Приливная энергия: руководство по возобновляемой энергии океана

Разнообразие энергетических ресурсов открывает широкие перспективы. Приливная энергия — вид возобновляемой энергии, получаемой за счет движения приливов. Она восполняется естественным путем, прежде чем быть преобразованной в полезную форму. Приливную энергию добывают в океанах, где кинетическая энергия подъема и спада уровня моря используется для вращения турбины. Её основа — гравитационная гидроэнергетика.

Статья: определение, применение, схема, принцип работы, преимущества и недостатки приливной энергии.

Что такое приливная энергия?

Приливная энергия (приливная мощность) — форма гидроэнергетики, преобразующая энергию приливов в полезную мощность (электричество). Основана на подъеме и спаде уровня моря. Приливные установки конвертируют энергию приливов в электричество. Также определяется как возобновляемая энергия, где приливное действие океана преобразуется в электроэнергию.

Для понимания: приливы — периодические подъем и спад уровня моря под действием гравитации Солнца и Луны и вращения Земли. В конкретной точке приливы происходят дважды в суточные сутки. Высокий прилив — подъем уровня; низкий прилив — спад. Когда Земля и Луна выстроены в линию, их гравитационные поля складываются — миллионы тонн воды стремятся к берегу (высокий прилив). Когда поля перпендикулярны — влияние слабеет, вода отходит (низкий прилив).

Приливы — длинноволновые волны в океане от совокупного гравитационного действия Солнца, Луны и вращения Земли. Две силы поднимают приливы: гравитация и центрифугальная сила (от вращения системы Земля-Луна).

Итог: приливная энергия — гидроэнергетика, преобразующая приливную энергию в электричество. Это влияние Солнца и Луны на океан.

Применение приливной энергии

Хотя приливная энергия не широко распространена, отдельные регионы используют её несмотря на стоимость.

Приливная электростанции

Наиболее частое применение. Технологическое развитие фокусируется здесь. Электроэнергия от приливов надежна: приливы предсказуемы (в отличие от ветра/солнца), равномерны по природе.

Зерновые мельницы (исторически)

Сотни лет назад приливная энергия вращала жернова для помола зерна. Механическое вращение турбины/водяного колеса.

Накопление энергии

Гидроаккумулирующие станции (ПГС) с приливными дамбами/резервуарами работают как крупномасштабные накопители энергии. Приливные дамбы можно модифицировать для хранения энергии.

Защита побережья при штормах

Приливные дамбы предотвращают разрушение берегов во время штормов. Обеспечивают транспортную связь между двумя руслами эстуария/бухты.

Как производится приливная энергия

Приливные дамбы/переборки строят через узкое устье моря. При высоком приливе вода врывается в дамбу, вращая лопатки турбин, установленных в проемах. Турбины приводят генераторы.

Преимущества и недостатки приливной энергии

Преимущества:

• Высокая предсказуемость выходной мощности
• Удешевляется и становится эффективнее с развитием технологий
• Экологично (нет выбросов CO₂ в эксплуатации)
• Низкие операционные и обслуживающие расходы
• Источник неистощим (пока существуют Луна и Солнце)
• Защита от наводнений за счет устойчивых каменных насыпей
• Приливные установки служат десятилетиями

Недостатки:

• Строительство приливных электростанций сейчас дорогое, требует огромных капитальных вложений
• Обслуживание и ремонт оборудования — сложная задача (среда агрессивная, доступ ограничен)
• Экологические проблемы: изменение биотопов, особенно при приливных дамбах
• Ограниченная генерация: мощные приливы только ~10 часов в сутки
• Требуются накопители энергии для выравнивания генерации
• Негативное влияние на морскую флору и фауну
• Жесткая привязка к локации (нужны высокие приливные амплитуды)

Заключение

Приливная энергия — гидроэнергетика, преобразующая энергию приливов в электричество. Это влияние Солнца и Луны на океан. Мы рассмотрели определение, применение, принцип работы, плюсы и минусы приливной энергии.

Статья полезна? Поделитесь с коллегами и следите за обновлениями!