В 1978 г. была испытана модель установки  длиной 50 м, состоявшая из 20 поплавков диаметром 1 м. Выработанная мощность составили 10 кВт. Разработан проект более мощной установки из 20 – 30 поплавков диаметром 15 м, укрепленных на валу, длиной 1200 м. Предполагаемая мощность установки 45 тыс.кВт. Подобные системы установлены у западных берегов Британских островов, могут обеспечить потребности Великобритании в электроэнергии.

     Большое внимание приобрела "океанотермическая  энергоконверсия" (ОТЭК), т.е. получение  электроэнергии за счет разности температур между поверхностными и засасываемыми насосом глубинными океанскими водами, например при использовании в замкнутом цикле турбины таких легкоиспаряющихся жидкостей как пропан, фреон или аммоний. В какой-то мере аналогичными, но как пока кажется, вероятно, более далекими представляются перспективы получения электроэнергии за счет различия между соленой и пресной, например морской и речной водой.

     Уже немало инженерного искусства вложено  в макеты генераторов электроэнергии, работающих за счет морского волнения, причем обсуждаются перспективы электростанций с мощностями на многие тысячи киловатт. Еще больше сулят гигантские турбины на таких интенсивных и стабильных океанских течениях, как Гольфстрим и Куросио, несущих соответственно 83 и 55 млн. куб.м/с воды со скоростью до 2 м/с, и Флоридского течения (30 млн. куб.м/с, скорость до 1,8 м/с). Cовременный уровень техники позволяет извлекать энергию течений при скорости потока более 1 м/с. При этом мощность от 1 кв.м поперечного сечения потока составляет около 1 кВт. Для океанской энергетики представляют интерес течения в проливах Гибралтарском, Ла-Манш, Курильских.

     Система "Кориолис"

     Программа " Кориолис" предусматривает установку  во Флоридском проливе в 30 км восточнее  города Майами 242 турбин с двумя рабочими колесами, вращающимися в противоположных направлениях. Пара рабочих колес размещается внутри полой камеры из алюминия, обеспечивающей плавучесть турбины. Для повышения эффективности лопасти колес предполагается сделать достаточно гибкими. Вся система "Кориолис" общей длиной 60 км будет ориентирована по основному потоку; ширина ее при расположении турбин в 22 ряда по 11 турбин в каждом составит 30 км. Агрегаты предполагается отбуксировать к месту установки и заглубить на 30 м, чтобы не препятствовать судоходству.

     Полезная  мощность каждой турбины с учетом затрат на эксплуатацию и потерь при  передаче на берег составит 43 МВт, что  позволит удовлетворить потребности  штата Флориды (США) на 10%. Первый опытный  образец подобной турбины диаметром 1,5 м был испытан во Флоридском проливе. Разработан также проект турбины с рабочим колесом диаметром 12 м и мощностью 400 кВт. Представляется, что некоторые из предлагавшихся океанских энергетических установок могут быть реализованы, и стать рентабельными уже в ближайшее время. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

     Геотермальная энергия

     Геотермальная энергия – это энергия в форме тепла, аккумулированная ниже поверхности «твердой» Земли. В одном литре «внутреннего пространства» Земли накоплено в среднем 2,6 кВтч энергии.

     За  счет теплосодержания Земли мы могли бы на 30 миллионов лет покрыть современную мировую потребность в энергии. Следовательно, накопленные в Земле запасы энергии, в масштабах человечества,  являются такими же неисчерпаемыми, как и запасы энергии Солнца.

     В Центральной Европе температура в верхних слоях Земли каждые 100 метров увеличивается в среднем на 3 °C. В верхней мантии Земли господствует температура в 1200 °C. В ядре Земли, вероятно, 6000 °C. Значение температур непосредственно у поверхности Земли определяется почти исключительно под действием Солнца. Но так как почва плохо проводит тепло, то на глубине ниже 15-20 м воздействие Солнца уже не определяется.

     По  сравнению с другими возобновляемыми  источниками энергии геотермия  имеет одно значительное преимущество: она всегда есть в наличии независимо от времени дня и года либо преобладающих климатических условий.

     Поскольку геотермию можно найти непосредственно  на месте, нет необходимости создавать  дорогостоящие транспортные системы. За счет предотвращения традиционного  процесса горения нет прямых выбросов углекислого газа; незначительные выбросы углекислого газа получаются только из-за применения электроагрегатов.

     Между тем, мы обладаем технологиями, позволяющими также практически повсеместно  использовать имеющиеся ресурсы. В  Германии на основе геотермии вырабатывается экологически чистое тепло установленной мощностью около 600 мегаватт (с использованием приповерхностной геотермии из тепловых насосов). Установленная мощность во всем мире составляет от 15000 до 20000 МВт (термической энергии) и 8400 МВт (электроэнергии). И это лишь небольшая часть того, что можно получать. Теплового потока из глубин, в принципе, достаточно для покрытия всего нашего теплопотребления. 
 
 
 

            Методы использования

     Приповерхностная  геотермия

     Уже в первых 100 м глубин можно использовать геотермические ресурсы, хотя там господствуют температуры лишь 8-12 °C. Для получения более высоких температур, необходимых для теплоснабжения, дополнительно требуется лишь тепловой насос. Грунтовые тепловые насосы накапливают первичную энергию и охраняют тем самым окружающую среду и климат. Поэтому земля Северный Рейн-Вестфалия поддерживает такое оборудование с помощью программы «Рациональное использование энергии и применение возобновляемых источников энергии» 

     Для выработки тепловой энергии в приповерхностной геотермии имеются следующие методы использования:

     Тепловые  насосы, использующие тепло грунтовых  вод:

     В подходящих местах грунтовые воды можно  отбирать через скважину и подводить  прямо к тепловому насосу. Однако воду следует снова закачивать в грунт, так что кроме подводящей скважины необходимо устанавливать и так называемую поглощающую скважину.

     Грунтовые коллекторы:

     На  глубине около 80-160 см в грунт горизонтально  прокладывают пластиковые трубки теплообменника. При помощи циркулирующей жидкости-теплоносителя тепло отбирается из грунта и доводится до необходимого уровня температуры с помощью теплового насоса.

     Геотермальные зонды:

     Зонды представляют собой вертикальные, чаще всего, глубиной от 30 до 100 м,  а иногда и более глубокие скважины, в которые устанавливаются пластиковые трубки. Они являются наиболее распространенным типом оборудования в Центральной и Северной Европе. Зонды, наполненные жидкостью-теплоносителем, нагревают или охлаждают подключенные к тепловому насосу отдельные жилые дома, офисы и промышленные здания или даже целые жилые комплексы. 
 

     Соприкасающиеся с грунтом бетонные элементы, энергетические сваи:

     Здесь имеются в виду статические необходимые  элементы и/ или фундаментные сваи, а также стены в грунте. В новостройках их можно оборудовать трубками теплообменника и вместе с тепловым насосом экономно использовать для отопления и охлаждения здания. 

     Глубинная геотермия

     Глубинные геотермальные зонды

     Принцип глубинных геотермальных зондов глубиной более 500 м впервые был испытан в Швейцарии в начале 90-х годов. В то время хотели продолжить использование старых скважин, например, скважин для поиска нефти и природного газа. Начиная с 1994 года также и в г. Пренцлау (Бранденбург) эксплуатируется глубинный геотермальный зонд глубиной почти 3000 м с использованием скважины, существовавшей раньше. Полученная энергия аккумулируется в сети централизованного теплоснабжения городских электростанций. Тепловой насос в виде промежуточного нагревательного элемента включен для повышения уровня геотермальных температур до температуры тепла, подаваемого по сетям централизованного теплоснабжения.

     Современные квартиры строятся таким образом, что  для них требуется лишь незначительное количество тепловой энергии; отопительные системы выполняются в виде низкотемпературных установок. Поэтому в настоящее время в Северном Рейне-Вестфалии впервые можно пойти немного другим путем: вода, нагретая в глубинном геотермальном зонде, через теплообменник отдает свою энергию в здания, затем в охлажденном виде возвращается обратно в недра для того, чтобы снова там нагреться и повторить свой цикл.

     Использование термальных вод

     В Германии геотермальные ТЭЦ появлялись сначала там, где в грунте имеются  термальные воды. Крупные известные  месторождения находятся, например, в Северогерманской низменности, в Южнонемецком молассовом бассейне между Дунаем и Альпами, под Швабским Альбом, в долине Верхнего Рейна либо, к примеру, в районе г. Ахен. Температура воды в них составляет примерно от 40 до 100 °C. В долине Верхнего Рейна и в Баварии имеются также месторождения термальных вод с температурами свыше 100 °C.

     Теплая  или горячая вода подается на поверхность  через глубокую скважину, затем охлаждается  и через другую скважину снова  отводиться обратно в грунт, притом в тот же пласт, из которого она была отобрана. Таким образом, в грунте сохраняется гидравлический баланс, и не выкачиваются запасы термальных вод. Полученное от воды тепло передается в сеть централизованного теплоснабжения. Такую систему теплоснабжения при помощи двух скважин называют геотермальным дублетом. В Германии их глубина составляет от 800 до 2500 м. Геотермальные ТЭЦ могут иметь инсталлированную мощность свыше 20 мегаватт и обеспечивать теплом многие тысячи квартир.

     Электроэнергия, получаемая из геотермических источников

     Геотермические  электростанции имеются на всех континентах, в большинстве случаев там, где  находятся месторождения пара и  горячих вод. С помощью традиционной технологии на электростанциях круглосуточно  производится электроэнергия. Освоены пока еще не все соответствующие ресурсы. Новые технологии расширяют возможности.

     Область более низких температур, начиная  со 100 °C, до сих пор невозможно было использовать для экономичного производства электроэнергии. Община города Альтгейма в Верхней Австрии уже в течение нескольких лет обеспечивается геотермальным теплом; начиная с 2000 года, она стала первым производителем электроэнергии, находящимся севернее Альп. С развитием тепловых турбин, работающих по органическому циклу Рэнкина, в данное время стало возможным использовать горячие термальные воды с температурой 106 °C для производства электроэнергии.

     Следующим шагом вперед стали электростанции, работающие по технологии «Hot-Dry-Rock» («горячие сухие горные породы») (HDR-электростанции). Хотя в Центральной Европе и нет месторождений пара или горячей воды, у нас также есть места с достаточно высокой температурой грунта. Для того чтобы натолкнуться на температуры, пригодные для производства электроэнергии, необходимы достаточно глубокие скважины.

     Основной  принцип действия звучит относительно просто: горячие горные породы, находящиеся  на глубине, осваиваются с помощью  скважин. С помощью давления воды, то есть гидравлически, между скважинами образуются или расширяются существующие протоки. Так формируются своеобразные подземные теплообменники, в которых может нагреваться вода, закачиваемая с поверхности земли, с тем, чтобы снова доставляться наверх и приводить в действие турбину. Циркуляция в HDR-системах происходит по замкнутому контуру, находящемуся под давлением, которое препятствует закипанию воды. Таким образом, пар образуется только на турбине.

     Команда Европейского проекта по исследованию технологии «Hot-Dry-Rock» в Суль-су-Форе во французской части Верхнерейнской низменности (Эльзас) в 1994-1997 годах смогла представить доказательства принципиальной пригодности данного метода. Суль-су-Форе выбрали в качестве центра этого проекта, поскольку данная община находится в центре крупнейшей тепловой аномалии Центральной Европы. Это позволило проводить работы на относительно небольших глубинах примерно от 3500 до 5000 м.

     Результаты  исследований, в которых приняли  участие также ученые из Северного  Рейна-Вестфалии, вывели европейских  исследователей в мировые лидеры в области развития HDR-технологии.

     На  основе этого воодушевляющего проекта  Федеральное правительство Швейцарии  приняло решение о сооружении первой собственной HDR-электростанции в районе г. Базель.

     Аккумулирование тепла и холода

     Тепло можно не только извлекать из Земли, но и аккумулировать в Земле.

     Накопители  геотермального зонда:

     Летом излишек тепла из зданий можно  передавать в грунт через геотермальные  зонды или энергетические сваи. Зимой  тепло можно обратно забирать из грунта.

     Соответствующий показательный объект был сооружен в Северном Рейне-Вестфалии еще в 1992 году. В центре технологий г. Дюссельдорф производится отопление и охлаждение комплекса зданий площадью 6650 м? с использованием геотермальной энергии. В установке геотермальных зондов 77 зондов глубиной по 35 м распределяются в четырех шахтах и производят отбор энергии мощностью 117,5 кВт.