6.4 Энергия мирового океана

Из­ве­ст­но, что за­па­сы энер­гии в Ми­ро­вом оке­а­не ко­лос­саль­ны. Так, те­п­ло­вая (вну­т­рен­няя) энер­гия, со­от­вет­ст­ву­ю­щая пе­ре­гре­ву по­верх­но­ст­ных вод оке­а­на по срав­не­нию с дон­ны­ми на 20 гра­ду­сов, име­ет ве­ли­чи­ну по­ряд­ка 10 Дж. Ки­не­ти­че­с­кая энер­гия оке­ан­ских те­че­ний составляет порядка 10 Дж. Од­на­ко, лю­ди уме­ют использовать лишь ни­ч­то­ж­ные до­ли этой энер­гии, да и то це­ной боль­ших и ме­д­лен­но оку­па­ю­щих­ся ка­пи­та­ло­вло­же­ний, так что та­кая энер­ге­ти­ка до сих пор ка­за­лась ма­ло­пер­спе­к­тив­ной.

Од­на­ко про­ис­хо­дя­щее весь­ма бы­ст­рое ис­то­ще­ние за­па­сов ис­ко­па­е­мых то­п­лив, ис­поль­зо­ва­ние ко­то­рых к то­му же свя­за­но с су­ще­ст­вен­ным за­гряз­не­ни­ем ок­ру­жа­ю­щей сре­ды, ре­з­кая ог­ра­ни­чен­ность за­па­сов ура­на (энер­ге­ти­че­с­кое ис­поль­зо­ва­ние ко­то­рых к то­му же по­ро­ж­да­ет опа­с­ные ра­дио­ак­тив­ные от­хо­ды) и не­оп­ре­де­лен­ность как сро­ков, так и эко­ло­ги­че­с­ких по­с­лед­ст­вий про­мыш­лен­но­го ис­поль­зо­ва­ния тер­мо­ядер­ной энер­гии за­ста­в­ля­ет уче­ных и ин­же­не­ров уде­лять все боль­шее вни­ма­ние по­ис­кам воз­мо­ж­но­стей рен­та­бель­ной ути­ли­за­ции об­шир­ных и без­вред­ных ис­то­ч­ни­ков энер­гии в Ми­ро­вом оке­а­не. Ши­ро­кая об­ще­ст­вен­ность, да и мно­гие спе­ци­а­ли­сты еще не зна­ют, что по­ис­ко­вые ра­бо­ты по из­вле­че­нию энер­гии из мо­рей и оке­а­нов при­об­ре­ли в по­с­лед­ние го­ды в ря­де стран уже до­воль­но боль­шие мас­шта­бы и что их пер­спе­к­ти­вы ста­но­вят­ся все бо­лее обе­ща­ю­щи­ми.

Наи­бо­лее оче­вид­ным спо­со­бом ис­поль­зо­ва­ния оке­ан­ской энер­гии пред­ста­в­ля­ет­ся по­строй­ка при­лив­ных элек­т­ро­стан­ций (ПЭС). С 1967 г. в устье ре­ки Ранс во Фран­ции на при­ли­вах вы­со­той до 13 ме­т­ров ра­бо­та­ет ПЭС мощ­но­стью 240 тыс. кВт с го­до­вой от­да­чей 540 тыс. кВтч. Со­вет­ский ин­же­нер Берн­штейн раз­ра­бо­тал удоб­ный спо­соб по­строй­ки бло­ков ПЭС, бу­к­си­ру­е­мых на пла­ву в ну­ж­ные ме­с­та, и рас­счи­тал рен­та­бель­ную про­це­ду­ру вклю­че­ния ПЭС в энер­го­се­ти в ча­сы их ма­к­си­маль­ной на­гру­з­ки по­тре­би­те­ля­ми. Его идеи про­ве­ре­ны на ПЭС, по­стро­ен­ной в 1968 го­ду в Ки­с­лой Гу­бе око­ло Мур­ман­ска.

Не­ожи­дан­ной воз­мо­ж­но­стью оке­ан­ской энер­ге­ти­ки ока­за­лось вы­ра­щи­ва­ние с пло­тов в оке­а­не бы­ст­ро­ра­сту­щих ги­гант­ских во­до­ро­с­лей, лег­ко пе­ре­ра­ба­ты­ва­е­мых в ме­тан для энер­ге­ти­че­с­кой за­ме­ны при­род­но­го га­за. По име­ю­щим­ся оцен­кам, для по­л­но­го обес­пе­че­ния энер­ги­ей ка­ж­до­го по­тре­би­те­ля до­с­та­то­ч­но од­но­го ге­к­та­ра план­та­ций во­до­ро­с­лей.

Боль­шое вни­ма­ние при­об­ре­ла "оке­а­но­тер­ми­че­с­кая энер­го­кон­вер­сия" (ОТ­ЭК), т.е. по­лу­че­ние элек­т­ро­энер­гии за счет раз­но­сти тем­пе­ра­тур ме­ж­ду по­верх­но­ст­ны­ми и за­са­сы­ва­е­мы­ми на­со­сом глу­бин­ны­ми оке­ан­ски­ми во­да­ми, на­при­мер при ис­поль­зо­ва­нии в замк­ну­том ци­к­ле тур­би­ны та­ких лег­ко­ис­па­ря­ю­щих­ся жид­ко­стей как про­пан, фре­он или ам­мо­ний. В ка­кой-то ме­ре ана­ло­ги­ч­ны­ми, но как по­ка ка­жет­ся, ве­ро­ят­но, бо­лее да­ле­ки­ми пред­ста­в­ля­ют­ся пер­спе­к­ти­вы по­лу­че­ния элек­т­ро­энер­гии за счет раз­ли­чия ме­ж­ду со­ле­ной и пре­сной, на­при­мер мор­ской и ре­ч­ной во­дой.

6.5 Альтернатива нефти

Впервые в мире решение проблемы получения синтетической нефти в большом количестве было осуществлено в Германии. В годы первой мировой войны кайзеровская Германия оказалась полностью отрезанной от природных источников нефти. Еще в 1908 г. русский изобретатель И.И. Орлов доказал возможность синтеза нефти из оксида углерода и водорода (эта смесь получила название водяного газа). Он в изобилии находится в атмосфере Земли. Немецкие ученые Фишер и Тропш создали технологию получения синтетической нефти. Но после окончания войны нефть снова стала доступной, а следовательно дешевой, поэтому синте­тическая нефть Фишера - Тропша уже не могла конкурировать с ней, и производство было свернуто.

Однако сейчас идея синтеза нефти вновь приобретает актуальность. Нефть можно получить уже непосредственно из воздуха. Более того, ученые полагают, что это будет способствовать удалению из атмосферы избыточной углекислоты, которая негативно влияет на окружающую среду.

Доктор технических наук В. Цысковский предлагает следующий путь. Прежде всего необходимо получить из атмосферы угле­кислый газ. Полученная из него углекислота и является продуктом для дальнейшего синтеза нефти. Предполагают, что этот процесс можно проводить в атомных реакторах при температуре 5000 °С в присутствии катализа­торов.

Получение нефти из воздуха - дело будущего. Сейчас же искусст­венную нефть получают из горючих сланцев - породы, содержащий в большом количестве органическое вещество, т.е. тот природный материал, из которого получается нефть. Для этих же целей подходят и пески, насыщенные густой, вязкой нефтью, которая непригодна для добычи и стандартного использования.

В России проблема извлечения нефти из нефтенасыщенных песков решается по-иному, а именно путем шахтной добычи. Разработка вязких нефтей производит­ся следующим образом. Шахта проходит продуктивный пласт, который дренируется несколькими скважинами. Нефть под действием силы тяжести идет самотеком и попадает в специальные канавки, располо­женные на дне шахты и имеющие небольшой уклон для стока в нефте­хранилище. Из подземного нефтехранилища на поверхность нефть подается насосами.

Сейчас предлагается воздействовать на нефть в шахте горячей водой или паром. По расчетам, таким образом можно получить дополнитель­но в нашей стране не менее 50 млн.т/год нефти, причем глубина шахт не будет превышать 500-1000 м.

Кроме того, часть ученых считает древесину достойной заменой нефти и газа. Конечно, здесь нужны особые быстрорастущие сорта деревьев типа ольхи или платанов, которые дают до 40 т древесины с 1 га в год. После вырубки этих деревьев на земле остается листва, пригодная для удобрения. Древе­сина же измельчается и подается в топку электростанций. Участок в 125км² может обеспечить энергией город с населением 80 тыс. чело­век. На вырубленных участках уже через 2-4 года из побегов вновь вырастут деревья, пригодные для топлива. Ученые прикинули, что если 3 % территории России отвести под „энергетические плантации", то страна могла бы полностью удовлетворить свои потребности в топливе за счет дров.

Естественные источники топлива обнаружены и в тропиках Южной Америки, на Филиппинах. Некоторые сорта лиан и тропических де­ревьев (ханга) содержат маслянистую жидкость, которую даже не надо подвергать перегонке. Она прекрасно горит в автомобильных моторах, давая менее токсичный выхлоп, чем бензин. Подходит для этих целей и пальмовое масло, из которого сравнительно легко можно получать аналог бензина.

Существует проект получения синтетической нефти из угля. Довольно простой метод разработан в США. Уголь распыляется, обрабатывается растворителем, и в полученную смесь добавляется водород. Из тонны угля с высоким содержанием серы получается почти 650 л похожей на нефть жидкости, из которой можно вырабатывать бензин.

Над подобной проблемой успешно работают и в Великобритании. Здесь разработана и проходит испытания лабораторная установка, в которой под действием высоких температур и вдуваемого кислорода из органической части мусора (пластмассовые упаковки, пищевые отбросы, обрывки газет, тряпки и т.д.) получают синтетическую нефть и метановый газ с водородом.

7. Заключение

Современный уровень знаний, а также имеющиеся и находящиеся в стадии разработок технологии дают основание для оптимистических прогнозов: человечеству не грозит тупиковая ситуация ни в отношении исчерпания энергетических ресурсов, ни в плане порождаемых энергетикой экологических проблем. Есть реальные возможности для перехода на альтернативные источники энергии (неисчерпаемые и экологически чистые). С этих позиций современные методы получения энергии можно рассматривать как своего рода переходные. Вопрос заключается в том, какова продолжительность этого переходного периода и какие имеются возможности для его сокращения.

Список литературы

1. Миллер Тайлер. Жизнь в окружающей среде. Перевод Алексеевой Б.А. под редакцией Г.А. Ягодина. Москва: Прогресс. Пангея, 1993.

2. Л.С. Юдасин «Энергетика: проблемы и надежды».М.: Знание, 1999 г.

3. А.Голдин «Океаны энергии». 1996.

4. Крюков В.А. «Полные канистры и пустые карманы» . 1994.

5. Гаврилов В.П. «Чёрное золото планеты». М. Прогресс. 2004г.

6. Радионова И. А. «Глобальные проблемы человечества». М.: Просвещение. 2005 г.

7. www.wikipedia.org

8. www.globaltrouble.ru