Использование океанических течений для устойчивого производства энергии

Океаны занимают более 70% поверхности Земли и служат резервуарами для выработки чистой энергии благодаря постоянным и предсказуемым океаническим течениям. В отличие от более изменчивой природы ветра или солнечной энергии, океанские течения обеспечивают постоянный поток энергии, однако технология эффективного использования этого ресурса все еще находится в зачаточном состоянии.

В новаторском исследовании, опубликованном в журнале Renewable Energy, команда ученых использовала более 30 лет данных, собранных с дрейфующих буев, расположенных по всему миру. Этот анализ, включающий более 43 миллионов точек данных, позволил получить более четкое представление о том, где расположены самые сильные и надежные океанические течения. Исследование выявило особенно перспективные регионы, в частности, у юго-восточной Флориды и Южной Африки, где океанские течения демонстрируют плотность энергии, превышающую 2500 ватт на квадратный метр - примерно в 2,5 раза сильнее, чем лучшие ветряные электростанции.

Исследователь Махсан Садофипур, доктор философии, прокомментировал: "Наше исследование показало, что около 75% областей с высокой плотностью энергии занимают около 490 000 квадратных километров океана. В большинстве из них уровень энергии составляет от 500 до 1 000 ватт на квадратный метр". Эти результаты свидетельствуют о значительном потенциале получения энергии из океанических течений, особенно в районах, где преобладает умеренная плотность энергии.

Однако процесс получения энергии из океанских течений сопряжен с рядом трудностей. Глубокие воды и сильные течения создают сложности в проектировании, особенно в таких местах, как Япония, Бразилия и часть Южной Африки, где мощные течения существуют, но на глубине более 1000 метров. Джеймс Х. ВанЗвитен-младший, доктор философии, доцент, участвовавший в исследовании, пояснил: "Глубина и сила океанских течений сильно влияют на то, как должны быть размещены турбины".

Изменчивость океанических течений также создает трудности, поскольку сезонные изменения влияют на время оптимального производства энергии. Например, более сильные течения у Восточного побережья США обычно возникают в теплые месяцы, что совпадает с увеличением потребности в энергии для охлаждения. Аналогичным образом, в Южной Африке пик силы течений приходится на летние месяцы, что еще больше усложняет планирование производства энергии.

Исследование подчеркивает необходимость точных измерений для повышения надежности прогнозов относительно выработки энергии океаническими течениями. Юфей Танг, доктор философии, отметил: "В таких регионах, как Бразилия и Южная Африка, измерения ограничены, что делает прогнозы менее достоверными". Расширение усилий по сбору данных, возможно, с помощью таких методов, как акустические доплеровские профилографы течений, может раскрыть их энергетический потенциал.

По мере развития технологий и получения большего количества данных океанические течения могут внести значительный вклад в удовлетворение будущих энергетических потребностей. Габриэль Альсенас, директор центра морских возобновляемых источников энергии, участвовавшего в исследовании, сказал: "Это новаторское исследование еще больше укрепляет Юго-Восточную Флориду как одно из главных мест для использования энергии океанских течений". Поддержка со стороны таких крупных организаций, как Национальный научный фонд и Министерство энергетики США, подчеркивает важность разработки этого экологически чистого энергетического ресурса.

Исследование показывает, что, хотя потенциал энергии океанических течений огромен, его реализация потребует значительных инвестиций и инноваций. Необходимо совершенствовать технологию турбин и оборудования, способного противостоять суровым океаническим условиям, а также тщательно планировать меры по устранению экологических последствий, которые могут возникнуть в результате установки турбин.

Поскольку мировые потребности в электроэнергии продолжают расти, использование энергии океана может стать перспективным и устойчивым вариантом, особенно для прибрежных сообществ и островов, где зависимость от импортного топлива остается высокой. Однако на этом пути предстоит преодолеть множество препятствий.