Как вы думаете каковы реальные возможности использования энергии вод мирового океана кратко

Обновлено: 07.07.2024

Запасы морской воды составляют 96,5% всего объема гидросферы. Именно в океане около 2 млрд. лет назад зародилась жизнь. Мировой океан - дом для многих живых организмов. Океан – кормит человека, являясь источником многих минеральных ресурсов, например, таких как, нефть и газ.

3. К основным районам добычи нефти и газа на шельфе относятся:

- Персидский и Мексиканский заливы

4. Выберите верное утверждение:

1) Основные нефтегазовые ресурсы, приуроченные к шельфу, обнаружены у берегов России, стран Ближнего и Среднего Востока, Африки, Юго-Восточной Азии, Латинской Америки.

2) Индийский океан обеспечивает 56% мирового улова рыбы.

3) За счет биологических ресурсов Мирового океана человечество удовлетворяет свои потребности в белках на 25%.

5. Каково экономическое значение Мирового океана?

Мировой океан предоставляет пищевые, промышленные и энергетические ресурсы, а также возможность транспортировать грузы между материками.

6. Технология добычи каких химических элементов из морской воды отработана и экономически оправдана уже сегодня?

Морская вода дает до 1/3 всей мировой добычи поваренной соли, около 61% магния, 70% брома.

7. Чем объяснить тот факт, что породы морского дна обладают более узким ассортиментом минеральных ресурсов, чем континентальная кора?

Морская кора не имеет гранитного слоя, в отличие от материковой, она уже, и как следствие, беднее.

8. Проанализируйте реальные возможности использования энергии вод мирового океана.

Существуют проекты использования энергии волн. Так, в Японии морские буи и маяки питаются электроэнергией, вырабатываемой генераторами, приводимыми в движение морскими волнами.

9. Донные осадки Каспия содержат богатейшие залежи нефти и газа, поэтому здесь сталкиваются экономические интересы РФ и Азербайджана, Казахстана, Туркмении, Ирана. Что вам известно о разделе дна Каспия? Куда транспортируется нефть. По каким нефтепроводам и через какие страны?

Совокупный объем добычи нефти в каспийском регионе всеми странами, которые граничат с Каспийским морем, уже составляет порядка 200 миллионов тонн. Но, поскольку это море – внутреннее, со всех стон окруженное сушей, основной проблемой является транспортировка нефти к местам сбыта. Поскольку самый выгодный и дешевый способ ее перевозки – по морю, супертанкерами большого водоизмещения, транспортировка каспийской нефти осуществляется по трубопроводам, проложенным к международным морским магистралям.

Использование энергии океанов потенциально является более эффективным, чем отбор энергии ветра. Применение установок, использующих океанскую энергию, сдерживается неукротимостью морской стихии – механизмы не выдерживают напор штормов.

Достоинства и недостатки применения энергии океанов

Достоинства:

Океанская энергетика превосходит ветровую по эффективности. Жидкости имеют большую плотность, поэтому для получения того же количества энергии требуется меньший объем воды, чем воздуха.
Волновая энергетика устойчивее ветровой. Ветер дует не постоянно, волнение продолжается несколько дней после его прекращения.
Морские электростанции не загрязняют окружающую среду, не опасны для морских обитателей. Морское волнение и тепло – возобновляемые неисчерпаемые источники энергии.

Недостатки:

повышенные требования к прочности, коррозионной стойкости конструкций;
перерывы в работе при спокойной поверхности моря (для волновых электростанций);
противоречивые требования к выбору места установки.

Несмотря на указанные недостатки в мире работают сотни морских энергетических установок, их количество постоянно возрастает. Ниже описаны наиболее распространенные конструкции.

Использование тепловой энергии океанов

Энергетическая установка по отбору тепловой энергии состоит из:

турбины;
генератора;
конденсатора.

Для выработки энергии используются установки с замкнутым, открытым и гибридным циклами.

Замкнутый цикл – контур заполнен рабочей жидкостью с низкой температурой кипения. Под воздействием теплой воды с поверхности океана жидкость испаряется, пар вращает турбину. Отработанный пар охлаждается, конденсируется и цикл повторяется.
Открытый цикл – теплая морская вода поступает в контур, испаряется в вакууме, далее все происходит, как в предыдущем случае. Конденсат может использоваться для питья, орошения или смешиваться с холодной морской водой и сбрасываться в океан. Установки, производящие пресную воду, обладают меньшим КПД.
Гибридный цикл – в гибридных системах для оптимизации производства электроэнергии и пресной воды используют части систем открытого и замкнутого циклов.

Использование энергии волн

Волновые электростанции бывают береговыми, шельфовыми, глубинными, приливными.

Береговые системы включают терминаторные устройства, осциллирующие водяные колонны и маятниковые устройства.

Терминаторные устройства представляют собой частично затопленные резервуары без дна. Под воздействием волн воздух в резервуарах периодически сжимается и вращает турбину.
Осциллирующие водяные колонны имеют форму конуса. Благодаря такой форме высота волны внутри колонны возрастает. Вода поднимается и по трубопроводу подается на турбину.
Маятниковое устройство – это короб, открытый с моря. На открытой стороне расположена заслонка (маятник).

Под воздействием набегающих волн заслонка качается, приводя в действие гидронасос и генератор.
Глубинные установки закреплены на дне и связаны с поплавком шлангом или тросом. Шлаг при подъеме поплавка на волнах растягивается, находящийся в нем воздух сжимается и приводит в действие турбину. Трос, связанный с турбиной совершает возвратно-поступательные движения.

Приливные установки выполняют по технологиям плотин, приливных заборов и турбин,

Плотины возводят в заливах и устьях рек. Во время прилива огражденный плотиной водоем заполняется водой, во время отлива вода поступает на турбины.

Приливный забор представляет собой ряд столбов, установленных поперек приливного течения. На столбах установлены вертикальные турбины. Приливные турбины – отдельно стоящие на сильном течении агрегаты.
Существует много разновидностей энергетических установок, устанавливаемых на шельфе. В одних из волны заполняют резервуар, края которого расположены выше среднего уровня воды. Вода из резервуара поступает на турбину.

Аттенюаторы представляют собой ряд поплавков, соединенных рычагами. Из-за разного постоянно меняющегося положения поплавков по высоте рычаги приходят в движение и управляют насосами.
Разработки новых устройств, работающих на энергии океана, продолжаются. Пока они не совершенны, но уже сейчас энергия океана работает на человечество.

Мировой океан – неисчерпаемый источник энергии, который может обеспечивать более 20% потребностей человечества в электричестве. Использование энергии прибоя, приливов и отливов для генерации электроэнергии практикуется в Португалии, Франции, США, Японии, Израиле, Нидерландах, Англии. Россия также не отстает от глобальных тенденций, особенно, учитывая площади ее водных ресурсов.

Помимо возможности генерировать энергию, океан может стать источником питьевой воды для 700 миллионов человек. Потребность в ней достаточно велика — доля пресной воды составляет всего 3% из 1,39 млрд км 3 всех водных ресурсов на Земле.

Одна из последних технологий в этой области, разработанная отечественными учеными в рамках научно-исследовательских и опытно-конструкторских работ, была внедрена на Владивостокской ТЭЦ-2 (Приморский край). Современные самоочищающиеся фильтры для морской воды, установленные на системе водоснабжения станции, обеспечивают защиту технологического оборудования ТЭЦ (котлы, теплообменники, градирни) от загрязнения и коррозии, а также беспрерывный процесс водоподготовки без простоя системы из-за ручной промывки. Помимо этого, технология позволяет сократить трудоемкость работ по обслуживанию очистной системы, соответственно, снизить бюджет работ.

Процесс очистки морской воды от водорослей, ракушечника, мидий происходит по следующему алгоритму: вода поступает в конденсаторы турбин ТЭЦ по трем напорным водоводам с береговой насосной станции, производящей забор воды. Далее она проходит этап очистки, на котором все загрязнения аккумулируются на фильтрующей поверхности. Это увеличивает гидравлическое сопротивление, которое отслеживается датчиками и камерой видеонаблюдения в режиме онлайн. Когда определенный показатель перепада давления достигнут – автоматически включается режим самостоятельной очистки фильтра. Процесс очищения не влияет на работу конденсаторов и турбоагрегатов. Таким образом, генерация электроэнергии становится непрерывной за счет отсутствия необходимости проведения технологических работ по очистке фильтров.

Использование морской воды – перспективное направление в энергетике не только для обеспечения собственных технологических нужд теплоэлектростанций. Например, в Англии в процессе расчета эффективности генерации электроэнергии при помощи волн, выявлено, что их мощность составляет 50 кВт на погонный метр. Если установить ТЭЦ на побережье Великобритании, можно получить 120 ГВт энергии, что превышает суммарную мощность традиционных электростанций страны. Сильный прибой Северной Атлантики позволил норвежским энергетикам возвести на берегу бетонное сооружение с открытой в сторону моря камерой, в которую поступают волны во время прибоя. Под водой в камере имеется отверстие, по которому вода попадает в турбину, находящуюся в верхней части вертикальной шахты. В прибой шахта переполняется водой, ее поверхность служит поршнем, который прогоняет воздух через турбину, вращающую электрогенератор. Получаемая на выходе мощность данной установки составляет 400 кВт.

Моря и океаны занимают 71% поверхности Земли, поэтому в ближайшем будущем не только энергия их волн будет использоваться для пользы человека и сокращения негативного воздействия на окружающую среду, но и морская вода будет проходить этапы опреснения для устранения мирового дефицита жидкости, пригодной для употребления. Уже сейчас в России разработана методика опреснения воды с помощью энергии солнца. Технология базируется на увеличении объемов испарения внутри дистиллятора при помощи вращающегося полого цилиндра и солнечного коллектора. Таким образом удается получать 12,5 л/м 2 в сутки дистиллированной воды летом и 3,5 л/м 2 в сутки – зимой.

Существует источник энергии, о котором большинство людей даже не подозревает. Он выгоднее и доступнее всех остальных источников, используемых человечеством: топливной (нефть, газ), ядерной, солнечной, ветровой и так далее. Это энергия взаимодействия Луны и Солнца с Землёй, результатом которого являются приливы и отливы океанов.

В поиске альтернативных источников энергии люди обратили внимание на это уникальное природное явление. Действительно, почему бы не использовать колоссальную силу воды, Солнца и Луны на благо человечества?

Подсчитано, что потенциально приливы и отливы Мирового океана смогут дать человечеству свыше 2 трлн кВт*ч электроэнергии (около 15% всего современного мирового потребления энергии). Потенциальная мощность приливных электростанций (ПЭС), по оценкам специалистов, равняется 800 ГВт (для сравнения – мощность выработки электроэнергии в Казахстане составляет 19 ГВт). Однако не всё так просто.

Дело в том, что для работы ПЭС нужны объёмные прибрежные резервуары, заполняемые приливной водой. В их роли выступают устья рек, узкие и длинные заливы с высокими берегами, а такие ландшафты встречаются сравнительно редко.

Первая в мире промышленная ПЭС мощностью 240 МВт была введена в строй в 1966 году на реке La Rance, впадающей в Ла-Манш. Плотина длиной 750 м перекрывает устье со средней амплитудой приливов 8,4 метра, образуя бассейн площадью 22,5 км 2 . 24 гидроагрегата вырабатывают за год около 600 млн кВт*час электроэнергии. Турбины работают в трёх режимах – генераторном (вырабатывая энергию, как обычная гидростанция, в течение 2200 часов в год), насосном (часть агрегатов перекачивает воду в накопительный бассейн) и водосбросном.

В 1968 году в заливе Кислая Губа неподалёку от Мурманска вступила в строй опытная ПЭС мощностью 400 кВт, единственное в мире крупное бетонное сооружение у Полярного круга. На этой станции энергетики Советского Союза отрабатывали технологии и материалы в условиях агрессивных сред, полагая, что в дальнейшем накопленный опыт поможет построить крупные ПЭС, способные снизить энергодефицит прибрежных районов Севера и Дальнего Востока. И такие проекты высокой степени готовности были! Среди них – Тугурская (на побережье Охотского моря) и Мезенская ПЭС на Белом море, способные в сумме выдать около 28 ГВт электроэнергии, а также суперпроект Пенжинской ПЭС (северо-восточная часть залива Шелихова Охотского моря), в случае реализации способный стать крупнейшей по установленной мощности (87 ГВт!) среди всех гидравлических (не только приливных) электростанций мира.

Распад СССР поставил крест на этих проектах, и сегодня в России работает единственная Кислогубская ПЭС, реанимированная в 2004 году после десятилетнего забвения. Вместо старой осевой турбины той же французской фирмой Neyrpic энергетики установили ортогональные турбины отечественного производства общей мощностью в 1,7 МВт. Кстати, и французская La Rance, долгие годы удерживавшая звание самой мощной приливной электростанции, тоже осталась одинокой. Основной акцент французы сделали на атомную энергетику (80% генерирующих мощностей).

Галльский рекорд был побит в августе 2011 года: вступила в строй ПЭС Sihwa Lake мощностью 254 МВт на северо-западном побережье Южной Кореи. Строители использовали гидрологические особенности побережья, изобилующие обширными мелководными бухтами с уровнями прилива 6-8 м. Энергии, вырабатываемой ПЭС, достаточно для нужд города с полумиллионным населением (как Караганда или Актобе, если бы они находились на берегу моря).

Вообще Южная Корея возлагает большие надежды на приливную энергетику, способную снизить зависимость от импорта топлива. В 2010 году начато строительство ПЭС Incheon, ввод в строй которой намечается в середине года. Это будет самая дорогая (3,5 миллиарда долларов) и мощная (1,3 ГВт) приливная станция, оснащённая 44 осевыми турбинами. В первую очередь она снабдит электроэнергией расположенный рядом международный аэропорт Incheon, входящий в десятку крупнейших по пассажиропотоку (42 миллиона) воздушных гаваней мира. Да и на Зимней Олимпиаде 2018 года энергия от новой ПЭС лишней точно не будет.

И, судя по взятому темпу, на этом Южная Корея останавливаться не собирается: на подходе – проекты ПЭС Garolim Bay (520 МВт) и Chonsu Bay (800 МВт), реализация которых будет означать фактическое полное использование энергии приливов на побережье одной страны.

Интересно, что аналогов корейской инициативе нет даже в странах, схожих по гидрологическим условиям и также нуждающихся в дополнительных источниках энергии. Франция, как уже говорилось ранее, вполне довольна La Rance. Канада, построившая в 1984 году 20-мегаваттную станцию Annapolis в знаменитом заливе Фанди, предпочла традиционные энергоносители – нефть и газ – и свернула все работы по ПЭС. Норвегия ограничилась экспериментальной станицей Hammerfest мощностью 300 кВт, проработавшей всего 4 года и закрытой в 2007 году. Себестоимость экзотической энергии оказалась слишком высока, и практичные норвежцы, владея массой водопадов и быстрых горных рек, отдали предпочтение небольшим гидроэлектростанциям.

В будущем ПЭС вполне могут стать одним из основных источников энергии. Среди плюсов: экологичность и низкая себестоимость производства энергии. Однако есть и недостатки, это высокая стоимость строительства и изменяющаяся в течение суток мощность, из-за чего ПЭС может работать только в составе энергосистемы, располагающей достаточной мощностью электростанций других типов.

Читайте также: