Как океан кормит людей

Мировой океан примет и накормит разрастающееся человечество?

В 2011 году население Земли превысило 7 млрд человек. Фонд ООН в области народонаселения (UNFPA) прогнозирует, что к 2050 году численность населения нашей планеты достигнет 9,3 млрд человек, а к 2100 году – превысит 10 млрд. Если рождаемость повысится, то к концу столетия людей на Земле будет еще больше – 15 млрд. К сожалению, в наиболее активных в демографическом отношении регионах уровень жизни невысок. При этом сегодня налицо очень неравномерное распределение доходов, и сложно ожидать, что в будущем наиболее богатые поделятся своими благами с растущим количеством малоимущих людей. Единственный выход и спасение человечества – поиск нового источника пищи, энергии, а главное — места приложения растущего человеческого ресурса.

Спасение таится в мировом океане, занимающем более двух третей поверхности Земли. Именно это место богато ресурсами и лишено многолетнего груза политических и социальных проблем, которые делают невозможными освоение многих регионов суши. Сегодня ученые и специалисты только начинают рассматривать океан как одну из немногих надежд человечества на выживание. Однако ряд перспективных проектов уже сейчас дает возможность представить будущее нашей цивилизации, тесно связанное с океаном.

Проблема глобального энергодефицита сложнее, чем кажется на первый взгляд. И дело не только в удорожании ядерного и углеводородного топлива, которое слишком дорого обходятся небогатым странам. Проблема в том, что в настоящее время десяток стран потребляет более 75% всей производимой мировой электроэнергии, причем этот показатель растет с каждым годом, несмотря на принимаемые меры по энергосбережению. При этом в Индии половина сельских домов не подключены к электросети, а это значит, что в будущем, после тотальной электрификации, потребность в энергии возрастет многократно, и беднейшие регионы начнут догонять по энергопотреблению регионы более богатые.

Пока трудно сказать, как быстро будет достигнут предел коммерческой эффективности угольных, газовых, ядерных, солнечных и ветровых наземных электростанций. Такие исследования в глобальном масштабе еще никогда не проводились, однако понятно, что развитие современной энергетики рано или поздно «упрется» в потолок дефицита земли и сверхдороговизны энергии, которая не обеспечивается покупательной способностью.

Немецкий проект SkySails предлагает использовать постоянные сильные морские ветры в качестве источника электроэнергии

И здесь взоры ученых обращаются к океану. Прежде всего, их привлекает его гигантский энергетический потенциал. В последнее время начата разработка нескольких интересных проектов морских возобновляемых источников энергии. Немецкий проект SkySails предлагает использовать постоянные сильные морские ветры в качестве источника электроэнергии. Необычность проекта – в уникальной конструкции ветряка. Он представляет собой дешевую и простую в установке невысокую опору (можно даже привязной понтон), на которую установлен генератор, компьютер и барабан с тросом. Трос с помощью компьютерных алгоритмов удерживает в воздухе воздушный парус, кайт. В потоке воздуха кайт поднимается вверх, как воздушный змей, а затем опускается вниз. В процессе этого движения вращается барабан и вырабатывается электроэнергия. В случае ненастья или изменения ветровых условий компьютер разматывает или сматывает трос, поддерживая максимальную эффективность установки или оберегая кайт от поломок.

Такая конструкция ветряка имеет неоспоримые преимуществе перед обычными ветровыми турбинами с вертикальными лопастями

Такая конструкция ветряка имеет неоспоримые преимуществе перед обычными ветровыми турбинами с вертикальными лопастями. Прежде всего, не надо строить дорогостоящую высокую опору, ориентируясь на максимальную силу высотных ветров. Кайт может подниматься на большую высоту и ловить ветер на высоте от 200 до 800 метров в зависимости от погоды, что обычному ветряку не под силу. SkySails также может использоваться и на морских судах — в качестве дополнительного источника энергии.

Солнечные панели на воде

В настоящее время земля на побережье в большом дефиците, при этом тенденция последних лет указывает на рост плотности населения не в центре материков, а именно на побережьях. Океан может представить огромные площади для размещения энергогенерирующих мощностей. Австралийская компания Sunengy предлагает размещать солнечные панели прямо на поверхности океана. Проект под названием Liquid Solar Arrays (LSA) предполагает размещение массивов солнечных панелей на плаву, причем не только в океанах, но и на поверхности озер, искусственных водоемов вблизи плотин, АЭС и т.д.

Солнечная панель LSA имеет весьма оригинальную конструкцию, выполненную из недорогих материалов. Она состоит из поплавков, фокусирующей солнечный свет линзы (кусок пластика на раме любой формы) и собственно фотоэлектрической ячейки. Подобная конструкция имеет массу преимуществ. Использование поплавков позволяет обойтись без подводных опор и легко объединять отдельные модули в массивы панелей. Дешевый пластиковый концентратор направляет солнечный свет на небольшую солнечную панель размером не в метры, а считанные сантиметры. При этом панель охлаждается морской водой, что повышает ее эффективность и предотвращает перегрев. Таким образом LSA является дешевым и эффективным способом использовать водную поверхность для установки электростанций мощностью до 1 гигаватта.

Если в солнечном регионе покрыть панелями LSA поверхность водохранилища ГЭС, можно увеличить годовую выработку электроэнергии вдвое. Также плавучие солнечные электростанции можно использовать и для снабжения энергией побережья, буровых платформ, островных курортов и т.д.

Тепло – в электричество

Мы умышленно пропускаем использование энергии морских волн, поскольку до сих пор не созданы надежные приливные электростанции. Ни одна опытная установка не протянула в открытом океане дольше полугода – штормы и подводная флора и фауна разрушают небольшие электростанции. Есть надежда, что более крупные приливные турбины смогут проработать не один десяток лет, проектирование и испытания таких установок уже ведутся. Трудно сказать, во сколько обойдется строительство и эксплуатация гигантских подводных турбин, к тому же, их влияние на экологию пока под большим вопросом.

Преобразование тепловой энергии океанов в электричество (OTEC) является очень перспективной технологией, которая соответствует гигантским масштабам океанов

А вот преобразование тепловой энергии океанов в электричество (OTEC) является очень перспективной технологией, которая соответствует гигантским масштабам океанов. В среднем за день 60 млн кв. км тропических морей поглощают солнечное излучение эквивалентное сжиганию примерно 250 млрд баррелей нефти. Если использовать менее 0,1% этой энергии, она в 20 раз перекроет дневную потребность в электроэнергии крупнейшего потребителя в мире, США.

OTEC использует разницу температур между теплыми приповерхностными и холодными придонными водами. Теплая вода испаряет рабочую жидкость с низкой температурой кипения, вроде аммиака, а холодная вновь возвращает ее в жидкое состояние. Давление пара в процессе испарения крутит турбины и вырабатывает электричество – «дармовое» и неисчерпаемое, пока светит Солнце. Пока разница температур приповерхностных и придонных вод составляет примерно 20°C, система OTEC может производить огромное количество энергии – тысячи мегаватт. Причем непрерывно, вне зависимости от погоды и цен на нефть или газ. Более того, OTEC-станция мощностью, например, 2 МВт может производить до 4,3 тыс. кубометров пресной воды, охлаждать поля и другие объекты, служить базой для добычи ценных веществ, растворенных в морской воде.

OTEC использует разницу температур между теплыми приповерхностными и холодными придонными водами

Над этой технологией (как, впрочем, и над многими другими, включая приливные турбины) работают компании, нанятые военно-морскими силами США. В ближайшее время у побережья Гавайских островов будет построена первая опытно-промышленная установка. Цена такой электростанции невысока: 2,5 млн долл. за 1 МВт при сроке службы станции в 25 лет. 14-МВт электростанция OTEC, которую компания OTECPOWER планирует разместить у западного побережья Индии обойдется в 50 млн долл. Для сравнения: требующие уйму сырья угольные и газовые электростанции стоят приблизительно 2 млн долл. и 1,5 млн долл. за 1 МВт соответственно, а атомная — 2,7 млн долл. за 1 МВт.

Морские водоросли – настоящая панацея для решения будущих проблем с дефицитом топлива и продовольствия. Водоросли — одно из самых быстрорастущих растений в мире, и около 50% их веса составляет масло, которое можно переработать в биотопливо. Водоросли не нуждаются в пресной воде и потребляют только углекислый газ, который является одним из основных вредных побочных продуктов промышленности.

Морские водоросли – настоящая панацея для решения будущих проблем с дефицитом топлива и продовольствия [ 1 ] [ 2 ]

Источник

Как океан кормит людей

Главная English Биологический кружок ВООП Гостю кружка Планы кружка Экспедиции и выезды Исследовательская работа Программа «Parus» История кружка Контакты кружка Полевой центр Фотогалерея Летопись биостанции Статьи о биостанции Исследовательские работы Учебные программы Полевые практикумы Методические семинары Вебинары Исследовательская работа Проектная деятельность Экспедиции и лагеря Экологические тропы Экологические игры Публикации (статьи) Методические материалы Наглядные определители Карманные определители Определительные таблицы Энциклопедии природы России Компьютерные определители Мобильные определители Учебные фильмы Методические пособия Полевой практикум Природа России Минералы и горные породы Почвы Грибы Лишайники Водоросли Мохообразные Травянистые растения Деревья и кустарники Ягоды и сочные плоды Насекомые-вредители Водные беспозвоночные Дневные бабочки Рыбы Амфибии Рептилии Птицы, гнезда и голоса Млекопитающие и следы Фото растений и животных Систематический каталог Алфавитный каталог Географический каталог Поиск по названию Галерея Природные ландшафты мира Физическая география России Физическая география мира Европа Азия Африка Северная Америка Южная Америка Австралия и Новая Зеландия Антарктика Рефераты о природе География Геология и почвоведение Микология Ботаника Культурные растения Зоология беспозвоночных Зоология позвоночных Водная экология Цитология, анатомия, медицина Общая экология Охрана природы Заповедники России Экологическое образование Экологический словарь Географический словарь Художественная литература Международные программы Общая информация Полевые центры (Великобритания) Международные экспедиции (США) Курс полевого образования (США) Международные контакты Интернет-магазин Карманные определители Цветные таблицы Компьютерные определители Энциклопедии природы Методические пособия Учебные фильмы Комплекты материалов Контакты Гостевая книга Ссылки Партнеры Наши баннеры Карта сайта