Солнечная энергия, аккумулированная океаном

 

Существует природная система аккумулирования солнечной энергии. Это - Мировой океан. Благодаря потоку солнечного излучения образуется температурный градиент между поверхностными и глубинными слоями морской воды.В качестве рабочего тела были предложены аммиак либо фреон, обычно применяемые в холодильных агрегатах.

 

На рисунке 15.4 схематически показано устройство океанической теп-ловой электростанции (ОТЭС).

 

 

Рисунок 15.4 - Схема работы: 1 – котел испаритель; 2 – турбогенера-тор; 3 – конденсатор; 4 – компрессор; 5 – теплая вода (25^оС); 6 – пары амми-

ака (20^оС) под высоким давлением; 7 – вырабатываемая электроэнергия;

 

8 – пары аммиака (10^оС) под низким давлением; 9 – сбрасываемая холодная вода (7^оС); 10 – жидкий аммиак (10^оС) под низким давлением; 11 – жидкий аммиак (10^оС) под высоким давлением; 12 – сбрасываемая теплая вода (23^оС); 13 – забор холодной воды (5^оС)

 

Холодная вода поступает из глубинных слоев океана и используется для сжижения аммиака при температуре 10 С. Жидкий аммиак затем испаряется при температуре 20 С с помощью теплой воды, поступившей с поверхности океана. Температура отработавшей воды понижается на два градуса – с 25 до 23 С. Пар аммиака, находящийся под высоким давлением, расширяется турбине, охлаждаясь при этом на 10 С; значительно падает и давление паров аммиака. Затем происходит их конденсация под действием более холодной воды, которая в результате сама нагревается на 2 С.

 

Пример: Чему равен КПД цикла Карно для системы,изображенной нарисунке 15.4?

 

Фактически КПД будет вдвое меньше.

 

 

Основная проблема заключается не в технической осуществимости проекта, а в себестоимости производимой ОТЭС электроэнергии. На сего-дняшний день электроэнергия, вырабатываемая ОТЭС, оказывается значи-тельно дороже, чем электроэнергия, вырабатываемая на традиционных топ-ливах.

 

 

Энергия биомассы

 

Во всем мире разрабатываются различные технологии переработки био-массы и ее энергетического использования (таблица 15.1).

 

			Таблица 15.1
	Различные технологии переработки биомассы
Вид биомассы		Процесс	Продукт
		Сжигание	Тепловая и электрическая
			энергия
		Газификация	Горючие газы, метанол
Сухая
		Пиролиз	Горючие газы, смола, дре-
			весный уголь или полу-
			кокс
		Гидролиз и дистилляция	Этиловый спирт
		Брикетирование прессо-	Топливные брикеты
Влажная		ванием
		Анаэробное сбраживание	Биогаз
		Сбраживание и дистилля-	Этиловый спирт
		ция

Примечание: Пиролиз – высокотемпературная обработка; анаэробное сбраживание

– сбраживание без доступа воздуха.

 

Одним из перспективных направлений энергетического использования биомассы является производство биогаза. Биогаз – продукт анаэробного разложения микроорганизмами органических веществ. Теплотворная способ-ность биогаза составляет 25 ГДж/м³. Наиболее эффективно производство биогаза из навоза, из 1 т которого производится 12 м ³ метана.

 

В Москве на Люберецкой станции аэрации установлено 12 метантенков общим объемом до 100 000 м³. На станции ежегодно производится 50 млн.м³ газа, которого хватает не только на собственные нужды станции, но и для обеспечения газом поселка в 9 тысяч человек.

 

По данным профессора Д. Дэвинса, на 1 человека в год приходится до 5 тонн сухих органических отходов. В США общий годовой объем органиче-ских отходов достигает 1 млрд. тонн. При этом городские отходы составляют 25 % и отходы сельскохозяйственного производства - 75% [3]. Из этого количества отходов можно производить такое количество газа и жидкого топлива, которое эквивалентно 180 млн тонн условного топлива. Массовым отходом полеводства является солома злаковых. Ее количество превышает 200 млн тонн в год. Для хозяйственных нужд используется не более 100 млн тонн. Переработка оставшихся 100 млн тонн может дать около 20 млрд м ³ в год метана.