4.8 Тепловая энергия морей и океанов

Всю акваторию Мирового океана пересекают поверхностные и глубинные течения. Запас кинетической энергии этих течений составляет порядка 7,2∙10¹² кВт∙ч/год. Эту энергию с помощью турбин, погруженных в воду, можно превратить в механическую и электрическую.

Механическая мощность, которую можно получить за счет течения:

Р=кSρV³/2, (6.1)

где к – коэффициент преобразование энергии, зависящий от типа турбины (к=0,6…0,75); S – площадь, перекрываемая турбиной;  – плотность воды; V – скорость течения.

При современном уровне техники можно получить энергию при скорости потока более 1 м/с. При этом мощность 1 м² поперечного сечения потока составляет 1 кВт.

Перспективным для выработки электроэнергии является использование таких мощных течений как Гольфстрим и Куросио. Гольфстрим несет 83 млн. м³/с со скоростью до 2 м/с, а Куросио – 55 млн. м³/с со скоростью до 1,8 м/с. Для океанской энергетики также интерес представляет Флоридское течение и течения в проливах Гибралтарском, Ла-Манш, Курильском.

Но создание океанских электростанций, работающих на энергии течений, связано с большими трудностями. Энергетические установки будут иметь большие размеры и угрожать судоходству.

Энергию океанических течений можно преобразовывать в электрическую с помощью больших низкоскоростных турбин. Один из проектов предполагает создание турбин с вертикальной осью, которые могут подстраиваться к интенсивности потока воды и изменениям его направления.

В мире разрабатывается несколько программ по использованию энергии океанических течений. В США с 1973 г. разрабатывается программа «Кориолис». Она предусматривает установку во Флоридском проливе 242 турбин с двумя рабочими колесами диаметром 168 м, вращающимися в противоположных направлениях. Эти колеса размещаются внутри полой камеры из алюминия, обеспечивающей плавучесть турбины. Система «Кориолис» будет длиной 60 км и шириной 30 км. Агрегаты предполагается установить на глубине 30 м, чтобы не мешать судоходству.

Полезная мощность каждой турбины с учетом затрат на эксплуатацию и потерь электроэнергии при передаче на берег составит 43 МВт. Первый опытный образец подобной турбины диаметром 1,5 м был испытан во Флоридском проливе. Также разработан проект турбины мощностью 400 кВт с рабочим колесом диаметром 12 м.

В Японии проводят исследования с целью использования энергии течения Куросио. Предполагается установка трехлопастных гидротурбин с диаметром рабочего колеса 53 м.

Разработан схематический проект использования течения в Гибралтарском проливе, которое может обеспечить получение электроэнергии в количестве 150 млрд. кВт∙ч/год [1].

В настоящее время стоимость установок, по использованию энергии морских течений, очень высока. Но в процессе совершенствования способов преобразования энергии, конструкции установок и снижения их материалоемкости капитальные затраты на строительство таких установок будут снижаться.