Sub influența forțelor generatoare de maree ale Lunii și ale Soarelui, sunt generate mareele în oceane și mări. Ele se manifestă prin fluctuații periodice ale nivelului apei și prin deplasarea orizontală (curenții de mare). În concordanță cu aceasta, energia mareelor este compusă din energia potențială a apei, derivată din poziția de echilibru și energia cinetică a apei în mișcare. Valorile energiilor potențiale și cinetice sunt aproximativ aceeași ordine de mărime și sunt de aproximativ 5 * 25 * 10 24 erg. La calcularea resurselor energetice ale oceanelor pentru a fi utilizate în scopuri specifice, cum ar fi producția de energie electrică, toată energia mareelor este estimat la 1 miliard de. KW, în timp ce energia totală a tuturor râurilor din lume este de 850 de milioane. KW. Capacitățile energetice colosale ale oceanelor și mărilor reprezintă o valoare naturală foarte mare pentru om.
Centrale electrice cu efect tidal
Din cele mai vechi timpuri, oamenii au căutat să stăpânească energia mareelor. Deja în Evul Mediu a început să fie folosit în scopuri practice. Primele structuri, ale căror mecanisme au fost puse în mișcare de energia mareelor, erau mori și fabrici de cherestea, care au apărut în secolele X-XI. pe țărmurile Angliei și Franței. Principiul acțiunii lor se baza pe folosirea energiei potențiale a mareelor. Designul acestor dispozitive a fost, de asemenea, simplu. De obicei, un mic golf de pe coasta maritimă a fost blocat de un baraj care separa piscina de mare. Barajul avea găuri cu obloane și o moară de maree. În timpul valului, apa prin găurile deschise din baraj a umplut piscina. La nivelul valului scăzut, nivelul apei a scăzut, dar în bazin a fost întârziată apa, deoarece găurile din baraj au fost închise. Nivelul apei din piscină în acest moment era mai mare decât în mare, iar apa din piscină, urcând în mare prin găurile din roata turnului, o rotește. În timpul valului, porțile din găurile barajului s-au deschis și apa a umplut din nou piscina. Diferența dintre nivelurile din mare și din bazin a dispărut, iar moara a încetat să mai funcționeze. Următorul ciclu al morii a început cu o urmă. Un astfel de ritm de lucru intermitent a fost permis pentru structurile primitive ale trecutului îndepărtat, care au îndeplinit funcții simple, dar utile pentru timpul lor.
Cu toate acestea, producția industrială modernă este inacceptabilă, astfel încât energia mareelor a fost utilizată pentru a obține o energie electrică mai convenabilă. Dar pentru aceasta a fost necesar să se creeze pe țărmurile oceanelor și mărilor centrale electrice de maree (PES).
Cu toate acestea, crearea lor este plină de mari dificultăți. Mai întâi de toate, acestea sunt legate de natura mareelor, care nu pot fi influențate, un cârlig depind de motive astronomice, caracteristicile liniilor de coastă, topografie jos, etc. În unele zone, apa plină și joasă are loc o dată pe zi (un flux de zi). În alte domenii, acest lucru se întâmplă de două ori pe zi (un val de jumătate de zi). Există zone în care sincronizarea debutului schimburilor de apă pline și mici (valul mixt). În plus, timp de șapte zile, când luna. Soare și Pământ se află pe aceeași linie dreaptă, creează cea mai mare (syzygial) valul și când liniile care leagă pământul cu luna și soarele, formează un unghi drept, vine cel mai mic (cvadratură) maree. Pe unele părți ale coastei oceanelor nivelului apei la maree înaltă crește 15-18 m, pe de altă parte ajunge la o înălțime de numai 10-20 cm. Ciclul mareei este determinat de ziua lunară, în timp ce modul de putere este asociat cu activitățile de producție și a vieții oamenilor și dependente de soare zile, care sunt mai scurte decât cele lunare timp de 50 de minute. Prin urmare, valoarea maximă și minimă a energiei electrice de maree vine în momente diferite, ceea ce este foarte incomod pentru utilizarea sa. În cele din urmă, valurile sunt de importanță energetică, ca urmare diferența de niveluri dintre apa plină și cea mică este de 0,5 m. Acest lucru nu se găsește pretutindeni și nu întotdeauna.
În ciuda tuturor acestor dificultăți, oamenii încearcă persistent să stăpânească energia mareelor. Până în prezent, au fost propuse aproximativ 300 de proiecte tehnice diferite pentru construirea SPO. Soluția cea mai rațională și mai rentabilă este considerată a fi utilizarea unei turbine rotative (reversibile) într-o TEC, ideea căreia a fost inițial propusă de oamenii de știință sovietici.
Astfel de turbine - numite agregate submersibile sau capsulate - sunt capabile să acționeze nu numai ca turbine în ambele direcții de curgere, ci și ca pompe pentru pomparea apei în piscină. Acest lucru vă permite să reglementeze funcționarea acestora, în funcție de momentul zilei, iar înălțimea fazei maree, se deplasează departe de ritmul mareelor lunar și periodicitatea solare se apropie de un moment în care oamenii trăiesc și lucrează. Cu aceste sisteme, apa este pompată în piscină și pe timp de noapte, atunci când PES nu poate funcționa la capacitate maximă, deoarece cererea de energie este redus, iar apa este folosită pentru producerea de energie electrică în principal în orele de vârf „încarcă“. Aceasta rezolvă una dintre cele mai importante probleme economice în funcționarea PES: costul energiei electrice care pompează pompele este rambursat.
Cu toate acestea, turbinele reversibile nu compensează scăderea forțelor de maree de la syzygia la quadrature, ceea ce determină o schimbare periodică a puterii PES și face dificilă funcționarea. Într-adevăr, în activitatea sistemului energetic teritorial vor apărea dificultăți considerabile dacă acesta include o centrală electrică a cărei capacitate variază de la 3 la 4 ori în două săptămâni. Sunt deosebit de nefavorabile astfel de pulsații pentru centralele de mare capacitate.
Energia sovietică a arătat că această dificultate poate fi depășită prin combinarea muncii centralelor de mare și fluviale care au rezervoare de reglementare pe termen lung. La urma urmelor, energia mareelor este instabilă în timpul zilei și zilnic, dar în medii lunare este constantă pentru orice lună și an. Energia râurilor variază în funcție de anotimpuri și de la an la an. Prin funcționarea combinată a PES și PEC, energia mării va veni în ajutorul centralelor hidroelectrice în sezoane și ani de adâncime, iar energia râurilor va umple deficiențele interanual în activitatea PES.
Departe de a fi, în orice parte a lumii, există condiții pentru construirea de centrale hidroelectrice cu rezervoare de control pe termen lung, astfel încât o astfel de stație de profitabil SHE integra energia mareelor doar mare. Ele trebuie să facă parte din sistemele energetice integrate ale unor mari zone, țări și chiar continente. Utilizarea centralelor electrice de mare, fluviale, termice și nucleare într-un singur complex va crește nu numai generarea de energie electrică, ci va asigura, de asemenea, cea mai eficientă funcționare a stațiilor din ultimele două tipuri. Aceasta, la rândul său, servește drept o anumită justificare economică pentru costul mai ridicat al construcției PES comparativ cu PEC. Studiile au arătat că transferul electricității de maree din zona costieră către părțile centrale ale continentului va fi justificat pentru unele zone din Europa de Vest, Statele Unite, Canada și America de Sud. În aceste zone, PES pot fi combinate cu centrale hidroelectrice care au deja rezervoare mari sau pentru a crea o centrală hidroelectrică. Într-o astfel de abordare complexă de inginerie (agregate de capsulă) și de abordare climatică naturală (sisteme integrate de energie) este cheia rezolvării problemei utilizării energiei mareelor. În prezent, ea a început explorarea practică a energiei mareelor, care a contribuit în mare măsură la eforturile chiar și oamenii de știință sovietici, se lasă să se realizeze ideea de conversie a energiei mareelor în energie electrică la scară industrială.
Primul PES industrial din lume cu o capacitate de 240.000 kW a fost construit și pus în funcțiune în 1967 în Franța. Acesta este situat pe Canalul Mânecii, în Bretania, Raney estuarul, în cazul în care valul de valoare (diferența dintre nivelurile de apă totală și mică) ajunge la 13,5 m. Lățimea râului este de 750 m. Partiile de baraj dintre Capul PES La pe Breben stânga și Cape Briange pe malul drept cu sprijinul insulei Shaliber. În corpul barajului există 24 de unități de capsulă cu o capacitate de 10.000 kW fiecare. Zona bazinului este de 22 km. 2. În timpul mareelor, 184 milioane m 3 de apă intră în ea. Aproape toată capacitatea acestui SPO este generată în timpul orelor de vârf a consumului de energie electrică și atinge 544 milioane kWh pe an, dar costul său este încă mai mare decât în cazul centralelor nucleare. În același timp, energia în orele de vârf este destul de scumpă aici, ceea ce a servit drept unul dintre aspectele care justifică construirea PES în această regiune a Franței.
Exploatarea pe termen lung a primului-născut al energiei mareelor a dovedit realitatea structurii, a relevat avantajele și dezavantajele (în special capacitatea relativ mică) a acestor stații. În acest sens, în multe țări s-au creat și continuă să se dezvolte noi proiecte de PES industriale puternice și de super-putere. Potrivit specialiștilor, în 23 de țări există zone adecvate pentru construcția lor. Cu toate acestea, în ciuda multor proiecte, PES industriale nu sunt încă construite.
Ați putea fi interesat de:
Articole similare
Trimiteți-le prietenilor: