Энергетические и химические ресурсы Атлантического океана.
Биоресурсы Атлантического океана и особенности их освоения.
Располагает значительными биоресурсами, что связано с сравнительно развитым шельфом. Активная общая циркуляция вод формирует в океане обширные зоны повышенной биологической продуктивности. Атлантический океан – наиболее продуктивный из всех бассейнов Мирового океана (260 кг/км 2 ). Его наиболее продуктивная зона – шельф – занимает в океане 7,4 %, общей акватории. Самыми продуктивными зонами являются области апвеллингов у берегов Португалии, Сев-Зап. и Юго-Зап. Африки, конвективного перемешивания атлантических вод и вод Полярного бассейна (течение Гольфстрим и его система). Локальные зоны существуют в Сев. море у южных берегов Норвегии, у Юж.Америки (вдоль Фолклендского течения). До 1958 г. Атл. океан лидировал в уловах рыбы и добыче морепродуктов. Однако многолетний интенсивный промысел отрицательно сказался на сырьевой базе и в 1990-х гг. уловы составляли 22 – 24 млн т с незначительными ежегодными колебаниями. Наибольший вылов дают Сев-Вост-ый (45,6 %)(Повышенная интенсивность образования органического вещества планктонными водорослями в процессе фотосинтеза, а также высокое содержание биомассы зоопланктона в 100-метровом слое обеспечивают высокую рыбопродуктивность открытых и прибрежных вод: от 500 кг/км 2 на дальних подходах к берегам Исландии, Португалии, Франции до 1000 кг/км 2 у берегов Великобритании и в Северном море), Центрально-Восточный (15,6 %), Юго-З-ый (9,3 %) и Сев-З-ый (9,2 %) рыбопромысловые районы. В число ведущих рыбодобывающих стран, уловы которых превышают 1 млн т, в начале ХХI в. Входили США, Канада, Норвегия, Исландия, Дания, Россия, Испания, Марокко. К группе стран-лидеров близки Аргентина (0,9 млн т), Великобритания (0,73 млн т) и ЮАР (0,75 млн т).
Энергетические и химические ресурсы Атлантического океана.
В акватории Атл. океана крупнейшими производителями опресненных вод являются США, Тунис, Ливия, Нидерланды, Куба, Испания (Канарские острова). Приатлантические страны добывают из морской воды поваренную соль, магний, бром (Великобритания, Италия, Франция, Испания, Канада, Аргентина и др.)Для удовлетворения потребностей в воде 100 млн человек годовой объем опреснения должен составлять 10 млн м 3 . Основными производителями в Атл. океане выступают Турция, Болгария, страны Сев. Африки. В США около 5 % потребляемой соли добывают из морских вод. MG —из морской воды в океане ведут Великобритания, Франция, США, Италия, Тунис, Израиль, Канада, ФРГ, Мексика. Морская добыча обеспечивает около 60 % мировой продукции магния. BR —Несмотря на его малую концентрацию, бром стал первым веществом промышленной добычи, он широко применяется как антидетонационная добавка при производстве бензина. Крупные комбинаты по извлечению брома из морской воды созданы в США, Великобритании, Аргентине, Канаде. K –Мертвоe морe в Израиле, Италии. Энергией обладают морские течения, волны, приливы, вертикальные движения вод. Энергия может генерироваться за счет разности температуры поверхностных и глубинных вод. Человечеством практически начато освоение энергии приливов, разработаны проекты использования энергии волн, прибоя и течений. Первая промышленная ПЭС построена во Франции (в 1967 г., мощностью 240 тыс. кВт) в устье р. Ранс, где величина приливов достигает 13,5 м. Ведется проектирование более мощных ПЭС – в бухте Мон-Сен-Мишель во Франции (мощностью 10 млн кВт), в эстуарии р. Северн, впадающей в Бристольский залив в Англии. Запроектирована совместная американо-канадская ПЭС мощностью 1 млн кВт в заливе Фанди. Небольшие моретермальные станции созданы во Франции, ведутся исследования в США. Французскими специалистами создана моретермальная станция у побережья Кот-д’Ивуара
Источник
Ресурсы и полезные ископаемые Атлантического океана
Самыми главными минеральными ресурсами Атлантического океана являются нефть и природный газ. Их запасы обнаружены на отмели Северного моря, в Мексиканском, Гвинейском и Бискайском заливах.
Общая информация об Атлантическом океане
Атлантика с северной стороны ограничена Исландией и Гренландией, с южной — Антарктидой, с восточной — Европой и Африкой, с западной — Южной и Северной Америкой.
Океан находится на втором месте по крупности: он простирается на 91,7 млн кв. км. В составе Атлантического океана находятся 13 морей, что составляет 11% от его объема.
Наиболее крупные из них: Средиземное, Черное, Балтийское, Карибское, Северное, Норвежское. По длине Атлантика вытянута на 16 тыс. км, а средняя ширина составляет около 4 тыс. км.
Океан образовался 160 млн лет назад при распаде древнего материка Гондвана и является самым молодым на Земле. Он простирается в обоих полушариях и омывает все материки, кроме Австралии.
Дно по строению делится на 3 части: Срединно-Атлантический хребет (длиннейшее горное сооружение Земли), ложе и континентальные окраины.
Хребет пересекает океан вдоль, занимает место в серединной части и выступает над водой своими вершинами: вулканическими островами Буве, Святой Елены, Вознесения и Азорскими.
Исландия тоже относится к этому хребту и является одной из вершин. Большая часть ее территории представлена вулканическими плато. На острове находится около 30 действующих вулканов.
В Атлантике мало глубоководных желобов, самый протяженный из них — Пуэрто-Рико (8742 м), который расположен в Карибском море.
Океан простирается практически во всех климатических поясах, поэтому по этому показателю он многообразен. Наличие самой холодной воды отмечается у берегов Антарктики, теплой — в Карибском море. Средняя температура по океану составляет +15⁰C.
Циркуляция поверхностных вод обусловлена следующими течениями:
- Северным и Южным пассатными;
- Гольфстримом;
- Экваториальным;
- Северо-Атлантическим, переходящим в Канарское;
- Гвианским;
- Бразильским.
В северной части различают еще 3 течения: Лабрадорское, Гренландское и Норвежское.
Самые крупные острова и архипелаги представлены в таблице.
Острова | Архипелаги |
Исландия | Британский |
Ньюфаундленд | Вест-Индия |
Сицилия | Огненная Земля |
Сардиния | Фолклендские острова |
Маражо |
Атлантический океан считается самым соленым: наибольшие показатели отмечаются в тропических поясах.
Ресурсы Атлантического океана
Океан всегда занимал важное место в жизни человечества. Ниже дана краткая характеристика основных видов ресурсов.
Биологические
Атлантика обладает благоприятными океанологическими условиями для развития жизни. Океан является самым плодовитым на единицу площади благодаря своей обширной шельфовой зоне.
В местах контакта теплых и холодных течений наблюдается повышенная продуктивность. Здесь обитают такие виды рыб, как треска, камбала, морской окунь.
Воды Северной Атлантики особенно богаты жизнью, т. к. они холодные и более насыщены кислородом, а значит, менее соленые. Самыми рыбными районами являются побережья Гренландии, Исландии, остров Лабрадор.
Нектон представлен такими видами рыб, как тунец, скумбрия, лосось, сельдь, палтус, путассу, а также крупными рыбами и млекопитающими (китами, тюленями, акулами), планктон — различными водорослями и крилем. Бентос в Атлантике имеет малую численность.
Полезные ископаемые
На континентальных отмелях добывают следующие природные ресурсы:
- серу;
- железную руду;
- алмазы;
- фосфатные пески и фосфоритовые образования;
- каменный уголь.
Титан, цирконий, янтарь и фосфориты добывают в прибрежных районах. Самые крупные залежи наблюдаются у берегов Флориды и Бразилии. Возле Уругвая, Аргентины, Испании, Дании и Португалии эти природные ресурсы находятся в малочисленном количестве. Со дна достают уголь, песок, известняк, барит.
На европейском и северо-американском побережьях распространены железистые и оловоносные пески, а в юго-западной Африке добывают золото, платину и алмазы.
Железомарганцевые образования сосредоточены на плато Блейк и в Северо-Американской котловине. Некоторые европейские страны, а также Канада и Аргентина занимаются добычей магния, поваренной соли и брома.
Минеральные
Нефть и природный газ являются главными среди минеральных ресурсов Атлантического океана.
Самыми крупными бассейнами для добычи нефтевых и газовых сырьевых материалов здесь являются:
Первый из перечисленных бассейнов образован впадиной Мексиканского залива и Галф-Костом. В его строении преобладают осадочные породы. Самые дальние залежи располагаются на расстоянии 240 км от берегов штата Луизиана.
Отдельно стоящие скважины удалены от берега на 260 км. Нефть во внешних районах отличается легкостью и малосернистостью, во внутренних — высокосернистостью и средней плотностью.
Природный газ добывают в Техасе, Луизиане и заливе Кампече. На территории бассейна расположено около 475 нефте- и газоперерабатывающих предприятий.
Второй указанный бассейн, Маракайбский, находится в северо-восточной части Колумбии, на северо-западе Венесуэлы и в Венесуэльском заливе. Его площадь — около 85 тысяч кв. км.
Крупнейшее нефтяное месторождение — Лама — содержит около 580 млн тонн. Ключевая особенность бассейна — преимущественная нефтеносность. Нефть вязкая и тяжелая. Крупные центры переработки расположены в Пунта-Кардоне и Амуае.
В некоторых морях Атлантики сосредоточены запасы минеральных ресурсов. По темпам добычи первое место среди них занимает Северное. Также подводные месторождения нефти и газа зафиксированы в Средиземноморье.
Использование ресурсов Атлантического океана
По степени хозяйственного применения Атлантика находится на первом месте. В океане представлены все виды деятельности человека. Он активно используется в транспортных целях. На его берегах расположено более половины морских портов всего мира.
Разработка месторождений способствовала экономическому подъему в некоторых странах.
Наиболее благоприятна данная деятельность для Великобритании, Мексики, Норвегии и Голландии. На побережье Атлантики располагается более 70 стран, которые интенсивно используют ее морские богатства.
Источник
ЭНЕРГЕТИЧЕСКИЕ РЕСУРСЫ ОКЕАНОВ
Мировой океан представляет собой огромный резервуар возобновляемых энергетических ресурсов (ВЭР). В настоящее время развитие океанской энергетики связано с использованием:
· энергии морских волн (приливные, ветровые, зыбь) и течений;
· градиентов температур и солености морской воды.
В соответствии с практическим интересом использование волновой энергии океана связано с созданием волновых ЭС (ВолЭС), приливных ЭС (ПЭС), электростанций морских течений (ЭСМТ).
Отдельное направление составляют энергоустановки:
· океанские тепловые ЭС (ОТЭС), использующие температурный градиент;
· гидротермальные ЭЦ, использующие разницу температур между водой океана и воздуха в Северных районах.
Суммарная мощность приливов оценивается в 310 12 Вт (за год 10 20 Дж — сравнимо с годовым потреблением энергии населением Земли).
Мировой технический потенциал приливной энергии оценивается в 1 млрд кВт (треть от суммарной мощности 3 млрд кВт), что соответствует потенциалу почти всех рек мира и теоретически дает возможность вырабатывать 2,5. 3 трлн кВт-ч электроэнергии. Специалисты считают, что примерно 50% этой мощности может быть использовано в странах, берега которых омываются морями с высотой прилива более 5 м (Россия, Канада, США, Франция, Англия, Индия, Китай, Юж. и Сев. Корея, Австралия).
Приливная энергия (в отличие от солнечной и ветровой) характеризуется неизменностью ее среднемесячного потенциала в сезонном и в многоголетних циклах, но прерывиста в течение суток.
Чередование приливов и отливов (ежесуточно через 6 ч 12 мин) требует от гидротурбинных ПЭС способности работать при переменных направлениях вращения (капсульные агрегаты типа турбина — насос).
По оценкам экспертов сейчас в мире насчитывается 5 мест наиболее благоприятных для строительства ПЭС:
· два смежных залива в Канаде (Фанди) и в США (Пас-
· Французское побережье вдоль Ла-Манша и устье реки Ране;
· устья (эстуарии) рек Англии, впадающих в Ирландское море;
· побережье Кимберли в Австралии;
· побережье Белого моря в России.
В случае полного освоения этих пяти зон и при 20% извлечения энергии приливов на ПЭС можно получить 30 тыс МВт, т. е. примерно мощность 10 современных крупных АЭС. Этого достаточно для местного энергоснабжения.
ПРИЛИВНЫЕ ЭЛЕКТРОСТАНЦИИ
Приливная электростанция (ПЭС), электростанция, преобразующая энергию морских приливов в электрическую. ПЭС использует перепад уровней «полной» и «малой» воды во время прилива и отлива. Перекрыв плотиной залив или устье впадающей в море (океан) реки (образовав водоем, называют бассейном ПЭС), можно при достаточно высокой амплитуде прилива (> 4 м) создать напор, достаточный для вращения гидротурбин и соединенных с ними гидрогенераторов, размещенных в теле плотины. При одном бассейне и правильном полусуточном цикле приливов ПЭС может вырабатывать электроэнергию непрерывно в течение 4. 5 ч с перерывами соответственно 2. 1 ч четырежды за сутки (такая ПЭС называется однобассейновой двустороннего действия). Для устранения неравномерности выработки электроэнергии бассейн ПЭС можно разделить плотиной на два или три меньших бассейна, в одном из которых поддерживается уровень «малой», а в другом — «полной» воды; третий бассейн — резервный; гидроагрегаты устанавливаются в теле разделительной плотины. Но и эта мера полностью не исключает пульсации энергии, обусловленной цикличностью приливов в течение полумесячного периода. При совместной работе в одной энергосистеме с мощными тепловыми (в т. ч. и атомными) электростанциями энергия, вырабатываемая ПЭС, может быть использована для участия в покрытии пиков нагрузки энергосистемы, а входящие в эту же
ИСПОЛЬЗОВАНИЕ ЭНЕРГИИ ОКЕАНОВ И МОРЕЙ
систему ГЭС, имеющие водохранилища сезонного регулирования, Могут компенсировать внутримесячные колебания энергии приливов.
Рис. 6.1. Варианты возможного использования ПЭС в энергосистеме Европы |
На ПЭС устанавливают капсульные гидроагрегаты, которые могут использоваться с относительно высоким КПД в генераторном (прямом и обратном) и насосном (прямом и обратном) режимах, а также в качестве водопропускного отверстия. В часы, когда малая нагрузка энергосистемы совпадает по времени с «ма-лой» или «полной» водой в море, гидроагрегаты ПЭС либо отключены, либо работают в насосном режиме — подкачивают воду и бассейн выше уровня прилива (или откачивают ниже уровня Отлива) и таким образом аккумулируют энергию до того момента, когда в энергосистеме наступит пик нагрузки (рис. 6.1). В случае, если прилив или отлив совпадает по времени с максимумом нагрузки энергосистемы, ПЭС работает в генераторном режиме. Таким образом, ПЭС может использоваться в энергосистеме как пиковая электростанция.
ИСПОЛЬЗОВАНИЕ ЭНЕРГИИ ОКЕАНОВ И МОРЕЙ
Использование приливной энергии ограничено главным образом высокой стоимостью сооружения ПЭС.
В целях ее снижения в СССР впервые в мировой практике строительства ГЭС при возведении ПЭС был предложен и успешно осуществлен так называемый наплавной способ, применяющийся в морском гидротехническом строительстве (тоннели, доки, дамбы и т. п. сооружения). Сущность способа состоит в том, что строительство и монтаж объекта производятся в благоприятных условиях приморского промышленного центра, а затем в собранном виде объект буксируется по воде к месту его установки. Таким способом в 1963-68 гг. на побережье Баренцева моря в губе Кислой (Шалимской) была сооружена первая в СССР опытно-промышленная ПЭС (рис. 6.2 и 6.3).
Здание ПЭС (36x18x15 м) из тонкостенных элементов (толщиной 15. 20 см), обеспечивающих высокую прочность при небольшой массе сооружения, было возведено в котловане на берегу Кольского залива, близ г. Мурманска. После монтажа оборудования и испытания корпуса здания на водонепроницаемость котлован был затоплен, здание на плаву вывели в море и отбуксировали в узкое горло губы Кислой. Здесь во время отлива оно было установлено на подводное основание и соединено сопрягающими дамбами с берегами; тем самым было перекрыто горло губы и создан бассейн ПЭС. В здании ПЭС размещены два обратимых гидроагрегата мощностью 400 кВт каждый. ПЭС 28 декабря 1968 г. дала промышленный ток.
|
|
Рис. 6.2. Общий вид наплавного здания Кислогубской ПЭС перед выводом на перегон |
Рис. 6.3. Перегон Кислогубской ПЭС по морю из Мурманска на Кислую губу |
В России выполнены проекты Тугурской ПЭС и Пенжинской ПЭС на Охотском море, энергия которых может быть передана в энергодефицитные районы Юго-Восточной Азии. На Белом море проектируется Мезенская ПЭС энергию которой предполагается направить в Западную Европу по объединенной энергосистеме «Восток-Запад».
Наплавная «российская» технология строительства ПЭС, апробированная на Кислогубской ПЭС и на защитной дамбе (‘-Петербурга, позволяет на треть снизить капитальные затраты но сравнению с классическим способом строительства гидротехнических сооружений за перемычками.
6.4. СОСТОЯНИЕ ИСПОЛЬЗОВАНИЯ ЭНЕРГИИ ОКЕАНОВ В МИРЕ
Первая в мире крупная ПЭС была введена в действие в 1967 г. в устье р. Ране (Франция). Она имела мощность 240 МВт и состояла из 24 капсульных агрегатов по 10 МВт. В год здесь вырабатывается 544 млн кВт-ч, удельные капительные вложения составили около 1000 долл. США/кВт, что в 2. 2,5 раза выше стоимости ГЭС аналогичной мощности. Однако эксплуатационные расходы здесь в 2 раза ниже, чем на ГЭС, поэтому вырабатываемая на ПЭС энергия одна из самых дешевых во Франции.
В Канаде в 1983 г. введена в эксплуатацию ПЭС «Анаполис» мощностью 20 МВт, годовая выработка электроэнергии 54 млн кВт-ч, удельные капитальные вложения превышают 2000 долл. США.
В Китае в 1959 г. на побережье Южно-Китайского моря введена в эксплуатацию опытная ПЭС мощностью 40 кВт, доведенная до 200 кВт, там же в 1970 г. введена вторая станция (три агрегата по 55 кВт (165 кВт)). В 1981 г. на побережье Восточно-Китайского моря введена в действие ПЭС «Джангксия» с одним афегатом мощностью 500 кВт, в 1986 г. мощность станции увеличена до 3,9 МВт. Предполагается построить ПЭС на 10 МВт.
В настоящее время в США, Канаде, Великобритании и Индии (всего в 13 странах) разрабатываются проекты крупных ПЭС, мощностью до сотен и тысяч мегаватт.
Однако ПЭС «Ране» во Франции до сих пор остается единственной крупной приливной электростанцией.
В нашей стране разработки в области приливной энергетики велись давно. В 50-х годах созданы теоретические основы приливной энергетики. В 1960 г. Гидропроектом подготовлен проект Кислогубской опытно-промышленной ПЭС (г. Мурманск) мощностью 1,2 МВт (три турбины по 400 кВт), годовая выработка электроэнергии 3,9 млн кВт-ч. Далее он был значительно переделан. Разрабатывались проекты и других крупных ПЭС для районов: Мезенский залив (Белое море) — мощность 15,2 МВт (41 млрд кВт-ч), Тургутской и Пенжинской створы (Охотское море) (8. 31 МВт).
in ПОЛЬЗОВАНИЕ ЭНЕРГИИ ОКЕАНОВ И МОРЕЙ
По оценкам строительство Мезенской ПЭС будет возможно в начале 2010 г., а Тургутской и Пенжинской не ранее 2020 г. Основное препятствие к строительству ПЭС — низкие экономические показатели.
Энергия, выделяемая при волновом движении масс воды в океане, очень велика.Среднее количество энергии, которое можно получить от волны высотой 3 м, составляет около 90 кВт на 1 м побережья. Однако практическая реализация этой энергии весьма затруднительна. В настоящее время запатентован ряд технических решений, позволяющий с определенной эффективностью решать эту проблему. К ним, в частности, относятся преобразователи энергии:
· «Утка Солтера» (Эдинбургский университет, Англия) (системы поплавков), его КПД около 85% (другие системы около 50%), по оценкам 12 ВолЭС длиной 50 миль каждая, могли бы обеспечить потребности Великобритании в электроэнергии;
· «Волновой насос» (Г. И. Денисенко, Россия), многомодульная
конструкция из полых сфер;
· «Шарнирный плот Кокерелла», состоящий из поплавков-понтонов.
В 1978 г. в Японии начала давать ток небольшая плавучая ВолЭС мощностью 2 кВт. Здесь волны сжимают воздух, который поступает на лопатки турбины электрогенератора. ВолЭС смонтирована на судне водоизмещением 500 т.
Отрицательное воздействие ВолЭС связано с блокировкой значительных площадей морских лагун, заливов и т. д.
Кроме того, для ВолЭС характерна очень малая плотность использования энергии; с 1 км 2 площади океана можно получить не более 1 МВт, а для СЭС — 30. 100 МВт, ВЭС — 10 МВт.
В недавнем прошлом определенный интерес вызывала идея использования морских течений для выработки электроэнергии.
В США был разработан проект установки (в районах относительно сильных течений) турбины с диаметром рабочего колеса 170 м и длиной ротора 70 м. Однако в дальнейшем, по мере выявления трудностей реализации проекта, работы были остановлены. Не нашли достаточного практического воплощения и реализации выработки электроэнергии на океанских ТЭС.
Эти исследования проводятся в ряде стран (США и Япония) в течение более 15 лет и направлены на создание ОТЭС, использующих разность температуры воды на поверхности океана (28. 30 °С) и на глубине (4. 7 °С). В 1978 г. в США вблизи Ta-
вайских островов испытана плавучая ОТЭС мощностью 50 кВт. С 1980 г. действует государственная программа по разработке ОТЭС мощностью 40 МВт на шельфе о. Оаху (Гавайи).
В Японии в 1977 г. испытана тропическая ОТЭС мощностью 1 кВт (разница температур 21 °С), а в 1980 г. пущена опытная ОТЭС мощностью 100 кВт. С 1982 г. ведется разработка проекта ОТЭС мощностью 400 МВт.
Выполненные проекты показали, что на ОТЭС можно до-биться следующих показателей: удельный расход морской воды 5 кг /с/кВт и более, удельные капитальные вложения 800.. .1500 долл. США/кВт, стоимость вырабатываемой энергии 0,02. 0,04 долл. США/кВтч, КПД нетто станции 0,02. 0,025.
Единственной страной в мире, которая занимается разработ-кой арктической ОТЭС, являлся бывший СССР, а теперь Россия. Идея ее создания была высказана еще в 1932 г. акад. А. Иоффе. В 1979 г. были проработаны фреоновые турбины. Принципиальные схемы АОТЭС проработаны в Институте проблем морских теxнологий Дальневосточного отделения Российской Академии Наук (ДоРАН).
Дополнительным видом энергии для ОТЭС является энергия, которую можно получить на основе разности солено-стей воды.Потенциал этого источника оценивается в 1 млрд кВт, соизмеримый с тепловым потенциалом океана. Совместное использование тепловой и химической энергии возможно, если температура менее соленой воды будет выше температуры более соленой.
Повышение эффективности ОТЭС возможно за счет комбинированного использования этой энергии и солнечной энергии для нагрева рабочего тела ОТЭС (подогрев жидкости до кипения или перегрев пара перед турбиной в солнечном нагревателе).
Экспертами ЮНЕСКО оценены основные удельные экономические показатели для различных типов ЭС, которые надо рассматривать как очень приближенные (табл. 6.1).
Арктические океанические тепловые электростанции могут работать по обычной схеме ОТЭС, основанной на закрытом цикле с низкокипящей рабочей жидкостью. В ОТЭС входят: парогенератор для получения пара рабочего вещества за счет теплообмена с морской водой, турбина для привода электрогенератора, устройства для конденсации отработавшего в турбине пара, а также насосы для подачи морской воды и холодного воздуха. Более перспективна схема арктической ОТЭС с промежуточным теплоносителем, охлаждаемым воздухом в оросительном режиме» (См. Б.М. Берковский, В.А. Кузьминов «Возобновляемые источники энергии на службе человека», Москва, Наука, 1987 г., с. 63—65.)
Источник