РОЗДІЛ 5. Енергія морських течій

Невичерпними запасами кінетичної енергії мають морські течії. Цю енергію, теоретично можна перетворити в електричну енергію за допомогою турбін, занурених у воду. Перспективним представляється використання таких потужних плинів, як Гольфстрім і Куросио, що несуть відповідно 83 і 55 млн. куб.м/с води зі швидкістю до 2 м/с, і Флоридского плину (30 млн. куб.м/с, швидкість до 1,8 м/с).

Найвідоміша морська течія - Гольфстрім. Його основна частина проходить через Флоридську протоку між півостровом Флорида й Багамськими островами. Ширина плину становить 60 км, глибина до 800 м, а поперечний переріз 28 км2. Енергію Е, яку несе такий потік води зі швидкістю 0,9 м/с, можна виразити за допомогою наступного вираження:

Тут: m - маса води; р - щільність води; де: маса води (кг), р - щільність води (кг/м3), S - площа поперечного перерізу перетин (м2), V- швидкість плину, Підставивши значення величин, одержимо Е=50103 Мвт.

Якби людство змогло повністю використовувати цю енергію, вона була 6 еквівалентна сумарної енергії від 50 великих електростанцій по 1000 МВт, Але ця цифра чисто теоретична, а практично можна розраховувати на використання лише близько 10 - 15% енергії течій.

У цей час у ряді країн, і в першу чергу в Англії, ведуться інтенсивні роботи з використання енергії морських хвиль. Британські острови мають дуже довгу берегову лінію, багатьох місцях якої море залишається бурхливим протягом тривалого часу. По попереднім оцінкам, за рахунок енергії морських хвиль в англійських водах можна було б одержати потужність до 120 ГВт, що вдвічі перевищує потужність усіх електростанцій Англії.

Програма "Кориоліс" передбачає установку у Флоридскій протоці в 30 км на схід міста Майамі 242 турбін із двома робочими колесами діаметром 168 м, що обертаються в протилежних напрямках. У якості первинного двигуна таких установок передбачається використовувати прямоточні турбіни діаметром 168 м із частотою обертання 1 про/хв. Відстань між лопатами турбіни буде таке, щоб забезпечити безпечний прохід найбільших риб. Установка буде занурена на 30 м під рівень океану, для того, щоб не перешкоджати судноплавству. Два робочі колеса розміщаються усередині полою камери з алюмінію, що забезпечує плавучість турбіни. Для підвищення ефективності лопаті коліс передбачається зробити досить гнучкими. Уся система "Кориоліс" загальною довжиною 60 км буде орієнтована по основному потоці; ширина її при розташуванні турбін в 22 рядів по 11 турбін у кожному складе 30 км. Агрегати передбачається відбуксирувати до місця установки й заглибити на 30 м, щоб не перешкоджати судноплавству.

Після того як більша частина Південної Пасатної течії проникає в Карибське море й Мексиканську затоку, вода вертається звідти в Атлантику через Флоридську затоку. Ширина течії стає мінімальною - 80 км. При цьому воно прискорює свій рух до 2 м/с. Коли ж Флоридська течія підсилюється Антильською, витрата води досягає максимуму. Розвивається сила, цілком достатня, щоб надати руху турбіні з великими лопатями, вал якої з'єднаний з електрогенератором. Вироблена електроенергія, по підводному кабелю, передається на берег. Матеріал турбіни-алюміній. Теоретичний термін служби - 80 років. Турбіна повинна постійно перебувати під водою. Підйом на поверхню води тільки для профілактичного ремонту. Робота турбіни практично не залежить від глибини занурення й температури води. Лопати обертаються повільно, і невеликі риби можуть вільно пропливати через турбіну. А от великим вхід закритий запобіжною сіткою.

Американські інженери, уважають, що будівництво такого спорудження навіть дешевше, чим зведення теплових електростанцій. Тут не потрібно зводити будинок, прокладати дороги, улаштовувати склади. Та й експлуатаційні витрати суттєво менше.

Корисна потужність кожної турбіни з урахуванням витрат на експлуатацію й втрат при передачі на берег складе 43 МВт, що дозволить задовольнити потреби штату Флориди (США) на 10%. Перший дослідний зразок подібної турбіни діаметром 1,5 м був випробуваний у Флоридській протоці. Розроблений також проект турбіни з робочим колесом діаметром 12 м і потужністю 400 кВт.

У Японії досліджується можливість використання енергії теплової течії Куросио, витрати води якого 55106м3/с, а швидкість у східного узбережжя країни - 1,5 м/с. Для виробітку електроенергії пропонується застосування двох трилопатевих гідротурбін з діаметром робочого колеса 53 м. На рис. 5.1. показаний пристрій такої станції. Недоліком даної електростанції є наступне. При кріпленні пристрою на дні моря буде потрібно посилене ущільнення вала від пропуску морської води, що знизить потужність гідроколеса, до того ж валу в місці ущільнення буде необхідне змащення, інакше від тертя вал деформує ущільнення, а це приведе до пропуску води в камеру генератора. Ускладнений доступ до пристрою для профілактики й ремонту. Ще один варіант конструкції електричної станції, яка використовує енергію морської течії, наведено на рис. 5.2. Ця станція представляє собою бетонну колону, установлену на дні моря.

Рис. 5.1. Будова електричної станції, установленої на дні моря

У підводній частині колони встановлено два робочі колеса пов'язаних із двома електрогенераторами, розміщеними у верхній, надводній частині колони. Така схема станції усуває недоліки, пов'язані з необхідністю міцного ущільнення, і полегшує ремонтні й профілактичні роботи.

У Шотландії вже запустили в роботу підводну турбіну, яка незабаром стане частиною досить потужної електростанції, що виробляє енергію завдяки використанню морських течій. Турбін а встановлена на глибині приблизно 30 метрів, неподалеку від Оркнейських островів.

Розробкою проекту підводної електростанції займається так само й компанія Scottish Power Renewables.

Такі установки в океанах повинні витримувати дуже суворі умови з підводними плинами й хвилями, набагато сильніше, чим, наприклад, вітряні турбіни, і із цієї причини потрібно їхнє тривале тестування на міцність.

Рис. 5.2. Схема електричної станції, установленої на дні моря, що має надводну частину