Запрячь Нептуна: Электросоты в океане

Подсчитано, что моря тропического пояса поглощают количество тепла, эквивалентное 250 млрд. баррелей нефти в день. Цифра совершенно безумная, даже по сравнению с современными темпами потребления нефти. Все, что нам требуется — это отхватить ничтожную долю процента от этого безбрежного океана энергии, обеспечив себя необходимым электричеством. Это будет означать решение не только энергетической, но и климатической проблемы. Во-первых, резко сократятся выбросы CO2, ассоциированные со сжиганием ископаемого топлива. Во-вторых, утилизация части тепловой энергии, идущей на нагрев океанов, приведет к снижению темпов испарения океанической влаги, в результате чего в атмосфере станет меньше водяного пара — еще одного мощного парникового газа. Все это приведет если не к остановке, то, по крайней мере, к некоторому замедлению глобального потепления.

Океаническая термальная электростанция, по сути, представляет модифицированный вариант компрессорного холодильника. Принцип работы их основан на двух хорошо известных физических явлениях. Первое: когда вещество испаряется, оно поглощает тепло, а когда конденсируется — отдает его. Второе — чем выше давление, тем выше температура испарения и конденсации вещества, и наоборот. Основными элементами холодильников являются испаритель, компрессор, конденсатор и дроссель (регулятор потока), соединенные трубопроводом, по которому циркулирует вещество с низкой температуре кипения. В холодной части контура создается пониженное давление, в теплой — наоборот, повышенное. В результате хладагент начинает испаряться там, где холодно (поглощая тепло), и конденсироваться там, где тепло (отдавая тепло). Таким образом холодильник работает на увеличение разницы температур между холодной и теплой частью системы за счет механического сжатия хладагента при помощи электрического компрессора, с последующим его расширением.

В основе электростанции, предложенной Михаэлисом и Купером-Чедвиком, также лежит замкнутый трубопровод, по которому протекает все тот же хладагент с низкой температурой кипения (аммиак или пропан, например). К камере испарителя подводится теплая вода с самой поверхности океана, к камере конденсатора — более холодная вода, поднятая с километровой глубины. Хладагент циркулирует по замкнутому контуру, вращая обыкновенную гидротурбину, при этом часть вырабатываемой энергии используется для того, чтобы поднимать холодную воду с глубины. Эффективность системы от этого несколько падает, однако опустить на дно океана одну-единственную трубу значительно проще, чем тянуть туда петлю замкнутого трубопровода, по которому циркулирует хладагент. Согласно расчетам разработчиков, КПД подобной системы может достигать 3−5%. Это немного по сравнению и с ветряками и солнечными батареями, и даже с волновыми генераторами. Но в отличие от них термальные океанические станции смогут работать в любое время суток и при любых погодных условиях, являя собой гораздо более стабильный и надежный энергоисточник.

По замыслу ученых, «энергетические острова» должны иметь форму правильных шестиугольников: тогда их можно будет легко состыковывать друг другом, формируя сплошную поверхность сколь угодно большой площади. Кроме собственно термальной водяной установки, на них будет установлена масса вспомогательных генераторов и систем — солнечных батарей, ветряных и волновых генераторов, установки для гидролиза океанической воды (с последующим хранением ценного водорода и кислорода в специальных цистернах), жилых помещений для персонала и так далее. Каждый подобный островок будет обеспечивать мощность в 73 МВт. Таким образом, чтобы заменить одну среднестатистическую ядерную электростанцию, будет достаточно использовать всего 4 «энергоострова». Чтобы покрыть мощность всех ядерных электростанций Земли потребуется 3708 островных модулей общей площадью около 900 кв. км. Ну а чтобы полностью обеспечить энергетические потребности человечества, потребуется 52 971 остров. Они займут территорию 111 х 111 км. По сравнению с общей поверхностью мирового океана, это сущие пустяки — ничтожная клякса на синем глобусе.

Впрочем, в океане можно размещать и более традиционные электростанции, которым уже не хватает места на суше — например, ветряные («Морские мельницы»), или атомные («Атомный поплавок»).

По публикации Gizmag