Новая энергетика

Мировые достижения

Новая энергетика - Тепловая энергия океана

Впервые использовать тепло морей и океанов для получения электричества предложил в 1881 году французский физик Жак Арсан де Арсонвал.

В 1930 году Жорг Клод, последователь школы Арсонвала, построил первую экспериментальную систему открытого цикла в заливе Матансас (на Кубе). Система производила 22 кВт электроэнергии, используя турбину низкого давления. В 1935 году Клод построил другую систему открытого цикла, на этот раз на борту 10-тонных грузовых судов, пришвартованных недалеко от бразильского берега. Но обе системы были разрушены из-за плохой погоды и от действия прибрежных волн, оттого Клод так никогда и не смог достичь желанной цели - получить чистую энергию («энергию-нетто» - остаток после вычета затраченной для управления системой энергии) благодаря системам открытого цикла.

Затем, в 1956 году, французские исследователи спроектировали электрическую станцию открытого цикла мощностью в 3 МВт для Абиджана на западноафриканском побережье. Но станция так никогда и не была запущена, не выдержав конкуренции с дешевой гидроэнергией.

В 1974 году в Кеахол Поинте на побережье Кона на Гавайях была построена природная лаборатория энергии на Гавайях NELHA, ставшая в дальнейшем передовым мировым центром для развития технологий использования тепловой энергии океана.

Уже в 1979 году первая демонстрационная электростанция закрытого цикла на 50 кВт возвышалась в NELHA. Станция, известная как «Mini-OTEC», была установлена на пришвартованной примерно в 2 км от Кеахол Поинта модифицированной американской морской барже. Станция действовала в течение 3 месяцев - с августа по октябрь 1979 года, причем, была получена чистая энергия в 10-17 кВт. Данный эксперимент был возможен благодаря совместным усилиям гавайских властей и частных промышленных партнеров.

В 1980 году Министерство энергетики США установило на борту американского морского танкера в водах Кавайхае на побережье Кона тестовую установку OTEC-1. Однако данная станция была спроектирована не для получения электричества, а в целях тестирования работы теплообменников закрытого цикла. Новый проект был успешно завершен, подтвердив целесообразность изготовления данных теплообменников в коммерческих масштабах и продемонстрировав, что такие станции могут успешно работать за счет медленного перемещения кораблей. Как следствие, в 1980 году вышли два закона, направленные на продвижение коммерческого развития технологии ОТЭС (морские тепловые электростанции): Акт «Преобразование тепловой энергии океана», Закон PL 96-320, позже измененный на PL 98-623, и Акт «Исследование, развитие и демонстрация преобразования тепловой энергии океана», Закон PL 96-310.

В 1981 году уже Япония демонстрировала береговую станцию закрытого цикла на 100 кВт в Республике Науру в Тихом океане. Труба для холодной воды была проложена по морскому дну на глубине 580 м, рабочей жидкостью служил фреон, сам теплообменник был сделан из титана. Станция превзошла все ожидания, произведя 31,5 кВт чистой энергии в течение всего времени эксперимента.

Позже Министерство энергетики США посредством тестирования доказало, что для выпуска больших теплообменников вместо дорогого титана целесообразнее использовать алюминиевый сплав. Британские же исследователи тем временем уже спроектировали и испытали алюминиевые теплообменники, уменьшающие затраты на производство теплообменника до 1500 у.е. на каждый кВт. Таким образом, экономический эффект использования тепла морей и океанов для получения электричества значительно возрос. Технология была запатентована.

В 1983 году Океанской термальной корпорацией при поддержке Министерства энергетики США на искусственном острове Кахе Поинт началось проектирование пилотной ОТЭС на 40 МВт. Но станция, строительство которой завершилось в 1984 году, не оправдала вложенных средств из-за достаточно низких на то время мировых цен на нефть.

Между 1992 и 1998 годами в Кеахол Поинте на Гавайях под эгидой NELHA действовала ОТЭС открытого цикла на 210 кВт. При проектировании станции были использованы последние достижения техники. Турбогенератор был рассчитан на мощность в 210 кВт при использовании теплой поверхностной воды в 260 С и глубоководной с температурой до 60 С. Небольшой объем (10%) отработанного пара использовался для опреснения воды. Наибольшие показатели производства энергии достигали 255 кВт (общей) при 103 кВт чистой энергии, при этом, производилось до 6 галлонов пресной воды в минуту. Эти показатели до сих пор остаются рекордными для морской тепловой энергетики.

Сегодня продолжаются исследования систем как открытого, так и закрытого цикла. Ученые по всему миру развивают новые, более рентабельные современные технологии, обмениваются друг с другом передовой технической информацией.

Основными лидерами на мировом рынке ОТЭС сегодня признаны Гавайи и Япония, где эксперименты проводятся в наибольших масштабах.