Метановые дамбы извлекут энергию придонной воды
В пресловутом глобальном потеплении чего лишь не обвиняли. Про выбросы тепловых автомобилей и электростанций не знает лишь ленивый. Но вот о вкладе в парниковый эффект чистых, помой-му, гидроэлектростанций — известно не всем.
В это же время, как выяснилось, данный таинственный недочёт ГЭС возможно обратить в дополнительную энергию.
Громадные и не весьма гидроэлектростанции вносят солидной вклад в энергетику планеты. Но, как узнается, не только в энергетику.
Гидроэлектростанции производят в атмосферу метан, растворённый в воде. А метан — в 20 раз более сильный парниковый газ, чем газ углекислый.
Метан вырабатывается бактериями на дне озёр и рек в тех местах, где имеется органика, но мало кислорода. Ясно, что количество метана в воде может очень сильно варьироваться в зависимости от местных условий (растительности в воде, её температуры, формы бассейна, глубины и многих вторых параметров).
Но, скажем, в водоёмах тропических районов Бразилии выработка эта весьма и весьма велика.
Плотина Тукуруи (Tucurui) на реке Токантинс — одна из наибольших ГЭС Бразилии (фото с сайта spcom.eng.br).
Казалось бы, человек на такие процессы мало воздействует. Но в той же Бразилии львиная часть электричества вырабатывается на ГЭС.
И, как говорят критики данной разработке, иные громадные плотины выбрасывают в воздух больше парниковых газов (в пересчёте с метана на CO2), чем выбрасывала бы тепловая электростанция той же мощности. Потому, говорят эксперты, громадные ГЭС в тропиках вредны для внешней среды (классические для всех ГЭС неприятности, которые связаны с затоплением лесов при возведении плотины, мы не разглядываем).
Как происходит выброс метана? Трубы, подводящие воду к турбинам ГЭС, забирают её приблизительно у основания водохранилища. В частности в нижней части этого большого массива воды растворено больше метана.
По окончании прохождения турбин, уже за плотиной, вода эта оказывается на широком открытом пространстве. Давление быстро падает, и происходит то же, что при открытии бутылки с газировкой — растворённый газ выбрасывается в атмосферу.
Гидроэлектростанция Итапу (Itaipu) на реке Парана в собственности Бразилии и Парагваю. Это самая громадная ГЭС в мире, её мощность образовывает 14 гигаватт.
Эта ГЭС снабжает 95% потребляемой энергии в Парагвае и 24% в Бразилии (фото Itaipu Binacional).
Сейчас бразильские учёные придумали, как одним выстрелом убить двух парниковые — выбросы и зайцев ГЭС обуздать, и взять даровую дополнительную энергию.
Необыкновенную идею развивают Фернандо Рамос (Fernando Ramos) из объединённой лаборатории вычислений и прикладной математики (Laboratorio Associado de Computacao e Matematica Aplicada) бразильского национального университета космических изучений (INPE) и его коллеги по университету.
Они предлагают возвести перед плотиной металлическую мембрану, расположенную под углом ко дну и не доходящую до поверхности воды. Она направляла бы к турбинам верхний слой воды в водохранилище, блокируя донные слои, богатые метаном.
Очевидно, расход воды через ГЭС не должен упасть. Потому «нижняя» вода не просто задерживается.
Особый насос с водозаборником вблизи дна обязан откачивать богатую метаном воду наверх — в особое плавающее устройство для отделения метана.
Оно представляет собой закрытый в корпусе ротор, что будет разбивать воду на капли. Из них обязан скоро выходить метан.
Его будут откачивать в резервуары и, в конечном счёте, сжигать в теплоэлектростанции, которую должны возвести рядом с ГЭС.
Высвобожденную же от метана воду выпустят в основной, верхний поток и потом, как в большинстве случаев, она будет крутить турбины ГЭС.
Схема совокупности захвата речного метана: 1 — плотина ГЭС, 2 — заякоренный металлический барьер, 3 — забор воды с растворённым метаном, 4 — совокупность извлечения метана, 5 — буи (иллюстрация с сайта news.bbc.co.uk).
Очевидно, от сжигания метана будет образовываться углекислый газ. Но он не даёт для того чтобы замечательного парникового результата, как сам метан, что в противном случае бы выпущен в воздух. Лишь с вредом, без всякой пользы.
А так он даст прибавку в мощности электростанции, что для сохранения природы (в плане сокращения потребления нефтяного горючего, к примеру) — также плюс.
К тому же направляться не забывать, что речной метан имеет биологическое происхождение, и практически углекислый газ, получающийся при его сжигании — тот газ, что ранее забрали из воздуха растения. Так что баланс этого парникового газа кроме того не нарушается.
Эксперты INPE посчитали, что громадные плотины ГЭС во всём мире каждый год выбрасывают метан, эквивалентный по парниковому эффекту примерно 800 миллионам тысячь киллограм углекислого газа. Это намного больше, чем, например, годовой выброс CO2 таковой страны, как Англия.
на данный момент у Бразилии имеются широкие замыслы по возведению последовательности новых ГЭС на собственных реках. Нужно ли пояснять, что вопрос с глобальным потеплением и метаном — один из пунктов, за что цепляются соперники строительства новых плотин.
Тут-то и окажет помощь проект от INPE. Его учёные оценили, что кое-какие ГЭС страны, питающиеся водой очень богатой метаном, имели возможность бы при помощи совокупности захвата метана расширить производство электричества на 50%. А также в случае если это число — теоретический предел, попытаться стоит.
Так как сама разработка, в неспециализированном-то, несложна.
Быть может, не так долго осталось ждать в технических энциклопедиях и музеях гидроэлектростанции удалят из раздела экологически чистых источников энергии.
А позднее — вернут на место (фото с сайта riverheritagemuseum.org).
Вот бразильцы и собираются попытаться. Для начала — продемонстрировав работу опытного образца совокупности.
Это должно случиться позднее в этом году. К примеру, учёные уверены, что метановая тепловая станция произведёт энергии больше, чем будет израсходовано для работы совокупности захвата метана (водяные насосы и другое).
Но кто знает, что окажется в действительности?
Действительно, бразильские эксперты придумали ещё один умный движение — извлекать метан возможно было бы в основном ночью, в то время, когда потребление электричества снижено, и мощности ГЭС становятся попросту избыточными. Избыток направляли бы на работу водяных роторов и насосов совокупности.
А сжигать газ возможно было бы днём — на протяжении пика энергопотребления.
Врач Рамос говорит: «Мы не можем отвернуться от данной неприятности. Практически, лучше сейчас признать, что имеется неприятность, и применять данный даровой метан, дабы создавать энергию».
Данный проект — далеко не первый, пробующий примирить существующие разработки выработки электричества с растущими требованиями к экологической чистоте данной отрасли. Лишь, полагаем, как и во многих вторых случаях, массовое распространение эта разработка возьмёт только при том, что кроме «зелёного» результата будет удачна в денежном замысле.
А это возможно будет доказать только на опыте.
