Источник: "Энергия: экономика, техника, экология",№4, 2010, с. 26-30.
Одной из важнейших проблем, стоящих перед человечеством в настоящее время, является поиск и использование новых альтернативных источников энергии, которые призваны заменить ее традиционные виды, осно¬ванные на использовании нефтепродуктов и их производных.
К таким альтернативным источникам энергии относятся: энергия движения морской воды (морских течений, приливов и отливов, морской зыби
Колоссальными энергетическими ресурсами обладают мощные океанические течения, такие как Гольфстрим и Куросио, несущие соответственно 83 и 55 млн. м3/с воды со скоростью до 2
Проект первой океанской электростанции разработан в США под руководством профессора А. Горлова — директора лаборатории энергетики воды и ветра
В описанной энергетической установке привлекает внимание прямое использование получаемой энергии, позволяющее избегать её потерь, а также получение экологически чистого топлива — водорода. Одним из вариантов применения сжиженного водорода является его использование в двигателях внутреннего сгорания (ДВС).
Водородная энергетика, которую называют энергетикой будущего, заслуживает особого внимания. Наряду с традиционными методами производства водорода (электролиз воды и сжижение водорода путем глубокого охлаждения) известны и нетривиальные подходы, например, метод получения водорода из сероводорода с применением фотолиза, обеспечивающего разрыв химической связи в молекуле H2S в результате поглощения фотона.
Основной принцип фотолиза заключается в облучении вещества, подвергаемого разложению, светом определенной длины волны, которая должна соответствовать или быть близкой к максимуму поглощения света веществом. Под воздействием такого облучения колебания атомов в молекуле усиливаются, стимулируя разрыв связей между ними. Для молекулы сероводорода такие длины волн лежат в интервале длин волн спектра испускания ртутной лампы (250–600 нм), причем наиболее интенсивная линия в этом спектре (254 нм) имеет длину волны, близкую к частоте колебаний атомов водорода в молекуле H2S.
Известно, что крупнейшим месторождением сероводорода на нашей планете являются глубинные воды Черного моря. Общие запасы этого газа в черноморской акватории оцениваются специалистами в 28–63 млрд. т, а его ежегодное поступление из донных пород по тектоническим разломам и из нефтеносных пластов составляет не менее 4–9 млн. т. Поэтому не случайно возникла идея получения водорода из растворенного в морской воде сероводорода с помощью специальных морские комплексных энергоустановок.
Актуальность такого способа возрастает не только
Компактность и автономность) энергетических установок делает их «заменимыми для выполнения ряда санкций в открытом море и прибрежных районах. Так, например, комплексные энергетические установки могут снабжать электроэнергией компрессорные установки морских трубопроводов, «пользоваться для независимого энергообеспечения кораблей при длительных стоянках в портах и на рейде, а также для энергообеспечения небольших поселков на морском побережье. Мощность энергоустановок в силу модульности их конструкции может широко варьироваться от тысяч киловатт до нескольких мегаватт электроэнергии.
Особо нужно затронуть вопросы стоимости и окупаемости описанных выше энергоустановок. Предварительные расчеты показали, что энергетическая установка с номинальной мощностью до 1000 кВт имеет первоначальную стоимость от 150–300 тыс. долл., что позволяет предполагать ее полную самоокупаемость в течение не более полутора лет.
Основными отличительными особенностями морской комплексной энергоустановки (МКЭ) являются:
— наличие глубоководного насоса для забора морской воды с глубины 140–200 м;
— энергообеспечение с применением энергии возобновляемых (природных) источников: солнца, ветра, градиента температур глубоководной и поверхностной воды, колебаний морской поверхности (волновой энергии), подводных течений, а также части вырабатываемой силовыми установками электроэнергии;
— прямое использование получаемого на МКЭ водорода для получения электрической энергии — основного продукта работы станции.
В структуре возобновляемых энергоресурсов весьма перспективным энергоносителем являются морские волны, способные развивать наибольшую для возобновляемых источников удельную мощность. Океаны и моря обладают совокупной волновой мощностью порядка 1010 кВт. Использование даже незначительной доли энергии морских волн позволит увеличить производство электроэнергии на величину, сравнимую с производительностью всех электростанций, работающих в настоящее время на Земле, без загрязнения окружающей среды и нарушения естественных процессов в экосистеме планеты. Одним из составных элементов МКЭ является разработанный в
В зависимости от назначения возможно создание как одномодульных, рассчитанных на мощность до 50 кВт, так и многомодульных ПВЭС с суммарной электрической выходной мощностью до десятков и более мегаватт.
Многомодульные ПВЭС предназначены для энергообеспечения прибрежных и островных поселений; создания экологически чистых объектов перерабатывающей промыш&ленности морского и прибрежного базирования, в том числе морских платформ с выработанными нефтяными скважинами; для масштабного электролизного производства водорода и кислорода, которое будет стимулировать становление экологически безопасной водородной энергетики на Земле. Данная технология является предпочтительной и выгодной для решения
Другой отличительной особенностью морской комплексной энергоустановка является модульный принцип ее построения, облегчающий и удешевляющий ее создание.< /p>
Каждый модуль представляет собой автономное устройство, включающее в себя глубоководный насос, систему первичных возобновляемых источников энергии, ванну для извлечения сероводорода и последующего получения водорода, электролизную установку (при необходимости) и силовой агрегат для получения электроэнергии. Создание значительного количества МЭС вдоль морского побережья позволит существеннс улучшить экологическую ситуацию в районе Черноморского бассейна, включить сероводород в альтернативный энергобаланс прибрежных регионов и увеличить количество отдыхающих и туристов.
Массовое производство МЭС даст существенный толчок
Принципиальной особенностью МКЗ является осуществление синэнергетической концепции, означающей в данном случае многократное усиление первичной энергии за счет использована ряда вторичных источников: химической энергии, реакции окисления водорода (в ДВС или топливных элементах). Наиболее ценным в работе МКЭ является ее независимость от внешних энергоносителей, что позволяет использовать ее в любой точке морской или океанской акватории.
Стоимость, вырабатываемой с помощью МКЭ электроэнергии в зависимости от условий эксплуатации может состав пять, по предварительной оценке, не более 0,06 долл. США за один кВт — ч Согласно оценкам экспертов, затрать на производство МКЭ разрабатываемого типа должны быть возмещены в течение
Таким образом, разработка и широкое-внедрение МКЭ будет знаменовать дальнейшее развитие морской энергетики, основанной на использовании химической энергии сероводорода и морской воды — неисчерпаемого источника энергии будущего.
Электрическую энергию, полученную на морских комплексных энергоустановках, можно легко транспортировать на берег для использования в промышленных, транспортных и других целях. Не меньшую перспективу имеют получение высококачественной питьевой воды и добыча ценного минерального сырья, создание морских плантаций по выра¬щиванию морепродуктов растительного и животного происхождения, очистка акваторий морских портов и курортных регионов от искусственных (нефтепродукты) и природных загрязнителей, производство спиртов и эфиров, необходимых для промышленности, транспорта и медицины таким образом, создание МКЭ позволяет комплексно решать ряд экологических, экономических и социальных задач.
Экологические: десероводоризация бассейна Черного моря, очистка прибрежных акваторий от загрязнений, получение экологически чистого топлива для наземного транспорта.
Экономические: получение дешевого сырья — кислорода, серы, морской соли, строительных и облицовочных материалов, разведение ценных пород рыб и производство морепродуктов (мидий, устриц, ламинарий, морского жемчуга
Социальные: увеличение занятости населения прибрежной зоны, повышение уровня доходов от занятия указанными выше промыслами, развитие инфраструктуры района (строительство дорог, увеличение электрообеспечения).
Литература
1.Старостин М.М., Хомич В.И., Старостин А.А., Сеньковский В.В., Резниченко
2.Рохленко Д. Плавучие фабрики водорода, «Независимая газета», 1999, № 4.
3. Старостин М.М., Хомич В.И., Старостин
4. Хомич В.И., Старостин М.М., Резниченко В.И., Цибульский