Санкт-Петербургский политехнический университет Петра Великого

Преобразование тепловой энергии океана

Верхний слой поверхности океана имеет температуру Установка OTECна экваторе около +27°С. На глубине около 600 м температура воды равна около +4°С. В этом интервале температур возможна организация теплосилового цикла, предельная эффективность которого в соответствии с формулой для цикла Карно не превышает 7,7%. Проблема при реализации цикла состоит в том, что на транспортировку воды из глубины требуется затрата энергии на работу насосов. Д´Арсонваль еще в 1881 г. впервые высказал идею об использовании солнечной энергии, накопленной в океане в виде тепла.

OTECПервая станция была построена на Кубе в начале 20-х годов прошлого века его учеником французом Жоржем Клодом.  Она вырабатывала 22 кВт, но потребляла энергию на работу насоса мощностью 80 кВт. Установка работала по открытому циклу при создании вакуума в испарителе и в конденсаторе (вакуум в конденсаторе выше, чем в испарителе). Некоторая информация по данной тематике приведена здесь.

В 70-е годы ряд стран начал работать над реализацией закрытого цикла ОТЕС, см. схему. Первая успешная мини-OTEC (Ocean Thermal Energy Conversion) закрытой циркуляции была запущена в 1979 г. в Keahole Point (Гавайи). Круглосуточно с августа по октябрь установка производила около 50 кВт, из которых только 12 кВт использовались на полезную нагрузку. Первый японский опытный образец, запущенный на острове Науру в 1981 г., выдавал мощность 100 кВт, хотя полезной мощности было всего 14,9 кВт. Его главным отличием от американского конкурента было расположение станции на острове. В 1992 г. на Гавайях был запущен экспериментальный аппарат открытого цикла производительностью в среднем 210 кВт, который проработал до 1998 г.

OTEC Закрытый циклOTEC Открытый цикл

Сейчас разработки новой Принцип OTECОТЭС при финансовой поддержке правительства США ($600 тыс.) ведет компания Lockheed Martin, см. материал. Завод по преобразованию тепловой энергии океана в электрическую, производительность которого составит 10 МВт, должен появиться на Гавайях в ближайшее время. Для снижения собственных нужд станции по электроэнергии конденсатор будет размещаться в холодных слоях воды на глубине, что значительно уменьшит затраты на транспортировку охлаждающей воды. Сегодня освоение тепловой энергии океана входит в национальные программы США, Франции, Японии, Швеции, Индии.

 Возможно использование энергии воды океана и в арктических широтах. Тепловой источник – вода, холодный источник – атмосферный воздух, рабочее тело незамерзающий фреон или раствор хлористого кальция, работающей в цикле ОРЦ, либо в цикле Стирлинга.