Pływy to okresowe podnoszenie się i opadanie poziomu morza spowodowane przez przyciąganie grawitacyjne Księżyca. Jest to forma odnawialnego zasobu, który wykorzystuje moc pływów oceanicznych do wytwarzania energii elektrycznej. Ale tak jak inne źródła energii, ma również pewne zalety i wady. Poznajmy więc szczegółowo zalety i wady energii pływów.
Czym jest energia pływów morskich?
Możliwe jest wykorzystanie siły pływów i przekształcenie jej w użyteczne rodzaje energii, takie jak elektryczność, poprzez proces zwany konwersją energii pływów. Przyciąganie grawitacyjne Księżyca i Słońca na Ziemi powoduje, że fale wznoszą się i opadają w regularnych odstępach czasu, tworząc pływy. W porównaniu do innych odnawialnych źródeł energii, metoda wytwarzania energii elektrycznej z pasm pływów i akweduktów pływowych jest niezwykle niezawodna i przewidywalna.
Aby wykorzystać różnicę wysokości między wysokim i niskim dryfem, opracowuje się technologie pływów. Turbiny żywopłotowe lub lagunowe generują energię elektryczną, gdy katarakty dryfowe nabierają prędkości, a system jest modelowany na wzór tradycyjnych pożarów bębnowych pływów. Po stopieniu się śniegu za żywopłotem, zmagazynowana woda może zostać uwolniona za pomocą turbin w celu wytworzenia energii elektrycznej.
Podobnie jak turbiny wiatrowe wykorzystują energię z prądów powietrza, budowniczowie śluz pływowych wykorzystują energię z ruchomych zbiorników wodnych. Jednak potencjał pojedynczej turbiny pływowej do wytwarzania energii może być mniejszy niż potencjał turbin wiatrowych o podobnej ocenie, ponieważ woda jest 832 razy gęstsza od powietrza.
Kolorowe projekty służą do przekształcania energii pływów w energię, tworząc odnawialne źródło energii znane jako energia pływów. Wiatr i słońce są mniej wiarygodnymi predyktorami niż pływy. Pomimo swojego odnawialnego charakteru , energia pływów była tradycyjnie ograniczona w swojej całkowitej próżni ze względu na stosunkowo wysoki koszt i niedobór lokalizacji o wystarczająco wysokich amplitudach pływów lub prędkości przepływu. Jednak liczne niedawne osiągnięcia technologiczne i postępy, zarówno w projektowaniu, jak i technologii turbin, wskazują, że całkowita próżnia energii pływów może być również istotna, ponad wstępnie zakładane, które opłacalne i środowiskowe koszty można również obniżyć do poziomu konkurencyjnego. W obecnych czasach ważne jest, aby znać zalety i wady energii pływów.
4 główne zalety i wady energii pływów morskich
1. Zasoby odnawialne
Jako niewyczerpalne źródło energii, energia pływów morskich może być wykorzystywana w nieskończoność. W związku z tym ilość energii, jaką pływy morskie mogą wytworzyć w przyszłości, nie zmniejszy się w wyniku obecnego zużycia tego zasobu. Pływy morskie nie przestaną być regulowane przez grawitację Słońca i Księżyca w najbliższym czasie.
2. Brak emisji dwutlenku węgla
Elektrownie pływowe nie tylko wytwarzają energię elektryczną bez emisji szkodliwych gazów do atmosfery, ale są również odnawialnymi źródłami energii. Znalezienie źródeł energii o zerowej emisji jest kluczowe, ponieważ emisja gazów cieplarnianych w znacznym stopniu przyczynia się do globalnego ocieplenia.
3. Przewidywalny
Prądy pływowe charakteryzują się wysokim poziomem przewidywalności. Ponieważ przypływy i odpływy występują w regularnych odstępach czasu, łatwo jest przewidzieć, kiedy energia zostanie wytworzona o danej porze dnia. Ponieważ siłę pływów i prądów można prawidłowo przewidzieć, łatwo jest również przewidzieć, ile energii wyprodukują turbiny.
4. Duża moc wyjściowa
Wysoka moc elektryczna jest możliwa w przypadku elektrowni pływowych. Gęstość wody, która jest około 800 razy większa od gęstości powietrza, jest głównym czynnikiem tego zjawiska. Innymi słowy, turbina pływowa może generować znacznie więcej energii niż turbina wiatrowa o równoważnej wielkości.
Co więcej, gęstość wody pozwala jej na napędzanie turbiny nawet przy umiarkowanych prędkościach. W rezultacie turbiny pływowe mogą generować znaczne ilości energii elektrycznej nawet wtedy, gdy woda nie jest w najlepszym stanie.
Poniżej omówiono również wady energii pływów.
1. Istnieje niewiele odpowiednich lokalizacji
Aby elektrownia pływowa mogła tam powstać, muszą zostać spełnione pewne kryteria. Pierwszym wymogiem jest lokalizacja elektrowni w pobliżu wody , co ogranicza dostępne lokalizacje do stanów graniczących z wybrzeżem. Alternatywna lokalizacja musi spełniać dodatkowe kryteria.
Na przykład elektrownie pływowe muszą być budowane na obszarach o wystarczająco dużej różnicy wysokości pływów, aby zapewnić wystarczającą ilość energii elektrycznej do zasilania turbin. Ogranicza to potencjalne lokalizacje instalacji elektrowni, co sprawia, że powszechne przyjęcie energii pływowej jest trudne.
2. Droższe niż inne zasoby
Wysoki koszt początkowy inwestycji jest główną wadą energetyki pływowej. Ze względu na dużą gęstość wody, turbiny pływowe muszą być znacznie bardziej wytrzymałe niż turbiny wiatrowe. Koszt budowy elektrowni pływowej zmienia się w zależności od zastosowanej technologii.
Obecnie większość elektrowni pływowych jest budowana przy użyciu zapór pływowych, które są w zasadzie niskimi zaporami o ścianach. Ponieważ konieczne jest zainstalowanie kompletnej konstrukcji betonowej, a także turbin, koszt budowy zapory pływowej jest bardzo wysoki. Jednym z wielu powodów powolnego przyjmowania energii pływowej jest wysoka cena z nią związana.
3. Konsekwencje dla środowiska
Fakt, że energia pływów morskich może być uzupełniana, niekoniecznie czyni ją ekologiczną opcją. Lokalny ekosystem może zostać poważnie zmieniony przez rozwój elektrowni pływowych. Tak samo jak turbiny wiatrowe stwarzają problem dla ptaków, turbiny pływowe stwarzają problem dla życia morskiego . Życie morskie może zostać poważnie zranione lub zabite, jeśli wpłynie na łopatki wirującej turbiny.
Ssaki morskie, takie jak foki, mogą być poważnie dotknięte niskim poziomem hałasu wytwarzanego przez turbiny pływowe pod powierzchnią wody. Wpływ zapór pływowych na ekosystem jest znacznie poważniejszy. Nie chodzi tylko o to, że mają one taki sam wpływ jak tamy, które powodują te same trudności, co same turbiny. Ryby nie są w stanie migrować przez zapory pływowe, a teren ulega trwałemu przekształceniu w wyniku powodzi spowodowanych przez zapory.
4. Potrzeba energii
Pomimo niezawodności prognozowanej mocy elektrowni pływowych, nie jest ona w stanie zaspokoić całego zapotrzebowania na energię elektryczną społeczności na raz. Chociaż możemy z dużą dokładnością przewidzieć, kiedy elektrownia pływowa wyprodukuje energię elektryczną, jej podaż może być niższa niż zapotrzebowanie . Na przykład, jeśli przypływ wystąpi w południe, szczyt produkcji energii pływowej nastąpi właśnie o tej porze dnia. Największe zużycie energii występuje rano i wieczorem, a najmniejsze w południe.
Innymi słowy, elektrownia pływowa wytworzy całą tę energię elektryczną, ale nikt jej nie wykorzysta. Jeśli chcemy maksymalnie wykorzystać energię generowaną przez pływy, będziemy musieli połączyć ją z jakimś systemem magazynowania energii w akumulatorach.
Zobacz także: Zalety i wady energii wodorowej
Jak działa energia pływów?
Po zapoznaniu się z zaletami i wadami energii pływów, dowiedzmy się również, jak ona działa. Turbiny pływowe, zapory pływowe i bariery pływowe to trzy główne metody wykorzystania energii generowanej przez pływy i prądy w akwenie. Przyjrzyjmy się zatem szczegółowo, jak działa energia pływów.
1. Turbina pływowa
Podobnie jak turbiny wiatrowe, turbiny pływowe przekształcają energię kinetyczną poruszającej się wody w energię elektryczną. Turbina, napędzana przepływem wody, obraca generator, który wytwarza energię elektryczną. Gęstość wody sprawia, że jest ona bardziej wydajnym medium do wytwarzania energii elektrycznej niż powietrze, dlatego turbiny pływowe mogą przewyższać farmy wiatrowe pod względem produkcji energii elektrycznej. Jednak turbiny pływowe są droższe w produkcji, ponieważ muszą być zbudowane tak, aby wytrzymać wysoką gęstość wody.
Chociaż turbiny pływowe są dość duże, mają minimalny wpływ na lokalne środowisko. Możliwe, że podobnie jak turbiny wiatrowe, mogą zranić lub zabić życie morskie, jeśli ich łopaty zderzą się z nimi, ale jest to mniejszy powód do zmartwień, biorąc pod uwagę stosunkowo powolne prędkości łopat. Ponadto wytwarzany przez nie hałas o niskiej częstotliwości może mieć wpływ na ssaki morskie.
2. Zapory pływowe
Zapory pływowe na ujściach rzek lub w estuariach to zazwyczaj zapory o niskich ścianach . Śluzy służą do utworzenia zbiornika po jednej stronie zapory, podobnie jak w konwencjonalnych zaporach hydroelektrycznych. Zapora jest przymocowana do dna oceanu, a jej najwyższy punkt znajduje się na poziomie wody lub nieznacznie powyżej niej podczas przypływu. Poniżej zapory, w tunelu, znajdują się turbiny pływowe, które generują energię poprzez kierowanie wody. Zapory pływowe wyglądem przypominają klasyczne zapory hydroelektryczne.
Podczas przypływu poziom wody podnosi się i przelewa przez turbiny. Następnie, gdy odpływ ustępuje, woda zmienia kierunek i ponownie przepływa przez turbiny. Generator , połączony z turbinami, wytwarza energię elektryczną. Najskuteczniejszą metodą gromadzenia energii pływów są zapory pływowe, ale ich budowa jest również najdroższa.
Wymagają one budowy pełnej konstrukcji betonowej, co może być dość kosztowne. W porównaniu do bram pływowych lub turbin, wpływ zapór na środowisko jest znacznie większy. Będąc podwodną ścianą, uniemożliwiają rybom i innym organizmom morskim swobodne przemieszczanie się po tym obszarze, co ma daleko idące konsekwencje dla środowiska.
3. Ogrodzenie pływowe
Zapory pływowe i turbiny pływowe są elementami ogrodzenia pływowego. Ogrodzenie pływowe to grupa pionowych bramek obrotowych ustawionych w linii , co sprawia wrażenie bariery. W przeciwieństwie do śruby napędowej, bariera pływowa podczas obrotu przypomina bramkę obrotową. Prądy pływowe napędzają łopatki bramek, obracając generator i wytwarzając energię elektryczną.
Pionowe łopaty ogrodzenia pływowego są popychane przez pływy. Turbiny te można ustawić w rzędzie jak ogrodzenie, ale w przeciwieństwie do zapór pływowych, nie jest potrzebny masywny fundament betonowy. Zazwyczaj są umieszczane w cieśninach i innych drogach wodnych, które dzielą masy lądowe. Mają one znikomy wpływ na ekosystem, ponieważ są całkowicie pod wodą.
Przeczytaj także: Przewodnik po dachach krytych gontem słonecznym
Do czego służy energia pływów morskich?
Poznanie zastosowań energii pływów jest równie ważne, jak poznanie zalet i wad energii pływów. Energia pływów, podobnie jak każdy inny rodzaj energii, może być wykorzystywana w różnych kontekstach. W czasach współczesnych energia pływów jest odpowiednim uzupełnieniem, aby sprostać rosnącemu zapotrzebowaniu na energię. Oto kilka zastosowań energii pływów, o których mogę pomyśleć.
1. Zastosowanie w młynach zbożowych: Młyny zbożowe od dawna wykorzystują energię pływów do rozdrabniania swoich ładunków ziarna. Oprogramowanie to jest od dawna wykorzystywane w sektorze surowcowym.
2. Wykorzystanie do produkcji energii elektrycznej: Produkcja energii elektrycznej to kolejne istotne zastosowanie energii pływów. Istnieją dowody na to, że energia pływów jest również przesyłana do sieci DISCOM.
3. Wykorzystanie do magazynowania energii: Energia jest magazynowana w zaporach wykorzystujących energię pływów. Zapory to ogromne obiekty magazynujące energię. Możliwe jest również przekształcenie istniejących zbiorników i zapór pływowych w obiekty magazynujące energię.
4. Wykorzystanie jako substytut ropy naftowej i gazu: Energia pływów jest realną alternatywą dla paliw kopalnych, ponieważ jest czystym źródłem energii, które nie powoduje emisji.
5. Wykorzystanie jako schronienie wybrzeża przed silnymi sztormami: Optymalne wykorzystanie pływów odbywa się podczas budowy zapory pływowej, która chroni również linię brzegową przed negatywnym wpływem pływów. Następnie, sprawdźmy, czy energia pływów jest odnawialna.
Przeczytaj także: Jak Durban ustanowił światowy standard w zakresie zapewniania wody i warunków sanitarnych dla ubogich
Czy energia pływów jest odnawialna?
Ponieważ energia pływów pochodzi z przypływów i odpływów oceanu, odpowiedź na pytanie, czy energia pływów jest odnawialna, brzmi: tak , energia pływów jest odnawialna. W XX wieku nastąpił rozwój technologii wykorzystujących energię pływów w miejscach o dużym zasięgu pływów (odległość pokonywana przez ocean podczas przypływu i odpływu). Energia pływów jest przekształcana w energię elektryczną za pomocą specjalistycznych generatorów we wszystkich wyżej wymienionych procesach.
Istnieją dwa codzienne cykle pływów spowodowane przyciąganiem grawitacyjnym księżyca, co sprawia, że energia pływów jest najbardziej stałym odnawialnym źródłem energii. Pływy dostarczają energię przez całą dobę, każdego dnia w roku. Co ważniejsze, urządzenie może działać bez uciekania się do paliw kopalnych. Dlatego jest to zielona opcja, ponieważ nie wytwarza zanieczyszczeń i można je uzupełniać w nieskończoność.
Zobacz także: Dlaczego przezroczyste panele słoneczne są przyszłością?
Nadzieja na energię pływów
W dzisiejszych czasach nikt nie może zaprzeczyć znaczeniu wody. Ile mocy ona wytwarza, jest oszałamiające, od rzek po pływy oceaniczne. To odnawialne źródło energii ma potencjał, aby zmotywować nas do zmiany naszych obecnych praktyk.
Aż 71% powierzchni Ziemi zawiera wodę, z czego 96.5% znajduje się w oceanach. Jako takie, jest to niewątpliwie potencjalne źródło energii, które powinniśmy bardziej zbadać. Energia pływów stanie się mniej niewykorzystanym zasobem, ponieważ technologia się rozwija, a potrzeba ochrony środowiska wzrasta. Jeśli chodzi o energię pływów, pytanie musi brzmieć kiedy, a nie czy.
Artykuł był próbą odpowiedzi na pytania takie jak: czym jest energia pływów, jak działa energia pływów, jakie są zastosowania energii pływów, czy energia pływów jest odnawialna, jakie są zalety energii pływów, wady energii pływów. Mam nadzieję, że wyjaśniłem wszystkie kwestie.
Zalecane: Wymiana baterii w zegarku Garmin
