Day-Travel.ru

Основная доля энергии, поступающей в Мировой океан – результат поглощения им солнечного излучения. Энергия поступает в океан также в результате гравитационного взаимодействия космических тел и водных масс

планеты, создающего приливы, и поступления тепла из глубины планеты. Поверхность Мирового океана занимает около 70 % поверхности всей планеты и составляет примерно 360 млн. км2. Большая часть этой поверхности постоянно свободна ото льда и хорошо поглощает солнечное излучение. В океанской воде примерно 65 % солнечного излучения поглощается первым метром водной толщи и до 90 % – десятиметровым слоем. В дневное время в низких широтах вода прогревается примерно на 10 м и более за счет процессов теплопроводности и турбулентного перемешивания (твердая поверхность суши прогревается не более чем на 0,5 м). Запасенное океаном тепло частично в виде длинноволнового излучения

(λ >10 мкм) переизлучается, а частично передается в атмосферу теплопроводным пограничным слоем и вследствие испарения. Относительная роль этих процессов различна для разных районов планеты, но на широтах от 70° с.ш. до 70° ю.ш. характеризуется примерно одинаковыми значениями [2.9]: длинноволновое излучение в атмосферу и космическое пространство 41 %;

передача тепла атмосфере за счет теплопроводности 5 %; потери на испаре-

ние 54 %.

За счет движения воздушных и водных масс запасенная океаном энер-

гия переносится по всей планете, причем в области между экватором и 70° с.

ш. в среднем 40 % тепла переносится океанскими течениями, а на 20° с. ш.

вклад океана в перенос энергии составляет до 74%. Ежегодно с поверхности

океана испаряется слой воды толщиной примерно 1 м (около 340·1012 т) и

около 36·1012 т воды возвращается со стоком рек, ледников и т.п.

Примерно 2/3 суммарного солнечного излучения испытывают в океане

и на поверхности суши различные изменения: преобразуются в тепло 43 %;

расходуются на испарение, образование осадков 22 %; сообщение энергии

рекам, ветру, волнам, различным видам течений в океане 0,2 %. Примерно

0,02 % всей энергии воспринятого солнечного излучения идет на образова-

ние продукции фотосинтеза и частично на образование ископаемого топлива.

Соизмерим с этой величиной суммарный поток энергии, поступающей

из недр Земли и в виде приливной энергии. Выделить из указанных потоков

те, что непосредственно имеют отношение только к океану, достаточно

трудно. Для энергетики важны не абсолютные величины мощностей различ-

ных источников, а лишь та их часть, которую можно преобразовать в тре-

буемые для хозяйственной деятельности виды энергии.

Сотрудниками океанографического института Скриппса (США) вы-

полнены оценки суммарных и допустимых для переработки мощностей раз-

личных океанических источников энергии за пять лет – с 1977 по 1982 г. Со-

ответствующие данные приведены на диаграммах рис. 2, на которых от-

мечены два уровня – суммарный и допускающий преобразование (заштрихо-

ван). Более поздние оценки сделаны с учетом целого ряда технологических и

экологических факторов. Они, как правило, в части допустимой к использо-

ванию энергии оказались ниже.

Рис.2. Распределение океанских источников энергии по мощности (пра-

вые столбцы – по оценкам 1977 г. [1.89], левые – по оценкам 1982 г. [1.81]).

Огромные количества энергии можно получить от морских волн.

Мощность, переносимая волнами на глубокой воде, пропорциональна квад-

рату их амплитуды и периоду. Поэтому наибольший интерес представляют

длиннопериодные (T ≈10 с) волны большой амплитуды (a ≈2м), позволяю-

щие снимать с единицы длины гребня в среднем от 50 до 70 кВт/м.

Наибольшее число волновых энергетических устройств разрабатывает-

ся для извлечения энергии из волн на глубокой воде. Это наиболее общий

тип волн, существующий при условии, что средняя глубина моря D превы-

шает величину половины длины волны λ /2.

Преобразование энергии волн.

В этом классе преобразователей остановимся в первую очередь на раз-

работке профессора Эдинбургского университета Стефана Солтера, назван-

ной в честь создателя «утка Солтера». Техническое название такого преобра-

зователя – колеблющееся крыло. Форма преобразователя обеспечивает мак-

симальное извлечение мощности (рис.3).