Техника и человек в 2000 году

Энергия океана

Наряду с энергией, получаемой от речных потоков и водяных бассейнов, в последние годы техника заинтересовалась также использованием морских приливов и отливов и силой морских волн. В технике давно уже известно, что в мощных океанских бурунах и в постоянно сменяющихся приливах и отливах скрыты огромные силы, которые могут быть использованы в энергетических целях. Изо дня в день на неизмеримых океанских пространствах совершается процесс колоссальной мощности, не поддающейся исчислению силами человеческого разума. Солнечные лучи подымают воды из океанов, мчат их затем снова в далекое мировое пространство, бушуют страшными волнами у морских берегов, вызывают приливы и отливы. Бурные ветры, вызываемые солнечной энергией, с гигантской силой мчат водяные частицы над землей, сея теплый дождь и оплодотворяя луга, поля и сады.

Первые попытки использовать на службе техники морские приливы и отливы насчитывают уже довольно много лет. Много изобретателей изощряло свою проницательность в стремлении покорить технике гигант-океан. Согласно сведений французской технической прессы, с 1837 по 1917 г. вышло свыше 100 работ в этой важной области.

Около Нью-Йорка еще сравнительно недавно существовала построенная в XVII веке голландцами силовая станция, пользовавшаяся прибоем океана; в XVIII веке аналогичная станция была сооружена на северном французском и голландском берегу. Море отделялось плотиной. В плотинах находились отверстия, через которые вода вливалась и выливалась, приводя в движение водяные колеса. В 1901 г. американец Верт устроил волновой мотор на калифорнийском берегу. Изобретатель выстроил от берега в море перемычку длиной в 100 м, на которой находились три больших поплавка, двигавшиеся вверх и вниз (под влиянием отлива и прилива). Это движение передавалось насосу, наполнявшему резервуар водой, которая затем приводила в движение турбину. Англичанин Стивенсон исчислял энергию движения волн, омывающих берега северной Франции, в 100 млн л. с.

В 1927 г. общее внимание было привлечено изобретением, которое имеет в виду использование силы океана для судоходства и, по-видимому, способно произвести в будущем переворот в судоходстве. Инженер Бернер в Дрездене, уже создавший себе имя различными другими изобретениями, испытал на Эльбе в феврале 1927 г. впервые новый тип судна, основная идея которого заключается в заимствовании формы от быстро плавающих рыб.

Рис. 16. Первая модель быстроходного судна Бернера.

Изобретатель думает, что эта новая конструкция судна сможет повысить скорость судна на 100 % и сберечь до 80 % энергии, иначе говоря, судам можно будет придать скорость, равную скорости наших лучших локомотивов. Изобретатель назвал свое судно «Форелью», и действительно, по своей внешности, а также по конструкции оно похоже на эту рыбу. Прежде чем изобретатель приступил к осуществлению своего плана, он изучал строение рыб и пришел при этом к выводу, что, например, форель способна плыть с невероятной быстротой против течения и что при этом рыба пользуется не только своими плавниками, но, в первую очередь, своими жабрами. Дальнейшие исследования Бернер производил над акулой длиной в 1 1/2 м. При этом он открыл, что различные виды акул обладают несколькими жаберными отверстиями и своеобразными рубцами на коже, которые являются приспособлениями для быстрого передвижения. На основе этих наблюдений он построил следующую теорию: рыба поглощает воду не только для дыхания, но и для плавания. Через жабры она ее снова выпускает с усиленной скоростью, причем вода скользит вдоль ее тела. Таким образом, рыба создает как бы средостение между движущимся поступательно телом и водой, оказывающей телу сопротивление и вызывающей трение. Выдавливаемая вода образует водовороты и, отталкиваясь от чешуек и рубцов, создает движение вперед. Плавники рыбы служат исключительно для сохранения равновесия, а хвост исполняет обязанности руля. На основе этих наблюдений изобретатель сконструировал свое судно следующим образом: он прежде всего придал ему рыбообразную форму. При продвижении судна возникающее у носа сопротивление воды уничтожается вследствие всасывания воды с помощью винтов внутрь судна; там винтами вода приводится в дальнейшее вращение и затем выбрасывается из боковых «жаберных» отверстий. Благодаря этому тело судна омывается новым нейтральным течением, которое быстрее остальной воды и придает судну ускоренное движение вперед.

На ряду с этими интересными опытами следует остановиться на многообещающих перспективах использования действия морских приливов и отливов для получения энергии. Приливы и отливы в некоторых морях повторяются через точно определенные промежутки времени: вследствие притягательной силы луны море дважды за 6 часов подымается и падает. Разница в уровне между приливом и отливом достигает обычно 2–4 м. На западном и юго-западном берегу Франции этот процесс принимает наиболее величественные формы. Здесь зачастую наблюдаются приливы, достигающие вышины 15 м. Работоспособность этой колоссальной энергии моря измеряется приблизительно в 11 триллионов л. с. Ее хватило бы при современном потреблении энергии приблизительно на 40 млрд лет. Какое счастье было бы для человечества, если бы среди него нашелся гениальный человек, который сумел бы овладеть этими силами! При ближайшем рассмотрении вопроса о реальности этих количеств энергии вскоре выясняется однако, что человечество может использовать лишь совершенно ничтожную часть этих сил, значительнейшая же доля энергии уже с самого начала пропадает у скал, в виде бурунов.

В странах, ощущающих сильный недостаток в угле, или там, где истощение угольных залежей уже начинает вырастать в серьезную опасность, в последнее время было обращено внимание на использование энергии океана. Использование приливов и отливов, которые, как сказано выше, особенно интенсивны у французских берегов, обратило на себя внимание французских техников. Предварительные работы по устройству силовых станций, которые могут пользоваться силою прибоя, давно уже в ходу. Французское правительство часто ассигновывало большие суммы для поощрения соответствующих опытов. На изрезанном берегу Бретани, поблизости от Абе-Бреш, проектировалось установить первую французскую морскую силовую станцию. Интересно, что яри этом выяснилось, что морская вода, вследствие ее насыщенности солью, не применима в турбинах. Пришлось перейти к передаче давления морской воды на пресную. Проектировалось воду реки Сиури накачивать посредством морского давления в бассейн, откуда лишь она должна была питать турбины. Таким образом хотели действующую толчками силу моря как бы консервировать в бассейне пресной воды. Стоимость предприятия по проекту чрезвычайно высока: стоимость установки исчисляется в 15 000 франков на один киловатт.

В Англии также серьезно занялись вопросом использования морских приливов. Уже давно английское правительство проектирует постройку в устье Северна одной из крупнейших на земле силовых станций, с максимальной нагрузкой в 1 млн л. с. Таким образом крупнейшая до сих пор силовая станция на Ниагарском водопаде, мощностью около 400000 л. с., отойдет уже на второе место. Река Северна у своего впадения в Бристольский канал имеет очень длинную бухту, в которой очень сильно действие морских приливов. Если разделить эту бухту дамбой, стоимость которой была бы сравнительно невелика, то можно было бы выстроить здесь одну из крупнейших силовых станций. Крупные промышленные предприятия на берегах этой силовой станции легко бы оправдали стоимость строительства. Стоимость предприятия исчисляется в 30 млн фунтов (английский фунт = 10 р.). Срок постройки предполагается в семь лет. Английское правительство, несмотря на скептическое отношение специалистов к этому плану, снова решило организовать предварительно исследования относительно осуществимости этого проекта.

Уже в течение целого ряда лет инженеры Англии занимаются проектированием мощных энергетических установок, причем энергия может быть получена в северных морских рукавах с помощью ежедневных приливов и отливов. Еще раньше был выдвинут проект, согласно которому путем создания бассейнов в 15 шотландских озерах может быть получен источник электрической энергии мощностью в 183 500 л. с. Но эти проекты не были осуществлены.

Наряду с этими и другими планами использования энергии приливов и отливов в последние годы возникли проекты, имеющие целью использовать для получения энергии тепло морей.

В 1925 г. в этой области выделился проект берлинца д-ра Баймера. Баймер исходил из того положения, что в тропиках море на поверхности обладает температурой в 25°, на глубине же в 3 000-4 000 м температура не достигает даже 10°. Тепло поверхностных слоев воды можно использовать для испарения углекислоты или аммиака, а тем самым и для работы паровой турбины. Холодная вода могла бы быть использована для сгущения отработанного пара. Подобное приспособление позволило бы использовать высокую температуру моря на 3 %. Для этого потребовалось бы построить плавающие по морю силовые станции, которые полученной энергией пользовались бы на месте, хотя бы для производства удобрительных средств и т. п.

С аналогичным проектом выступил в 1926 г. известный пионер в области получения синтетического аммиака, Ж. Клод. Клод изложил свой проект на одном из заседаний французской Академии наук. Вместе с Полем Бушеро, известным конструктором крупных динамотурбин, он разработал способ использования морской теплоты, который он и продемонстрировал на маленькой опытной машине. Изобретатель также исходил из того факта, что в тропических морях поверхностные слои показывают очень высокую температуру, тогда как глубже лежащие слои воды — весьма низкую. Сконструированная изобретателем машина состоит из двухколенного герметически закупоренного сосуда, в котором давление достигает ¹/₁₀₀₀ атм.; в трубе, соединяющей эти оба колена, находится паровая турбина. Если в обоих коленах находится вода, то в пространстве, находящемся над водою, господствует давление пара, соответствующее данной температуре воды.

Рис. 17. Клод перед своим аппаратом, с помощью которого он демонстрирует использование морского тепла. Левый сосуд содержит воду при температуре в 28°, правый — лед, служащий конденсирующим средством.

Клод исчисляет мощность своей машины, исходя из предположения, что при достаточном поступлении в нее теплой воды каждый кубический метр воды отдает 5 000 калорий и производит 8 кг пара. Изобретатель полагает, что, пропуская в секунду 1 000 куб. м воды через паровой котел, можно получить 600 000 л. с. По сравнению с этим проектом все попытки использовать морские приливы для получения энергии теряют всякое значение, и даже современные станции, получающие энергию из угля, нефти или водяных турбин, отступают по мнению изобретателя далеко на задний план, если их сопоставить с его машиной, работающей в 20 раз дешевле. Хотя эта идея весьма соблазнительна и осуществление ее можно только приветствовать, однако к оптимизму Клода приходится отнестись очень скептически; ибо путь от лаборатории к широкому техническому применению очень далек и труден, в особенности в том случае, когда приходится иметь дело с силами, которые не поддаются измерению в стенах лаборатории.

Как бы то ни было, из вышеизложенного уясняется, с каким упорством изобретатели и техника трудятся над проблемой покорения чудовищных сил океана и использования их на службе человека.