Приливная электростанция

Приливная электростанция является гидроэлектростанцией , которая преобразует потенциальную и кинетическую энергию от приливного диапазона моря в электричество .

Приливные электростанции в конечном итоге получают свою энергию от вращения Земли с помощью гравитационного притяжения Луны и Солнца (см. Также приливы ). Они минимально замедляют текущее движение океанов из-за приливов. Замедление осуществляется путем перекрытия восходящего и нисходящего потока и последующего использования потенциальной энергии, содержащейся в запруженной воде, турбинами, которые затем преобразуют генерируемую ими вращательную энергию в полезную электрическую энергию с помощью электрических генераторов . Что касается общего замедления, вызванного естественным приливным трением, это не имеет никакого значения, Земля имеет очень высокую энергию вращения из-за своей большой массы .

Метод строительства плотины

До сих пор приливные электростанции всегда реализовывались с плотиной в морских заливах или в устьях рек .

функциональность

Как работает приливная электростанция
Приливная электростанция в Аннаполис-Роял, Новая Шотландия, Канада

Приливные электростанции работают по принципу плотины и строятся в заливах и устьях рек (устья рек), которые имеют особенно высокий диапазон приливов (разница между высоким и низким уровнями воды ). Чтобы это могло произойти, соответствующая бухта перекрыта дамбой . В дамбе установлены водяные турбины , которые работают от поступающей воды во время прилива и от исходящей воды во время отлива, поэтому турбины работают в обоих направлениях потока. Этого можно добиться, переставив лопасти ротора. Используются так называемые колбовые турбины, наиболее известным представителем которых является турбина Каплана , так что даже небольшой градиент воды можно использовать для выработки электроэнергии .

Такая приливная электростанция также может использовать избыток электроэнергии от других электростанций для закачки морской воды в резервуар. Таким образом, дополнительная электроэнергия может быть произведена во время последующего обратного потока. В этом случае приливная электростанция также действует как гидроаккумулирующая станция .

Экономика и экология

Если требуется минимальная амплитуда приливов 5 м, на Земле имеется около сотни подходящих заливов, которые можно было бы использовать для приливной электростанции. Только половину из них можно было использовать экономно. Поскольку приливы и отливы происходят каждые 12 часов и 24 минуты, мощность не может передаваться равномерно. Эта проблема генерации неравномерной энергии усугубляется высокими прыгающие приливов и слабыми зажимных приливами . Работа с соленой водой вызывает сильную коррозию турбин; это означает значительные затраты на техническое обслуживание, что, в свою очередь, снижает рентабельность.

Кроме того, приливные электростанции опасны для окружающей среды, поскольку они влияют на фауну и флору прибрежных вод. Прибрежные экосистемы были созданы с естественным двенадцатичасовым циклом, но за такой приливной электростанцией фазы сдвинуты. Миграция водных животных из залива и в залив, а также в реки, впадающие в него, затруднена.

Такие приливные электростанции с плотиной смогут обеспечивать лишь небольшую долю спроса на электроэнергию в будущем из-за ограниченного возможного местоположения и высокого воздействия на окружающую среду (см. Также веб-ссылки).

Инвестиции

Системы в эксплуатации

электростанция Мощность ( МВт ) страна Географическое положение Установка Индивидуальные доказательства
Приливная электростанция Аннаполиса 20-е КанадаКанада Канада 44 ° 45 ′ 7 ″  N , 65 ° 30 ′ 40 ″  W. 1984
Приливная электростанция Цзянся 3.2 Китайская Народная РеспубликаКитайская Народная Республика Китайская Народная Республика 28 ° 20 ′ 34 "  северной широты , 121 ° 14 ′ 25"  восточной долготы 1980 г.
Кисладжубская приливная электростанция 1,7 РоссияРоссия Россия 69 ° 22 ′ 37 "  северной широты , 33 ° 4 ′ 33"  восточной долготы 1968 г.  
Usine marémotrice de la Rance 240 ФранцияФранция Франция 48 ° 37 ′ 5 ″  с.ш. , 2 ° 1 ′ 24 ″  з.д. 1966 г.  
Приливная электростанция Сихва-хо 254 Южная КореяЮжная Корея Южная Корея 37 ° 18 ′ 47 "  северной широты , 126 ° 36 ′ 46"  восточной долготы 2011 г.
Приливная электростанция Улдолмок 1.5 Южная КореяЮжная Корея Южная Корея 34 ° 32 ′ 7 ″  с.ш. , 126 ° 14 ′ 6 ″  в.д. 2009 г.

Первая и долгое время крупнейшая приливная электростанция, приливная электростанция Ранс , была построена в 1961 году на побережье Атлантического океана в устье реки Ранс во Франции и открыта в 1966 году. Амплитуда приливов и отливов в бухте возле Сен-Мало обычно составляет 12, иногда 16 метров. Бетонная плотина длиной 750 м создает водохранилище площадью 22 км² и полезным объемом 184 млн м³. Плотина имеет 24 прохода, в каждом из которых установлена ​​турбина номинальной мощностью 10  МВт . Вся система имеет мощность 240 МВт и ежегодно поставляет около 600  ГВт-ч электроэнергии. Эта электростанция также работает как гидроаккумулирующая электростанция .

В 2011 году приливная электростанция Сихва-хо в Южной Корее была завершена в 40 км к юго-западу от Сеула с десятью турбинами по 25,4 МВт каждая (всего 254 МВт). Сихва заменила Ла-Ранс крупнейшей в мире приливной электростанцией. Электростанция является частью плотины протяженностью около 13 км, которая отделяет естественный залив от Желтого моря и изначально предназначалась для хранения технической воды для близлежащих населенных пунктов. Поскольку запасенная вода начала гнить, план был изменен. Установленные сейчас турбины низкого давления австрийской компании Andritz Hydro установлены на 22 метра ниже уровня воды и используют регулярно возникающую энергию морской воды, поступающей во время прилива .

Другая приливная электростанция, приливная электростанция в Аннаполисе, мощностью всего 20 МВт, расположена в Аннаполис-Роял в боковом заливе залива Фанди в Новой Шотландии , Канада . Он был введен в эксплуатацию в 1984 году и в основном использовался для исследований и разработок. Он работает в одностороннем режиме и использует только отливное течение.

Еще меньшая испытательная установка - Кислая Губинская приливная электростанция мощностью всего около 400 кВт - существует с 1968 года на фьорде Кислая Губа (Кислотная бухта) в российском Баренцевом море .

Есть и другие небольшие приливные электростанции в России около Мурманска мощностью 0,4 МВт и в Китае . Крупнейшая китайская приливная электростанция расположена недалеко от Цзянся в провинции Чжэцзян. Он был построен в 1986 году и имеет мощность 10 МВт.

Планируемые или строящиеся растения

Большая приливная электростанция мощностью 5000 МВт планировалась в заливе Фанди в Ньюфаундленде , Канада, в течение длительного времени, но еще не была реализована из-за высокого уровня инвестиций . Есть также опасения по поводу последствий такого проекта; Помимо экологических последствий (залив Фанди является важным рыболовным районом), существуют также опасения, что диапазон приливов на противоположной стороне залива может быть изменен плотиной электростанции и что такие города, как Бостон, могут быть затоплены в результате наводнения. результат.

Между тем, от строительства плотины в заливе Фанди отказались, и вместо этого планируется использовать турбины на дне океана. Согласно выставке, показанной на электростанции в Аннаполисе (по состоянию на сентябрь 2011 г.), передача данных турбины диаметром 12 метров, установленной для испытаний в 2009 г., не состоялась после нескольких дней работы. Исследование с подводными камерами не увенчалось успехом: из-за силы тока можно было исследовать только две лопатки турбины, изготовленные из композитных материалов. Они показали значительный ущерб. Поскольку подключение к системе для передачи данных больше не могло быть установлено, в 2010 году было принято решение восстановить турбину. Анализ сохраненных данных показал, что течение на дне бухты было настолько сильным, что турбина потеряла все свои листы в течение трех недель.

В Великобритании долгое время планировалось строительство особо крупной приливной электростанции под названием Severn Barrage . В устье реки Северн между Кардиффом и Бристолем через Бристольский пролив должен был быть построен 16-километровый барьер . Планируемые здесь турбины в 2016 году должны достичь общей мощности 8 500 МВт и, таким образом, покрыть пять процентов потребления электроэнергии в Великобритании. Местоположение благоприятно для установки приливной электростанции из-за высокого диапазона приливов до 15 метров. На данный момент стоимость проекта оценивается в 15 миллиардов фунтов стерлингов (19 миллиардов евро). Этот крупный проект является предметом споров в Великобритании. Различные экологические группы выступают против строительства Северной плотины из-за ожидаемого экологического ущерба . Правительство Великобритании прекратило реализацию проекта в конце 2010 года после того, как технико-экономическое обоснование подсчитало затраты в размере до 34 миллиардов фунтов стерлингов.

В качестве преемника заброшенного проекта Severn Barrage в 2010 году началось планирование приливной электростанции Swansea Bay, которая намного меньше, с мощностью 320 МВт, в Swansea Bay, залив на северном побережье Бристольского пролива. Строительство было одобрено Минэнерго в 2015 году. Строительство не ожидается не раньше конца 2018 года [устарело] , срок строительства планировался около 4 лет.

Другой дизайн

В настоящее время приливные электростанции редко строятся в соответствии с указанным выше принципом, потому что экологические последствия слишком сильны. Используются так называемые приливные электростанции, в которых электричество вырабатывается турбинами, помещенными в воду. Они могут включать быть винтовой или вертушечной.

Более подробно они описаны в статье Ocean Current Power Plant; в журналистике или любительских выступлениях эти электростанции иногда также называют приливными электростанциями, поскольку используемые течения обычно связаны с приливом.

история

Сила приливов использовалась уже в 17 веке на побережье Ла-Манша в Англии и Франции . Даже сегодня на некоторых участках побережья можно увидеть приливные мельницы прошлых веков. В 1933 году американский инженер Олус Дж. Стюарт уже детально спроектировал испытательный стенд на побережье Атлантического океана, который должен был вырабатывать «электричество почти бесплатно с помощью захваченных волн прибоя».

В июле 2019 года было опубликовано исследование, согласно которому электрический ток может генерироваться за счет электрокинетического эффекта в потоке соленой воды .

литература

  • Нильс А. Ланге, Джон Армстронг: Экономическое использование приливной энергии . В: Schiff & Hafen , выпуск 3/2013, стр. 76-78, Seehafen-Verlag, Hamburg 2013, ISSN  0938-1643

веб ссылки

Commons : Tidal Power Plants  - Коллекция изображений, видео и аудио файлов.
Викисловарь: приливная электростанция  - объяснение значений, происхождение слов, синонимы, переводы

Индивидуальные доказательства

  1. ↑ Как работает приливная электростанция Сен-Мало ( Мементо от 12 декабря 2007 г. в Интернет-архиве ) www.poweron.ch
  2. ^ Новая Шотландия Мощность: Tidal станция Аннаполис. Архивировано из оригинала на 3 марта 2012 года ; Доступ к 16 апреля 2012 года .
  3. ↑ Приливная электростанция Цзинанься. Архивировано из оригинала на 7 июля 2011 года ; по состоянию на 21 марта 2010 г. (на английском языке).
  4. ↑ Приливная электростанция Цзинанься. Проверено 21 марта 2010 г. (194 английский).
  5. ^ Приливная сила в Южной Корее. (PDF) Архивировано из оригинала июля 6, 2011 ; Проверено 17 июля 2010 г. (на английском языке).
  6. ^ Korea JoongAng Daily : Изменения. Архивировано из оригинала на 5 октября 2013 года ; Доступ к 10 января 2013 года .
  7. ↑ Южная Корея начинает расширять приливный проект Jindo Uldolmok мощностью 1 МВт. Проверено 30 августа 2010 года .
  8. ↑ Источники энергии с будущим: Морская энергия для розетки ( Memento от 23 марта 2010 г. в Интернет-архиве ), www.sueddeutsche.de, 8 января 2008 г.
  9. ↑ Электроэнергия от силы волн в: ФАЗ от 26 июля 2011 г., стр. Т6
  10. ↑ Зеленый электроэнергии от илистых: Великобритания планирует крупнейшую приливную электростанцию в мире ( Memento от 8 августа 2008 года в Internet Archive ) www.spiegel.de, 4 августа 2008
  11. ↑ PDF в www.decc.gov.uk ( Memento от 17 декабря 2012)
  12. ↑ Reclams Universum, выпуск 19, т. 50, 8 февраля 1934 г., стр. 693, с илл.
  13. ↑ Исследовал, открыл, разработал - новости науки. В: Текущие исследования . Deutschlandfunk , 31 июля 2019, доступ к 6 августа 2019 года .
  14. ^ Франц М. Гейгер, Томас Ф. Миллер, Кэтрин Э. Уокер, Пол Э. Оно, Чонмин Ким: преобразование энергии через металлические нанослои . В: Известия Национальной академии наук . 29 июля 2019 г., ISSN  0027-8424 , стр. 201906601 , doi : 10.1073 / pnas.1906601116 , PMID 31358629 ( pnas.org [по состоянию на 6 августа 2019 г.]).