Киловатты от Нептуна: Испарение
Самую маленькую батарею в мире, анод которой в семь тысяч раз тоньше человеческого волоса, в 2010 году собрали ученые из американской Национальной лаборатории Сандиа. Самую большую около миллиарда лет назад создала сама Мать-Природа. Речь идет о Мировом Океане.
Ученые стремятся заставить работать на человека прибой, волны, ветер и даже растворенную вводе соль. Но несравнимо большие возможности откроются, если им удастся превратить в электричество разность температур между нагретой поверхностью океана и его студеными глубинами.
Французский биофизик Жак Арсен Д’Арсонваль первым догадался, что кипящая в вакууме теплая морская вода способна вращать паровую турбину и генерировать электроэнергию. Холодная вода с больших глубин при этом должна использоваться для последующей конденсации пара и получения питьевой пресной воды. Его публикация на эту тему появилась в 1881 году, но следующие полвека гениальная идея благополучно пролежала под сукном: у самого Д’Арсонваля нашлись более приземленные темы для исследований, а другим ученым она оказалась неинтересна.
Открытый цикл
Лишь в середине 1920-х изобретатель Жорж Клод, которого называли «французским Эдисоном», взялся за техническую реализацию проекта. В 1930 году в кубинской бухте Матанзас и в 1935-м в Бразилии он построил энергоустановки с паровыми турбинами низкого давления. Номинальная мощность первой составляла 22 кВт, второй — 1,2 МВт.
Принцип их работы был очень прост: теплую, как парное молоко, морскую воду закачивали в вакуумную камеру с давлением в пределах 0,03 атм, где она мгновенно вскипала и вращала лопатки турбины генератора. Отработанный пар через клапан выбрасывался в емкость с трубчатым змеевиком-конденсатором из латуни, в котором циркулировала ледяная вода, поднятая насосами из глубины. В этой емкости, в условиях атмосферного давления, пар превращался в сверхдефицитный товар- пресную воду. Ее собирали в большие емкости, а глубинную воду, сделавшую свое дело, сливали через трубопровод обратно в море на некотором удалении от зоны водозабора.
Системы такого типа, даже при смехотворном КПД 1−2%, при температуре теплой воды в пределах 25−28°С имели нетто-положительную мощность, то есть потребляли меньше энергии, чем вырабатывали. К сожалению, оба эксперимента закончились неудачей из-за технологического несовершенства: на Кубе хлипкая конструкция не выдержала натиска волн и развалилась еще до запуска, а в Бразилии списанную баржу водоизмещением 10 000 т, на которой Клод планировал поместить свою установку, так и не удалось поставить на мертвый якорь.
20 лет спустя схема с использованием морской воды в качестве рабочей жидкости, названная впоследствии станцией открытого цикла, или цикла Клода, была использована при строительстве коммерческой тепловой электростанции шельфового базирования мощностью 3 МВт у Берега Слоновой Кости. К сожалению, и этот проект провалился — по причине чисто экономической: в то же время вблизи Абиджана появилась небольшая ГЭС, полностью перекрывавшая ограниченный спрос дешевыми киловаттами.
Большому бизнесу технология конверсии тепловой энергии океана OTEC (Ocean Thermal Energy Conversion) была совершенно неинтересна вплоть до энергетического кризиса 1970-х. Дешевая нефть и изобилие каменного угля никак не стимулировали инвестиции в альтернативную энергетику. OTEC стала своеобразной «заначкой на черный день». Ко-гда же этот день наступил, оказалось, что идеи Д’Арсонваля и Клода без лишнего шума были глубоко пересмотрены и модернизированы выдающимся американским изобретателем-одиночкой, обладателем 125 патентов в области машиностроения и теплотехники Хилбертом Андерсоном.