Издательский Центр Аква-Терм

Норвегия: лидер «чистой» энергетики

Опубликовано: 09 июня 2010 г.

368

Т. Сергеев

В местах, где близко расположена морская (с большим содержанием солей) и пресная вода, человечество может использовать новые альтернативные способы выработки электрической энергии

Подписаться на статьи можно на главной странице сайта.

Один из них основан на известном физическом явлении осмосе -самопроизвольном переходе через полупроницаемую мембрану молекул воды из раствора с меньшей концентрацией cоли (в нашем случае) в раствор с большей ее концентрацией. Использовать этот процесс для получения электроэнергии можно таким образом: пресная вода перемещается через мембрану в контур с морской водой, создавая в нем избыточное давление, которое через систему трубопроводов приводит в действие гидравлическую турбину (рис. 1).

Рис.1. Принципиальная схема прототипной электростанции

 В 2008 г. о строительстве первой в мире прототипной осмотической электростанции было объявлено норвежским энергетическим концерном Statkraft, специализирующимся на практическом использовании возобновляемых источников энергии, главным образом - ветра, солнца и моря. Место для прототипной электростанции было выбрано вблизи пос. Тофте (час езды на юго-запад от Осло), на берегу узкого морского залива -фьорда, рядом с которым находятся пресные озера (рис. 2).

Рис. 2. Первая осмотическая электростанция

Мембрана, обеспечивающая давление воды в 12 бар (эквивалентно водяному столбу 120 м) на турбину, - основа инновационной технологии генерации электроэнергии. В данной конструкции используются также трубы для транспортировки воды, насосы, турбина и оборудование для регулярной очистки мембран. В создании эффективной мембраны для реализации этого проекта участвовали специалисты Института по изучению поли меров исследовательского центра GKSS в Геестхахте под Гамбургом (Германия). В результате многочисленных опытов им удалось создать мембрану, позволяющую получать 2 Вт электрической мощности на каждый ее квадратный метр (рис. 3). Максимальная мощность станции составила 10 кВт.

Рис. 3. Рулонная осмотическая мембрана

24 ноября прошлого года прототипная электростанция, построенная в срок, несмотря на мировой экономический кризис, начала давать ток. Важность этого события была подчеркнута тем, что в церемонии официального ввода установки в эксплуатацию участвовала кронпринцесса королевства Норвегия Мете-Мари. Министр нефти и энергетики Норвегии Терье Риис-Йохансен, также приехавший на открытие электростанции, выразил свое глубокое удовлетворение тем, что норвежская компания вышла на передовые рубежи в освоении нового способа получения энергии.

В концерне Statkraft рассчитывают, что пуск прототипной осмотической электростанции позволит опробовать и оптимизировать технологию, в разработку которой концерн вкладывает средства уже более десяти лет, занимаясь осмотическими источниками энергии с 1997 г. Саму же идею использования мембран в энергетических установках предложил американский ученый Сидней Лоеб в начале 1970-х.

Предполагается, что прототипная электростанция будет эксплуатироваться в течение двух-трех лет, «обкатывая» инновационную технологию и обеспечивая разработчикам время для повышения эффективности мембран. Следующим шагом практического внедрения технологии должно стать строительство демонстрационной установки мощностью в 1 или 2 МВт. К 2015 г. Statkraft предполагает выйти на рынок с коммерческими осмотическими электростанциями. Первое и важнейшее условие для этого - разработка мембран, позволяющих значительно увеличить давление воды, приводящей в действие турбины. Их создание позволит повысить удельную мощность установок до 4-5 Вт/м2 поверхности мембраны.

Норвежская кронпринцесса Мете-Мари на открытии первой осмотической электростанции

Предполагается, что коммерческая осмотическая электростанция мощностью 25 МВт будет занимать площадку, сопоставимую по размерам с футбольным полем, имея общую площадь мембраны 5 млн м2. Генерируя около 166 ГВт-ч электроэнергии в год, она сможет обеспечить ею примерно 30 тыс. средних европейских квартир.

Расчеты показывают, что для получения одного мегаватта электрической мощности необходимо, чтобы 1 м3 речной (чистой) воды каждую секунду смешивался с 2 м3 морской (соленой) воды. Это означает, что станция мощностью 25 МВт будет нуждаться в 25 м3 чистой и 50 м3 соленой воды в секунду. При использовании стандартных модулей мощность электростанции можно будет увеличивать или уменьшать в соответствии с объемом имеющихся ресурсов. Такие электростанции могут успешно функционировать во всех тех регионах и странах, где есть необходимые для их работы пресная речная или озерная и соленая вода. На сегодняшний день практический интерес представляют Скандинавия, Россия и Канада, имеющие значительные водные ресурсы и протяженные акватории. Сравнимы с ними Южная Америка и Африка. Осмотические электроэнергетические установки могут быть установлены везде, где рядом с морем есть большие объемы пресной воды. Они не загрязняют окружающую среду и могут быть легко интегрированы в индустриальные зоны, например, встроены в основания производственных объектов. Общий потенциал энергетики, использующей осмотические мембраны, составляет примерно 1600-1700 ТВт-ч в год, что эквивалентно 50 % энергетической продукции Европейского Союза или общему производству электроэнергии Китаем в 2002 г. При этом потенциал осмотических электроустановок в Европе составляет ориентировочно 180 млн МВт-ч/год (12 млн МВт-ч/год - в одной лишь Норвегии).

Статья опубликована в журнале «Аква-Терм» #3(55) 2010




Поделиться:

вернуться назад