a világ óceánjai és tengerei kiváló megújuló energiaforrások a hullámban és az árapálymozgásokban rejlő energia miatt. A hullámmozgásból és az árapály-áramlásból származó mozgási energia hasznosítása és villamosenergia-termelésre való felhasználása elősegíti a fosszilis tüzelőanyagok és más megújuló energiaforrások ellátásának növelését.

az árapályenergiával kapcsolatos infrastruktúra építése azonban nem halad olyan gyorsan, mint más megújuló energiaforrásokkal, például szélerőművekkel vagy vízerőművekkel. A technológia késleltetett elfogadásának egyik oka az árapályenergia befogásának költsége.

a tenger alatti berendezések és az árapály-projekt építési költségei jelentős tőkét igényelnek, ami a technológiát költséges javaslattá teszi. Ennek ellenére a beruházás hosszú távon biztosan megtérül, különösen mivel a világnak a lehető legtöbb alternatív energiaforrásra van szüksége.

mi az árapályenergia?

az Árapályenergiát az óceáni árapályok és áramlatok mozgása hozza létre. A víz emelkedése és bukása, amelyet árapály áramlásnak is neveznek, a kinetikus energia egyik formája, amelyet villamos energia előállítására lehet használni. De először ezt az energiát kell megragadni. Míg a szélturbinák hasznosítják a szélenergiát és a napelemek elnyelik a nap energiáját, az árapályturbinák fontos szerepet játszanak az árapály és az áramlatok energiájának összegyűjtésében.

Hogyan juthat árapály energia

hasznosítása a hatalom az árapály magában foglalja számos módszer.

Árapályturbinák

az Árapályturbinák úgy működnek, mint a szélturbinák, kivéve, hogy a víz felszíne alatt dolgoznak, míg a szél társaik a víz felett dolgoznak. A mozgó levegő szélturbinákat forgat, míg az óceáni áramlatok az árapály-turbinák lapátjait forgatják. A tengerfenékhez rögzítve a turbinák kihasználják a terület erős árapály-áramlását.

az áram ereje megnyomja a turbina lapátjait, amelyek ezután egy árapálygenerátorhoz csatlakoztatott rotort forgatnak. Az árapálygenerátorokból származó energiát ezután villamosenergia-termelésre használják.

mivel a víz 800-szor sűrűbb, mint a levegő, az árapály-turbina rotorjai kisebbek, mint a szélturbináké. Mint ilyenek, sokkal közelebb helyezhetők el egymáshoz, ami azt jelenti, hogy kevesebb helyet foglalnak el.

árapály-gátak

az árapály-gát olyan szerkezet, amely hasonló a gáthoz. Általában olyan árapály-bemenetekre vagy lagúnákra telepítik, amelyek árapály-tartománya meghaladja az 5 métert. Általában zsilipkapukból, turbinákból, gátakból és hajózárakból áll.

zsilipkapuk árapály-Gátban szabályozzák a vízszintet és a sebességáramot. Lehetővé teszik, hogy a víz dagály idején bejusson, apály idején pedig a szerkezet alján elhelyezett árapály-turbinákon keresztül áramoljon ki.

a gátakat használó árapály-villamosenergia-rendszer a vízerőművekben alkalmazott elvek alapján termel villamos energiát, azzal a különbséggel, hogy az árapályáramok mindkét irányban áramlanak, ahelyett, hogy nagy magasságú területről mozognának.

Árapálykerítések

az árapálykerítés ötvözi az árapály-gát és az árapály-turbina jellemzőit. Míg az árapály-turbinákat külön-külön telepítik a tengerfenékre, az árapálykerítések az óceán fenekén felállított összekapcsolt függőleges tengelyű turbinák sorozata.

a Hold gravitációs vonzása miatt az árapály apály és áramlás, valamint a víz mozgása jelentős mennyiségű energiát termel. Az árapály kerítések megragadják ezt az energiát. Mint az árapály-gátaknál, a turbinalapátokon áthaladó árapályáramok ereje villamos energiát termel. De ellentétben az árapály gáttal, amely blokkolja a víz áramlását, az árapály kerítések átengedik a vizet.

árapályenergia-költség

számos tényező határozza meg bármely projekt építési és karbantartási költségeit, különösen azokat, amelyek kiterjedt infrastruktúrával járnak. Az árapályenergia esetében az árapályerőmű vagy az árapályerőmű állapota és elhelyezkedése befolyásolja az árapályenergiát hasznosító létesítmények építésének előzetes költségeit.

általánosságban elmondható, hogy az árapály-turbinák tőkeigényesebbek, mint a tengeri szélerőművek, és az árapály-erőmű az egyik legdrágább megújuló létesítmény. A magas tőkeköltség elsősorban az erőmű megépítéséhez, telepítéséhez és az elektromos hálózathoz történő csatlakoztatásához szükséges bonyolult és kiterjedt mérnöki munkákból származik.

mivel viszonylag új technológia, korlátozott adatok állnak rendelkezésre, amelyekből határozott számokat lehet levonni a költségekről. Számos meglévő árapályenergia-projekt vizsgálata pénzügyi iránymutatást nyújtott az árapályenergia előzetes és karbantartási költségeivel kapcsolatban.

ahhoz, hogy elegendő energiát termeljen a beruházás megéri, az árapályenergia olyan területeken, mint Kanada, körülbelül 0,66 dollárba kerül kanadai kWh-nként telepíteni. Ezzel szemben körülbelül 0,2-0,3 dollár / kWh szükséges a turbinák építéséhez a tengeri szélprojektekhez.

általánosságban elmondható, hogy az árapályenergia villamosenergia-előállítása általában kétszer-kilencszer magasabb, mint a szélenergia csúcs átlagára.

árapályerőművek a világon

annak érdekében, hogy jobban megértsük, megéri-e az árapályenergia a befektetést, vessünk egy pillantást a világ legnagyobb árapályerőműveire.

Sihwa árapályerőmű (Dél-Korea)

ez az árapályerőmű a világ legszélesebb körű és legdrágább árapályenergia-létesítménye, beépített kapacitása 254 MW. 2011-ben épült, 298 millió dolláros tőkét igényelt.

10 generátorból áll, az árapályenergiát évente több mint 550 GW villamos energiává alakítja víz alatti izzó turbinák segítségével.

az építési költségek és a megtermelt kapacitás elemzése azt mutatja, hogy a Sihwa árapályerőmű telepítése 117 dollárba kerül kWh-nként. Eközben a fogyasztók 0 dollárt fizetnek.02 kWh az általa termelt villamos energia után.

La Rance tidal energy station (Franciaország)

ez az árapályerőmű, amely a Rance folyó torkolatánál található Bretagne, Franciaország, 1966-ban kezdte meg működését, így a világ legrégebbi árapályenergia-állomása a világon. Ez egyben a világ második legnagyobb árapály-projektje.

az építkezés idején az erőmű 115 millió dolláros tőkeköltséget igényelt. Az említett összeget az inflációhoz igazítva az erőmű árapályenergia költsége az utóbbi időben 382 dollár / kWh, az általa termelt villamos energia pedig 0,04-0,12 dollár / kWh között mozog.

Annapolis Royal Generating Station (Kanada)

a Fundy-öbölben, Új-Skóciában, Kanadában található ez az árapály-energiaállomás a harmadik legnagyobb a világon. Az építkezés 1980-ban kezdődött, az erőmű pedig 1984-ben kezdte meg az energiatermelést.

az üzem működése során csúcskapacitása évi 50 gigawattóra volt. Ez 4500 háznak elég áram.

az üzemet 2019-ben leszerelték berendezés meghibásodása miatt.

Jiangxia árapály erőmű (Kína)

ez a legnagyobb árapály erőmű Kínában, és az első, amelyet Ázsiában építettek. A projekt 1974-ben kezdődött, az első turbina pedig 1980-ban állt üzembe, csúcskapacitása 500 W.

az évek során további turbinák hozzáadása növelte az árapályerőmű kapacitását, amely most évi 6,5 GWh.

Kislaya Guba Árapályerőmű (Oroszország)

az 1968-ban épített Kislaya Giba Árapályerőmű kezdeti kapacitása csak 0,4 MW volt. Egy évtizedre bezárták, és a 2004-es újbóli megnyitáskor az új berendezések és a technológiai fejlődés az energiatermelés növekedéséhez vezetett. Kapacitása jelenleg 1,7 MW.

megéri az árapályenergia?

bár az árapály-teljesítmény általában kiszámíthatóbb, mint akár a nap -, akár a szélenergia, az árapály-tartomány általában helyenként változik. Globálisan a variáció nullához közel 16 méter (52 láb) között mozog. Sőt, az árapály apály és áramlás az égitestek által kifejtett gravitációs vonzástól függően. Ez azt jelenti, hogy nem minden terület ideális hely az árapály erejének kiaknázására.

átlagosan, összehasonlítva más népszerűbb megújuló energiaforrásokkal, mint a nap -, szél -, geotermikus és vízenergia, az árapályenergia alacsonyabb terhelési tényezőt mutat, általában 20-35% között. Ez azért van, mert az apály idején működő árapályerőmű csak az idő felében termel energiát. A gazdaságos üzemeltetés érdekében az árapálytartománynak legalább 7 méternek kell lennie.

az árapály – energiatermelés arra az időszakra is korlátozódik, amikor az árapály megváltozik, mert a kinetikus energia a víz mozgásából származik azokban az időkben. Így az árapályenergia-erőművekből származó maximális villamosenergia-termelés csak 12 óránként fordul elő, mivel az árapály apad vagy áramlik. Az árapályváltás közötti 6 órában nem történik villamosenergia-termelés.

ami a költségeket illeti, az árapályenergia villamosenergia-termelésre történő felhasználása kevésbé versenyképes, mint más megújuló energia szolgáltatók használata. Az alacsonyabb terhelési tényező és a korlátozott termelési csúcsidők okozzák ezt az árhátrányt.

például, bár az árapályenergia megbízhatóbb, mint a szélenergia, az árapályenergiából származó villamos energia kétszer-kilencszer drágább, mint a szélenergiából származó átlagos ár.

az árapályenergia előnyei

• környezetbarát: az árapályenergia zöld energiaforrás, mivel az árapályerőmű üvegházhatású gázok kibocsátása nélkül termel villamos energiát. A globális felmelegedés veszélye miatt a kibocsátásmentes energiaforrások nagy szerepet játszanak az éghajlatváltozás elleni küzdelemben.
• kiszámíthatóság: az árapályok apadnak és áramlanak az égitestek által kifejtett gravitációs erő miatt, amelyek az árapályokat minden nap megváltoztatják. Ez a kiszámíthatóság megkönnyíti a létesítmények építését és az árapályenergiával hatékonyan működő rendszerek létrehozását.
• nagy teljesítmény: a víz sűrűsége miatt (körülbelül 800-szor sűrűbb, mint a levegő) az árapály-turbinák nagyobb mennyiségű energiát termelnek, mint azonos méretű széltársaik.
• hatékonyság: a víz sűrűsége miatt könnyű villamos energiát előállítani árapályenergia felhasználásával. Még az 1 méter / másodperc (2,2 mérföld / óra) vízsebesség is képes energiát termelni, míg a szélturbinák általában 3-4 mérföld / másodperc (7-9 mérföld / óra) sebességet igényelnek az energiatermelés megkezdéséhez. Így az árapály-turbinák akkor is elvégzik a munkát, ha a vízviszonyok messze nem ideálisak.
• Megújíthatóság: az árapályok mindig áramlanak, és ezt a világ számos pontján megteszik. Ráadásul az árapály-áramlások által létrehozott energia hasznosítása nem csökkenti a jövőben generálható energiát, és nem kimeríti a forrást. Ez teszi az árapály-energiát valóban megújulóvá.

az árapályenergia hátrányai

• költség: az árapályenergia mögött álló technológia magas költségekkel jár. Az árapályerőművek általában a tengeren helyezkednek el. Így erősnek kell lenniük, ami exponenciálisan növeli az építési költségeket. Az alkatrészeket és berendezéseket drágább korrózióálló anyagokból kell készíteni.
• hatás a tengeri élővilágra: A halak és más tengeri lények elakadhatnak a turbinákban, és a gátak megzavarhatják a víz természetes áramlását.
• Helyhatárok: az Árapályerőműveket olyan partvonalak közelében kell megépíteni, ahol az áramlatok a legerősebbek, így a helyszíneket a parti Államokra korlátozzák. Bizonyos esetekben az állomások messze vannak a hálózattól, ami költségesebbé teszi az általuk termelt villamos energia szállítását.
• karbantartás: a tengerhez való közelségük miatt a korrózió pusztítást okozhat a gépeken, ezért rendszeres és intenzívebb karbantartásra van szükség.

GYIK

záró gondolatok

az árapályok által generált erő kihasználása növeli a tiszta és zöld forrásokból származó energiatartalékokat. Ez üdvözlendő forgatókönyv, mivel az éghajlatváltozás gyakorisága és hatásai fokozódnak.

mivel azonban az árapályenergia viszonylag új technológia, számos kihívás áll fenn annak elfogadása előtt. Gazdasági szempontból az árapályenergia versenyképtelennek tűnik az infrastruktúrához szükséges hatalmas tőkeköltségek miatt. Az árapályerőművekből származó villamosenergia-árak jelentősen drágábbak, ami visszatartja a közműveket attól, hogy árapályenergiát adjanak energiamixükbe.