Возобновляемые источники энергии

часть продуктов образует пиролизный газ. Отношение массы жид-
кого продукта к массе газообразного может варьироваться от 0,1 до 5
в зависимости от температуры и продолжительности термохимиче-
ского процесса [8]. Кроме жидкой и газообразной фракций реактор
производит некоторое количество твердого продукта, который по
своим физико-химическим свойствам близок к древесному углю.
Термохимический процесс является энергозатратным. Значительная
часть энергии, подводимой к реактору извне, расходуется на нагрев и
испарение влаги, содержащейся в растительной биомассе. Включе-
ние камеры предварительного удаления влаги в состав модуля пиро-
лиза позволяет значительно снизить общие энергозатраты при произ-
водстве биотоплива.
На рис. 6.4 показана функциональная схема мини-ТЭС, включаю-
щая в себя модуль пиролиза и дизель-генераторный агрегат.
Весь вырабатываемый модулем пиролиза газ через фильтр тонкой
очистки подается в ДВС электрогенераторного агрегата. Бионефть
собирается в емкость, откуда часть ее возвращается в модуль пиро-
лиза для сжигания и поддержания требуемой температуры в реак-
12
10
11
5
3
2
4
1
7
8
9
6
Дизель-электрогенератор
Рис. 6.4. Схема мини-ТЭС:
1
— реактор пиролиза; 
2
— конденсатор; 
3
— фильтр тонкой очистки; 
4
— бионефть; 
5
—
теплообменный аппарат; 
6
— ДВС; 
7
— растительное сырье; 
8
— древесный уголь; 
9
—
дизельное топливо (15 %); 
10
— электроэнергия; 
11
— холодная вода; 
12
— горячая вода

---

233
торе. Тепло, выделившееся в конденсаторе, а также отработавших
газов ДВС утилизируется в теплообменном аппарате для производ-
ства горячей воды. При необходимости излишки бионефти также
могут быть использованы в качестве печного топлива в системе теп-
лоснабжения и обеспечения потребителей горячей водой. Древесный
уголь может применяться в качестве как топлива, так и сырья для
производства стали, адсорбционных фильтров и т.д.
Контрольные вопросы
1. Что подразумевают под биомассой?
2. Перечислите современные биоэнергетические технологии.
3. Опишите биохимическую переработку органических отходов.
4. Опишите схему мини-ТЭС на пиролизном топливе.

---

234
Г л а в а с е д ь м а я
ИСПОЛЬЗОВАНИЕ ЭНЕРГИИ ОКЕАНА
7.1. Океанические тепловые электрические станции
Мировой океан аккумулирует энергию биомассы, приливов и
отливов, океанических течений, тепловую и т.п. Проблема заключа-
ется в том, чтобы найти экономически и экологически приемлемые
способы ее использования. По прогнозным оценкам доступная часть
энергии Мирового океана во много раз превышает уровень потребле-
ния всех энергетических ресурсов в мире.
Одним из перспективных возобновляемых источников энергии
является тепловая энергия океана, которую можно использовать на
основе природной разности температур между поверхностными и
глубинными океаническими водами в тропических районах. В полез-
ную работу можно превратить тепло, идущее от рабочей среды с
высокой температурой к среде с более низкой температурой. Средняя
температура океанической воды на поверхности в тропиках дости-
гает 28 °С, а на глубинах 600 м температура воды составляет 3—4 °С.
Идея использования тепловой энергии была практически реализо-
вана в 1928 г. французским инженером Ж. Клодом, соорудившим на
побережье Кубы первую океаническую тепловую электростанцию
(ОТЭС), которая развивала примерно 22 кВт электрической мощ-
ности и вырабатывала пресную воду [1]. Энергия производилась в
режиме так называемого открытого цикла, поскольку в качестве
рабочей жидкости использовалась морская вода. С помощью насосов
она передавалась с поверхности океана при температуре 27 °С в
испаритель с частичным вакуумированием, после чего превращалась
в пар, который вращал турбину, связанную с электродвигателем.
Затем пар охлаждался холодной водой с температурой 14 °С, отбира-
емой с глубины 400 м. Отработанная вода сбрасывалась в океан.
Более эффективным является замкнутый цикл, когда в качестве рабо-
чей жидкости применяется низкокипящее рабочее тело (аммиак, про-
пан и т.п.).
Небольшие демонстрационные ОТЭС, использующие градиент
температур поверхностных и глубинных слоев воды в океане, полу-
чили развитие в США, Японии и ряде островных государств эквато-
риальной зоны. Несмотря на малую разность температур цикла

---

235
ОТЭС, огромный тепловой потенциал, накопленный морской водой,
делает заманчивым использование этого экологически чистого
источника тепла для получения электроэнергии.
Первая конструкция ОТЭС мощностью 50 кВт была опробована
вблизи Гавайских островов в 1979 г. В качестве рабочей жидкости
применялся аммиак, который нагревался в теплообменнике поверх-
ностной морской водой до 27 °С, а охлаждался глубинной водой с
температурой около 5 °С.
Более мощная опытная система ОТЭС была разработана япон-
скими специалистами в 80-х годах прошлого столетия на о. Науру в
Тихом океане. Станция работает по замкнутому циклу на хладоне
R22 при подаче теплой воды с температурой около 29 °С и холодной
воды с глубины 580 м при температуре 7,9 °С. На этой станции была
достигнута мощность 120 кВт, из которой часть поступает в сеть
о. Науру, а часть расходуется на собственные нужды.
Использование достаточно мощной ОТЭС в одном и том же месте
в океане в течение неограниченного времени возможно только при
наличии течений, приносящих тепловую энергию из других районов
океана. На рис. 7.1 и 7.2 представлены принципиальная схема ОТЭС
с циклом Ренкина на низкокипящем рабочем теле и конструкторские
решения размещения оборудования [4]. Теплая вода с поверхности
океана забирается насосом и направляется в испаритель, где проис-
ходит нагрев и испарение низкокипящего рабочего тела за счет съема
тепла с подведенной воды. Охлажденная вода из испарителя идет на
сброс. Пар рабочего тела из испарителя попадает в турбину и далее в
конденсатор. Для конденсации отработанного пара в конденсатор
подводится холодная вода из глубинных слоев океана. Далее конден-
сат циркуляционным насосом закачивается в испаритель и цикл на
этом замыкается. Основные сложности связаны с необходимостью
подъема значительных объемов воды с больших глубин.