2.6. Использование гидравлической энергии течений

В последние десятилетия ведутся широкомасштабные исследования по практическому использованию большого потенциала течений в морях и океанах, которые подразделяют на непериодические, муссонные (пассатные) и приливно-отливные. Из них в первую очередь рассматривается возможность использования энергии главных непериодических течений (Гольфстрим, Куросио и др.), суммарный энергетический потенциал которых по разным методикам оценивается от 5 до 300 млрд. кВт. Такие резкие расхождения в оценках можно объяснить различиями в методиках расчета, отсутствием достаточно обоснованных представлений о возможных параметрах использования энергии течений, экологических последствиях, а также отсутствием практического опыта.

Предварительно оценивается возможность использования до 1–2% энергии течений в морях и океанах без отрицательных экологических последствий. Существенными положительными факторами использования их энергии является высокая обеспеченность их мощности, закономерность изменений мощности во времени в течение года.

Так, течения Гольфстрим и Куросио несут соответственно 83 и 55 млн.м3/с воды, а, например, энергетическая мощность флоридского течения (часть Гольфстрима) у восточного побережья США с расходом 30 млн.м 3 оценивается мощностью около 20 млн.кВт.

Рис. 2.27. Установка для преобразования энергии океанских течений: 1 – лопастное рабочее колесо; 2 – механическая система поворота лопастей; 3 – струенаправляющая труба; 4 – анкерные расчалки; 5 – якорное крепление

Также может использоваться энергия муссонных течений, например, Сомалийского течения, омывающего побережье Восточной Африки, и др., энергия приливно-отливных течений.

Предложены различные типы крупных энергетических установок для использования энергии безнапорных потоков океанских течений (рис. 2.27), а также небольших установок для использования энергии течений в реках, каналах.

В большинстве предложенных установок используются лопастные рабочие колеса с вертикальной или горизонтальной осью вращения, погруженные в поток под уровень воды. В варианте установки с расположением горизонтальной оси вращения вдоль потока рабочее колесо имеет вид ветроколеса или колеса осевой гидравлической турбины (см. рис. 2.27). Установка размещается у дна моря на жесткой опоре или раскрепляется в потоке с помощью тросов и якорей.

Например, в проекте использования энергии океанских течений во флоридском заливе (США) предусматривается размещение 242 подводных установок мощностью по 83 МВт каждая.

Недостатком таких установок является низкая концентрация энергии, в связи с чем они характеризуются большими размерами, высокой материалоемкостью и удельной стоимостью.

Кроме установок для использования течений безнапорных потоков, могут использоваться установки для преобразования энергии напорных потоков (в трубопроводах систем водоснабжения, канализации и др.). Для этого в трубопроводах могут размещаться агрегаты, включающие гидравлическую турбину и генератор.