Чтение онлайн

Ряд экспертов полагает, что со временем морские электростанции могли бы покрыть около 20 % мировой потребности в энергии.

Районы, где можно использовать гидротермальную энергию в Мировом океане, также достаточно ограничены.

Ведь эти районы должны содержать поверхностные и глубинные воды (до 1000 м глубиной) с разницей температур не менее 20 °С. Основные термальные ресурсы Мирового океана сосредоточены в тропической зоне. При этом наибольшие перепады температур, превышающие 24 °С, наблюдаются в Тихом океане в западной его части между 5° ю. ш. и 15° с. ш. Вдоль экватора эта зона тянется более чем на 6000 км. У берегов Японии и Советского Союза в Тихом океане перепады температур в среднем за год не превышают 10—15 °С. Однако соответствующие глубины здесь чаще всего меньше, чем 1000 м. В ближайшем будущем намечается сооружение гидротермальных станций в районах Африканского побережья, а также на северо-восточном побережье Бразилии, на острове Тринидад и в ряде других районов.

Специалисты рассматривают возможности создания ГТС и у нас на Южном берегу Крыма и Черноморском побережье Кавказа, а также у берегов Каспия. Для этого надо решить проблему создания агрегатов, работающих при разнице поверхностных и глубинных вод в 10°. Действующие ГТС работают при разнице температур не ниже чем в 20°. Создание таких ГТС на юге европейской части СССР имело бы большое народнохозяйственное значение.

Рис.2. Конструкция системы ОТЕК-1, разрабатываемая в США для работы вблизи Гавайских островов.

Надо отметить еще одно своеобразное направление получения электроэнергии, разрабатываемое в США. В конце 1974 г. в американской печати появилось сообщение о том, что ученые США создали примерно в 100 км от города Сан-Диего, расположенного на Тихоокеанском побережье США, подводную плантацию на глубине 12 м из искусственно высаженной гигантской бурой водоросли макроцистис пирифера. Эта водоросль вырастает на 60 см в день. Она очень богата органическими веществами, которые с помощью бактерий легко можно превратить в горючий газ — метан или простым нагреванием в «нефтеподобные» продукты. По подсчетам специалистов, подводная плантация площадью 40 тыс. га может обеспечить энергией город с 50-тысячным населением. Как утверждает доктор Говард Уилкокс, руководитель проекта в Центре океанических исследований в Сан-Диего, «ферма» крупных морских водорослей, протяженностью 750 км. может обеспечить такое количество метана, которого будет достаточно для замены всего потребляемого ныне в США природного газа. Процессы извлечения энергии из растений получили название биоконверсии. По мнению некоторых специалистов, за счет биоконверсии в течение 50 лет удастся удовлетворить примерно десятую часть энергетических потребностей США.

Рис.3. Дрейфующая гидротермальнаястанция, разработанная фирмой 'Локхид'

Как утверждает Говард Уилкокс, крупная ферма по выращиванию водорослей, удобряемых питательными веществами, извлекаемыми из глубин океана, «может давать с каждого гектара культивируемой площади океана не только жидкое и газообразное топливо, но и пищевые продукты, смазочные масла, удобрения, промышленные химикалии и пластмассы в количествах, достаточных для удовлетворения соответствующих потребностей среднего американца». Между 1985 и 1990 гг. ученые США на показательной ферме площадью 40 тыс. га должны дать ответ, удастся ли преодолеть технические проблемы, стоящие на пути их создания и эффективного использования.

Следует отметить, что в последние годы вопросами биоконверсии занимаются также ученые Франции, Японии и некоторых других стран.

Необходимо отметить практически неограниченные возможности использования воды Мирового океана для получения водорода. Теплота сгорания водорода почти в три раза выше, чем у нефти, и примерно в четыре раза выше, чем у каменного угля. При сгорании водорода в среде кислорода образуются только пары воды, поэтому его применение в качестве основного топлива наиболее перспективно с точки зрения сохранения окружающей среды. По-видимому, в ближайшем будущем при производстве водорода из морской воды значительная часть его будет превращаться из газообразного состояния в жидкое и транспортироваться к потребителям с помощью специальных судов.

Но самым крупным источником энергии в будущем бесспорно станет изотоп водорода — дейтерий, содержащийся в тяжелой воде. Несмотря на то что на каждые 6000 частей обычной морской воды приходится лишь 1 часть тяжелой воды, запасы ее в Мировом океане настолько велики, что, по подсчетам специалистов, для обеспечения человечества энергией его хватит на миллионы лет. Атом кислорода в тяжелой воде соединен с двумя атомами дейтерия — тяжелого водорода; 1 кг такой воды при использовании в атомном реакторе дает энергию, эквивалентную энергии, полученной при сжигании 400 т каменного угля. Если же из тяжелой воды выделить дейтерий и соединить его с литием, то 1 кг такого вещества, называемого дейтеридом лития, даст энергию, равную энергии 300 тыс. т каменного угля.

Для того чтобы заставить атомы дейтерия участвовать в термоядерной реакции, нужно нагреть их до нескольких сотен миллионов градусов. При таких температурах в термоядерных реакторах получается плазма (т. е. особое состояние вещества, при котором электроны «оторваны» от своих ядер и ядра находятся в беспорядочном движении, не образуя обычных атомных систем, в которых ядра и электроны взаимосвязаны). Пока советским ученым удалось получить плазму с температурой «лишь» в несколько десятков миллионов градусов, но и этот факт свидетельствует о том, что эта сложнейшая проблема получит свое успешное разрешение. Тогда, по выражению С. В. Михайлова, начнется период «сжигания» Мирового океана. Человечество получит неиссякаемый источник дешевой энергии, с помощью которой можно будет разрешить любые, самые смелые фантастические проекты.

Из колоссальных запасов воды на земном шаре, оценивающихся в 1 млрд. 386 млн. км3, на долю Мирового океана приходится 1 млрд. 338 млн. км3, или 96,5 %. Суммарные запасы всех видов пресных вод суши — рек, озер, подземных вод и снежно-ледниковых ресурсов составляют 35 млн. км3, или около 2,5 % общего количества воды на Земле. Однако из 35 млн. км3 24 млн. км3, или 70 %, запасов пресных вод находится в «законсервированном» виде — в ледниках и снежном покрове Арктики, Антарктиды и Гренландии — и труднодоступны для практического использования. Около 30 % запасов пресных вод составляют подземные воды, находящиеся в водоносных слоях под землей. Для многих стран они представляют главный источник водоснабжения, однако их запасы распространены крайне неравномерно.

Основным источником обеспечения пресной водой человечества в большинстве стран являются реки и озера, запасы воды в которых, по современным данным, не превышают 95000 км3, т. е. составляют всего 0,26% от суммарных запасов пресных вод, или 0,007 % от общих запасов воды на Земле. Чуть большую величину составляют атмосферные воды (119000 км3). Это та влага, которая приносится с поверхности океана и выпадает в виде атмосферных осадков, образуя воды суши и поддерживая их питание. Таким образом, океан в природе играет роль гигантского естественного опреснителя и восстановителя количества и качества запасов пресных вод.

Запасы пресной воды распределены на земном шаре крайне неравномерно. Огромные районы Африки, Ближнего и Среднего Востока, Южной и Северной Америки, Австралии испытывают острый недостаток в пресной воде. Почти 1/3 населения нашей планеты более чем в 50 странах мира уже сегодня не хватает пресной воды. Причем характерно, что в число этих стран в последние годы входят и такие высокоразвитые в промышленном отношении страны, как США, ФРГ, Нидерланды и другие.

Это и неудивительно, так как с гигантскими темпами развития промышленного и сельскохозяйственного производства резко возрастают и потребности в пресной воде. Ведь не более 20 % всей потребляемой пресной воды уходит на удовлетворение бытовых нужд человека (включая и питьевую воду), а остальные 80 % используются в промышленности и сельском хозяйстве. Причем с ростом и развитием культурного уровня населения увеличиваются потребности человека в пресной воде. Если в развивающихся странах Африки и Азии расход воды на душу населения составляет не более 150—200 м3, то в индустриальных странах — в среднем 500—600 м3 пресной воды в год. Огромное количество пресной воды необходимо и промышленности. Во многих производственных процессах потребность в воде в сотни и даже тысячи раз превышает выпуск готовой продукции по массе. Так, например, для выплавки 1 т никеля требуется 800—850 т воды, алюминия — 1200 т; для производства 1 т синтетического каучука — 2200 т, капрона — 5000 т.

Уже в начале 1983 г., по данным ООН, население нашей планеты превышало 4,5 млрд. человек. Эта цифра неуклонно будет расти, как предполагают специалисты, по крайней мере в ближайшие 25—50 лет, причем наибольший рост населения ожидается в Латинской Америке в 3,6 раза, Африке и Юго-Восточной Азии в 3 раза, т. е. как раз в тех странах, где и сегодня ощущается большой недостаток в пресной воде. В связи с этим, а также с дальнейшим ростом технических достижений потребность населения Земли в пресной воде к этому времени должна увеличиться в 4—5 раз, а это значит, что проблема обеспеченности пресной водой в будущем будет стоять еще более остро.