Elektrane na plimu i oseku: razlika između inačica

Izvor: Wikipedija
Izbrisani sadržaj Dodani sadržaj
Nema sažetka uređivanja
Nema sažetka uređivanja
Redak 124: Redak 124:


[[Kategorija:Elektrane| ]]
[[Kategorija:Elektrane| ]]
[[Kategorija:Energetika]]

Inačica od 14. listopada 2008. u 12:28

Elektrana na morske mjene u Francuskoj

Energija plime i oseke spada u oblik hidro-energije koja gibanje mora uzrokovano mjesečevim mjenama ili padom i porastom razine mora koristi za transformaciju u električnu energiju i druge oblike energije. Za sad još nema većih komercijalnih dosega na eksploataciji te energije, ali potencijal nije mali. Energija plime i oseke ima potencijal za stvarnje električne energije u određenim dijelovima svijeta, odnosno tamo gdje su morske mijene izrazito naglašene. Taj način proizvodnje električne energije ne može pokriti svjetske potrebe, ali može dati veliki doprinos u obnovljivim izvorima. Razlika u visini plime i oseke varira između (4.5-12.5 m) ovisno o geografskoj lokaciji.Npr. amplitude plime i oseke na Sredozemnom moru su 10cm, a na Atlanskom, Tihom i Indijskom oceanu prosječno 6-8m. Na pojedinim mjestima obale u zapadnoj Francuskoj i u jugozapadnom dijelu Velike Britanije amplituda dostiže i više od 12m. Na zapadnoeuropskoj atlanskoj obali vremenski razmak između dvije plime iznosi 12 sati i 25 minuta, a na obalama Indokine nastaje samo jedna plima u 24 sata Za ekonomičnu proizvodnju je potrebna minimalna visina od 7 m. Procjenjuje se da na svijetu postoji oko 40 lokacija pogodnih za instalaciju plimnih elektrana.


Podjela

S obzirom na izbor tehnologije, postoje dvije glavne podjele elektrana na plimu i oseku. Prva kategorija koristi razliku hidrostatskog potencijala između bazena i mora, dok druga kategorija koristi kinetiču energiju gibajuće vode slično kao kod vjetroelektrana.

Konvencionalne

Brane sa dvosmjernim propuštanjem vode (turbine kroz koje voda može strujati kako u jednom tako i u drugom, suprotnom smjeru)


Tehnologija koja se koristi za konverziju je jako slična tehnologiji koja se koristi u konvencionalnim hidroelektranama. Brana spriječava ulaz vode u bazen sve do trenutka nastajanja visinske razlike između razina vode mora i one u bazenu. Nakon toga dopušta se da voda iz mora kroz turbine struji u bazen. Osim plimnog potencijala nužna je brana koja osigurava razliku hidrostatskog potencijala između stvorenog bazena i mora.


Kako je izrada brana skupa, idealna mjesta su što zatvorenije uvale, fjordovi ili ušća rijeka, čime se štedi na duljini pregrada. Na pogodnim mjestima u brani se ugrađuju turbine koje se puštaju u pogon kada se postigne adekvatna razlika hidrostatskog potencijala. Električna energija se može proizvoditi kada voda teče u i iz bazena. Periodičnost je uvjetovana Zemljanom rotacijom ostvarujući dvije plime i oseke dnevno. Proizvodnja električne struje je karakteristična po maksimalnoj proizvodnji svakih 12h sa stajanjem u polovici tog perioda kada je visina vode sa obje strane brane jednaka.

Princip rada po etapama

U prvoj etapi pogona zatvara se zapornica i voda u bazenu ostaje na određenoj koti, a razina mora otpada. Kada razina mora postane toliko niska da postoji dovoljna razlika kota (odnosno dovoljan pad) pa se tako potencijalna energija vode nagomilane u bazenu pretvara u mehaničku, a ova u električnu energiju, sve dok razlika pada omogućava rad turbine. Turbina se zaustavlja kada se postigne minimalni pad, ali se bazen nakon toga dalje prazni (etapa 3) kroz zapornicu, da bi se u njemu postigla što niža razina, kako bi se ostvario što veći pad za etapu pogona u obrnutom smjeru. Kada se izjednače-razine u bazenu i moru počinje crpljenje vode iz bazena u more (etapa 4) da bi se što niže snizila razina vode u bazenu. Kada se postigne kota koja odgovara nižoj koti mora, obustavlja se rad crpki, pa bazen ostaje na konstantnoj razini (etapa 5) sve dok se ne postigne takav pad kod kojeg će turbina moći raditi u obrnutm smjeru. Nakon toga stavlja se turbina u pogon koristići vodu iz mora prema bazenu (etapa 6) sve dok se postigne minimalan pad kod kojeg turbina može raditi. Zatim se turbina obustavlja, otvara se zapornica da bi se dalje punio akumulacijski bazen (etapa 7).


Prednosti i nedostaci

Prednost konvencionalnih elektrana je jeftina, čista i obnovljiva energija. Glavni nedostaci u povećanju upotrebe elektrana ovog tipa su veliki troškovi izgradnje, malo pogodnih lokacija za izgradnju, velik utjecaj na okoliš ( uzrokuje migracije riba itd, ). Veliki kapitalni troškovi ovakvih elektrana sa dugim periodom izgradnje do 10 godina čine cijenu struje vrlo osjetljivu na diskontnu stopu. Osim što je dobro razvijena energija plime i oseke je trenutačno komercijalno neatraktivna.

Primjeri konvencionalnih elektrana

Elektrana La Rance

Najveća i najstarija elektrana ovog tipa je La Rance u Francuskoj na ušću istoimene rijeke, snage 240 MW, u upotrebi je od 1966 god.

Obilježja elektrane La Rance:

  • Alternator-sinkroni stroj;
  • Uzbuda-statička;
  • Nom.broj okretaja-93,57o/min;
  • Maksimalno prekoračenje brzine-260 o/min;
  • Hlađenje-s komprimiranim zrakom tlaka 2 bara




Eksperimentalno postrojenje Annapolis Royal u Novoj Škotskoj snage snage 20 MW.

Eksperimentalno postrojenje Murmansk u Rusiji snage 0.4 MW te kanadsko u Annapolisu na malom ulazu u Fundy-ev zaljev snage 17.4 MW.

Također je niz malih postrojenja postavljeno u Kini.

Nekonvencionalne

Rad ovih elektrana u principu je isti kao kod vjetroelektrana, jedino što kao fluid umjesto zraka služi voda. Morske struje mogu prenositi jednake količine energije kao i vjetrovi. Turbine ovakvih elektrana grade se na dubinama od 20-30 metara, obično na mjestima gdje su jake morske struje. Ove elektrane generiraju 3-4 puta više snage nego konvencionalne. Ekološki su prihvatljive. Trenutno ne postoji ni jedna izgrađena elektrana ovog tipa.

Prototip turbine nekonvencionalne plimne elektrane

Da bi se smanjili veliki kapitalni troškovi razvijene su turbine koje rade na istom načelu kao vjetroelektrane , ali koristeći energiju morskih struja izazvanih plimom i osekom u kanalima. Njihova prednost je u pouzdanoj periodičnosti morskih struja čiju energiju koriste.

Dva su projekta financirana od European Commission's energy programme:

Kvalsundski kanal

Brzina struje u kanalu iznosi 2,5 m/s ( najviša brzina periodičke prirode). Treba biti ugrađena je prototipna turbina snage 300 kW ukupnih procjenjenih troškva od US $11 milliona. Turbina ima podesive lopatice radiusa 10 m pri čemu se ugrađuje na dubinu od 50 m sa centrom rotacije 20 m od morskog dna. Ukupna masa uređaja je 200 T. Zbog spore rotacije lopatica pretpostavlja se da nema negativan utjecaj na migraciju riba, velika dubina omogućava nesmetan prolazak brodova iznad turbine. Postoji objektivni problem održavanja zbog potrebe obavljanja svih poslova pod vodom.

Devon

Položaj ove pilot elektrane na struje plime i oseke vrijednosti L3m je 1.5 km od obale Lynmoutha. Projektirana je za proizvodnju 300 kW električne energije pomoću rotora duljine 11 m sa 20 okretaja u minuti. Mali broj okretaja ne ugožava populaciju riba. Uređaj je konstruiran da se može izvaditi iz vode tako da se popravci mogu obavljati na suhom. Podaci za prosječnu i maksimalnu brzinu struje nisu poznati.

Inžinjerski pristup

European Marine Energy Centre napravio je slijedeću podjelu:

Prva komercijalna elektrana ovog tipa u Strangford Lough-u. Jaka vodena brazda pokazuje snagu mjena


1.Turbine s horinzontalnom osi koje u pravilu koriste isti princip kao i tradicionalne vjetroelektrane koristeći pritom vodu umjesto zraka. Trenutno se radi na najviše prototipova upravo ove vrste. Primjeri su već spomenuti, i to su Devon i Kvasalund, te prototip SeaGen (Strangford Lough)

2.Turbine s vertikalnom osi. Gorlov spiralna turbina kao prototip postavljana je duž Sjeverne Koreje.

3.Oscilirajuće naprave. One ne koriste rotirajuće naprave već dijelove aerotijela koji bivaju gurnuti snagom vode. Tijekom 2003. godine 150kW oscilirajućih naprava bilo je testirano po obali Škotske.

4.Venturijev efekt. Koristi se za ubrzavanje vode kroz turbinu. Može se montirati horinzontalno ili vertikalno.




Utjecaj na okoliš

Položaj brane u estuariju ima značajan utjecaj na vodu koja se nalazi unutar bazena i na cijeli ekosistem.

Zbog smanjenja prozirnosti dolazi do poboljšavanja uvjeta za razvoj fitoplanktona nakon čega se narušava hranidbeni lanac a time i ekosistem. Kao rezultat izmjene male količine vode sa morem, prosječna vrijednost saliniteta unutar bazena pada. Postavljanje brane rezultira akumulacijom segmenata na unutrašnjoj strani što može otežati rad brane. Što se tiče životinjskog svijeta, ribe mogu bez opasnosti prolaziti preko brane ali na taj način ostaju zarobljene unutar nje. Zbog toga postaju primorane proći kroz turbinu pri čemu dio njih stradava. Postoje metode kao što su turbine sa otvorenim centralnim dijelom koji reducira taj problem dopuštajući ribama da prođu kroz otvoreni dio.


Zaključak

Energija dobivena iz plime i oseke ima dugoročnu budućnost, posebice u vrijeme koje dolazi i koje prijeti nestašicom fosilnih goriva, jedna od alternativa će bit baš ovaj oblik dobivene energije.

Studije EU-a o plimnom potencijalu su ustanovile 106 Europskih lokacija sa jakim morskim strujama i procijenile da mogu osigurati 48TWh struje /godišnje (equivalentno 12500MW instalirane snage ) u električnu mrežu Europe. Tehnički RD&D programi trebaju biti razvijeni da bi se cijena eksploatacije mogla pouzdano odrediti. (Najveći broj RD&D programa na polju iskorištavanja energije valova, plime i oseka te morskih struja trenutačno provodi V. Britanija stvaranjem subvencioniranog okruženja za njihov razvoj iz razloga potrebe osiguranja 10% obnovljive energije svakog proizvođača električne energije u zemlji.) Ciljana godina za anticipaciju energije mora u sustavima energetske opskrbe je procijenjena ili i predviđena od EU između 2010 i 2020 godine.


Vidi još

  1. Obnovljivi izvori energije
  2. Električna energija
  3. Elektrane
  4. Elektrane na valove

Vanjske poveznice

  1. Institut Hrvoje Požar - Obnovljivi izvori energije
  2. Portal Moja Energija - Škola energetike
  3. University of Strathclyde ESRU -- Summary of tidal and marine current generators
  4. Osnove Energetike