maailman valtameret ja meret ovat erinomaisia uusiutuvia energialähteitä aalto-ja vuorovesiliikkeiden sisältämän energian vuoksi. Aaltoliikkeiden ja vuorovesivirtojen liike-energian valjastaminen ja sen käyttö sähköntuotantoon auttaa lisäämään fossiilisten polttoaineiden ja muiden uusiutuvien energialähteiden tarjontaa.

vuorovesienergiaan liittyvän infrastruktuurin rakentaminen ei kuitenkaan etene yhtä nopeasti kuin muiden uusiutuvien energialähteiden, kuten tuulipuistojen ja vesivoimaloiden, rakentaminen. Yksi syy teknologian viivästyneeseen käyttöönottoon on vuorovesivoiman talteenottoon liittyvät kustannukset.

vuorovesihankkeen merenalaiset laitteet ja rakennuskustannukset vaativat huomattavaa pääomaa, minkä vuoksi teknologia on kallista. Silti investointi tuottaa varmasti tulosta pitkällä aikavälillä, varsinkin kun maailma tarvitsee mahdollisimman paljon vaihtoehtoisia voimanlähteitä.

mitä on vuorovesienergia?

vuorovesienergia syntyy valtamerten vuoroveden ja virtausten liikkeestä. Veden nousu ja lasku, jota kutsutaan myös vuorovesivirtaukseksi, on liike-energian muoto, jota voidaan käyttää sähkön tuottamiseen. Mutta ensin se energia pitää vangita. Vaikka tuuliturbiinit valjastavat tuulivoiman ja aurinkopaneelit imevät auringon energiaa, vuorovesi-ja merivirtojen sisältämän energian talteenotossa käytetään apuna vuorovesi-ja virtausturbiineja.

miten Vuorovesienergiaa saadaan

vuoroveden voiman valjastamiseen liittyy useita menetelmiä.

Vuorovesiturbiinit

Vuorovesiturbiinit toimivat tuuliturbiinien tavoin, paitsi että ne toimivat vedenpinnan alla, kun taas niiden tuuliturbiinit toimivat sen yläpuolella. Liikkuva ilma pyörittää tuuliturbiineja merivirtojen kääntäessä vuorovesiturbiinien lapoja. Merenpohjaan kiinnitetyt turbiinit hyödyntävät alueen voimakasta vuorovesivirtausta.

virran voima työntää turbiinin lapoja, jotka sitten pyörittävät vuorovesigeneraattoriin kytkettyä roottoria. Vuorovesigeneraattoreista tuleva sähkö käytetään sitten sähköntuotantoon.

koska vesi on 800 kertaa tiheämpää kuin ilma, vuorovesiturbiinien roottorit ovat pienempiä kuin tuuliturbiinien roottorit. Sellaisenaan ne voidaan sijoittaa paljon lähemmäksi toisiaan, mikä tarkoittaa, että ne vievät vähemmän tilaa.

Vuorovesivallit

vuorovesivalli on patoa muistuttava rakennelma. Se on yleensä asennettu vuorovesireikiä tai laguunit, jotka kokevat vuorovesialueella yli 5 metriä. Se koostuu yleensä sulkuporteista, turbiineista, padoista ja laivalukoista.

laskuveden sulkuportit säätelevät vedenkorkeutta ja virtausnopeutta. Niiden avulla vesi voi tulla sisään korkean vuoroveden aikana ja virrata ulos matalien vuorovesien aikana rakennelman pohjalle sijoitettujen vuorovesiturbiinien kautta.

sulkuja käyttävä vuorovesivoimajärjestelmä tuottaa sähköä samoilla vesivoimaloissa käytetyillä periaatteilla, paitsi että vuorovesivirrat virtaavat molempiin suuntiin sen sijaan, että ne liikkuisivat korkealta alueelta.

Vuorovesiaidat

vuorovesiaidassa yhdistyvät vuorovesiturbiinin ja vuorovesiturbiinin ominaisuudet. Vuorovesiturbiinit on asennettu yksittäin merenpohjaan, mutta vuorovesiaidat ovat sarja toisiinsa kytkettyjä pystyakselisia turbiineja, jotka on pystytetty merenpohjaan.

Kuun vetovoiman vuoksi vuorovedet heikkenevät ja virtaavat, ja veden liike tuottaa huomattavan määrän energiaa. Vuorovesiaidat vangitsevat tämän energian. Kuten vuorovesipuomeilla, turbiinin lapojen läpi kulkevien vuorovesivirtausten voima tuottaa sähköä. Mutta toisin kuin vuorovesiaallot, jotka tukkivat veden virtauksen, vuorovesiaidat päästävät veden läpi.

Vuorovesienergiakustannukset

useat tekijät määrittävät minkä tahansa hankkeen, erityisesti laajan infrastruktuurin, rakennus-ja ylläpitokustannukset. Vuorovesivoimalaitoksen tai vuorovesivoimalaitoksen kunto ja sijainti vaikuttavat vuorovesivoimaa hyödyntävien laitosten rakentamiseen liittyviin etukustannuksiin.

yleisesti vuorovesiturbiinit ovat pääomavaltaisempia kuin merituulivoimalahankkeissa käytettävät, ja vuorovesivoimala on yksi kalleimmista uusiutuvista voimaloista. Suuret pääomakustannukset johtuvat pääasiassa monimutkaisesta ja laajasta insinöörityöstä, jota tarvitaan voimalaitoksen rakentamiseen, asentamiseen ja liittämiseen sähköverkkoon.

koska kyseessä on suhteellisen uusi tekniikka, on olemassa rajallisesti tietoa, josta voidaan tehdä lopullisia lukuja kustannuksista. Useiden olemassa olevien vuorovesienergiahankkeiden tarkastelu auttoi antamaan taloudellista ohjausta vuorovesienergian alku-ja ylläpitokustannuksista.

jotta satsaus olisi kannattavaa, vuorovesienergia maksaa Kanadan kaltaisilla alueilla noin 0,66 Kanadan dollaria kilowattituntia kohden. Sen sijaan turbiinien rakentaminen merituuliprojekteihin maksaa noin 0,2-0,3 dollaria kilowattitunnilta.

yleensä Sähkön tuottaminen vuorovesienergiaa varten maksaa tyypillisesti kahdesta yhdeksään kertaa enemmän kuin tuulienergian huippuhinta keskimäärin.

maailman Vuorovesivoimalat

jotta ymmärtäisimme paremmin, kannattaako vuorovesivoimaa investoida, tarkastelkaamme joitakin maailman suurimmista vuorovesivoimaloista.

Sihwan vuorovesivoimalaitos (Etelä-Korea)

tämä vuorovesivoimalaitos on maailman laajin ja kallein vuorovesivoimalaitos, jonka kapasiteetti on 254 MW. Rakennettu vuonna 2011, se vaati pääomaa 298 miljoonaa dollaria.

se koostuu 10 generaattorista ja muuttaa vuorovesivoimaa sähköksi, jonka määrä on yli 550 GW vuodessa käyttämällä upotettuja polttimoturbiineja.

rakennuskustannusten ja sen tuottaman kapasiteetin analyysi osoittaa, että sihwan vuorovesivoimalaitoksen asentaminen maksaa 117 dollaria kilowattituntia kohti. Samaan aikaan kuluttajat maksavat 0 dollaria.02 / kWh sen tuottaman sähkön osalta.

la Rancen vuorovesivoimala (Ranska)

Tämä Ranskan Bretagnessa Rance-joen suulla sijaitseva vuorovesivoimala aloitti toimintansa vuonna 1966, mikä tekee siitä maailman vanhimman vuorovesivoimalan. Se on myös maailman toiseksi suurin vuorovesiprojekti.

voimalan rakentaminen vaati 115 miljoonan dollarin pääomakustannukset. Tämän voimalan vuorovesivoimakustannukset ovat viime aikoina olleet 382 dollaria kilowattitunnilta, ja sen tuottama sähkö on vaihdellut välillä 0,04-0,12 dollaria kilowattitunnilta.

Annapolis Royal Generating Station (Kanada)

Fundynlahdella Nova Scotiassa Kanadassa sijaitseva vuorovesienergia-asema on maailman kolmanneksi suurin. Rakentaminen aloitettiin vuonna 1980, ja voimalaitos alkoi tuottaa energiaa vuonna 1984.

laitoksen toiminnan aikana sen huippukapasiteetti oli 50 gigawattituntia vuodessa. Se riittää 4 500 kotiin.

laitos poistettiin käytöstä vuonna 2019 laitevian vuoksi.

Jiangxian Vuorovesivoimala (Kiina)

tämä on Kiinan suurin vuorovesivoimala ja ensimmäinen Aasiassa rakennettu. Projekti alkoi vuonna 1974, ja ensimmäinen turbiini otettiin käyttöön vuonna 1980, huippukapasiteetti oli 500 W.

vuorovesivoimalan kapasiteettiin lisättiin vuosien mittaan lisää turbiineja, jotka ovat nyt 6,5 GWh vuodessa.

Kislaya Guban Vuorovesivoimala (Venäjä)

vuonna 1968 rakennetun Kislaya Giban Vuorovesivoimalan kapasiteetti oli aluksi vain noin 0,4 MW. Se suljettiin vuosikymmeneksi, ja kun se avattiin uudelleen vuonna 2004, uudet laitteet ja teknologian kehitys johtivat sähköntuotannon kasvuun. Sen kapasiteetti on nyt 1,7 megawattia.

onko vuorovesienergia sen arvoista?

vaikka vuorovesivoima on yleensä ennustettavampaa kuin aurinko-tai Tuulivoima, vuorovesivoima vaihtelee yleensä kohteiden välillä. Maailmanlaajuisesti vaihtelu vaihtelee nollan tuntumasta yli 16 metriin (52 jalkaa). Lisäksi vuorovesi aaltoilee ja virtaa taivaankappaleiden vetovoiman mukaan. Tämä tarkoittaa sitä, että kaikki alueet eivät ole ihanteellisia paikkoja vuoroveden voiman valjastamiseen.

keskimäärin verrattuna muihin suositumpiin uusiutuviin energialähteisiin, kuten aurinko -, tuuli -, maalämpö-ja vesivoimaan, vuorovesienergian kuormituskerroin on pienempi, yleensä 20-35%. Laskuveden aikaan toimiva vuorovesienergialaitos tuottaa sähköä vain puolet ajasta. Taloudellisessa käytössä vuorovesialueen on oltava vähintään 7 metriä.

Vuorovesivoimantuotanto rajoittuu myös jaksoon, jolloin vuorovedet muuttuvat, koska liike-energia tulee veden liikkeestä noina aikoina. Näin ollen vuorovesienergialaitosten sähköntuotanto on maksimissaan vain noin 12 tunnin välein vuoroveden laskiessa. Vuoroveden vaihtumisen välisenä 6 tunnin aikana ei synny sähköntuotantoa.

kustannusten osalta vuorovesivoiman käyttö sähköntuotantoon on vähemmän kilpailukykyistä kuin muiden uusiutuvien energialähteiden hyödyntäminen. Tämän hintahaitarin taustalla on pienempi kuormituskerroin ja vähäiset tuotantohuippuajat.

esimerkiksi vaikka vuorovesienergia on luotettavampaa kuin Tuulivoima, vuorovesienergialla tuotettu sähkö on kahdesta yhdeksään kertaa kalliimpaa kuin tuulivoimalla tuotetun sähkön keskihinta.

vuorovesienergian hyödyt

• ympäristöystävällinen: vuorovesienergia on vihreä energianlähde, koska vuorovesivoimala tuottaa sähköä päästämättä kasvihuonekaasuja. Ilmaston lämpenemisen uhan vuoksi päästöttömillä energialähteillä on merkittävä rooli ilmastonmuutoksen torjunnassa.
• ennustettavuus: vuorovedet heikkenevät ja virtaavat taivaankappaleiden aiheuttaman painovoiman takia, joka saa vuoroveden muuttumaan joka päivä. Ennustettavuus helpottaa tehokkaasti vuorovesivoimalla toimivien tilojen rakentamista ja järjestelmien luomista.
• suuri teho: veden tiheyden vuoksi (noin 800 kertaa tiheämpi kuin ilma) vuorovesiturbiinit tuottavat suuremman määrän energiaa kuin niiden samankokoiset tuuliturbiinit.
• hyötysuhde: veden tiheyden vuoksi sähköä on helppo tuottaa vuorovesivoimalla. Jopa niinkin alhainen veden nopeus kuin 1 metri sekunnissa (2,2 mailia tunnissa) voi tuottaa energiaa, kun taas tuulivoimalat tarvitsevat yleensä 3-4 mailia sekunnissa (7-9 mailia tunnissa) alkaakseen tuottaa energiaa. Näin vuorovesiturbiinit saavat työnsä tehtyä silloinkin, kun vesiolosuhteet ovat kaukana ihanteellisista.
• uusiutuvuus: vuorovesi virtaa aina, ja sitä esiintyy lukuisissa paikoissa eri puolilla maapalloa. Lisäksi vuorovesivirtojen tuottaman voiman valjastaminen ei vähennä niiden tulevaisuudessa tuottamaa energiaa eikä heikennä lähdettä. Tämä tekee vuorovesienergiasta aidosti uusiutuvaa.

vuorovesienergian haitat

• kustannukset: vuorovesienergian taustalla oleva teknologia aiheuttaa suuria kustannuksia. Vuorovesivoimalat sijaitsevat tyypillisesti merellä. Siksi niiden on oltava tukevia, mikä aiheuttaa rakennuskustannusten räjähdysmäisen kasvun. Komponentit ja laitteet tulisi myös valmistaa kalliimmista korroosionkestävistä materiaaleista.
• vaikutus meren eliöstöön: Kalat ja muut merieläimet voivat juuttua turbiineihin, ja sulkuputket voivat häiritä veden luonnollista virtausta.
• Sijaintirajat: Vuorovesivoimaloita on rakennettava lähelle rannikkoa, missä virtaukset ovat voimakkaimpia, jolloin ne rajoittuvat rannikkovaltioihin. Joissakin tapauksissa asemat ovat kaukana sähköverkosta, mikä tekee niiden tuottaman sähkön siirtämisestä kalliimpaa.
• huolto: koska ne ovat lähellä merta, korroosio voi vahingoittaa koneita, joten säännöllinen ja intensiivisempi huolto on tarpeen.

Usein kysyttyä

viimeiset ajatukset

vuoroveden synnyttämän voiman valjastaminen lisää puhtaista ja vihreistä lähteistä tulevia energiavarastoja. Tämä on tervetullut skenaario, sillä ilmastonmuutoksen yleisyys ja vaikutukset kasvavat.

koska vuorovesienergia on suhteellisen uusi teknologia, sen käyttöönotossa on kuitenkin monia haasteita. Taloudellisesti vuorovesivoima näyttää kilpailukyvyttömältä infrastruktuurin vaatimien valtavien pääomakustannusten vuoksi. Vuorovesivoimaloiden sähkönhinnat ovat huomattavasti kalliimpia, mikä estää sähkölaitoksia lisäämästä vuorovesienergiaa voimanlähteeseensä.