Александр Проценко - Энергетика сегодня и завтра
Предлагается использовать вместо аммиака теплую морскую воду. Чтобы превратить ее в пар, с помощью вакуум-насосов в 15 раз понижается атмосферное давление. Вода закипает, пары направляются в турбину, а из нее попадают в конденсатор, охлаждаемый морской водой с глубины. Достоинство этой схемы — не нужен аммиак или фреон. Кроме того, в конденсаторе побочно получается пресная вода. Но не будут ли выделяющиеся при испарении морской воды растворенные в ней газы препятствовать созданию необходимого вакуума? Не уйдет ли вся генерируемая полезная мощность на вакуумнасосы?
А самое главное препятствие — при вскипании морской воды резко возрастает концентрация солей, которыми забивается оборудование, и оно из-за коррозии быстрее выходит из строя.
Таким образом, еще не пришло время в широких масштабах практически использовать для производства электроэнергии течения и разницу температур. А вот волны и приливы уже сейчас дают энергию.
Чем круче и мощнее волна, чем чаще она накатывает, тем больше полезной работы она способна совершить. Во внутренних морях типа Каспийского и Черного расстояние между соседними гребнями достигает 60 метров, а высота волн — 6–7 метров, в Средиземном же море — соответственно 250 и 9 метров. В открытом океане встречаются и полуторакилометровые волны высотой 12–15, а иногда и 20 метров. Размеры волн во многом зависят от силы ветра.
В 1806 году английским адмиралом Бофортом была разработана шкала для измерения силы ветра. Ноль баллов — мертвый штиль, а 12 баллов — скорость ветра 30 метров в секунду. Этой скорости соответствует волнение моря 9 баллов. Кстати, многие связывают легендарный девятый вал с 9 баллами. Однако исследования показали, что отнюдь не всегда девятая волна — самая мощная. Американцы самой сильной волной считают седьмую, древние римляне десятую, а греки — третью.
Потенциальная мощность всех морских и океанских валов оценивается в 108-1010 мегаватт. Однако реально можно попытаться использовать лишь 107 мегаватт.
Здесь важна мощность, приходящаяся на погонный метр фронта волны. Кое-где она достигает 70 киловатт.
В морях нашей страны она меняется от 6 киловатт для Черного моря до 30 для Баренцева.
Первая волновая станция была построена во Франции еще в 1910 году, а теперь устройств, преобразующих энергию волн в электричество, придумано множество.
Тут и плавучие резервуары, в которых волна сжимает воздух, а тот, в свою очередь, вращает воздушную турбину, и каплеобразные поплавки, качающиеся на волне и приводящие в действие гидронасосы, и соединенные шарнирами плотики, угол между которыми изменяется в соответствии с формой волны.
В Истринском отделении Института электромеханики разработана плавучая установка с ветроколесом, одновременно использующая энергию и волн и ветра.
Еще один оригинальный проект осуществлен вблизи японского города Цуруока. Небольшая бухточка перекрыта колпаком с отверстием вверху. Над отверстием смонтирована воздушная турбина с электрогенератором. Турбина вращается потоком воздуха, возникающим при колебании уровня воды в бухточке. При однометровой высоте волн мощность генератора — 3 киловатта, а при двухметровой — в четыре раза больше. По очень похожему проекту сооружается станция, использующая прибой, в Норвегии.
На океанские берега ежедневно набегает гигантская волна приливов, рожденная притяжением Луны. Запасы приливной энергии в нашей стране равны примерно 200 миллиардам киловатт-часов в год. В одной Мезенской губе на Белом море можно соорудить приливную ГЭС, вырабатывающую 90 миллиардов киловатт-часов.
Для этого губу следует перегородить стокилометровой плотиной высотой 20 метров. При установке в ней 1000–1500 турбин будет вырабатываться мощность в 25 миллионов киловатт. Перспективно сооружение приливных станций и на Мурманском побережье; для некоторых его мест уже разработан ряд проектов. Огромны запасы энергии в Пенжинском и Гижигинском заливах, где амплитуда приливов достигает 13 метров.
Рассматриваются проекты приливных плотин, которые приведут вдобавок к климатическим изменениям.
Например, в проливе Невельского между островом Сахалин и мысом Лазарева (ширина около 8 километров, глубина — 7 метров) каждые шесть часов попеременно прилив сменяется отливом, в результате чего сначала теплая вода из Японского моря устремляется в Охотское, а затем холодные водные массы Охотского моря проникают на юг. Перегородить пролив дамбой технически несложно. Затраты вряд ли превысят стоимость сооружения крупной речной плотины. Но зато если пропускать воду через шлюзы только в северном направлении, одновременно получая электроэнергию, то за год Охотское море получит четыре теплых годовых стока Волги, а Японское море будет наполняться еще более теплой водой течения Куросио.
Сейчас в мире работают две приливные станции. Одна из них сооружена во Франции на берегу Ла-Манша в устье реки Ране в 1967 году. Ее максимальная мощность — 240 мегаватт. При перемене течения лопасти турбин поворачиваются, чтобы использовать отлив. В течение года средняя мощность станции составляет всего четверть от максимальной.
Годом позже вблизи Мурманска в Кислой губе вступила в строй экспериментальная приливная станция мощностью 400 киловатт. Основная цель проекта — проверить, как проявят себя в суровых условиях Севера конструкции с применением новых технологических решений. Станция монтировалась на мысе Притыка, где расположен порт с необходимой производственной базой.
Все системы станции были размещены на плавучем кессоне, который затем отбуксировали в Кислую губу и затопили там в горловине залива. Кессон по бокам был надстроен заранее заготовленными секциями плотины.
В небольшой книжке «Океан энергии» американец Л. Голдин писал: «В случае успеха русские, известные как практичные мечтатели, планировали создать сеть небольших приливных электростанций на побережье Белого моря для получения дешевой энергии».
Пока самый удобный
Самый удобный и освоенный из возобновляемых источников энергии — реки. На территории Советского Союза сосредоточено почти 12 процентов мировых запасов гидроэнергии, что эквивалентно примерно 400 миллионам тонн условного топлива в год.
Причем речь идет не о теоретических запасах, а о так называемых экономических. Их выгодно эксплуатировать уже сегодня.
Освоено из них пока около 70 миллионов тонн условного топлива, так что неиспользованной гидроэнергии еще немало, причем не только на востоке страны. Так, в европейской части введена в оборот лишь приблизительно одна треть доступных ресурсов. Больше же половины ГЭС расположено на востоке страны.
Интересно, что современная гидроэнергетика унаследовала многие идеи и рекомендации разработчиков плана ГОЭЛРО. Еще не закончилась гражданская война, а уже велись геологические изыскания для Днепрогэса.
Строка из протокола заседания комиссии по ГОЭЛРО гласила: «…заслушан доклад о водных силах Ангары — участок выше Братского имеет все данные для развития». Сейчас мощность Братской ГЭС — 4500 мегаватт.
Ныне Советский Союз — в числе передовых стран в гидростроении. При создании ГЭС используются самые прогрессивные методы. Например, каскады ГЭС позволяют полностью задействовать напор рек и осуществить регулирование стоков. Мы научились строить ГЭС в суровых климатических условиях Севера. Впервые в мире в нашей стране возведены крупные равнинные ГЭС, разработаны и осуществлены защитные меры по уменьшению площади затапливаемых территорий. За последние 20 лет площадь земель, уходящих под воду, уменьшилась в пять раз в подсчете на один киловатт установленной мощности. Уникальны некоторые плотины наших ГЭС. Так, самая высокая в мире арочная бетонная плотина Ингури-ГЭС — 272.метра! Еще выше — на 300 метров — взметнулась каменно-земляная Нурекская дамба.
Однако гидростроители не решили всех своих проблем. Еще в плане ГОЭЛРО есть раздел, предостерегающий от бездумной траты якобы «даровой энергии воды», При создании гидроэлектростанций следует учитывать некоторые тревожащие факторы, не всегда пока поддающиеся экономической оценке.
В недавно вышедшей книге «Современные проблемы энергетики» в разделе «Перспективы развития ГЭС и ГАЭС» отмечается, что «к числу негативных явлений, вызываемых строительством ГЭС и ГАЭС, можно отнести: усложнение задачи сохранения необходимого по санитарным правилам качества воды в водоемах, активизацию деятельности синезеленых водорослей, изменение уровенных и ледовых режимов в нижних бьефах в сезон ном и суточном разрезах». Кроме того, образование водохранилищ перед плотинами ГЭС приводит к потерям пахотной земли, гибели рыбы, изменению климата.
Конечно, наши проектировщики стремятся создавать ГЭС не только как энергетическое предприятие; обычно предусматривается улучшение условий для работы речного транспорта, расширение ирригационных систем и возможностей для рыбохозяйств. Одновременно решаются проблемы промышленного водоснабжения, защиты от наводнений, создания зон отдыха. Тем не менее не все отрицательные последствия гидростроительства удается преодолеть.
