтузиастов я писал в этом материале .

Находясь в постоянном поиске чего-то нового и интересного в направлении малой энергетики, для обеспечения еще одним альтернативным источником энергии частного домовладения я познакомился с материалами компании AGRO-T, который соответствовал моим поискам. В этом материале как раз идет речь о домашней электростанции.

Что мне особенно понравилось, так это детальный анализ применения малых гидротурбин. Их уникальность в сравнении с другими альтернативными источниками энергии солнца и ветра. Привязка таких агрегатов к конкретным условиям. Технические характеристики и производимая электрическая мощность от скорости водяного потока. Даны расчеты и чертежи. Все это подтверждает, что материал представляет интерес исходя из практического опыта и применения.

Судите сами.

« Малые Гидро Турбины (250 - 5000W) предоставляют индивидуальным пользователям интересные бизнес модели.

Пользователи имеют доступ к использованию собственной микро гидроэлектростанции - турбине, получению собственной электроэнергии, а в случае ее излишков, передача ее простыми методами в общую электрическую сеть.

Модель привлекательна в отдаленных районах и не только для стран, которые имеют проблемы с электроэнергией, но и для стран, которые имеют электроэнергию в достатке. Питание в этих отдаленных районам может быть обеспечено из автономной сети, которая не является такой дорогостоящей, как строительство других, более крупных гидросооружений и гидросистем. Малые гидроэлектростанции и микротурбины не являются конкурентами для крупных гидроэлектростанций, они обеспечивают экономически и экологически разумной альтернативной энергией объекты в отдаленных районах.

Все больше и больше индивидуальных пользователей начинают получать электроэнергию через солнечные батареи, ветровые турбины, гидроэлектростанции. Наши Микрогидроэлектростанции использующие воду как источник энергии , могут быть объединены с альтернативными источниками для того, чтобы позволить пользователю создать индивидуальные электрические системы.

Конкуренция в сравнении с солнечными панелями PV (photovoltaic) и дизель-электрическим генератором

Затраты на производство кВт.ч энергии различаются в зависимости от скорости реки амортизационного времени установки.

В целом установка предназначена для 10 лет жизненного цикла.

Стоимость использования дизельного топлива для получения электроэнергии 0,30 Euro/кВт.ч

Солнечные панели становятся конкурентоспособными с 0,17 Euro/kВт.ч

Малая гидроэнергетика наиболее конкурентоспособна с 0,10 до 0,15 Euro/kВт.ч

Малые гидроэлектростанции могут быть объединены с солнечными панелями и дизельгенераторами

Рынок, где могут применяться такие мини ГЭС по сегментам (приоритет по размеру рынка).

Децентрализованная электрификация (пример: дома расположенные недалеко от водоема)

Модульные установки в системе каналов разных стран

Зеленая электроэнергия при подключении к общей сети

Сельскохозяйственный рынок (с дизельным приводом ирригационных насосов для поливных ситем, фермы, пастбища)

Мобильные и временные сооружения (для работы удаленных антенных комплексов, зарядных станций и оборудования, службы быстрого реагирования MЧС)

Выпускаемая продукция - минитурбины до 5 kВт, для рек с течением от 1,0 м/с

Преимущества использования.

Выпускается в двух вариантах: "плавающий" с поплавками для работы на поверхности и "углубленный" в воде с креплением якорями ко дну реки, канала или чеков

Возможность масштабирования, модульная система, т.е. использование нескольких агрегатов по 5kВт. До 1000 мВт,в одной системе.

Один агрегат позволяет в год произвести до 42.000 kВт.ч, больше чем соответствующие ветровые и солнечные установки

В отличии от других гидросистем строительство не разрушает ландшафт и экосистему водоема и не меняют русло реки

Получаемый постоянный или переменный ток может поступать как общую сеть, так и использоваться для зарядки блоков акуумуляторных батарей

В ночное время, при малом использовании электроэнергии, ее избыток может передаваться для работы других потребителей

Оборудование недорогое, легко транспортируется и перемещается в случае необходимости, легко собирается в рабочий комплект и просто в эксплуатации

Оборудование успешно работает на малых реках, где невозможно и неэффективно строительсво обычных гидросооружений с плотинами

Оборудование позволяет обеспечить электроэнергией места где отсутствует общая сеть, например сельскохозяйственные сооружения, небольшие поселения, удаленные туристические комплексы, выносные пункты питания

Оборудование легко развертывается для применения во время чрезвычайных ситуаций, эффективно заменяет дизельные электростанции (использование гидротурбин в 2-5 раз дешевле использования дизельэлектростанций, не требуется подвоз дизельного топлива, масел)»

Опыт компании подтверждает, что применение малых турбин позволяет использовать воду как источник энергии весьма эффективно и вполне финансово доступно. Это вызовет несомненный интерес у жителей, домостроения которых находятся вблизи малых рек. Такие технологии доступны многим людям, как тем, которые не имеют близко расположенных электрических сетей, так и тем, кто хочет иметь независимый источник электроснабжения.

Вода – источник жизни на земле. Это одно из самых уникальных и удивительных явлений на нашей планете, обладающее множеством уникальных свойств, использование которых может быть очень выгодно и полезно для человека. Энергия воды, ровно как и энергия солнца или воздуха, является возобновляемым источником энергии, так необходимым в сложившихся условиях. Все прекрасно понимают, что внутренние Земные ресурсы не безграничны и рано или поздно они закончатся (причем, учитывая постоянно растущий «аппетит» человечества, это произойдет скорей рано, чем поздно). Поэтому проблема поиска альтернативных источников энергии так важна сегодня, а вода предлагает нам одно из решений этой проблемы.
Итак, энергия воды, пожалуй, одна из первых энергий, которую люди научились использовать в своих целях. Вспомнить хотя бы первые речные мельницы. Принцип их работы прост и в то же время гениален: движущийся поток воды вращает колесо, преобразуя кинетическую энергию воды в механическую работу колеса. По сути все современные гидроэлектростанции работают именно так же. С одним важным дополнением: далее механическая энергия преобразуется в электрическую.

Энергию воды грубо можно разделить на три типа по ее виду, в котором она преобразовывается:
1. Энергия приливов/отливов. Вообще само явление отлива очень интересно и долгое время оно никак не могло быть объяснено. Большие массивные (и разумеется близкие к Земле) космические объекты, такие как Луна или Солнце, действием своей гравитации приводят к неравномерному распределению воды в океане, создавая «горбы» из воды. Из-за вращения земли начинается движение этих «горбов» и их перемещение к берегам. Но из-за того же вращения Земли, положение океана относительно Луны изменяется, уменьшая тем самым действие гравитации.
Во время прилива заполняются специальные резервуары, располагающиеся на береговой линии. Резервуары образуются благодаря дамбам. Во время отлива вода начинает свое обратное движение, которое и используется для вращения турбин и преобразования энергии. Важно, чтобы разница высот во время прилива и отлива была как можно больше, иначе подобная станция просто не сможет себя оправдывать. Поэтому приливные электростанции создаются, как правило, в узких местах, где высота приливов достигает хотя бы 10 метров. Например приливная станция во Франции в устье реки Ранее.
Но такие станции имеют и свои минусы: создание дамбы приводит к увеличению амплитуды приливов со стороны океана, а это влечет за собой затопление суши соленой водой. Как следствие – изменение флоры и фауны биологической системы, причем не в самую лучшую сторону.
2. Энергия морских волн. Несмотря на то, что природа этой энергии весьма схожа с вышеописанной, ее все же принято выделять в отдельную ветвь. Данный вид энергии обладает довольно высокой удельной мощностью (приблизительная мощность волнения океанов достигает 15 кВт/м). Если высота волны будет около двух метров, то это значение может увеличиться до 80 кВт/м. Разумеется, это идеализированные данные, потому что перевести всю энергию волнения в электрическую не удастся, но все же коэффициент преобразования довольно высок – 85%.
На сегодняшний день использование энергии морских волн не особо распространено из-за ряда сложностей, возникающих при создании установок. Пока эта сфера находится только на стадии экспериментальных исследований.
3. Гидроэлектростанции. А этот вид энергии стал доступным для человека благодаря совместной «работе» трех стихий: воды, воздуха и, конечно же, солнца. Солнце испаряет с поверхности озер, морей и океанов воду, образуя облака. Ветер перемещает газообразную воду к возвышенным областям, где она конденсируется и, выпадая в виде осадков, начинает стекать обратно к своим первоисточникам. На пути этих потоков ставятся гидроэлектростанции, которые перехватывают энергию падающей воды и преобразуют ее в электрическую. Мощность, вырабатываемая станцией, зависит от высоты падения воды, поэтому на ГЭС стали создаваться дамбы. Они так же позволяют регулировать величину потока. Разумеется создание такого огромного сооружения стоит очень дорого, но ГЭС полностью себя окупает благодаря неисчерпаемости используемого ресурса и свободного доступа к нему.
У данного типа энергии, по аналогии с остальными, имеются как плюсы, так и минусы. Так же как в случае использования энергии приливов, создание ГЭС приводит к затоплению большой площади и нанесению непоправимого ущерба местной фауне. Но даже с учетом этого обстоятельства можно говорить о высокой экологичности ГЭС: они наносят только локальный ущерб, не загрязняя атмосферу Земли. В попытках уменьшить ущерб, наносимый станциями разрабатываются все более новые методы их работы, постоянно совершенствуется конструкция самих турбин. Одним из предложенных методов стало «накачивание» аккумуляторов. Вода, прошедшая через турбины не утекает дальше, а накапливается в больших резервуарах. Когда нагрузка на ГЭС становится минимальной, за счет энергии атомной или тепловой станции сохраненная вода перекачивается обратно вверх и все повторяется. Этот метод выигрывает как по экологическим, так и по экономическим показателям.
Еще одну очень интересную область придумали эксперты Комиссии по атомной энергетике в Гренобле, Франция. Они предлагают использовать энергию падающего дождя! Каждая падающая капля обладает своим воздействием. Попадая на пьезокерамический элемент, она воздействует на него физически, что приводит к возникновению электрического потенциала. Далее электрический заряд видоизменяется (так же как в микрофонах электрических сигнал преобразуется в колебания). Благодаря многообразию своих форм, вода обладает поистине громадным энергетическим потенциалом.
На сегодняшний день гидроэнергетика уже весьма развита и составляет 25% от мирового производства электроэнергии, а учитывая темпы ее развития можно смело говорить, что она является весьма перспективным направлением.

Некоторые ученые считают, что нашу планету правильнее было бы называть не Земля, а Вода, ведь около трех четвертей поверхности планеты покрыты водой. Огромным аккумулятором энергии является Мировой океан - он поглощает большую часть энергии, поступающей от Солнца. Используют также приливы и отливы, океанские течения, мощные реки, которые несут огромные массы воды в моря и океаны. Раньше все люди научились использовать энергию рек.

Энергия воды (гидроэнергия)

Энергия воды, или биоэнергия, также является превращенной энергией Солнца. Падение воды издавна использовалось для вращения лопастные колес и турбин. Вода была первым источником энергии, а первой машиной, с помощью которой человек использовал энергию воды, была примитивная водяная турбина. Более 2000 лет назад горцы на Ближнем Востоке уже пользовались водяным колесом в виде вала с лопатками: поток воды, отведенный из ручья или реки, давил на лопатки, передавая им свою кинетическую энергию. Лопатки двигались, а поскольку они были жестко скреплены с валом, то вращался вал. К нему в свою очередь прикреплялось мельничный жернов, который вместе с валом вращалось относительно недвижимого нижнего жернова. Именно так работали первые "механизированные" мельницы для зерна. Но сооружали только в горных районах, где реки и ручьи были большие перепады и сильное давление.

Вода, которую еще в древние времена использовали для выполнения механической работы, до сих пор остается хорошим источником энергии, теперь уже электрической. Энергия падающей воды, вращает водяное колесо, служила непосредственно для размола зерна, распиловки древесины и производства тканей. Однако мельницы и лесопилки на реках стали исчезать, когда в 30-х годах XIX в. началось производство электроэнергии у водопадов.

На современной гидроэлектростанции (ГЭС) масса воды с большой скоростью устремляется на лопатки турбин. Вода течет через защитную сетку и регулируемый затвор стальным трубопроводом к турбине, над которой установлен генератор. Механическая энергия воды посредством турбины передается генератору и там превращается в электрическую. После этого вода стекает в реку через туннель, постепенно расширяется, теряя при этом свою скорость.

По мощности ГЭС делятся на мелкие (с установленной мощностью до 0,2 МВт), малые (до 2 МВт), средние (до 20 МВт) и крупные (более 20 МВт); за давлением - на низконапорные (напор до 10 м), среднего напора (до 100 м) и высоконапорные (более 100 м). В отдельных случаях дамбы высоконапорных ГЭС достигают высоты 240 м. Они сосредотачивают перед турбинами водную энергию, накапливая воду и поднимая ее уровень. Турбина - энергетически очень выгодна машина, потому что в ней вода легко меняет поступательное движение во вращательное. Тот же принцип часто используют и в машинах, которые внешне совсем не похожи на водяное колесо (если на лопатки воздействует пар, то речь идет о паровые турбины). На типовых ГЭС КПД нередко составляет 60-70%, то есть 60-70% энергии нисходящей воды превращается в электрическую.

Сооружение гидростанций стоит дорого, и они требуют значительных эксплуатационных затрат, зато их "топливо" бесплатное и ему не грозит никакая инфляция. Первоисточником энергии является Солнце, испаряет воду из океанов, морей и рек. Водяной пар конденсируется в виде дождя выпадает в возвышенных местностях и стекает вниз к морю. Гидростанции строят на пути этого стока для перехвата энергии движения воды - энергии, которая в противном случае была бы израсходована на перенос отложений к морю.

Поэтому гидроэнергетика не совсем безвредной для окружающей среды.

Рассмотрим некоторые негативные последствия для природы, связанные с сооружением плотин на реках. Когда течение реки замедляется, как это обычно происходит при попадании ее вод в водоем, зависший осадок начинает опускаться на дно. Ниже водохранилища чистая вода, попадая в реку, гораздо быстрее размывает речные берега, будто восстанавливая тот объем осадков, который был утрачен в водохранилище. Итак, усиление эрозии и абразии берегов ниже по течению от водохранилища - обычное явление.

Дно водоема постепенно покрывается слоем осадков, который периодически выступает на поверхность или снова затопляется, когда уровень воды падает и поднимается в результате сброса воды или прилива. Со временем осадков накапливается столько, что они начинают занимать значительную часть полезного объема водохранилища. Это означает, что водохранилище, сооруженное для хранения запасов воды или контроля за наводнениями, постепенно теряет свою эффективность. Накоплению большого количества осадков в водохранилище можно частично предотвратить, если осуществлять регулярный контроль за количеством обломочного материала, снесенного потоками воды.

Невидимые до поры до времени кучи осадков, которые становятся видимыми только при низкого стояния воды в водоеме, - не единственная причина, по которой многие выступают против строительства плотин. Есть и другая, более важная: после заполнения водохранилища под водой оказываются ценные земли, без возможности восстановления. Исчезают также ценные животные и растения, причем не только сухопутные; рыбы, населяющие перегороженную плотиной реку, тоже могут исчезнуть, поскольку плотина преграждает путь к местам их нереста.

Есть и другие проблемы, связанные со строительством плотин и водохранилищ. В определенные периоды качество воды в водоеме и, соответственно, качество воды, выпускаемой из него, может быть очень низкой. В течение лета и осени нижние слои воды в водоеме збидниються кислородом, что обусловлено одновременным действием двух процессов: неполным перемешиванием воды и бактериальным расписанию отмерших растений в донных слоях, требует большого количества кислорода. Когда эта бедная кислородом вода выпускается из водохранилища, прежде всего страдают рыбы и другие водные организмы ниже по течению.

Несмотря на все это, преимущества ГЭС очевидны - постоянно восстановительный самой природой запас энергии, простота эксплуатации, отсутствие загрязнения окружающей среды.

Сегодня для работы ГЭС на реках созданы водохранилища, часто даже каскады водохранилищ. Реальный гидроэнергетический потенциал всех рек мира оценивается в 2 900 ГВт, а практически для производства гидроэлектроэнергии используется менее 1000 ГВт. В мире сейчас работают десятки тысяч ГЭС. То есть пока людям служит лишь небольшая часть гидроэнергетического потенциала Земли. Ежегодно огромные потоки воды, образующиеся от дождей и таяния снегов, стекают в моря неиспользованными. В случае задержания их с помощью дамб, человечество получило бы дополнительно огромное количество энергии.

Страница 4 из 6

Энергия воды

Многие тысячелетия, верно, служит человеку энергия, заключенная в текущей воде. За-пасы ее на Земле колоссальны. Огромным аккумулятором энергии служит Мировой оке-ан, поглощающий большую ее часть, поступающую от Солнца. Здесь плещут волны, происходят приливы и отливы, возникают могучие океанские течения. Рождаются могучие реки, несущие огромные массы воды в моря и океаны. Понятно, что человечество в поисках энергии не могло пройти мимо столь гигантских ее запасов. Раньше всего люди научились использовать энергию рек. Преимущества гидроэлектростанций очевидны постоянно возобновляемый самой природой запас энергии, простота эксплуатации, отсутствие загрязнения окружающей среды. Однако здесь имеются свои недостатки экологического плана, которые ранее при строительстве плотины крупной гидроэлектростанции учитывались не в полном объёме, что в дальнейшем сказалось как на сельскохозяйственном производстве, так и на ихтиологии водных бассейнов. Уже в историческом плане ГОЭЛРО предусматривалось строительство крупных гидроэлектростанций. В 1926 году в строй вошла Волховская ГЭС, в следующем началось строительство знаменитой Днепровской. Дальновидная энергетическая политика, проводящаяся в нашей стране, привела к тому, что у нас, как ни в одной стране мира, развита система мощных гидроэлектростанций. Ни одно государство не может похвастаться такими энергетическими гигантами, как Волжские, Красноярская и Братская, Саяно-Шушенская ГЭС. Эти станции, дающие буквально океаны энергии, стали центрами, вокруг которых развились мощные промышленные комплексы. В тоже время строительство водохранилищ этих гигантов породили необратимые процессы, такие как заболачивание местности, подтопление под-почвенными водами, нарушение естественных нерестилищ и т.д. Издавна люди знают о стихийных проявлениях гигантской энергии, таящейся в недрах земного шара. Память человечества хранит предания о катастрофических извержениях вулканов, унесших мил-лионы человеческих жизней, неузнаваемо изменивших облик многих мест на Земле. Мощность извержения даже сравнительно небольшого вулкана колоссальна, она много-кратно превышает мощность самых крупных энергетических установок, созданных ру-ками человека. Правда, о непосредственном использовании энергии вулканических извержений говорить не приходится нет пока у людей возможностей обуздать эту непокорную стихию, да и, к счастью, извержения эти достаточно редкие события. Но это проявления энергии, таящейся в земных недрах, когда лишь крохотная доля этой неисчерпаемой энергии находит выход через огнедышащие жерла вулканов. Маленькая европейская страна Исландия "страна льда" в дословном переводе, полностью обеспечивает себя помидорами, яблоками и даже бананами! Многочисленные исландские теплицы получают энергию от тепла земли. Других местных источников энергии в Исландии практически нет. Зато очень богата эта страна горячими источниками и знаменитыми гейзерами-фонтанами горячей воды, с точностью хронометра вырывающейся из-под земли. И хотя не исландцам принадлежит приоритет в использовании тепла подземных источников (еще древние римляне к знаменитым баням-термам Каракаллы подвели воду из-под земли), жители этой маленькой северной страны эксплуатируют подземную ко-тельную очень интенсивно. Столица - Рейкьявик, в которой проживает половина населе-ния страны, отапливается только за счет подземных источников. Но не только для ото-пления черпают люди энергию из глубин земли. Уже давно работают электростанции, использующие горячие подземные источники. Первая такая электростанция, совсем еще маломощная, была построена в 1904 году в небольшом итальянском городке Лардерелло, названном так в честь французского инженера Лардерелли, который еще в 1827 году со-ставил проект использования многочисленных в этом районе горячих источников. Постепенно мощность электростанции росла, в строй вступали все новые агрегаты, использовались новые источники горячей воды, и в наши дни мощность станции достигла уже внушительной величины - 360 тысяч киловатт. Тяжёлый экономический кризис, разра-зившийся в нашей стране в августе 1998 года со всей остротой показал недоработки в нашей энергетике в районах Сахалина и Камчатки где большое количество горячих под-земных источников позволило бы своевременно и без больших затрат обеспечить население и промышленность данных регионов электричеством и теплом. Дальнейшее развитие геотермальной энергетики, позволили бы обеспечивать электроэнергией и соседние регионы. Известно, что запасы энергии в Мировом океане колоссальны. Так, тепловая (внутренняя) энергия, соответствующая перегреву поверхностных вод океана по сравнению с донными, скажем, на 20 градусов, имеет величину порядка 10^26 Дж. Кинетическая энергия океанских течений оценивается величиной порядка 10^18 Дж. Однако пока что люди умеют утилизировать лишь ничтожные долитой энергии, да и то ценой больших и медленно окупающихся капиталовложений, так что такая энергетика до сих пор казалась малоперспективной. Однако происходящее весьма быстрое истощение запасов ископаемых топлив (прежде всего нефти и газа), использование которых к тому же связано с существенным загрязнением окружающей среды (включая сюда также и тепловое "загрязнение", и грозящее климатическими последствиями повышение уровня атмосферной углекислоты), резкая ограниченность запасов урана (энергетическое использование которых к тому же порождает опасные радиоактивные отходы) и неопределенность как сроков, так и экологических последствий промышленного использования термоядерной энергии заставляет ученых и инженеров уделять все большее внимание поискам возможностей рентабельной утилизации обширных и безвредных источников энергии и не только перепадов уровня воды в реках, но и солнечного тепла, ветра и энергии в Мировом океане. Широкая общественность, да и многие специалисты еще не знают, что по-исковые работы по извлечению энергии из морей и океанов приобрели в последние годы в ряде стран уже довольно большие масштабы и что их перспективы становятся все более обещающими. Наиболее очевидным способом использования океанской энергии представляется постройка приливных электростанций (ПЭС). С 1967 г. в устье реки Ранс во Франции на приливах высотой до 13 метров работает ПЭС мощностью 240 тыс. кВт с годовой отдачей 540 тыс. кВт/ч. Советский инженер Бернштейн разработал удобный способ постройки блоков ПЭС, буксируемых на плаву в нужные места, и рассчитал рентабельную процедуру включения ПЭС в энергосети в часы их максимальной нагрузки потребителями. Его идеи проверены на ПЭС, построенной в 1968 году в Кислой Губе около Мурманска; своей очереди ждет ПЭС на 6 млн. кВт в Мезенском заливе на Баренцевом море. Неожиданной возможностью океанской энергетики оказалось выращивание с плотов в океане быстрорастущих гигантских водорослей келп, легко перерабатываемых в метан для энергетической замены природного газа. По имеющимся оценкам, для полного обеспечения энергией каждого человека - потребителя достаточно одного гектара плантаций келпа. Таким образом, в океане, который составляет 71% 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.

И тем не менее, 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 при-несет двойную пользу: сэкономит общественные средства и сделает более жизнеспособной третью планету Солнечной системы - нашу Землю.

Впервые удар по общественному карману был нанесен в 1973 году подъемом цен на ископаемые виды топлива.

Экономика, однако, лишь одна сторона дела. Другая сторона относится к странам развивающимся, которые стараются достичь уровня жизни промышленно развитых стран, определяющегося использованием большого количества энергии. Сегодня народы Азии, Африки и Латинской Америки стремятся перейти от общества, в котором ис-пользуется в основном физический труд, к обществу с развитой индустрией.

Для того чтобы удовлетворить потребность в равноправном распределении дешевой энергии между всеми странами, потребуется такое ее количество, которое, возможно, в тысячи раз превысит сегодняшний уровень потребления, и биосфера уже не справится с загрязнением, вызываемым использованием обычных видов топлива. Тем не менее президент Института исследований исследований в области электроэнергии в Пало Альто (Калифорния) Чонси Старр полагает: "Необходимо признать, что мировое потребление энергии будет развиваться именно в этом направлении и так быстро, как только позволят политические, экономические и технические факторы".

Так как соревнование за обладание истощающимися видами топлива обостряется, расход общественных средств будет расти. Рост этот продолжится, так как необходимо бороться с загрязнением воздуха и воды, теплотой, выделяющейся при сгорании ископаемых видов топлива.

Но стоит ли волноваться в поисках новых источников ископаемого топлива? За-чем 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.

Мировой океан содержит колоссальные запасы энергии. Внутренняя энергия воды (тепловая), соответствующая перегреву воды на поверхности океана, по сравнению с донными, например, на 20 градусов, имеет значение около 10^26 Дж. Кинетическая энергия течений в океанах оценивается величиной около 10^18 Дж. Но люди сегодня умеют использовать только самую малую долю этой энергии, при этом ценой больших и долго окупающихся капиталовложений. Поэтому энергетика, основанная на использовании внутренней энергии воды, до наших дней казалась малоперспективной.

Но ограниченные запасы ископаемых топлив (газа и нефти), использование которых способствует загрязнению экологии, истощение запасов урана (наряду с опасными радиоактивными отходами), а также неопределенность сроков и последствий влияния на экологию использования в промышленности термоядерной энергии вынуждает инженеров и ученых уделять больше внимания поиску новых возможностей применения безвредных источников энергии: разницы в уровне воды в реках, а также тепла солнца, энергии Мирового океана, ветра. Общественность, а также многие инженеры еще не знают, что работы по извлечению внутренней энергии воды из океанов и морей в последние годы в некоторых странах приобрели уже большие масштабы, что у них есть обещающие перспективы. Океан хранит в себе несколько видов энергии: энергию океанских течений, приливов и отливов, термальную энергию воды (внутреннюю) и некоторые другие.

Энергия приливов

Самым очевидным способом применения энергии океанов является запуск приливных электростанций (ПЭС). Во Франции с 1967 года в устье реки Ранс на приливах, высота которых достигает13 метров, функционирует ПЭС мощностью 240 тыс. кВт с ежегодной отдачей 540 тыс. кВт/ч. Отечественный инженер Бернштейн выявил удобный метод постройки блоков ПЭС, которые можно буксировать в нужные места на плаву, рассчитал рентабельную последовательность включения электростанции в энергосети в часы их наибольшей нагрузки потребителями энергии. Идеи его уже опробованы на ПЭС, созданной в 1968 году возле Мурманска в Кислой Губе; дальше они будут проверены на ПЭС на 6 млн. кВт на Баренцевом море в Мезенском заливе.

В 70-х годах положение в энергетике поменялось. Каждый раз при поднятии поставщиками в Африке, на Ближнем Востоке и в Южной Америке цен на нефть, энергия приливов становилась все более заманчивой, так как она превосходно конкурировала в стоимости с ископаемыми видами топлива. В скором времени в Южной Корее, Советском Союзе и Англии увеличился интерес к очертаниям береговых линий и возможностям сооружения на них энергетических установок. В этих странах серьезно задумались о применении энергии приливов волн и начали выделять средства на исследования данной области.

Маяки и бакены, использующие энергию волн, усеяли побережья морей и океанов Японии. Бакены – свистки береговой охраны США уже годами действуют благодаря колебаниям волн. Сегодня уже практически не осталось прибрежных районов, где бы ни было своего собственного изобретателя, создающего устройства, работающие на основе энергии волн. С 1966 года, два города во Франции удовлетворяют свои потребности в электричестве полностью за счет энергии приливов и отливов.

Получение энергии на основе разности химического состава воды

В водах океана растворено множество солей. Можно ли использовать соленость воды в качестве источника энергии? Можно. Большое содержание солей в океане навело ученых Скриппского института океанографии в Ла-Колла (Калифорния) на мысль о создании таких сооружений. Они пришли к выводу, что для получения большого количества энергии можно создать батареи, где бы происходили реакции между несоленой и соленой водой.

Энергия биомассы мирового океана

В водах океана содержится прекрасная среда для поддержания жизни, в составе которой находятся питательные вещества, соли и минералы. В этой среде кислород, растворенный в воде, питает всех животных морей - от мельчайших до самых больших. Углекислый газ, растворенный в воде, способствует жизни морских растений - от диатомовых одноклеточных водорослей до бурых водорослей, которые достигают высоты 200-300 футов(60-90 метров). Морскому биологу стоит сделать один шаг вперед, и он сможет перейти от восприятия океана в качестве природной системы поддержания жизни к попытке извлечения на научной основе энергии из этой системы. В середине 70-х годов при поддержке ВМФ США группа ученых в области исследования океана, водолазов, морских инженеров создала первую в мире энергетическую ферму в океане на глубине40 футов(12 метров) под гладью Тихого океана, залитой солнцем, рядом с городом Сан-Клемент. Ферма имела небольшие размеры, это был эксперимент. На ней выращивались гигантские бурые водоросли. Директор проекта доктор Говард А. Уилкокс, являющийся сотрудником Центра исследований океанских и морских систем в Сан-Диего (Калифорния), считает, что до 50% энергии полученных водорослей можно превращать в топливно-природный газ метан (С2Н6). Фермы будущего, производящие водоросли на площади около100000 акров(40 тыс. га), смогут вырабатывать энергию, достаточную для того чтобы удовлетворить потребности города в США с населением 50000 человек.

Энергия течений в океанах

Группа океанологов заметила тот факт, что течение Гольфстрим несет воды рядом с берегами Флориды со скоростью5 миль в час. Идея применить этот теплый поток воды заманчива. Возможно ли это? Смогут ли гигантские подводные пропеллеры и турбины, похожие на ветряные мельницы, вырабатывать электричество, получая энергию из течений и волн? Комитет Мак-Артура, находящийся под эгидой Национального управления по исследованию атмосферы и океана в Майами (Флорида) в 1974 сделал заключение, что СМОГУТ. Общее мнение состояло в том, что определенные проблемы есть, но они все могут решиться в случае выделения ассигнований, так как «в данном проекте нет ничего, что бы превышало возможности технологической и современной инженерной мысли».

Термальная энергия океана (внутренняя энергия воды)

Заметное внимание получила «океанотермическая энергоконверсия» (ОТЭК) – генерирование электрической энергии на основе разности между температурами воды на поверхности океана и глубинными океанскими водами, засасываемыми насосом, например, при использовании в замкнутом цикле турбины фенола или аммония (легкоиспаряющихся жидкостей).

Температура океанской воды различна в разных местах. Между тропиком Козерога и тропиком Рака поверхность воды прогревается до 82 градусов по Фаренгейту (27°С). На глубине около 2000 футов(6000 метров) температура снижается до 35-38 градусов по Фаренгейту (2-3,5°С). Можно ли использовать разницу температур, т.е. внутреннюю энергию воды в целях получения электрической энергии? Может ли тепловая энергоустановка, находящаяся под водой, производить электричество? Да, может.

В далекие 1920-е годы Жорж Клод, решительный, настойчивый и одаренный французский физик реши исследовать эту возможность. Он выбрал участок океана рядом с берегами Кубы, сумел после нескольких неудачных попыток создать установку 22 кВт мощностью. Это стало научным достижением и приветствовалось множеством ученых. Применяя теплую воду с поверхности океана и холодную с глубины, создав соответствующую технологию, мы имеем все необходимое для генерирования электроэнергии, уверяли сторонники применения внутренней энергии воды океана. «По оценкам, полученным нами, в водах поверхности океана существуют запасы энергии, превышающие в 10000 раз общемировую потребность в энергии». «Увы, - отрицали скептики, - Жорж Клоду удалось получить лишь 22 киловатта электроэнергии в заливе Матансас. Дало ли это прибыль?» «Нет, не дало, так как для получения этих 22 киловатт, Клоду пришлось затратить на работу насосов 80 киловатт».

В наше время профессор Скриппского океанографического института Джон Исаакс выполняет вычисления более аккуратно. По его данным, современная технология поможет создать энергоустановки, применяющие для выработки электроэнергии разницу температур в водах океана (внутреннюю энергию воды), которые вырабатывали бы его в два раза больше, чем потребляет весь мира на сегодняшний день. Это будет электрическая энергия, которая преобразует термальную энергию океана (ОТЕС).