Energia pływów: czym jest i jak działa?

Jedna z najbardziej nieznanych odnawialnych źródeł energii, a jednocześnie o największym potencjale ze wszystkich; Dzisiaj odkryliśmy energię pływów

Żyjemy na planecie, gdzie 70% powierzchni Ziemi pokrywa woda, z czego 97,6% to wody morskie i oceaniczne. Ta rzeczywistość, o której często zapominamy, pokazuje, że nasze istnienie jest ściśle związane z wodami, które nas otaczają i kształtują naszą geografię. Od zarania dziejów wykorzystywaliśmy te wody do niezliczonych celów dla własnej korzyści, budując nasze społeczeństwa w komunii z nimi i rozumiejąc ich złożone funkcjonowanie poprzez obserwację na przestrzeni lat. Dziś to znaczenie tylko się podwoiło; morze, oprócz tego, że jest źródłem pożywienia i gigantyczną autostradą transportu towarów, okazało się kluczowym źródłem wytwarzania energii. Era energii odnawialnej skupiła się na morzu, biorąc pod uwagę jego ogromny potencjał, czego efektem jest energia pływów morskich.

Być może pierwszym pytaniem, na które należy odpowiedzieć, jest czym jest energia pływów morskich? Możemy ją zdefiniować jako rodzaj alternatywnej energii odnawialnej, która, wykorzystując technologię na swoją korzyść, jest w stanie wykorzystać ruchy pływów morskich, wywołane przez grawitacyjne oddziaływanie Słońca i Księżyca, do wytwarzania czystej energii elektrycznej. Jej wielką zaletą jest to, że jest to wysoce przewidywalna energia odnawialna, w przeciwieństwie do innych rodzajów energii, które są bardziej zależne od mniej przewidywalnych zjawisk meteorologicznych, takich jak Słońce czy wiatr. Powód? Znamy cykle pływów morskich z dużą dokładnością, co pozwala nam wiedzieć, kiedy możemy włączyć energię elektryczną generowaną przez pływy do miksu energetycznego. Ciekawe, prawda?

Jak działa energia pływów?

Jak już powiedzieliśmy, woda porusza się w zależności od grawitacyjnego wpływu Księżyca i Słońca na naszą planetę. W ten sposób siła ta odkształca masy wody, powodując ich ruch i generując prądy i ruchy, które nazywamy pływami. Każdy, kto ma choćby minimalną wiedzę o środowisku morskim, wie o istnieniu przypływów i odpływów. Otóż elektrownie pływowe wykorzystują te wahania wody na swoją korzyść, aby wytwarzać energię. W jaki sposób? Spójrzmy na to według typu elektrowni:

Elektrownia typu zaporowego

Elektrownie typu zaporowego są najbliższe elektrowniom wodnym stosowanym w środowisku morskim. Dzięki zainstalowaniu jednej lub więcej ścian oporowych (tam) w celu utworzenia sztucznego spadku, woda jest zatrzymywana przez kanały wypełniające, gdy przypływ osiąga swój szczyt. W ten sposób zalana grobla znajduje się pod kątem do naturalnego zwierciadła wody, gdy przypływ zaczyna się cofać. W tym momencie otwierają się wrota kanału, aby woda mogła krążyć przez turbiny; gdzie śmigła zaczynają się gwałtownie obracać, aby napędzać generator, który z kolei wytwarza energię elektryczną.

Chociaż jej działanie wydaje się proste, jest to projekt wymagający bardzo specjalnych warunków; jest bardzo niewiele miejsc, które spełniają warunki do umieszczenia instalacji tego typu. Co więcej, tego typu instalacje generują znaczący wpływ na środowisko, ponieważ są zlokalizowane w estuariach lub zatokach, które są przekształcane na potrzeby człowieka.

W całym tym procesie fundamentalna jest rola rozdzielnic elektrycznych znajdujących się obok stacji. Po wytworzeniu energii przepływa ona przez sieć przesyłową, aby trafić do podstacji, gdzie jej napięcie wzrasta, aby zwiększyć wydajność podczas transportu i zminimalizować straty.

W całym tym procesie fundamentalna jest rola rozdzielnic elektrycznych znajdujących się obok stacji. Po wytworzeniu energii przepływa ona przez sieć przesyłową i trafia do podstacji, gdzie jej napięcie wzrasta, aby zwiększyć wydajność podczas transportu i zminimalizować straty.

W całym procesie fundamentalna jest rola rozdzielnic elektrycznych znajdujących się obok stacji. Po wytworzeniu energii przepływa ona przez sieć przesyłową, aby trafić … W tym miejscu do akcji wkraczają takie urządzenia, jak transformatory elektryczne, które umożliwiają tę zmianę napięcia, oraz ogniwa rozdziału pierwotnego, które działają jak duże przełączniki, chroniąc całą stację w razie awarii. Po przekształceniu energia trafia do słupów wysokiego napięcia, skąd jest transportowana do punktów poboru.

DODAJEMY GRAFIKĘ

Elektrownia prądów pływowych

Jest to instalacja składająca się z zestawu generatorów zakotwiczonych do dna morskiego, którą moglibyśmy porównać do turbiny wiatrowej, a której rolą jest wykorzystanie ruchu wody w sposób podobny do tego, w jaki robią to generatory wiatrowe. Jest to najmniej inwazyjna typologia dla środowiska, a jej koszt jest niższy niż pozostałych, biorąc pod uwagę, że są to instalacje o znacznie prostszej konstrukcji; coś, co stopniowo zwiększa jego udział w rynku w porównaniu z innymi rozwiązaniami.

Kiedy prądy przepływają przez instalację typu „Generatory Prądów Pływowych” (TSG), energia kinetyczna wody przepływa przez turbiny, tak jak prądy wiatru w znanych nam turbinach wiatrowych, aktywując je i generując ruch niezbędny do uruchomienia wzmacniacza, a następnie generatora. I voilà, „teraz” mamy energię elektryczną.

Ale, tak jak w poprzednim przypadku, energia elektryczna musi zostać przetransportowana. W tym przypadku, ponieważ energia jest generowana w mniejszych mocach, przepływa ona przez centra transformacji; które przetwarzają energię elektryczną, stale chroniąc sieć i dystrybuując ją bezpośrednio do punktów poboru.

DODAJEMY GRAFIKĘ

Centrum dynamicznej energii pływów

Najnowszym rodzajem elektrowni pływowych jest tzw. elektrownia dynamiczna, czyli DTP (Dynamic Tidal Power). Jest to technologia, wciąż w fazie teoretycznej, która ma na celu wykorzystanie interakcji energii kinetycznej i potencjalnej generowanej przez prądy pływowe. Aby to osiągnąć, proponuje się budowę systemów dużych zapór, o długości od 30 do 50 kilometrów, od wybrzeża do morza, które nie będą ograniczać określonego obszaru. W ten sposób powstanie rodzaj wału w kształcie litery T, który generuje różnicę poziomu morza po obu stronach dłuższego wału, wyposażonego w turbiny, aby wykorzystać przepływ wody z jednej strony na drugą. Niektóre propozycje szacują moc wytwórczą jednej z tych elektrowni na 6–17 GW, co z kolei wymagałoby specjalnych warunków geologicznych występujących w takich krajach jak Korea Południowa czy Wielka Brytania.

Jakie są zalety i wady energii pływów?

Ogromny potencjał energii pływów jest niezaprzeczalny, chociaż w przypadku tego typu instalacji należy wziąć pod uwagę różne zalety i wady. Przyjrzyjmy się niektórym z nich:

Główne zalety

• Jest to 100% odnawialne źródło energii.
• Produkcja jest stała podczas zmian pływów.
• Cykle morskie są przewidywalne, dlatego produkcję można szacować energia.
• Gęstość wytwarzania energii na instalację jest większa niż w przypadku innych źródeł energii.
• Jego koszty utrzymania są stosunkowo niskie.
• Zapory pływowe pełnią również funkcję murów oporowych chroniących przed powodziami.
• W wyniku wytwarzania nie powstają żadne odpady
• Żywotność tych elektrowni wynosi od 75 do 100 lat, co obniża ich roczne koszty eksploatacji.
• Współczynnik wykorzystania elektrowni tego typu wynosi 80%, co jest wartością zbliżoną do elektrowni cieplnej, ale nieprodukującej

Główne wady

• Niektóre rodzaje elektrowni, takie jak zapory, wymagają wysokich inwestycji na budowę i są narażone na nieprzewidziane zmiany w zależności od warunków.
• Wymagają one bardzo specyficznych warunków geograficznych i orograficznych, które ograniczają ich instalację i uniemożliwiają ich skalowalność na całym świecie.
• Wpływ obiektu typu zapory na linię brzegową jest znaczący.
• Efektywny harmonogram wytwarzania wynosi maksymalnie 10 godzin dziennie dzień, zbiegając się z wahaniami pływów.
• Transport energii z wybrzeża na ląd wymaga inwestycji.
• Podobnie jak inne technologie, technologia musi być dostosowana tak, aby była odporna na korozję morską.

Jak widać, energia pływów ma duży potencjał, ale jest w dużym stopniu zależna od lokalizacji geograficznej, w której jest instalowana – dla której, podobnie jak w przypadku innych odnawialnych źródeł energii, wymagane jest przeprowadzenie studium wykonalności technicznej. konieczne — biorąc pod uwagę różnicę w energii, jaką pływy mogą generować w zależności od warunków orograficznych miejsca, w którym ma powstać obiekt. Tak więc obecnie energia pływów jest znacząco obecna w Korei Południowej, Francji, Kanadzie, Wielkiej Brytanii i Norwegii. Francja była pierwszym krajem, który przetestował jej wykorzystanie w latach 60. XX wieku w swojej elektrowni w Rance, która nadal działa.

Skoro już wiemy, czym jest energia pływów, jakie inne rodzaje energii morskiej istnieją?

Biorąc pod uwagę różnorodność oddziaływań mórz na naszą geografię, istnieje wiele rodzajów technologii odnawialnych, które mają na celu wykorzystanie energii wód na naszą korzyść. Niezależnie od tego, czy chodzi o estuaria, bagna, wybrzeża czy wnętrze morza, możemy znaleźć różne typologie, które możemy podsumować następująco:

• Energia prądu: Polega na wykorzystaniu energii kinetycznej prądów morskich do produkcji energii elektrycznej.
• Energia falowa: Wykorzystuje energię mechaniczną fal poprzez ich ruch do wytwarzania energii.
• Energia Gradient pływowy lub termiczny energia: Pozyskuje energię z różnicy temperatur generowanej przez prądy między wodami powierzchniowymi a dnem morskim; wytwarzając energię elektryczną za pomocą tej zmiany temperatury.
• Energia pływów: Już wiemy, jak to działa 🙂