Использование возобновляемой океанической приливной энергии

Когда прилив нарастает, шлюзовые ворота открываются, а затем закрываются, чтобы создать приливную запруду. Далее вода из запруды пропускается через турбины, генерируя электричество

Энергия приливов - это форма возобновляемой энергии, с помощью которой, используя циклическое движение океанических приливов, можно вырабатывать электроэнергию. Она является единственной формой энергии, которая напрямую связана с относительным перемещением системы Земля - Луна. [1]

Приливные силы, производимые Луной и Солнцем, в сочетании с вращением Земли, создают приливы. [1] Приливная энергия исходит от относительного движения больших водоемов.

Поскольку приливы на Земли в конечном итоге обусловлены гравитационным взаимодействием с Луной и Солнцем, а также собственным земным вращением, приливная энергия практически неисчерпаема и классифицируется как источник возобновляемой энергии. [1,2]

Как это работает

Существует три основных метода генерации приливной энергии: генератор приливного потока, приливная преграда и динамическая приливная сила.

Генератор приливного потока - это машина, которая извлекает энергию из движущихся водных масс. Эти устройства очень похожи на подводные ветряные турбины, и их иногда называют приливными турбинами. [1] На рис. 1 представлена схема такого генератора.

Приливная преграда - это, по сути, большая плотина, построенная через залив или реку. Большинство заграждений состоят из турбин, шлюзов, насыпей со шлюзами, и позволяют водным потокам течь в обоих направлениях.

Когда прилив нарастает, шлюзовые ворота открываются, а затем закрываются, чтобы создать приливную запруду. Далее вода из запруды пропускается через турбины, генерируя электричество. [2]

Динамическая приливная сила (ДПС) - это новый, непроверенный метод использования энергии приливов. ДПС включает в себя создание большого плотиноподобного сооружения, простирающегося от побережья до океана, образуя большую Т-образную форму дамбы.

Эта длинная Т-образная плотина должна препятствовать движению параллельных прибрежных колебательных приливных волн, которые проходят вдоль берегов континентальных шельфов и создают мощные течения. [1]

Одна плотина ДПС может осуществлять ежегодную выработку электроэнергии в размере около 23 млрд кВт∙ч (8,28∙ 10¹⁶ джоулей). Чтобы представить это число, можно взглянуть на среднестатистического европейского жителя, который потребляет около 6 800 кВт∙ч электричества в год. Исходя из этого, одна плотина ДПС может обеспечить энергией около 3,4 миллиона европейцев. [1]

Развитие приливной энергетики

Приливная энергия все еще относительно новое энергетическое направление, и многие из приливных технологий все еще находятся на ранней стадии развития. [3]

Дальнейшее развитие этих технологий имеет первостепенное значение для доказательства их надежности и снижения производственных затрат, масштабирования, снижения финансовых и эксплуатационных рисков. [3] Этого трудно добиться из-за недофинансирования отрасли. [3]

Кроме этого, существует препятствующие развитию приливной энергетики силы, допускающие возможность негативного воздействия на окружающую среду. В целом, донные среды обитания живых организмов могут быть затронуты энергетическими технологиями приливного течения из-за изменения свойств потоков воды, смены состава субстрата донных отложений и динамики их образования. Другие возможные последствия включают гибель рыбы, проплывающей через турбины, и риск столкновения морских млекопитающих с приливными фермами. [3]

Заключение

Возобновляемая энергия - неутихающая тема в современном мире. Приливная энергия, относительно новая и недостаточно развитая ее форма, предоставляющая много возможностей для крупномасштабного применения.

Возможно, следует приложить больше усилий и ресурсов для разработки и внедрения технологий, использующих энергию приливов и отливов, чтобы использовать силу океанов для энергоснабжения. Получив достаточное развитие, приливная энергия может стать жизнеспособной альтернативой ископаемому топливу.

 

Источник:

Collin Riccitelli. «Использование энергии океана»

Ссылки:

[1] M. Shaikh и соавторы, «Приливная сила: эффективный метод генерации энергии», Int. J. Sci. Eng. Res 2, 5, (2011), стр. 241-245.

[2] Z. White, «Приливная энергия», Физика 240, Стэнфордский университет, осень 2015.

[3] A. Uihlein и D. Magagna, «Волна и энергия приливного течения - обзор современного состояния исследований за пределами технологий», Renew. Sust. Energy Rev. 58, 1070 (2016).