استخدام طاقة تحريك المياه والرياح. طاقة الماء المتساقطة. استخدام الطاقة المائية. الاستخدام المشترك للطاقة الشمسية وبرودة الجداول الصغيرة

تحتوي محيطات العالم على احتياطيات هائلة من الطاقة. الطاقة الداخلية للمياه (الحرارية) ، المقابلة لارتفاع درجة حرارة الماء على سطح المحيط ، مقارنة بالقاع ، على سبيل المثال ، بمقدار 20 درجة ، لها قيمة تبلغ حوالي 10 ^ 26 ج.الطاقة الحركية للتيارات في تقدر قيمة المحيطات بحوالي 10 ^ 18 J. لكن الناس اليوم قادرون على استخدام أصغر جزء فقط من هذه الطاقة ، في نفس الوقت على حساب استثمار كبير وطويل الأجل. لذلك ، كانت الطاقة ، القائمة على استخدام الطاقة الداخلية للمياه ، تبدو حتى الآن غير واعدة.

لكن الاحتياطيات المحدودة من الوقود الأحفوري (الغاز والنفط) ، والتي يساهم استخدامها في تلوث البيئة ، ونضوب احتياطيات اليورانيوم (إلى جانب النفايات المشعة الخطرة) ، فضلاً عن عدم اليقين بشأن توقيت وعواقب التأثير على البيئة. بيئة استخدام طاقة الاندماج في الصناعة ، تجبر المهندسين والعلماء على إيلاء المزيد من الاهتمام للبحث عن فرص جديدة لاستخدام مصادر الطاقة غير الضارة: الاختلاف في مستويات المياه في الأنهار ، وكذلك حرارة الشمس ، طاقة المحيطات والرياح. لا يعرف الجمهور ، وكذلك العديد من المهندسين ، بعد أن العمل على استخراج الطاقة الداخلية للمياه من المحيطات والبحار قد اكتسب بالفعل نطاقًا واسعًا في بعض البلدان في السنوات الأخيرة ، وأن لديهم آفاقًا واعدة. يخزن المحيط أنواعًا عديدة من الطاقة: طاقة تيارات المحيطات ، والمد والجزر ، والطاقة الحرارية للمياه (الداخلية) وبعض أنواع الطاقة الأخرى.

طاقة المد والجزر

الطريقة الأكثر وضوحًا لاستخدام طاقة المحيطات هي تشغيل محطات طاقة المد والجزر (TPPs). في فرنسا ، منذ عام 1967 ، عند مصب نهر رانس ، عند المد والجزر التي يصل ارتفاعها إلى 13 مترًا ، تعمل محطة TPP بسعة 240 ألف كيلو وات بإنتاج سنوي يبلغ 540 ألف كيلوواط / ساعة. حدد المهندس المحلي Bernshtein طريقة مناسبة لبناء وحدات PES التي يمكن سحبها إلى الأماكن الصحيحة واقفة على قدميه ، وحساب التسلسل الفعال من حيث التكلفة لتشغيل محطة الطاقة في شبكة الطاقة خلال ساعات الحمل الأكبر من قبل مستهلكي الطاقة. تم اختبار أفكاره بالفعل في PES ، التي تم إنشاؤها في عام 1968 بالقرب من مورمانسك في كيسلا جوبا ؛ ثم سيتم اختبارها عند 6 ملايين كيلوواط TPP في بحر بارنتس في خليج Mezen.

في السبعينيات تغير الوضع في قطاع الطاقة. في كل مرة كان المورّدون يرفعون أسعار النفط في إفريقيا والشرق الأوسط وأمريكا الجنوبية ، أصبحت طاقة المد والجزر أكثر إغراءً ، لأنها تنافس الوقود الأحفوري من حيث التكلفة. سرعان ما ازداد الاهتمام في كوريا الجنوبية والاتحاد السوفيتي وإنجلترا بخطوط السواحل وإمكانيات بناء محطات توليد الطاقة عليها. في هذه البلدان ، فكروا بجدية في استخدام طاقة موجة المد والجزر وبدأوا في تخصيص الأموال للبحث في هذا المجال.

تنتشر المنارات والعوامات التي تستخدم طاقة الأمواج على سواحل البحار والمحيطات في اليابان. العوامات - تعمل صفارات خفر السواحل الأمريكية منذ سنوات بفضل اهتزازات الأمواج. اليوم ، لم يتبق عمليًا أي مناطق ساحلية ، أينما كان هناك مخترع خاص بهم ، يقوم بإنشاء أجهزة تعتمد على طاقة الأمواج. منذ عام 1966 ، قامت مدينتان في فرنسا بتلبية احتياجاتهما من الكهرباء بالكامل من طاقة المد والجزر.

الحصول على الطاقة بناءً على الاختلاف في التركيب الكيميائي للماء

يتم إذابة العديد من الأملاح في مياه المحيط. هل يمكن استخدام ملوحة الماء كمصدر للطاقة؟ يستطيع. دفع المحتوى العالي من الملح في المحيط علماء معهد سكريبت لعلوم المحيطات في لا كولا (كاليفورنيا) إلى فكرة إنشاء مثل هذه الهياكل. لقد توصلوا إلى استنتاج مفاده أنه من أجل الحصول على كمية كبيرة من الطاقة ، من الممكن إنشاء بطاريات حيث تحدث التفاعلات بين المياه غير المملحة والمياه المالحة.

طاقة الكتلة الحيوية للمحيطات العالمية

تحتوي مياه المحيطات على بيئة ممتازة للحياة تحتوي على العناصر الغذائية والأملاح والمعادن. في هذه البيئة ، يغذي الأكسجين المذاب في الماء جميع حيوانات البحار - من الأصغر إلى الأكبر. يعزز ثاني أكسيد الكربون المذاب في الماء حياة النباتات البحرية - من الدياتومات أحادية الخلية إلى الطحالب البنية التي يصل ارتفاعها إلى 200-300 قدم (60-90 مترًا). يحتاج عالم الأحياء البحرية إلى اتخاذ خطوة أخرى إلى الأمام ويكون قادرًا على الانتقال من إدراك المحيط كنظام طبيعي لدعم الحياة إلى محاولة استخلاص الطاقة علميًا من هذا النظام. في منتصف السبعينيات ، وبدعم من البحرية الأمريكية ، أنشأ فريق من علماء المحيطات والغواصين والمهندسين البحريين أول مزرعة طاقة في العالم في المحيط على عمق 40 قدمًا (12 مترًا) تحت امتداد المحيط الهادئ. ، استحم تحت أشعة الشمس ، بالقرب من مدينة سان كليمنت. كانت المزرعة صغيرة ، كانت تجربة. نمت الطحالب البنية العملاقة. يعتقد مدير المشروع الدكتور هوارد أ. ويلكوكس من مركز أبحاث المحيطات والأنظمة البحرية في سان دييغو ، كاليفورنيا ، أنه يمكن تحويل ما يصل إلى 50٪ من الطاقة التي يتم الحصول عليها من الطحالب إلى غاز الميثان (C2H6). مزارع المستقبل ، التي تنتج الطحالب على مساحة حوالي 100،000 فدان (40،000 هكتار) ، ستكون قادرة على توليد طاقة كافية لتلبية احتياجات مدينة أمريكية يبلغ عدد سكانها 50000 نسمة.

طاقة التيارات في المحيطات

لاحظت مجموعة من علماء المحيطات حقيقة أن تيار الخليج يحمل المياه بالقرب من ساحل فلوريدا بسرعة 5 أميال في الساعة. فكرة تطبيق هذا التيار الدافئ من الماء مغرية. هل هو ممكن؟ هل تستطيع المراوح العملاقة تحت الماء والتوربينات الشبيهة بطواحين الهواء توليد الكهرباء من التيارات والأمواج؟ خلصت لجنة ماك آرثر ، تحت رعاية الإدارة الوطنية للغلاف الجوي والمحيطات في ميامي (فلوريدا) ، في عام 1974 إلى أنه يمكن. وكان الرأي العام أن هناك مشاكل معينة ، ولكن يمكن حلها جميعًا إذا تم تخصيص اعتمادات ، حيث "لا يوجد في هذا المشروع ما يتجاوز قدرات الفكر التكنولوجي والهندسي الحديث".

الطاقة الحرارية للمحيطات (الطاقة الداخلية للمياه)

تم إيلاء اهتمام كبير "لتحويل الطاقة الحرارية للمحيطات" (OTEC) - توليد الطاقة الكهربائية بناءً على الاختلاف بين درجات حرارة الماء على سطح المحيط ومياه المحيطات العميقة التي تمتصها مضخة ، على سبيل المثال ، عندما استخدام الفينول أو الأمونيوم (سوائل شديدة التقلب) في توربين دورة مغلقة.

تختلف درجات حرارة مياه المحيط من مكان إلى آخر. بين مدار الجدي ومدار السرطان ، ترتفع درجة حرارة سطح الماء حتى 82 درجة فهرنهايت (27 درجة مئوية). على عمق حوالي 2000 قدم (6000 متر) ، تنخفض درجة الحرارة إلى 35-38 درجة فهرنهايت (2-3.5 درجة مئوية). هل من الممكن استخدام فرق درجة الحرارة ، أي الطاقة الداخلية للمياهمن أجل توليد الكهرباء؟ هل يمكن لمحطة طاقة حرارية تقع تحت الماء أن تنتج الكهرباء؟ نعم ممكن.

في العشرينيات من القرن الماضي ، قرر جورج كلود ، الفيزيائي الفرنسي المصمم والمثابر والموهوب ، استكشاف هذا الاحتمال. اختار قسمًا من المحيط بالقرب من ساحل كوبا ، وتم إدارته بعد عدة محاولات فاشلة لإنشاء تركيب بقدرة 22 كيلو وات. أصبح هذا إنجازًا علميًا ورحب به العديد من العلماء. باستخدام الماء الدافئ من سطح المحيط والمياه الباردة من الأعماق ، بعد أن ابتكرنا التكنولوجيا المناسبة ، لدينا كل ما نحتاجه لتوليد الكهرباء ، ونؤمن باستخدام الطاقة الداخلية لمياه المحيطات. "وفقًا لتقديراتنا ، هناك احتياطيات طاقة في مياه سطح المحيط تتجاوز 10000 ضعف الطلب العالمي على الطاقة." ونفى المتشككون: "للأسف ، تمكن جورج كلود من الحصول على 22 كيلووات فقط من الكهرباء في خليج ماتانزاس. هل حققت ربحًا؟ " "لا ، لم يحدث ذلك ، لأنه للحصول على 22 كيلوواط ، كان على كلود أن ينفق 80 كيلوواط على المضخات."

في الوقت الحاضر ، يقوم البروفيسور جون إيزاك من معهد سكريب لعلوم المحيطات بإجراء الحسابات بشكل أكثر دقة. ووفقًا له ، فإن التكنولوجيا الحديثة ستساعد في إنشاء محطات طاقة تستخدم فرق درجات الحرارة في مياه المحيط (الطاقة الداخلية للمياه) لتوليد الكهرباء ، والتي ستنتج ضعف كمية الكهرباء التي يستهلكها العالم بأسره اليوم. ستكون هذه هي الطاقة الكهربائية التي تحول الطاقة الحرارية للمحيط (OTES).

لطالما كان الغموض يكتنف خصائص الماء. لا يمكن للإنسان أن يعيش بدون ماء ، فالماء يحتوي على طاقة الحياة.

هذه الطاقة معروفة للناس منذ العصور القديمة وقد تم استخدام قوتها العلاجية منذ ذلك الوقت. من بين القصص الخيالية والأساطير والأساطير لكل أمة ، من المؤكد أن هناك تلك التي تحكي عن خصائصها العلاجية والتجديدية ، وحتى الخصائص التي تنتصر على الموت ، وتبعث من الموت وتعطي الخلود.

يستخدم الماء في مختلف الطقوس الدينية والروحية والاحتفالات والطقوس.

حقيقة أن الماء هو عامل تطهير ممتاز معروف أيضًا منذ العصور السحيقة ، حيث أن هذه خاصية طبيعية.

نجد الماء في كل مكان: هذه أنهار بها بحيرات ، وبحار بها محيطات ، وثلج يغطي أعلى قمم الجبال ، ومطر يروي كوكبنا من الغيوم ، وحتى أجسادنا التي تشكل 80٪ من نفس المياه. ويوحدنا مع كل الطبيعة.

لا يمكن للإنسان أن يعيش بدون ماء ، ويتمتع الإنسان بالماء ، لأن الماء خلقته الطبيعة بخصائص مدمجة بالفعل للتنقية والتجديد والولادة من جديد. وهذه القدرة لها - على الشفاء والتطهير والتجديد - لا يستخدمها البشر فحسب ، بل يستخدمها أيضًا ممثلو جميع النباتات والحيوانات العديدة على الأرض.

وبالطبع ، بالنسبة للإنسان - الماء أفضل معالج طبيعي ، طريقة رائعة لاستعادة الخاص بكبالصحة والحيوية.

أسهل وأروع طريقة هي السباحة: في البحر والبحيرة والنهر. تفاعل الجسم بالكامل مع عنصر الماء يخفف التوتر ، ويطهر ، ويخفف من حدة التوتر. لكن من المهم عدم تحويل الصديق الجيد إلى عدو. السباحة أفضل في الماء الدافئ - من 20 إلى 27 درجة مئوية. قبل أن تدخل الماء - امنح جسمك القليل من الهواء - اخلع ملابسك وعرّض جسمك للشمس والهواء النقي. لا تقفز في الماء إذا كنت تتعرق - دع جسمك يبرد قليلاً. ولا يتعين عليك السباحة على معدة ممتلئة. مدة حمام واحد ، حسب صحتك - من 3 إلى 20 دقيقة.

يعتبر الاستحمام في البحر مفيدًا بشكل خاص ، والذي له تأثير علاجي على الجميع تقريبًا ، وخاصة أولئك الذين يعانون من أمراض القلب والأوعية الدموية وأمراض الجهاز التنفسي وغيرها الكثير. القيد الوحيد هو جميع الأمراض التي تكون في المرحلة الحادة ، زيادة ملحوظة في ضغط الدم ، وكذلك الأطفال دون سن الثانية.

أثناء السباحة - ساعد جسمك على الحصول على أكبر قدر ممكن من الطاقة من الماء. علاوة على ذلك ، لا يهم المكان الذي تجري فيه إجراءات المياه - في البحر أو النهر ، أو ربما في المسبح أو في حمامك.

كيف تملأ نفسك بطاقة الماء؟

يجب ألا يكون الماء باردًا أو ساخنًا جدًا. دعها تكون باردة أو دافئة قليلاً.

كما هو الحال دائمًا ، عندما نريد الحصول على الطاقة ، نلجأ إلى ذلكعمليه التنفس .

نبدأ في أخذ نفس كامل ، والتنفس بشكل إيقاعي. أثناءاستنشاق تخيل كيف يرسل لنا الماء الطاقة ، التي تمتصها مسامنا ، ومتىالزفير - تنتشر هذه الطاقة في جميع أنحاء الجسم حتى أطراف أصابع اليدين والقدمين. تصبح طاقة الماء طاقة أجسامنا.

نظرًا للظروف الطبيعية ، لا يمكننا السباحة في المياه المفتوحة على مدار السنة ، ولكن يمكننا اتخاذ إجراءات مائية تشفي أجسادنا دون مغادرة منزلنا.

يوجد قانون في المعالجة المائية وهو من أهم القوانين يقول: كلما كان التهيج أقوى ، زاد اندفاع الدم إلى موقع التهيج.

يمكن أن يكون الماء مصدر إزعاج قوي ، بشرط أن يكون ساخنًا ، أو العكس ، باردًا ، أو إذا تم تبديل الماء الساخن والبارد. وبما أن هذه المياه تهيج بشرتنا وجسمنا ، فهذا يعني أنها تسبب اندفاع الدم إلى أماكن التهيج وبالتالي تحفز الدورة الدموية. كما أن زيادة الدورة الدموية تعزز عمليات التطهير في أجسامنا ، وبالتالي ، يتم أيضًا تحسين عمليات تجديد الأنسجة والسوائل. بالإضافة إلى ذلك ، يعد هذا تمرينًا رائعًا لمرونة أوعيتنا الدموية.

كتب ابن سينا ​​أيضًا عن فوائد مثل هذا التعرض للماء:

"الاستحمام في الماء البارد يؤدي على الفور إلى تسخين الدفء الفطري داخل الجسم ، ثم يتدفق مرة أخرى إلى سطح الجسم ، ويتم تضخيمه عدة مرات".

الوسائل الرئيسية للمعالجة المائية هي الحمامات والاستحمام والكمادات ولفائف الجسم.

يجب أن تبدأ في تباين إجراءات المياه من درجة حرارة مريحة: للمياه الباردة - 16-18 درجة ، وللحرارة - 39-40 درجة. ولكن يتم الحصول على أفضل تأثير لمثل هذا الإجراء إذا كانت درجة حرارة الماء البارد 11-15 درجة ، والساخنة 41-43.

إذا لم تكن قد أخذت حمامات تباين من قبل ، فأنت بحاجة إلى البدء بحمام القدم واليدين ، والانتقال تدريجيًا إلى الحمام المتباين ، وبعد ذلك فقط ، من الممكن القيام بحمامات متباينة كاملة (في المنزل ، هذا مستحيل تقريبًا ، لأن هذا يتطلب حمامين - أحدهما بالماء البارد والآخر بالماء الساخن).

بفضل هذا التناوب في درجات الحرارة ، سيزداد تطهير خلايا الجلد وتنفس الجلد ، وستستعيد الأوعية المعرضة لمثل هذه "الجمباز" مرونتها ، وستبدأ عملية إعادة هيكلة قوية في الجسم. كل هذا سيزيد الدورة الدموية ويثريها بالأكسجين الذي يحمله بالدم إلى كل خلية ويملأها بالحيوية. في الوقت نفسه ، يحدث نوع من التدليك الداخلي للأوعية ، مما يعني أنه يتم تطهيرها.

هذه نافورة على جسر مدينة Gelendzhik. انظر إلى مقدار الطاقة التي يحملها الماء!

إذا كنت مهتمًا بالمعلومات أو تريد التعبير عن رأيك - اترك تعليقًا وشاركه مع أصدقائك. شكرا للتغريد.

Osadchy G. B. ، مهندس

من المعروف أن المصدر الأساسي للطاقة الكهرومائية هو الطاقة الشمسية. تتكاثف مياه المحيطات والبحار ، التي تتبخر تحت تأثير الإشعاع الشمسي ، في الطبقات العليا من الغلاف الجوي على شكل قطرات تتجمع في السحب. تتساقط المياه السحابية على شكل مطر وثلج. تحدث دورة المياه في الطبيعة تحت تأثير الطاقة الشمسية ، وبالتالي ، إن الطاقة الحركية للمياه التي تتحرك في الأنهار هي ، بالمعنى المجازي ، الطاقة المنبعثة من الشمس.

يمكن بناء محطات الطاقة الكهرومائية (HPPs) حيث توجد موارد مائية وشروط للبناء ، والتي لا تتوافق غالبًا مع موقع مستهلكي الكهرباء. أثناء إنشاء محطة لتوليد الطاقة الكهرومائية ، يُفترض عادةً أنه سيتم حل مجموعة معقدة من المهام ، وهي: توليد الكهرباء ، وتحسين ظروف الملاحة والري. في حالة وجود الخزانات ، يمكن استخدام محطة الطاقة الكهرومائية بشكل مناسب للعمل في الجزء العلوي من الجدول اليومي لنظام الطاقة الموحد مع عمليات بدء وتوقف متكررة للوحدات. يسمح ذلك لوحدات بعض المحطات النووية والحرارية بالعمل في الوضع الأكثر اقتصادا وأمانًا ، مع تقليل استهلاك الوقود المحدد بشكل حاد لإنتاج 1 كيلو واط في الساعة من الكهرباء في نظام الطاقة.

ومع ذلك ، مع النظافة البيئية النسبية من HPPs ، تشكل الخزانات الضخمة تهديدًا محتملًا كبيرًا.

وفقًا للبيانات الإحصائية ، في معظم الحالات ، تحدث حالات فشل السدود أثناء بنائها أو خلال الفترة الأولية للتشغيل - في غضون 5-7 سنوات بعد ملء الخزان. لهذا ، تتجلى العيوب في إنتاج الأعمال بشكل كامل ، ويتم إنشاء نظام ترشيح ، ويتم تحديد تشوهات الهيكل. ثم تأتي فترة طويلة - حوالي 40-50 سنة ، عندما تستقر حالة الهيكل وتكون الحوادث غير محتملة. بعد ذلك ، يزداد خطر وقوع الحوادث مرة أخرى نتيجة تطور تباين الخصائص ، وتقادم المواد ، وما إلى ذلك. الآن في روسيا ، يبلغ متوسط ​​تآكل الهياكل الهيدروليكية ، الذي يحدده عمر الخدمة ، 38 ٪ في أكبر روسيا. HPPs بسعة تزيد عن 2000 ميغاواط وفي محطات HPP بسعة 300 إلى 2600 ميغاواط - 45٪.

يوجد في مناطق الخطر لكل خزان كبير (بسعة تزيد عن 10 ملايين متر مكعب) أكثر من 300 مستوطنة يصل عدد سكانها إلى مليون شخص ، بالإضافة إلى العديد من المرافق الاقتصادية

على الرغم من الرخص النسبي للطاقة التي يتم الحصول عليها من الموارد المائية ، فإن حصتها في ميزان الطاقة تتناقص تدريجياً. ويرجع ذلك إلى استنفاد أرخص الموارد والقدرة الإقليمية الكبيرة لخزانات الأراضي المنخفضة. من المعتقد أنه في المستقبل ، لن يتجاوز الإنتاج العالمي للطاقة الكهرومائية 5 ٪.

في الربيع ، بمتوسط 60٪ تدفق سنوي ماء. في الوقت نفسه ، يتم تفريغ ما بين 10 إلى 25٪ من التدفق السنوي للمياه لمحطة الطاقة الكهرومائية من أجل لا شيء بسبب نقص سعة الخزان المنظمة. يتعلق هذا في المقام الأول بالسدود والتوربينات منخفضة الضغط على أنهار سهل روسيا الوسطى ، ونتيجة لذلك غمرت المياه مساحات كبيرة جدًا من الأراضي الصالحة للاستخدام خلال العام وخاصة أثناء فيضانات الربيع.

لتتناسب مع حجم الخزانات ومساحة تجميع المياه لها. يتم تغذية الأنهار بالمياه من مناطق شاسعة (الجدول 1).

الجدول 1 - بيانات عن الجريان السطحي للأنهار في البلدان الفردية في العالم

كما يتضح من الجدول 1 ، فإن المحتوى المائي المحدد للأحواض التي تغذي الأنهار بالمياه منخفض بشكل لافت للنظر ، في حين أن "مزرعة الرياح" الحديثة في الظروف المناخية الأوروبية يمكن أن توفر التوليد. 12-16 ميغاواطالكهرباء من 1 كم 2 من المنطقة المحتلة.

في الوقت نفسه ، مع محتوى مائي منخفض نسبيًا ، تحمل المجاري المائية السطحية الصغيرة في المناطق الجبلية الكثير من الماء البرد، والتي يمكن استخدامها في دورات الطاقة البخارية (الديناميكية الحرارية) لتوسيع نطاق درجة حرارة دورة الطاقة الحرارية لمحطات الطاقة الصغيرة ، عن طريق تقليل درجة حرارة الجزء السفلي من الدورة.

كما تعلم ، كلما اتجهت جنوبًا إلى منطقة معينة ، زادت درجة الحرارة في الصيف ، ويصعب العثور على كميات كافية من الماء البارد (الماء البارد) للتشغيل الفعال لدورة الطاقة الحرارية لسخان المياه بالطاقة الشمسية ، بالطاقة الشمسية محطة توليد الكهرباء أو الثلاجة الشمسية. الاستثناءات ، كقاعدة عامة ، هي المناطق الجبلية وسفوح التلال ، حيث تحمل المجاري المائية الصغيرة (الجداول والجداول والينابيع) ، التي لا تهم الطاقة الكهرومائية ، كميات هائلة من البرد بشكل لا رجعة فيه إلى المناطق المسطحة.

هذه برد التيارات الصغيرةيمكن استخدامها ، جنبًا إلى جنب مع طاقة أحواض الملح الشمسية ، بدلاً من حفر باردة مع ثلج، ذات الصلة بالمناطق المسطحة.

فكرة الاتجاه الجديد "البارد" في تطوير هندسة الطاقة الحرارية مناسبة لتوليد الطاقة الشمسية التي يمكن أن تنافس الطاقة التقليدية ، وكذلك للطاقة الحرارية الأرضية.

يرتبط الاتجاه "البارد" ارتباطًا مباشرًا بمشاركة الأسس العلمية والخبرة المكتسبة في كل من قطاع الطاقة وصناعات التبريد ، بما في ذلك مؤلف هذا المقال.

يتم تقديم هذا الاتجاه من قبل دكتور في العلوم التقنية. Brodyansky V.M. في الشكل التالي: "حتى وقت قريب ، كانت العقبة الرئيسية في تقارب تكنولوجيا درجات الحرارة المنخفضة وهندسة الطاقة الحرارية الاستخدام التقليدي للمياه باعتباره وسيلة العمل الوحيدة الممكنة والتي لا غنى عنها في محطات الطاقة الكبيرة من جميع الأنواع، كل من IES و CHP. إن كرامة الماء فيما يتعلق بالديناميكا الحرارية والتقنية والاقتصادية معروفة جيدًا.

يمكن تحقيق زيادة في الكفاءة الحرارية لدورة الطاقة البخارية (المحول) ، كما هو معروف من الديناميكا الحرارية ، في ظل ظروف متساوية ، بطريقتين فقط. أولها زيادة مستوى درجة حرارة المدخلات الحرارية ، سواء في دورة البخار نفسها أو عن طريق ربط "الهياكل الفوقية": من MHD (المولدات الديناميكية المغناطيسية) إلى التوربينات الغازية. تبين أن خيار التوربينات الغازية هو الأكثر قبولًا من الناحية العملية وجعل من الممكن زيادة الكفاءة الحرارية لمحطات الطاقة إلى حوالي 60٪.

ومع ذلك ، فإن المزيد من "الصعود" يصبح أكثر صعوبة وأكثر تكلفة ، خاصة وأن قانون الديناميكا الحرارية الذي لا يتزعزع ، كل درجة من زيادة درجة الحرارة تعطي تأثيرًا إضافيًا للطاقة أصغر من أي وقت مضى. في هذه الحالة ، بالطبع ، يبدو من المناسب اتباع الطريقة الثانية لزيادة الكفاءة - لتوسيع دورة الطاقة الحرارية "لأسفل". هنا ، وفقًا لنفس قوانين الديناميكا الحرارية ، "كل درجة تكون أكثر تكلفة" ، لكن الكفاءة الحرارية للدورة تنمو ، والأشياء الأخرى متساوية ، نتيجة لتمددها "لأسفل" بشكل أسرع بكثير من التحرك "لأعلى" ( الجدول 2).

بالنسبة لبلدنا (وعدد من البلدان الأخرى في نصف الكرة الشمالي) ، حيث تكون درجة الحرارة المحيطة في معظم المناطق أقل بكثير من 0 درجة مئوية لجزء كبير من العام ، فإن مثل هذا التوسع في حدود الدورة تمليه الظروف الطبيعية. من حيث الظروف المناخية القريبة من روسيا: أيسلندا والشمال وكندا والجزء الشمالي (ألاسكا).

الجدول 2 - عمل الطاقة الحرارية (المباشرة) دورة كارنو ، J ، عند درجات حرارة مختلفة للمصدر (T g) والمستقبل (T o.s.) للحرارة

	T o.s. ، ⁰K

ويترتب على ذلك من الجدول 2 أنه في جميع الحالات - في درجات حرارة عالية لإمداد الحرارة Tg (1000 - 1500 K) ودرجات حرارة منخفضة نسبيًا (800-600 K) - تمت إزالة العمل مع انخفاض في T r.s. يزيد بشكل ملحوظ. مهم

ولكن يتم ملاحظة أكبر نمو في دورات ذات مستوى أقل من Tg. لذلك ، بالنسبة لدورة مع Tg = 1500 = 240 ⁰K مقارنة بـ T o.s. = 300 ⁰K تساوي 5٪ تقريبًا ، وعند T o.s. = 250 ⁰K حوالي 4٪ ؛ في دورة مع T g = 1000 ⁰K ، زيادة في الشغل بنفس التغيير في T o.s أكثر بكثير: حوالي 8 و 7٪ على التوالي

تقابل أكبر زيادة في الكفاءة الحرارية (حوالي 16٪) درجة حرارة منخفضة نسبيًا Tg ، تساوي 600 ⁰K. هذه الحقيقة تجعلنا نفكر في بعض الاحتمالات العملية لتنفيذ مثل هذه الدورات في صناعة الطاقة الحرارية.

يوضح الشكل 1 مخططات للخيارات الممكنة لاستخدام درجات الحرارة المحيطة المنخفضة وفترات درجة الحرارة للدورات المقابلة.

أ - متغيرات دورة الطاقة الحرارية ؛ ب - نطاقات درجة حرارة التشغيل العلوية والسفلية

الشكل 1 - مخطط الخيارات لاستخدام درجات الحرارة المحيطة المنخفضة T o.s. في الدورة الحرارية.

أي امتداد لنطاق درجة الحرارة لدورة الطاقة الحرارية ، يؤدي نظريًا ، مع تساوي الأشياء الأخرى ، إلى زيادة كفاءتها الحرارية ، يرتبط ، كما هو معروف ، بالحاجة إلى زيادة نسبة ضغوط التبخر والتكثيف.

تم استنفاد إمكانيات مادة فريدة في هذا الصدد - الماء - في هندسة الطاقة الحرارية الحديثة.

لذلك ، في الجزء العلوي "الساخن" من الدورة ، يتم استخدام جزء من فرق درجة الحرارة بالفعل خارج دورة البخار ، على سبيل المثال ، في التوربينات الغازية. في محطات الطاقة النووية والحرارية الأرضية الحديثة (بطبيعتها) تكون درجة الحرارة العليا لدورات التشغيل محدودة ، وبالتالي ، لا تملك محطات الطاقة هذه أي إمكانيات حقيقية أخرى لتوسيع كبير في نطاق درجة حرارة تشغيل دورات المياه البخارية في المستقبل المنظور.

بالنسبة للجزء السفلي من الدورة ، فإن الحاجة إلى تفريغ عالي تمنع استخدام الماء كسوائل عمل عند درجات حرارة تقترب من الصفر ، ناهيك عن انخفاضها. لذلك ، فإن صناعة الطاقة الحرارية "الكبيرة" الحديثة مجبرة على العمل في الوقت الحاضر في ظل ظروف تمليها خصائص الماء. وفي الوقت نفسه ، يظل "توسيع" نطاق درجة حرارة التشغيل لمحطات الطاقة الحرارية من بين المشكلات الملحة لزيادة كفاءة هندسة الطاقة الحرارية. وهناك طريقة واحدة فقط - "أسفل". يتم تحديده مسبقًا ليس فقط من خلال قوانين الديناميكا الحرارية ، ولكن أيضًا من خلال الظروف المناخية ، في كل من روسيا وبعض البلدان الأخرى.

محاولات استخدام سوائل العمل الأخرى في هندسة الطاقة الحرارية ، على سبيل المثال ، بعض تلك المستخدمة في هندسة التبريد ، كانت تعتبر حتى وقت قريب من قبل غالبية المتخصصين في الطاقة على أنها غريبة ، على الرغم من مناقشتها من حين لآخر في الأدبيات.

ومع ذلك ، فإن موضوع المناقشة لم يتجاوز درجات الحرارة الكلاسيكية لدورة الحرارة والطاقة ، دون أي اعتبار لإمكانية وملاءمة نقل حدوده الدنيا إلى المنطقة القريبة من الصفر ، وعلاوة على ذلك ، إلى منطقة درجات الحرارة السلبية. . هذا مستحيل بالنسبة لهندسة الطاقة الحرارية "المائية". بالإضافة إلى ذلك ، هناك تعقيد ظاهري مخيف ، يتمثل أهمها (باستثناء اختيار مائع العمل) في التباين (بما في ذلك الموسمية) لدرجة الحرارة المحيطة - الهواء.

العامل الإيجابي الواضح والرئيسي الذي يحدد جدوى إنشاء محطات طاقة بخارية منخفضة الحرارة (محولات) هو عدم وجود فراغ في النظام: في جميع نقاط النظام ، بما في ذلك المكثف ، يتم الحفاظ على الضغط الذي يتجاوز الضغط الجوي حتى في الوضع "الأبرد". سيؤدي ذلك إلى تقليل حجم ووزن معدات جزء درجة الحرارة المنخفضة من التثبيت بشكل كبير.

يجب أن تأخذ هندسة الطاقة الحرارية ذات درجات الحرارة المنخفضة مكانها الصحيح في نظام إمداد الطاقة في بلدنا ، ولا ينبغي تفويت الفرص المرتبطة بها ".

يعد الاتجاه "البارد" لتطوير هندسة الطاقة الحرارية مهمًا بشكل خاص للمنشآت الشمسية الصغيرة الفردية القائمة على بركة الملح الشمسي ، نظرًا لأن مستوى درجة حرارة الحرارة التي يتم توفيرها لمحول الطاقة لا يتجاوز 100 درجة مئوية.

لتحديد مزايا تبريد المبرد الخاص بالمحول بالماء البارد ، سنحدد من خلال دورة رانكين بسائل العمل - بوتادين -1،3 (ديفينيل) (C 4 H 6) (نقطة الغليان ناقص 4.47 درجة مئوية عند الضغط 760 مم زئبق) حسب البيانات كفاءة المحول عند تبريد المبرد:

أ) المياه الجارية (التي يتم ضخها) في نطاق درجة حرارة 80 - 30 درجة مئوية: عند i '1 = 570.32 كيلو جول / كجم - المحتوى الحراري للديفينيل السائل عند 30 درجة مئوية ؛ أنا "1 \ u003d 950.22 كيلو جول / كجم ، أنا" 2 \ u003d 1007.1 كيلو جول / كجم - المحتوى الحراري لبخار الإله عند 30 و 80 درجة مئوية ، على التوالي.

η في \ u003d (أنا "2 - أنا" 1) / (أنا "2 - أنا '1) \ u003d 13.0٪ ؛

(مع الفريون FS318 (نقطة الغليان + 6 درجة مئوية عند ضغط 760 مم زئبق) ستكون الكفاءة المحسوبة بنفس الصيغة 23.1٪)

ب) الجليد لمدى درجة الحرارة 80-10 درجة مئوية: عند i '1 = 524.90 kJ / kg - المحتوى الحراري للديفينيل السائل عند 10 درجة مئوية ؛ أنا "1 \ u003d 926.10 كيلو جول / كجم ، أنا" 2 \ u003d 1007.1 كيلو جول / كجم - المحتوى الحراري لبخار الديفينيل ، على التوالي ، عند 10 و 80 درجة مئوية.

η l \ u003d (i "2 - i" 1) / (i "2 - i '1) \ u003d 16.8٪.

(مع الفريون C318 ، ستكون الكفاءة المحسوبة بنفس الصيغة 28.4٪)

وبالتالي ، فإن كفاءة المحول بسبب تبريد المبرد بالجليد تزداد لـ divinyl بـ η l / in \ u003d 1.29 مرة ، وللفريون FS318 بمقدار 1.23 مرة

تقدم المقالة بيانات عن الحسابات الأولية للطاقة المتولدة من نفاثة مائية (محول الطاقة) عن طريق تبريد المبرد بالثلج / الماء الذائب ، والمقارنة مع طاقة تدفق المياه التي تحرك التوربينات المائية.

ويوضح المقال مخططًا لاستخدام برودة المجاري المائية الصغيرة لمحطة طاقة شمسية (محطة طاقة شمسية).

يعتبر الانخفاض المعطى في الحد الأدنى للدورة الديناميكية الحرارية منطقيًا ويتم ممارسته للتشغيل العادي للمرحلة الأخيرة من أسطوانة الضغط المنخفض لتوربين محطة طاقة حرارية حديثة ، والتي حددتها الشركة المصنعة (كقاعدة ، 0.12 kgf / سم 2 الذي يتوافق مع درجة حرارة بخار الماء المشبع 49.1 درجة مئوية)

في الختام ، كتوضيح لفعالية الأساليب غير التقليدية في مختلف مجالات توفير الطاقة ، سنقدم المثال التالي.

يرتبط مشروع Night Wind غير المعتاد أيضًا بدرجات حرارة منخفضة.

يتم تطويره من قبل مجموعة من المنظمات البحثية والجامعات من هولندا والدنمارك وإسبانيا وبلغاريا. يدعو المشروع إلى إنشاء نظام أوروبي لتخزين الطاقة من توربينات الرياح () في مستودعات التبريد الضخمة.

دفع تقلب طاقة الرياح ، إلى جانب الحقيقة البسيطة المتمثلة في أن استهلاك الطاقة ينخفض ​​بشكل ملحوظ في الليل وينمو خلال النهار ، العلماء الأوروبيون إلى ابتكار فكرة غير متوقعة: مستودعات مبردة ضخمة تقع في جميع أنحاء العالم القديم.

الفكرة بسيطة للغاية ، والأهم من ذلك أنها لا تتطلب أي تغييرات خاصة في الأنظمة الحالية. فقط في الليل ، عندما ينخفض ​​استهلاك الكهرباء ، وتستمر توربينات الرياح في العمل كالمعتاد (لا توقف الشفرات) ، يجب توجيه قوتها لخفض درجة الحرارة في هذه الثلاجات بدرجة واحدة. فقط درجة واحدة فوق المعدل الطبيعي.

وبالتالي ، يتم تخزين الطاقة على شكل آلاف وآلاف الأطنان من المنتجات المختلفة الباردة ، في مكان ما بهدوء في الدنمارك أو هولندا أو فرنسا. خلال النهار ، عندما يرتفع استهلاك الكهرباء ، يمكن إيقاف تشغيل كل هذه الثلاجات العملاقة ، مما يسمح بارتفاع درجة الحرارة تدريجياً بمقدار درجة واحدة ، أي العودة إلى المعيار التكنولوجي المتبع.

إذا تم تطبيق ذلك في جميع المستودعات المبردة الكبيرة في أوروبا ، فوفقًا لحسابات مؤلفي المشروع ، فإن هذا يعادل مظهر بطارية بسعة 50 مليون كيلو وات ساعة في شبكة الكهرباء العامة!

تشمل المزايا التي لا جدال فيها لهذا المشروع أيضًا حقيقة أنه عندما تعمل آلات التبريد في الليل ، يكون لديها درجة حرارة أعلى ، نظرًا لأن الهواء الذي يبرد المكثفات في ليلة الصيف يكون بدرجة حرارة أقل مما هو عليه خلال النهار في 10-15 درجة مئوية.

وبالتالي ، حتى موارد الطاقة هذه "المهدرة" من وجهة النظر التقليدية ، لذا فإن المجاري المائية الصغيرة (المجاري المائية والجداول) في المناطق الجبلية يمكن أن تساعد بشكل جيد في تحسين كفاءة الطاقة لمحطات وأنظمة الطاقة الشمسية ذات الدورات الديناميكية الحرارية.

فهرس

1 Shelestov S.I. معايير السلامة للهياكل الهيدروليكية // أكاديمية الطاقة. 2010. رقم 4. S. 4-8.

2 أوسادشي ج. الطاقة الشمسية ومشتقاتها وتقنيات استخدامها (مقدمة في الطاقة). أومسك: IPK Maksheeva E.A.، 2010. 572 ص.

3 أوسادشي ج. Heliojet مع بركة ملح شمسية // طاقة صناعية. 1996. رقم 9. ص 46-48.

4 أوسادشي ج. محطة الطاقة الشمسية للمناطق الجبلية // الطاقة الصناعية. 1998. رقم 1.

5 بروديانسكي ف. تحسين كفاءة محطات الطاقة النووية والحرارية الأرضية من خلال استخدام درجات الحرارة المحيطة المنخفضة // هندسة الطاقة الحرارية. - 2006. - رقم 3. - ص 36 - 41.

صفحة 4 من 6

طاقة الماء

لآلاف السنين ، من الصحيح أن الطاقة الموجودة في المياه المتدفقة تخدم الإنسان. احتياطياتها على الأرض هائلة. يعمل المحيط العالمي كمجمع ضخم للطاقة ، حيث يمتص معظمها القادم من الشمس. هنا تتناثر الأمواج ، وتحدث مد وجذر ، وتنشأ تيارات محيطية قوية. تولد أنهار عظيمة تحمل كميات هائلة من المياه إلى البحار والمحيطات. من الواضح أن البشر الباحثين عن الطاقة لا يمكنهم المرور بمثل هذه الاحتياطيات الهائلة. بادئ ذي بدء ، تعلم الناس استخدام طاقة الأنهار. مزايا محطات الطاقة الكهرومائية واضحة: إمداد دائم للطاقة المتجددة بطبيعته ، سهولة التشغيل ، وغياب التلوث البيئي. ومع ذلك ، هناك بعض أوجه القصور في الخطة البيئية ، والتي لم تؤخذ في الاعتبار بشكل كامل أثناء بناء السد لمحطة كبيرة لتوليد الطاقة الكهرومائية ، والتي أثرت لاحقًا على كل من الإنتاج الزراعي وعلم الأسماك في أحواض المياه. بالفعل في الخطة التاريخية لـ GOELRO ، تم تصور بناء محطات كبيرة لتوليد الطاقة الكهرومائية. في عام 1926 ، تم تشغيل محطة فولكوفسكايا لتوليد الطاقة الكهرومائية ، وفي العام التالي بدأ بناء دنيبروفسكايا الشهير. أدت سياسة الطاقة بعيدة النظر المتبعة في بلدنا إلى حقيقة أننا ، مثل أي دولة أخرى في العالم ، قمنا بتطوير نظام قوي من محطات الطاقة الكهرومائية. لا توجد دولة واحدة يمكنها التباهي بعمالقة الطاقة مثل فولغا وكراسنويارسك وبراتسك و Sayano-Shushenskaya HPPs. أصبحت هذه المحطات ، التي توفر محيطات من الطاقة بالمعنى الحرفي للكلمة ، مراكز تطورت حولها مجمعات صناعية قوية. في الوقت نفسه ، أدى بناء خزانات هذه العمالقة إلى عمليات لا رجعة فيها ، مثل غمر المنطقة ، والفيضان بالمياه الجوفية ، وتعطيل مناطق التفريخ الطبيعية ، إلخ. منذ العصور القديمة ، عرف الناس المظاهر العفوية للطاقة العملاقة الكامنة في أحشاء الكرة الأرضية. تحتفظ ذاكرة البشرية بالأساطير حول الانفجارات البركانية الكارثية التي أودت بحياة الملايين من البشر ، وغيرت مظهر العديد من الأماكن على الأرض بشكل لا يمكن التعرف عليه. إن قوة ثوران البركان الصغير نسبيًا هائلة ، فهي تفوق في كثير من الأحيان قوة أكبر محطات توليد الطاقة التي أنشأتها أيدي البشر. صحيح ، ليست هناك حاجة للحديث عن الاستخدام المباشر لطاقة الانفجارات البركانية ، طالما أن الناس لديهم الفرصة لكبح هذا العنصر المانع ، ولحسن الحظ ، فإن هذه الانفجارات هي أحداث نادرة جدًا. لكن هذه مظاهر للطاقة الكامنة في أحشاء الأرض ، عندما يجد جزء صغير فقط من هذه الطاقة التي لا تنضب مخرجًا من خلال فتحات تنفث النار في البراكين. بلد أوروبي صغير ، أيسلندا ، تُرجمت حرفيًا على أنها "أرض الجليد" ، تزود نفسها تمامًا بالطماطم والتفاح وحتى الموز! يتم تشغيل العديد من الدفيئات الزراعية الآيسلندية بواسطة حرارة الأرض. لا يوجد عمليا أي مصادر محلية أخرى للطاقة في آيسلندا. لكن هذا البلد غني جدًا بالينابيع الساخنة وينابيع المياه الساخنة الشهيرة التي تنفجر من الأرض بدقة الكرونومتر. وعلى الرغم من أن الأيسلنديين ليس لديهم الأولوية في استخدام حرارة المصادر الجوفية (حتى الرومان القدماء جلبوا المياه من باطن الأرض إلى حمامات كركلا الشهيرة) ، فإن سكان هذا البلد الشمالي الصغير يستغلون غرفة المرجل الموجودة تحت الأرض بشكل مكثف للغاية. العاصمة ريكيافيك ، التي يعيش فيها نصف سكان البلاد ، يتم تسخينها فقط من خلال مصادر تحت الأرض. ولكن ليس فقط للتدفئة ، يستمد الناس الطاقة من أعماق الأرض. محطات توليد الطاقة التي تستخدم الينابيع الجوفية الساخنة تعمل منذ فترة طويلة. تم بناء أول محطة للطاقة من هذا النوع ، لا تزال منخفضة الطاقة ، في عام 1904 في بلدة Larderello الإيطالية الصغيرة ، التي سميت على اسم المهندس الفرنسي Larderelli ، الذي وضع في عام 1827 مشروعًا لاستخدام العديد من الينابيع الساخنة في المنطقة. تدريجيًا ، نمت قدرة محطة الطاقة ، وبدأ تشغيل المزيد والمزيد من الوحدات الجديدة ، واستخدمت مصادر جديدة للمياه الساخنة ، واليوم وصلت طاقة المحطة بالفعل إلى قيمة رائعة - 360 ألف كيلوواط. أظهرت الأزمة الاقتصادية الحادة التي اندلعت في بلادنا في أغسطس 1998 بشكل حاد أوجه القصور في قطاع الطاقة لدينا في منطقتي سخالين وكامتشاتكا ، حيث من شأن وجود عدد كبير من المصادر الساخنة تحت الأرض أن يتيح تزويد السكان والصناعة في هذه المناطق بالكهرباء. والدفء. إن زيادة تطوير الطاقة الحرارية الأرضية من شأنه أن يوفر الكهرباء للمناطق المجاورة. من المعروف أن احتياطيات الطاقة في المحيطات هائلة. لذا ، فإن الطاقة الحرارية (الداخلية) المقابلة لارتفاع درجة حرارة المياه السطحية للمحيطات مقارنةً بمياه القاع ، على سبيل المثال ، بمقدار 20 درجة ، لها قيمة 10 ^ 26 ج.الطاقة الحركية لتيارات المحيط هي يقدر بقيمة 10 ^ 18 ج. ومع ذلك ، لا يزال الناس حتى الآن قادرين على استخدام طاقة مضافة ضئيلة للغاية ، وحتى ذلك الحين على حساب استثمارات رأسمالية كبيرة وبطء سدادها ، بحيث لا تزال هذه الطاقة تبدو غير واعدة. ومع ذلك ، فإن الاستنفاد السريع للغاية للوقود الأحفوري (النفط والغاز بشكل أساسي) ، والذي يرتبط استخدامه أيضًا بتلوث بيئي كبير (بما في ذلك هنا أيضًا "التلوث" الحراري وزيادة مستوى ثاني أكسيد الكربون في الغلاف الجوي الذي يهدد العواقب المناخية) ، فإن التحديد الحاد لاحتياطيات اليورانيوم (الذي ينتج عن استخدام الطاقة أيضًا نفايات مشعة خطرة) وعدم اليقين بشأن كل من التوقيت والعواقب البيئية للاستخدام الصناعي لطاقة الاندماج يجبر العلماء والمهندسين على إيلاء اهتمام متزايد لإيجاد طرق للتكلفة -الاستخدام الفعال لمصادر الطاقة الواسعة وغير الضارة وليس فقط انخفاض منسوب المياه في الأنهار ، ولكن أيضًا الحرارة الشمسية والرياح والطاقة في المحيطات. لا يعرف عامة الناس ، وحتى العديد من المتخصصين ، حتى الآن أن أعمال الاستكشاف لاستخراج الطاقة من البحار والمحيطات قد اكتسبت بالفعل نطاقًا واسعًا في عدد من البلدان في السنوات الأخيرة وأن آفاقهم أصبحت واعدة أكثر فأكثر. الطريقة الأكثر وضوحًا لاستخدام طاقة المحيطات هي بناء محطات طاقة المد والجزر (TPPs). منذ عام 1967 ، عند مصب نهر رانس في فرنسا ، عند ارتفاع المد حتى 13 مترًا ، تعمل محطة TPP بسعة 240 ألف كيلوواط بإنتاج سنوي يبلغ 540 ألف كيلوواط / ساعة. طور المهندس السوفيتي بيرنشتاين طريقة ملائمة لبناء وحدات PES تم سحبها واقفة على قدميه إلى الأماكن الصحيحة ، وحساب إجراءً فعالاً من حيث التكلفة لتشغيل PES في شبكة الطاقة خلال ساعات الحمل الأقصى من قبل المستهلكين. تم اختبار أفكاره في PES التي بنيت في عام 1968 في كيسلايا جوبا بالقرب من مورمانسك ؛ 6 مليون كيلوواط TPP في خليج Mezen في بحر بارنتس تنتظر دورها. كانت فرصة غير متوقعة لطاقة المحيطات هي زراعة طحالب عشب البحر العملاقة سريعة النمو من الأطواف في المحيط ، والتي تتم معالجتها بسهولة إلى غاز الميثان لتحل محل الغاز الطبيعي كمصدر للطاقة. وفقًا للتقديرات المتاحة ، فإن هكتارًا واحدًا من مزارع عشب البحر يكفي لتوفير الطاقة بالكامل لكل شخص - المستهلك. وهكذا ، في المحيط ، الذي يشكل 71٪ من سطح الكوكب ، يحتمل وجود أنواع مختلفة من الطاقة - طاقة الأمواج والمد والجزر. طاقة الروابط الكيميائية للغازات والمغذيات والأملاح والمعادن الأخرى ؛ الطاقة الخفية للهيدروجين في جزيئات الماء ؛ طاقة التيارات تتحرك بهدوء وبلا نهاية في أجزاء مختلفة من المحيط ؛ احتياطيات مذهلة من الطاقة يمكن الحصول عليها باستخدام الاختلاف في درجات حرارة مياه المحيط على السطح والعمق ، ويمكن تحويلها إلى وقود قياسي.

هذه الكميات من الطاقة ، وتنوع أشكالها ، تضمن أن البشرية لن تفتقر إليها في المستقبل. في الوقت نفسه ، ليست هناك حاجة للاعتماد على مصدر أو مصدرين رئيسيين للطاقة ، مثل الوقود الأحفوري المستخدم منذ فترة طويلة والوقود النووي ، وطرق الحصول عليها التي تم تطويرها مؤخرًا.

ومع ذلك ، على الرغم من حقيقة أن استخراج طاقة المحيطات في المرحلة التجريبية والعملية محدودة ومكلفة ، تظل الحقيقة أنه مع تطور التقدم العلمي والتكنولوجي ، يمكن استخراج الطاقة في المستقبل إلى حد كبير من البحر. متى - يعتمد على مدى السرعة التي تصبح فيها هذه العمليات رخيصة بما يكفي. في النهاية ، لا تكمن المشكلة في القدرة على استخراج الطاقة من المحيط بأشكال مختلفة ، ولكن تكلفة مثل هذا الاستخراج ، والتي ستحدد مدى سرعة تطور طريقة أو طريقة أخرى للاستخراج.

عندما يحين ذلك الوقت ، سيكون للتحول إلى طاقة المحيط فائدة مزدوجة تتمثل في توفير الأموال العامة وجعل الكوكب الثالث في النظام الشمسي ، كوكب الأرض ، أكثر قابلية للحياة.

تعرض الجيب العام لأول مرة في عام 1973 بسبب ارتفاع أسعار الوقود الأحفوري.

ومع ذلك ، فإن الاقتصاد ليس سوى جانب واحد من القصة. والجانب الآخر يشير إلى الدول النامية التي تحاول تحقيق المستوى المعيشي للدول الصناعية والذي يتحدد باستعمال كميات كبيرة من الطاقة. اليوم ، تسعى شعوب آسيا وإفريقيا وأمريكا اللاتينية جاهدة للانتقال من مجتمع يستخدم فيه العمل اليدوي بشكل أساسي إلى مجتمع ذي صناعة متطورة.

من أجل تلبية الحاجة إلى التوزيع العادل للطاقة الرخيصة بين جميع البلدان ، سيتطلب الأمر كمية من الطاقة ربما تكون أعلى بآلاف المرات من استهلاك اليوم ، ولن يتعامل المحيط الحيوي مع التلوث الناجم عن استخدام الوقود التقليدي. ومع ذلك ، يقول تشونسي ستار ، رئيس معهد أبحاث الكهرباء في بالو ألتو ، كاليفورنيا: "يجب أن ندرك أن استهلاك الطاقة العالمي سوف يتحرك في هذا الاتجاه وبسرعة ما تسمح به العوامل السياسية والاقتصادية والتقنية".

مع اشتداد المنافسة على الوقود المتضائل ، سيرتفع الإنفاق العام. سيستمر هذا النمو ، حيث إنه من الضروري مكافحة تلوث الهواء والماء ، والحرارة المنبعثة أثناء احتراق الوقود الأحفوري.

لكن هل يستحق القلق بشأن إيجاد مصادر جديدة للوقود الأحفوري؟ لماذا بحث موضوع بناء المفاعلات النووية؟ المحيط مليء بالطاقة ، نظيف ، آمن ولا ينضب. إنها هناك في المحيط ، تنتظر إطلاق سراحها. وهذه هي الميزة الأولى.

الفائدة الثانية هي أن تسخير الطاقة من المحيط سيسمح للأرض بأن تصبح كوكبًا صالحًا للسكنى في المستقبل. لكن البديل ، الذي ينص على زيادة استخدام الوقود العضوي والنووي ، وفقًا لبعض الخبراء ، يمكن أن يؤدي إلى كارثة: سيتم إطلاق الكثير من ثاني أكسيد الكربون والحرارة في الغلاف الجوي ، مما يهدد بخطر مميت على البشرية.

يعتقد بعض العلماء أنه سيكون من الأصح تسمية كوكبنا ليس الأرض ، ولكن الماء ، لأن حوالي ثلاثة أرباع سطح الكوكب مغطى بالماء. المحيط العالمي هو مجمع ضخم للطاقة - يمتص معظم الطاقة القادمة من الشمس. كما أنها تستخدم المد والجزر ، وتيارات المحيطات ، والأنهار القوية التي تحمل كميات هائلة من المياه في البحار والمحيطات. في السابق ، تعلم جميع الناس استخدام طاقة الأنهار.

الطاقة المائية (الطاقة الكهرومائية)

الطاقة المائية ، أو الطاقة الحيوية ، هي أيضًا طاقة شمسية محولة. لطالما استخدمت المياه المتساقطة لتدوير عجلات المجذاف والتوربينات. كان الماء هو المصدر الأول للطاقة ، وأول آلة يستخدم بها الإنسان طاقة الماء كانت توربينات مائية بدائية. منذ أكثر من 2000 عام ، استخدم متسلقو الجبال في الشرق الأوسط بالفعل عجلة مائية على شكل عمود مع ريش: تيار من المياه تم تحويله من مجرى أو نهر مضغوط على الريش ، ونقل طاقته الحركية إليهم. تحركت الشفرات ، ونظرًا لأنها كانت مثبتة بشكل صارم في العمود ، فقد تم تدوير العمود. في المقابل ، تم إرفاق حجر رحى به ، والذي تم تدويره ، مع العمود ، بالنسبة إلى حجر الرحى السفلي الثابت. هذه هي الطريقة التي عملت بها مطاحن الحبوب "الآلية" الأولى. لكن تم بناؤها فقط في المناطق الجبلية ، حيث كان للأنهار والجداول قطرات كبيرة وضغط قوي.

لا تزال المياه ، التي كانت تستخدم في العصور القديمة لأداء الأعمال الميكانيكية ، مصدرًا جيدًا للطاقة ، والآن أصبحت كهربائية. تعمل طاقة المياه المتساقطة ، والتي تقوم بتدوير عجلة المياه ، على خدمة مباشرة لطحن الحبوب ونشر الأخشاب وصنع الأقمشة. ومع ذلك ، بدأت المطاحن والمناشر على الأنهار تختفي في الثلاثينيات من القرن التاسع عشر. بدأ إنتاج الكهرباء عند الشلالات.

في محطة الطاقة الكهرومائية الحديثة (HPP) ، تندفع كتلة من الماء بسرعة عالية على شفرات التوربينات. يتدفق الماء عبر شبكة واقية وبوابة قابلة للتعديل عن طريق خط أنابيب فولاذي إلى التوربين ، يتم تثبيت المولد فوقه. يتم نقل الطاقة الميكانيكية للماء إلى المولد من خلال التوربين وهناك تتحول إلى طاقة كهربائية. بعد ذلك ، يتدفق الماء إلى النهر عبر النفق ، ويتوسع تدريجياً ، بينما يفقد سرعته.

حسب السعة ، تنقسم HPPs إلى صغيرة (بقدرة مركبة تصل إلى 0.2 ميجاوات) ، صغيرة (تصل إلى 2 ميجاوات) ، متوسطة (حتى 20 ميجاوات) وكبيرة (أكثر من 20 ميجاوات) ؛ للضغط - للضغط المنخفض (الرأس حتى 10 م) ، الضغط المتوسط ​​(حتى 100 م) والضغط العالي (أكثر من 100 م). يصل ارتفاع السدود الكهرومائية عالية الضغط في بعض الحالات إلى 240 مترًا ، وتقوم بتركيز الطاقة المائية أمام التوربينات وتجميع المياه ورفع منسوبها. التوربين هو آلة مفيدة للغاية من حيث الطاقة ، لأن الماء فيه يتحول بسهولة إلى حركة للأمام إلى حركة دورانية. غالبًا ما يتم استخدام نفس المبدأ في الآلات التي لا تشبه عجلة الماء (إذا تأثرت الشفرات بالبخار ، فإننا نتحدث عن التوربينات البخارية). في محطات HPP النموذجية ، غالبًا ما تكون الكفاءة 60-70٪ ، أي 60-70٪ من طاقة المياه الهابطة يتم تحويلها إلى كهرباء.

بناء محطات الطاقة الكهرومائية مكلف وتتطلب تكاليف تشغيل كبيرة ، لكن "وقودها" مجاني ولا يهدده أي تضخم. المصدر الأساسي للطاقة هو الشمس ، فهي تبخر الماء من المحيطات والبحار والأنهار. يتكثف بخار الماء مع هطول المطر في المرتفعات ويتدفق إلى البحر. تم بناء المحطات الكهرومائية في مسار هذا الجريان السطحي لالتقاط طاقة حركة المياه - الطاقة التي كان من الممكن استخدامها لنقل الرواسب إلى البحر.

لذلك ، الطاقة الكهرومائية ليست صديقة للبيئة تمامًا.

ضع في اعتبارك بعض النتائج السلبية على الطبيعة المرتبطة ببناء السدود على الأنهار. عندما يتباطأ تدفق النهر ، كما يحدث عادة عندما تدخل مياهه الخزان ، تبدأ الرواسب المعلقة بالغرق في القاع. تحت الخزان ، المياه النظيفة ، التي تسقط في النهر ، تؤدي إلى تآكل ضفاف النهر بشكل أسرع ، كما لو كانت تستعيد حجم هطول الأمطار الذي فقد في الخزان. لذا ، فإن زيادة تآكل وتآكل البنوك في اتجاه مجرى النهر أمر شائع.

يتم تغطية قاع الخزان تدريجياً بطبقة من الرواسب ، والتي ترتفع بشكل دوري إلى السطح أو تغمرها المياه مرة أخرى عندما ينخفض ​​مستوى المياه وترتفع نتيجة تصريف المياه أو المد. بمرور الوقت ، يتراكم هطول الأمطار كثيرًا بحيث يبدأ في احتلال جزء كبير من الحجم المفيد للخزان. هذا يعني أن الخزان الذي تم بناؤه لتخزين المياه أو التحكم في الفيضانات يفقد فعاليته تدريجياً. يمكن منع تراكم كمية كبيرة من الترسيب في الخزان جزئيًا عن طريق المراقبة المنتظمة لكمية المواد المتساقطة التي تحملها تدفقات المياه.

إن أكوام الرواسب غير المرئية في الوقت الحالي ، والتي تصبح مرئية فقط عندما تكون المياه منخفضة في الخزان ، ليست السبب الوحيد الذي يجعل الكثيرين يعارضون بناء السدود. هناك أمر آخر أكثر أهمية: بعد ملء الخزان ، تصبح الأراضي الثمينة مغمورة بالمياه ، دون إمكانية ترميمها. كما أن الحيوانات والنباتات القيمة آخذة في الاختفاء ، وليس فقط الحيوانات والنباتات البرية ؛ قد تختفي أيضًا الأسماك التي تعيش في نهر مسدود ، حيث يسد السد الطريق إلى مناطق تفريخها.

هناك مشاكل أخرى مرتبطة ببناء السدود والخزانات. خلال فترات معينة ، قد تكون جودة المياه في الخزان ، وبالتالي جودة المياه المنبعثة منه ، منخفضة للغاية. خلال الصيف والخريف ، تمتلئ الطبقات السفلية من الماء في الخزان بالأكسجين ، وهو ما يرجع إلى العمل المتزامن لعمليتين: الخلط غير الكامل للماء والجدول البكتيري للنباتات الميتة في الطبقات السفلية ، يتطلب كمية كبيرة من الأكسجين. عندما يتم إطلاق هذه المياه التي تفتقر إلى الأكسجين من الخزان ، فإن الأسماك والحياة المائية الأخرى في اتجاه مجرى النهر هي أول من يعاني.

على الرغم من كل هذا ، فإن مزايا محطات الطاقة الكهرومائية واضحة - إمداد متجدد باستمرار للطاقة بطبيعته ، وسهولة التشغيل ، وغياب التلوث البيئي.

اليوم ، تم إنشاء الخزانات لتشغيل محطات الطاقة الكهرومائية على الأنهار ، وغالبًا ما تكون شلالات من الخزانات. تقدر إمكانات الطاقة الكهرومائية الحقيقية لجميع أنهار العالم بـ 2900 جيجاوات ، وفي الواقع يتم استخدام أقل من 1000 جيجاوات لتوليد الطاقة الكهرومائية. عشرات الآلاف من محطات الطاقة الكهرومائية تعمل الآن في العالم. أي أنه حتى الآن لا يخدم الناس سوى جزء صغير من إمكانات الطاقة الكهرومائية للأرض. كل عام ، تتدفق تيارات ضخمة من المياه ، تكونت من الأمطار وذوبان الجليد ، إلى البحار دون استخدام. إذا تم احتجازهم بمساعدة السدود ، فستحصل البشرية على كمية هائلة إضافية من الطاقة.