10.3 Прямое преобразование тепловой энергии

Схема ОТЭС на термоэлектрических преобразователях показана на рисунке. 10.3. В основе ее действия – явление Зеебека, заключающееся в возникновении разности потенциалов в электрической цепи, составлен-ной из материалов с различной концентрацией носителей заряда, места соединений которых нагреты до разных температур.

Рисунок 10.3 - Схема ОТЭС с прямым преобразованием тепловой энергии в электрическую: а – устройство отдельного блока; б, в – варианты устройства термоэлектрического преобразователя;

1 – кожух; 2 – термоэлектрический генератор; 3 – полупроводниковые элементы с n- и p - проводимостью; 4 – поверхностное изолирующее покрытие; 5 – изолятор;

6 – соединительные шины

КПД такого преобразо-вателя, выполненного на полупроводниковых элементах, достигает 10 .

10.4. Энергия приливов и отливов

Могучее природное явление – ритмичное движение морских вод вызывают силы притяжения Луны и Солнца. Поскольку Солнце находится от Земли в 400 раз дальше, гораз-до меньшая масса Луны действует на земные поды вдвое сильнее, чем масса Солнца. Поэтому решающую роль играет прилив, вызванный Лу-ной (лунный прилив).

В морских просторах приливы чередуются с отливами теоретиче-ски через 6 ч 12 мин 30 с. Если Луна, Солнце и Земля находятся на одной прямой (так называемая сизигия), Солнце своим притяжением усиливает воздействие Луны, и тогда наступает сильный прилив (сизигийный прилив, или большая вода). Когда же Солнце стоит под прямым углом к отрезку Земля–Луна (квадратура), наступает слабый прилив (квадратурный, или малая вода). Сильный и слабый приливы чередуются через семь дней.

Приливная волна Индийского океана катится против течения Ганга на расстояние 250 км от его устья. Приливная волна Атлантического океана распро-страняется на 900 км вверх по Амазонке. В закрытых морях, например Черном или Средиземном, возникают малые приливные волны высотой 50…70 см.

Максимально возможная мощность в одном цикле прилив–отлив, т. е. от одного прилива до другого, выражается уравнением

W=gSR²

где  – плотность воды, g – ускорение силы тяжести, S – площадь приливного бассейна, R – разность уровней при приливе.

Как видно из формулы, для использования приливной энергии наиболее подходящими можно считать такие места на морском побережье, где приливы имеют большую амплитуду, а контур и рельеф берега позволяют устроить большие замкнутые «бассейны». Мощность ЭС некоторых местах могла бы составить 2…20 МВт.

Первая морская приливная электростанция мощностью 635 кВт была построена в 1913 г. в бухте Ди около Ливерпуля. В 1935 г. приливную электростанцию начали строить в США. Американцы перего-родили часть залива Пассамакводи на восточном побережье, истратили 7 млн долл., но работы пришлось прекратить из-за неудобного для строительства слишком глубокого и мягкого морского дна, а также из-за того, что построенная неподалеку крупная тепловая электростанция да-ла более дешевую энергию.

Аргентинские специалисты предлагали использовать очень высо-кую приливную волну в Магеллановом проливе, но правительство не утвердило дорогостоящий проект.

С 1967 г. в устье реки Ранс во Франции на приливах высотой до 13 м работает ПЭС мощностью 240 тыс. кВт с годовой отдачей 540 тыс. кВт·ч.

Уже разработан целый ряд современных устройств для преобразования энергии приливных течений, один из которых показан на рисунке 10.4. Капитальные затраты на создание подобных устройств в расчете на 1 кВт установленной мощности достаточно высоки.

Рисунок 10.4 - Схема электростанции на приливном течении