Енергетичні ресурси Світового океану

У Світовому океані укладені величезні, воістину невичерпні ресурси механічної і теплової енергії, до того ж постійно поновлюється. Основні види такої енергії – енергія припливів, хвиль, океанічних (морських) течій і температурного градієнта. Однак, як правило, концентрація такої енергії у водних масах дуже невелика, що ускладнює її ефективне виробниче використання. Проте в якості потенційного резерву енергетичні ресурси Світового океану мають велике значення.
Особливо привертає увагу енергія припливів (точніше, припливів-рухів води, які за пропозицією одного з найвизначніших російських океанологів Ю. М. Шокальського прийнято називати одним терміном – припливи). Приливні явища відомі людям з незапам’ятних часів і в житті багатьох прибережних країн грали і грають дуже велику роль, в якійсь мірі визначаючи весь ритм їхнього життя.
Загальновідомо, що припливи і відливи відбуваються двічі на добу. У відкритому океані амплітуда між повною і малої водою становить приблизно 1 м, але в межах континентального шельфу, особливо в затоках і естуаріях рік, вона буває значно більшою. Сумарну енергетичну потужність припливів зазвичай оцінюють від 2,5 млрд до 4 млрд кВт. Додамо, що енергія тільки одного приливно-отливного циклу досягає приблизно 8 трлн кВт-год, а це лише трохи менше загальної світової вироблення електроенергії протягом цілого року. Отже, енергія морських припливів – невичерпне джерело енергії.
Додамо і таку відмінну рису припливної енергії, як її постійність. Океан, на відміну від річок, не знає ні багатоводних, ні маловодних років. До того ж він «працює за графіком» з точністю до декількох хвилин. Завдяки цьому кількість вироблюваної на приливних електростанціях (ПЕС) електроенергії завжди може бути заздалегідь відомо, на відміну від звичайних ГЕС, на яких кількість одержуваної енергії залежить від режиму річки, пов’язаного не тільки з кліматичними особливостями території, по якій вона протікає, а й з погодними умовами.

Проте вчені вважають, що технічно можливо і економічно вигідно використовувати лише дуже невелику частину приливної потенціалу Світового океану (за деякими оцінками, тільки 2%). При визначенні технічних можливостей велику роль відіграють такі чинники, як характер берегової лінії, форма і рельєф дна, сила хвиль та вітру. Досвід показує, що для ефективної роботи ПЕМ висота припливної хвилі повинна бути не менше 5 м. Найчастіше такі умови виникають у вузьких затоках і естуаріях рік. Але подібних місць на земній кулі не так вже й багато: за різними джерелами 25, 30 або 40.

Вважається, що найбільшими запасами приливної енергії володіє Атлантичний океан. У його північно-західній частині, на кордоні США і Канади, знаходиться затока Фанді, який представляє собою внутрішню звужену частину більш відкритого затоки Мен. Ця затока знаменитий найвищими в світі припливами, що досягають 18 м. Дуже високі припливи і біля берегів Канадського Арктичного архіпелагу. Наприклад, біля узбережжя Баффінова Землі вони піднімаються на 15,6 м. У північно-східній частині Атлантики припливи до 10 і навіть 13 м спостерігаються в протоці Ла-Манш біля берегів Франції, в Брістольському затоці і Ірландському морі біля берегів Великобританії та Ірландії.
Великі також запаси приливної енергії в Тихому океані. У його північно-західній частині особливо виділяється Охотське море, де в Пенжинской губі (північно-східна частина затоки Шеліхова) висота припливної хвилі становить 9-13 м. На східному узбережжі Тихого океану сприятливі умови для використання приливної енергії є біля берегів Канади, Чилійського архіпелагу на півдні Чилі, у вузькому й довгому Каліфорнійському затоці Мексики.

У межах Північного Льодовитого океану за запасами приливної енергії виділяються Біле море, в Мезенской губі якого припливи мають висоту до 10 м, і Баренцове море біля берегів Кольського півострова (припливи до 7 м). В Індійському океані запаси такої енергії значно менше. В якості перспективних для будівництва ПЕС тут зазвичай називають затоку Кач Аравійського моря (Індія) і північно-західне узбережжя Австралії. Однак і в дельтах Гангу, Брахмапутри, Меконгу і Іраваді припливи теж складають 4-6 м.

До числа енергетичних ресурсів Світового океану відносять також кінетичну енергію хвиль. Енергію вітрових хвиль сумарно оцінюють в 2,7 млрд кВт на рік. Досліди показали, що її слід використовувати не біля берега, куди хвилі приходять ослабленими, а у відкритому морі або в прибережній зоні шельфу. У деяких шельфових акваторіях хвильова енергія досягає значної концентрації: в США і Японії – близько 40 кВт на 1 м хвильового фронту, а на західному узбережжі Великобританії – навіть 80 кВт на 1 м.

Ще один енергетичний ресурс Світового океану – океанічні (морські) течії, які володіють величезним енергетичним потенціалом. Досить згадати, що витрата Гольфстріму навіть в районі Флоридського протоки становить 25 млн м3 / с, що в 20 разів перевищує витрати всіх річок земної кулі. А після того як Гольфстрім вже в океані з’єднується з Антильским плином, його витрата зростає до 82 млн м3 / с. Вже не раз робилися спроби підрахувати потенційну енергію цього потоку шириною 75 км і товщиною 700-800 м, що рухається зі швидкістю 3 м / с.

Коли говорять про використання температурного градієнта, то мають на увазі джерело вже не механічною, а теплової енергії, укладеної в масі океанських вод. Зазвичай різниця температур води на поверхні океану і на глибині 400 м становить 12 ° C. Однак в акваторіях тропіків, розташованих між 20 ° с. ш. і 20 ° ю. ш., верхні шари води в океані можуть мати температуру 25-28 ° C, а нижні, на глибині 1000 м, – всього 5 ° C. Саме в таких випадках, коли амплітуда температур досягає 20 ° і більше, вважається економічно виправданим використання її для отримання електроенергії на гідротермальних (моретермальних) електростанціях.

Теоретична можливість такого використання сильного перепаду температур океанських вод була доведена французькими вченими та інженерами ще наприкінці XIX в. Однак впритул до технічного здійсненню цієї ідеї підійшли тільки в 70-х рр.. XX в. За сучасними уявленнями, моретермальная електростанція є плавучої установкою, в теплообміннику якої нагріта Сонцем поверхнева океанська вода підігріває рідина, що випаровується при порівняно невисокій температурі, наприклад аміак. Одержуваний при цьому пара надходить до турбіни, яка з’єднана з генератором, а потім відводиться в глибинний холодний шар, де знову перетворюється в рідину. Така система має безперервну дію, не потребує пальному і не робить негативного впливу на навколишнє середовище. Витрати на її експлуатацію також невисокі. Однак моретермальние електростанції вимагають великих інвестиційних витрат і мають низький (7-10%) коефіцієнт перетворення енергії.
У цілому ж енергетичні ресурси Світового океану правильніше було б віднести до ресурсів майбутнього.

Посилання на основну публікацію