oceany i morza na świecie są doskonałymi źródłami energii odnawialnej dzięki mocy zawartej w ruchach fal i pływów. Wykorzystanie energii kinetycznej z ruchu fal i pływów oraz wykorzystanie jej do wytwarzania energii elektrycznej pomoże zwiększyć dostawy paliw kopalnych i innych odnawialnych źródeł energii.

jednak budowa infrastruktury związanej z energią pływów nie porusza się tak szybko, jak te związane z innymi źródłami odnawialnymi, takimi jak farmy wiatrowe i elektrownie wodne. Jedną z przyczyn opóźnionego przyjęcia technologii są koszty związane z pozyskiwaniem energii pływowej.

wydatki na sprzęt podmorski i koszty budowy projektu pływów wymagają znacznego kapitału, co czyni tę technologię kosztowną propozycją. Mimo to inwestycja na pewno się opłaci w dłuższej perspektywie, zwłaszcza że świat potrzebuje jak największej liczby alternatywnych źródeł energii.

co to jest energia pływów?

energia pływów powstaje w wyniku ruchu pływów i prądów oceanicznych. Wzrost i spadek wody zwany również przepływem pływowym, jest formą energii kinetycznej, która może być wykorzystana do wytwarzania energii elektrycznej. Ale najpierw, ta energia musi zostać przechwycona. Podczas gdy turbiny wiatrowe wykorzystują energię wiatrową, a panele słoneczne absorbują energię słoneczną, turbiny pływowe odgrywają kluczową rolę w zbieraniu energii zawartej w pływach i prądach.

jak uzyskać energię pływów

wykorzystanie mocy pływów obejmuje kilka metod.

turbiny pływowe

turbiny pływowe działają jak turbiny wiatrowe, z tym że pracują pod powierzchnią wody, podczas gdy ich odpowiedniki wiatrowe pracują nad nią. Ruchome powietrze obraca turbiny wiatrowe, podczas gdy prądy oceaniczne obracają łopaty turbin pływowych. Mocowane do dna morskiego turbiny wykorzystują silny przepływ pływowy w okolicy.

siła prądu popycha łopatki turbiny, które następnie obracają wirnik połączony z generatorem pływowym. Energia pochodząca z generatorów pływowych jest następnie wykorzystywana do wytwarzania energii elektrycznej.

ponieważ woda jest 800 razy gęstsza niż powietrze, wirniki turbin pływowych są mniejsze niż w przypadku turbin wiatrowych. Jako takie mogą być ustawione znacznie bliżej siebie, co oznacza, że zajmują mniej miejsca.

zapory pływowe

zapora pływowa jest strukturą podobną do zapory wodnej. Zwykle instaluje się go na wlotach pływowych lub lagunach, które doświadczają zasięgu pływów przekraczającego 5 metrów. Zazwyczaj składa się ze śluzy, turbin, zapór i śluz okrętowych.

śluzy w zaporze pływowym kontrolują poziom wody i przepływ prędkości. Umożliwiają one dopływ wody podczas przypływów i wypływanie podczas przypływów przez turbiny pływowe umieszczone na dnie konstrukcji.

system energii pływowej wykorzystujący zapory wytwarza energię elektryczną przy użyciu tych samych zasad stosowanych w elektrowniach wodnych, z wyjątkiem tego, że prądy pływowe płyną w obu kierunkach zamiast przemieszczać się z obszaru wysokiego wzniesienia.

ogrodzenia pływowe

ogrodzenie pływowe łączy w sobie cechy zapory pływowej i turbiny pływowej. Podczas gdy turbiny pływowe są instalowane indywidualnie na dnie morza, ogrodzenia pływowe są ciągiem połączonych turbin o osi pionowej ustawionych na dnie oceanu.

z powodu przyciągania grawitacyjnego Księżyca, pływy opadają i przepływają, a ruch wody wytwarza znaczną ilość energii. Płoty pływowe wychwytują tę energię. Podobnie jak w przypadku zapór pływowych, Siła prądów pływowych poruszających się przez łopatki turbiny generuje energię elektryczną. Ale w przeciwieństwie do zapory pływowej, która blokuje przepływ wody, płoty pływowe przepuszczają wodę.

koszt energii pływów

kilka czynników decyduje o kosztach budowy i utrzymania każdego projektu, zwłaszcza tych obejmujących rozbudowaną infrastrukturę. W przypadku energii pływowej stan i lokalizacja elektrowni pływowej lub elektrowni pływowej wpłynie na początkowe koszty budowy obiektów, które będą wykorzystywać energię pływową.

ogólnie rzecz biorąc, turbiny pływowe są bardziej kapitałochłonne niż te wykorzystywane w morskich projektach wiatrowych, a elektrownia pływowa jest jednym z najdroższych obiektów odnawialnych. Wysokie nakłady kapitałowe wynikają przede wszystkim z skomplikowanych i rozległych prac inżynieryjnych potrzebnych do budowy, instalacji i podłączenia elektrowni do sieci elektrycznej.

jako stosunkowo nowa technologia, istnieją ograniczone dane, z których można wyciągnąć konkretne liczby dotyczące kosztów. Analiza kilku istniejących projektów dotyczących energii pływów pomogła dostarczyć wskazówek finansowych dotyczących kosztów początkowych i kosztów utrzymania energii pływów.

aby wygenerować wystarczającą moc, aby inwestycja była opłacalna, energia pływów na obszarach takich jak Kanada kosztuje Około $0.66 kanadyjskiego za kWh do zainstalowania. Natomiast budowa turbin dla morskich projektów wiatrowych wymaga około 0,2-0,3 USD za kWh.

ogólnie rzecz biorąc, wytwarzanie energii elektrycznej dla energii pływów kosztuje zwykle od dwóch do dziewięciu razy więcej niż średnia cena szczytowa dla energii wiatrowej.

elektrownie pływowe na świecie

aby lepiej zrozumieć, czy energia pływowa jest warta inwestycji, przyjrzyjmy się największym elektrowniom pływowym na świecie.

Sihwa Tidal power station (Korea Południowa)

ta elektrownia pływowa jest najbardziej rozbudowaną i najdroższą instalacją energii pływowej na świecie, o zainstalowanej mocy 254 MW. Zbudowany w 2011 roku, wymagał kapitału w wysokości 298 milionów dolarów.

składa się z 10 generatorów, zamienia energię pływową w energię elektryczną o mocy ponad 550 GW rocznie za pomocą turbin zanurzeniowych.

analiza kosztów budowy i wytworzonej mocy pokazuje, że instalacja elektrowni pływowej Sihwa kosztuje 117 USD za kWh. Tymczasem konsumenci płacą 0 USD.02 za kWh dla wytwarzanej przez nią energii elektrycznej.

elektrownia pływowa La Rance (Francja)

elektrownia pływowa, która znajduje się u ujścia rzeki Rance w Bretanii we Francji, rozpoczęła działalność w 1966 roku, czyniąc ją najstarszą na świecie elektrownią pływową na świecie. Jest to również drugi co do wielkości projekt pływowy na świecie.

w momencie budowy elektrownia wymagała nakładów kapitałowych w wysokości 115 milionów dolarów. Dostosowując wspomnianą kwotę do inflacji, koszt energii pływowej z tej elektrowni w ostatnich czasach wynosi 382 USD za kWh, a energia elektryczna, którą wytwarza, waha się od 0,04 do 0,12 USD za kWh.

Annapolis Royal Generating Station (Kanada)

położona w Zatoce Fundy w Nowej Szkocji w Kanadzie, ta pływowa stacja energetyczna jest trzecią co do wielkości na świecie. Budowa rozpoczęła się w 1980 roku, a elektrownia rozpoczęła produkcję energii w 1984 roku.

w czasie funkcjonowania zakładu jego maksymalna wydajność wynosiła 50 gigawatogodzin rocznie. Wystarczy energii elektrycznej dla 4500 domów.

zakład został zamknięty w 2019 roku z powodu awarii sprzętu.

Elektrownia pływowa Jiangxia (Chiny)

jest to największa elektrownia pływowa w Chinach i pierwsza zbudowana w Azji. Projekt rozpoczął się w 1974 roku, a pierwsza turbina weszła do eksploatacji w 1980 roku, o maksymalnej mocy 500 W.

dodanie kolejnych turbin na przestrzeni lat zwiększyło moc elektrowni pływowej, która obecnie wynosi 6,5 GWh rocznie.

Kislaya Guba Tidal Power (Rosja)

zbudowana w 1968 roku elektrownia pływowa Kislaya Giba miała początkową moc zaledwie około 0,4 MW. Został zamknięty na dziesięć lat, a po ponownym otwarciu w 2004 r.nowy sprzęt i postęp technologiczny doprowadziły do wzrostu produkcji energii elektrycznej. Jego moc wynosi obecnie 1,7 MW.

czy warto?

chociaż moc pływów jest bardziej przewidywalna niż energia słoneczna lub wiatrowa, zasięg pływów zwykle różni się w zależności od lokalizacji. Globalnie zmienność waha się od blisko zera do ponad 16 metrów (52 stopy). Co więcej, pływy odpływają i przepływają w zależności od przyciągania grawitacyjnego wywieranego przez ciała niebieskie. Oznacza to, że nie wszystkie obszary są idealnymi miejscami do wykorzystania mocy pływów.

średnio, w porównaniu do innych bardziej popularnych źródeł odnawialnych, takich jak energia słoneczna, wiatrowa, geotermalna i wodna, energia pływów wykazuje niższy współczynnik obciążenia, zwykle w zakresie od 20% do 35%. To dlatego, że elektrownia pływowa działająca podczas odpływu generuje energię tylko przez połowę czasu. Dla ekonomicznej eksploatacji zasięg pływów musi wynosić co najmniej 7 metrów.

wytwarzanie energii pływowej jest również ograniczone do okresu, w którym pływy się zmieniają, ponieważ energia kinetyczna pochodzi z ruchu wody w tych czasach. Tak więc maksymalna produkcja energii elektrycznej z elektrowni pływowych występuje tylko co około 12 godzin, ponieważ pływy odpływają lub przepływają. W ciągu 6 godzin pomiędzy zmianą pływów, nie ma wytwarzania energii elektrycznej.

jeśli chodzi o koszty, wykorzystanie energii pływów do wytwarzania energii elektrycznej jest mniej konkurencyjne niż wykorzystanie innych dostawców energii odnawialnej. Niższy współczynnik obciążenia i ograniczone czasy szczytowe generacji są przyczynami tej niekorzystnej ceny.

na przykład, chociaż energia pływów jest bardziej niezawodna niż energia wiatrowa, energia elektryczna z energii pływów jest od dwóch do dziewięciu razy droższa niż średnia cena energii pochodzącej z energii wiatrowej.

korzyści z energii pływów

• przyjazne dla środowiska: energia pływów jest zielonym źródłem energii, ponieważ elektrownia pływowa produkuje energię elektryczną bez emisji gazów cieplarnianych. Ze względu na zagrożenie globalnym ociepleniem, zerowe źródła energii odgrywają główną rolę w walce ze zmianami klimatycznymi.
• przewidywalność: pływy odpływają i odpływają z powodu siły grawitacji wywieranej przez ciała niebieskie, które powodują, że pływy zmieniają się każdego dnia. Ta przewidywalność ułatwia budowę obiektów i tworzenie systemów efektywnie pracujących z energią pływową.
• Wysoka Moc wyjściowa: ze względu na gęstość wody (około 800 razy gęstszą niż powietrze), turbiny pływowe generują większe ilości energii niż ich odpowiedniki wiatrowe o tej samej wielkości.
• wydajność: ze względu na gęstość wody łatwo jest wytwarzać energię elektryczną przy użyciu energii pływowej. Nawet prędkość wody tak niska, jak 1 metr na sekundę (2,2 mil na godzinę) może generować energię, podczas gdy turbiny wiatrowe zwykle wymagają prędkości 3-4 mil na sekundę (7-9 mil na godzinę), aby rozpocząć wytwarzanie energii. W ten sposób turbiny pływowe wykonują swoją pracę nawet wtedy, gdy warunki wodne są dalekie od idealnych.
• odnawialność: pływy zawsze płyną, a robią to w wielu miejscach na całym świecie. Co więcej, wykorzystanie mocy wytworzonej przez przepływy pływowe nie zmniejsza energii, którą mogą wygenerować w przyszłości i nie wyczerpuje źródła. To sprawia, że energia pływów jest rzeczywiście odnawialna.

wady energii pływów

• koszt: technologia stojąca za energią pływów pociąga za sobą wysokie koszty. Elektrownie pływowe zazwyczaj znajdują się na morzu. W związku z tym muszą być wytrzymałe, co powoduje wykładniczy wzrost kosztów budowy. Elementy i wyposażenie powinny być również wykonane z droższych materiałów odpornych na korozję.
• wpływ na Życie morskie: Ryby i inne morskie stworzenia mogą utknąć w turbinach, a zapory mogą zakłócić naturalny przepływ wody.
• granice lokalizacji: elektrownie pływowe muszą być budowane w pobliżu linii brzegowych, gdzie prądy są najbardziej wytrzymałe, ograniczając tym samym tereny do państw nadbrzeżnych. W niektórych przypadkach stacje znajdują się daleko od sieci, co zwiększa koszty transportu wytwarzanej przez nie energii elektrycznej.
• Konserwacja: ze względu na bliskość morza korozja może siać spustoszenie w maszynach, dlatego konieczna jest regularna i bardziej intensywna konserwacja.

FAQs

ostatnie myśli

wykorzystanie siły generowanej przez przypływy zwiększy rezerwy energii pochodzące z czystych i zielonych źródeł. Jest to scenariusz mile widziany, ponieważ częstotliwość i skutki zmian klimatu nasilają się.

jednak ponieważ energia pływów jest stosunkowo nową technologią, istnieje wiele wyzwań związanych z jej przyjęciem. Z ekonomicznego punktu widzenia energia pływowa wydaje się niekonkurencyjna ze względu na ogromne nakłady kapitałowe wymagane dla infrastruktury. Stawki za energię elektryczną z elektrowni pływowych są znacznie droższe, co zniechęca przedsiębiorstwa energetyczne do dodawania energii pływowej do ich koszyka energetycznego.