Энергия волн и приливов кратко

Обновлено: 03.07.2024

Американские ученые из Исследовательского института электроэнергии произвели теоретические расчеты по производству энергии от волнения морской и океанической воды. Лидером по выработке волновой энергии стали США и Великобритания, которые в среднем производят по 255 ТВт и 55 ТВт электроэнергии из движения водной пучины в год соответственно. По нынешним оценкам мировой потенциал волновой энергии оценивается в пределах 11 500 ТВт-ч/год.

Энергия волн – энергия, образующаяся за счет движения и колебания поверхности водной оболочки (океанов и морей). Она может использоваться для выполнения полезной работы: генерации электроэнергии, перекачки воды в баки и резервуары, опреснения воды.

Существует множество различных способов генерации электрической энергии из механической работы волновой активности, три из которых приведены ниже:

Приливы и волны являются двумя естественными явлениями, возникающими на воде, и в то же время они похожи на то, что они связаны с водоемами, их способность генерировать энергию отличается в разных аспектах в отношении генерации, мощности и надежности [1]. По мере того, как мир начинает отходить от своей зависимости от невозобновляемых источников энергии, начинают изучаться новые и инновационные способы производства энергии, которые будут иметь минимальный эффект окружающей среды и сообществ. Специальные буи и турбины обычно используются для захвата их мощности и преобразования ее в чистую электроэнергию, но, как и большинство новейших технологий, они дороги для проектирования и разработки. Несмотря на приливную и волновую энергию, происходящие из океана, между ними все еще существует большое различие.

Что такое приливная энергия?

Приливы определяются как подъем и падение уровня моря, вызванный гравитационным притяжением Луны и Солнцем на Земле. Они не только ограничиваются океанами, но также могут возникать в других системах, когда существует гравитационное поле. Кроме того, в то время как на большую часть Земли влияет гравитационная сила Солнца, это не так легко видно на воде. Сама луна оказывает более заметное влияние на приливы, поскольку она намного ближе к Земле по сравнению с солнцем. Береговая линия испытывает ежедневный суточный или полудневный прилив, состоящий из одного или двух высоких и низких приливов соответственно. На эти приливы влияет ряд факторов, таких как выравнивание Солнца и Луны, форма береговой линии и изменения глубины воды.

Что такое волновая энергия?

Волновая энергия, также известная как энергия океана, определяется как энергия, используемая в океанических волнах. По мере того как ветер дует по поверхности океана, он создает волны и, следовательно, их можно также назвать энергией, движущейся по поверхности воды. Волны, создаваемые в результате ветра, обычно называются ветровыми волнами, и они наиболее эффективно встречаются на поверхностях воды, так как нет никаких наземных масс, чтобы противостоять силе ветра [2]. Эти волны, обычно наблюдаемые на поверхности океана, также происходят свободно на озерах, реках и каналах и могут быть определены как капиллярные волны, рябь, моря или набухания. Две волны одинаковы для каждой волны, отличающейся по высоте и расстоянию между гребнями и впадинами.

Как образуются приливы?

По мере того, как луна вращается вокруг Земли, она оказывает гравитационное воздействие, создавая прилив, который перемещается по земле. Когда луна окружает Землю, сама Земля движется в небольшом круге, и эта инерция вызывает приливы на противоположной стороне Земли. Это известно как два отлива, между которыми происходят приливы [3]

Как формируются волны?

Изменение формы скорости, продолжительности и расстояния, с которым дует ветер, будет влиять на форму сформированных волн. Кроме того, форма и размер соответствующих сформированных волн будут также зависеть от получающейся в результате системы воздействия и могут легко помочь в сужении истоков волн. Например, новые высокоскоростные волны, которые быстро поднимаются и падают, вновь формируются и часто являются результатом близких метеорологических систем, таких как локальные штормы, в то время как длинные устойчивые волны обычно формируются из экстремальных погодных условий, происходящих гораздо дальше, иногда от штормов, которые могут даже быть в другое полушарие.

Использование энергии волн

Эта энергия от волн может использоваться и использоваться для целого ряда полезных видов деятельности, таких как выработка электроэнергии, опреснение и перекачка воды в резервуары. Часто называемая мощностью волны, чем сильнее волны, тем больше способность вырабатывать энергию. Грубое вертикальное движение океанских волн содержит большое количество кинетической энергии, которая захватывается волновыми энергетическими технологиями. Волновая энергия обычно используется с использованием двух типов систем, а именно от берега и береговых систем. Морские системы работают в глубокой воде и используют либо насосы, либо шланги для сбора энергии через вращающиеся турбины. С другой стороны, береговые системы строятся вдоль береговых линий и собирают энергию из волн взлома. Одним из преимуществ энергии волн является то, что он пополняется и устойчив, так как волны всегда будут вымываться на берег в зависимости от погодных условий и, скорее всего, не перестанут формироваться в течение длительного периода времени. Кроме того, поскольку эти широко используемые технологии не так легко видны соседними сообществами, влияние на эстетическую ценность низкое, что делает их более легко принятой технологией для использования. Хотя это возобновляемый источник энергии, трудно эффективно преобразовать эту энергию в электричество. Оборудование также оказалось сложным для разработки и разработки таким образом, чтобы они могли выдерживать повреждения от штормов и коррозионных воздействий со стороны окружающей морской воды. Однако, хотя многие из этих технологий являются экономически эффективными, они не столь дешевы по сравнению с другими энергогенерирующими системами.

Волновые энергетические технологии

На сегодняшний день существует три основных типа технологий волновой энергии. Первый использует поплавки или буи для выработки электроэнергии из океанских набуханий, которые приводят в действие гидравлические насосы. Второй тип использует колеблющуюся водяную колонну для выработки электричества от подъема и падения воды внутри цилиндрического вала. Обычно это делается на берегу. Вода выводит воздух из вала, который в свою очередь включает турбину с воздушным приводом. Третий тип использует конический канал, который расположен либо на берегу, либо на берегу.Эта технология концентрирует волны и приводит их в повышенный резервуар, где энергия генерируется с использованием турбины [5].

Использование приливной энергии

Хотя все прибрежные районы испытывают высокие и низкие приливы, эту энергию можно использовать только для производства электроэнергии, если разница между высокими и низкими приливами достаточно велика. Основными типами приливной энергии являются: 1) кинетическая энергия, получаемая из токов изменяющихся приливов, и 2) потенциальная энергия, полученная от изменения высоты между высоким и отливным течением. Одним из преимуществ использования приливов в качестве источника энергии является то, что он более надежный, поскольку он основан на гравитационном притяжении Луны и поэтому может быть предсказан. При этом, хотя это можно предсказать, одним из недостатков является то, что этот источник будет генерировать энергию только в течение 6-12 часов, тем самым уменьшая длительную доступность [4]. Это прерывистое производство энергии создает менее надежный источник энергии. Использование этой энергии может нарушить естественные миграционные маршруты для морских животных и регулярные маршруты лодочного спорта. Турбины, используемые для выработки энергии, могут убить большое количество рыбы в этом районе. При этом способность использовать приливно-отливную энергию в качестве источника электроэнергии может впоследствии уменьшить зависимость от источников энергии, генерируемых углем, что, в свою очередь, уменьшит количество СО₂ выбросы.

Приливные энергетические технологии

Обычно используемые технологии для генерации приливной энергии включают приливные плотины или заграждения, которые содержат шлюз через водный объект. За шлюзом находятся гидротурбины. По мере того, как поток изменяется, неровные уровни воды проталкиваются мимо шлюза и приводят в действие турбину [5]. Однако со временем было замечено значительное влияние нижестоящих эффектов как на береговую линию, так и на окружающие морские экосистемы, что привело к разработке целого ряда новых, более экологически чистых моделей. К ним относятся приливные лагуны, приливные заборы и подводные приливные турбины.

Разница между энергией приливов и энергией волн

Мы уже определили, что приливы и волны образуются в совершенно разных условиях. Приливы - это подъем и падение океана, вызванные гравитационным притяжением луны и солнца на Земле, а волны - энергия ветра, движущаяся по поверхности океана, тем самым делая волны намного легче измерять, как по сравнению с приливами. Приливы менее заметны по сравнению с волнами и чаще всего видны на береговых линиях, влияющих на количество видимой воды и песка. С другой стороны, волны видны на поверхности океана, поднимаясь и падая. В то время как приливная сила колеблется ежедневно, и мощность волны может быть более устойчивым источником энергии, она широко не используется, поскольку во всем мире существует всего лишь небольшое количество тестовых сайтов [4].

Мы знаем, что существуют разные виды возобновляемой энергии. Из приливной энергии и тепловой энергии энергия приливов. Это известно как преобразование тепловой энергии и энергии океана. Это тип возобновляемой энергии, принцип действия которого основан на разнице температур между глубоководными водами и водами, расположенными ближе всего к поверхности.

В этой статье мы расскажем вам обо всех характеристиках, происхождении и важности приливной энергии.

Características principales

Это тип возобновляемой энергии, основанный на разнице температур между глубоководными водами и водами, расположенными ближе всего к поверхности. Обычно более глубокие воды имеют тенденцию иметь более низкую температуру, а воды ближе к поверхности теплые. Таким образом, при такой разнице температур тепловой двигатель может двигаться и производить полезную работу. Благодаря этой работе теплового двигателя, электричество генерируется экологически чистыми возобновляемыми источниками.

Преимущество энергии приливных волн перед другими в том, что он может работать 24 часа в сутки. Это не зависит от ветра или солнца. Тепловой двигатель, в котором мы должны видеть эту энергию через разницу температур, - это циклические механизмы. Указанные механизмы получают тепло от горячего источника для создания сети и отвода тепла к низкотемпературному радиатору. Чем больше разница температур между верхним и нижним слоями воды, тем больше источник преобразования энергии.

Действие приливной энергии

Что происходит сегодня с обычным ископаемым топливом, так это то, что оно становится все более дорогим и менее доступным. Поэтому прилагаются многочисленные усилия, чтобы иметь возможность повысить термический КПД, чтобы иметь возможность работать с небольшим количеством высокотемпературных термиков. Другой метод включает использование комбинированных циклов и когенерации, которые способны преобразовывать большую часть входящей энергии в полезную работу, а затем в электричество.

Преимущество преобразования тепловой энергии из океана состоит в том, что он может включать дешевый источник энергии, имеющий неограниченную доступность. В отличие от энергии ветра или солнечной энергии, энергия приливов и отливов всегда доступна. Таким образом, можно было бы иметь привлекательные тепловые машины, которые могли бы работать между источниками тепла, которые имеют достаточно большие перепады температур, чтобы производить электричество.

Устройство, которое используется для преобразования тепловой энергии океана, представляет собой тепловую машину. Указанная машина была сконструирована таким образом, чтобы она могла работать в диапазоне от относительно хорошей температуры до более низкой температуры. Температура у поверхности океана выше, чем у глубины. Если мы собираемся практиковаться, чтобы преобразование энергии было прибыльным, между самой красивой поверхностью и самой глубокой должна быть разница температур около 20 градусов.

Чтобы достичь такой разницы температур, нужно искать географические области поверхности океана, которые нагреваются солнцем и где средняя температура около 30 градусов. Таким образом, мы гарантируем, что температура на глубине 900 метров будет 5 градусов.

Энергетические зоны приливных волн

Мы собираемся посмотреть, в каких областях может генерироваться наибольшее количество приливной энергии. В районах, расположенных в тропиках, температура моря обычно больше колеблется в зависимости от глубины. Давайте посмотрим, какова температура в зависимости от поверхности:

Температура поверхности: обычно бывает толщиной около 200 метров и действует как коллектор тепла. Здесь обычно температура около 25-30 градусов.
Intermedia: он расположен на глубине 200-400 метров и имеет быстрые колебания температуры. Это быстрое изменение температуры служит тепловым барьером между глубиной и поверхностными слоями.
Глубокий: температура только снижается, пока не достигнет 4 градусов на 1000 метров и 2 градусов на 5000 метров.

В тропических морях большая разница температур между поверхностью и глубиной до 1000 метров. Как мы уже упоминали ранее, чтобы сделать экономически эффективным для этого процесса потребуется разница порядка 20 градусов. При такой разнице температур энергия может использоваться для работы теплового двигателя. Эти регионы существуют только на широтах, близких к экватору, в регионах Тихого океана. Для этого также есть несколько идеальных мест, например, восток и запад Центральной Америки и некоторые отдаленные районы южного побережья Соединенных Штатов и востока Флориды.

Введение на рынок

Есть много компаний, которые ориентированы на разработку новых и эффективных решений. чтобы иметь возможность воспользоваться потенциалом, который имеет приливная энергия. Больше не о чем думать, что это может быть неограниченная и возобновляемая энергия. Это просто вопрос размышлений о том, как сделать этот вид энергии эффективным и экономически выгодным. Энергия, которая не загрязняет окружающую среду, ограниченная и возобновляемая с течением времени. Просто подумай об этом.

Как видите, энергия приливных волн является одной из возобновляемых источников энергии, которая находится в стадии разработки, но имеет большой потенциал для будущего чистой энергии. Я надеюсь, что с этой информацией вы сможете больше узнать о приливной энергии и о том, как она работает.

Содержание статьи соответствует нашим принципам редакционная этика. Чтобы сообщить об ошибке, нажмите здесь.

Очень мощным источником энергии являются приливы и отливы. Если верить цифрам, они могут дать человечеству около 70 миллионов миллиардов кВт/ч в год. Если сравнивать, то это примерно столько энергии, сколько можно получить из всех разведанных запасов бурого и каменного угля. В 1977г. вся экономика СССР базировалась на 1150 миллиардах кВт/ч, экономика США - на 200 миллиардах кВт/ч. Так что, в теории, только приливы и отливы могли обеспечить энергетическое процветание 6000 СССР, но это сухие цифры не имеющие ничего общего с реальностью.

Технология гидроэлектростанций, основанных на приливах и отливах, досконально проработаны в инженерном плане, многие варианты уже опробованы в некоторых странах, даже в Кольском полуострове. Выдвинута даже оптимальная стратегия использования такой энергии: во время приливов накапливать воду в водохранилищах, а во время максимальной нагрузки на энергодобывающую сеть, разгружать ее, используя энергию, накопленную при приливе.

В наше время приливные электростанции, конечно же, значительно уступают тепловой энергетике, ведь легче получить коротко-срочную прибыль, закупив дешевую нефть в странах третьего мира. Однако приливная энергия обладает всеми качествами, которые помогут ей в будущем стать одной из самых важных составляющих мировой энергетики.

Чтобы построить ПЭС даже в самых приспособленных для этого местах, где уровень воды колеблется от 1 до 16 метров, нужны десятилетия. Но все-таки ПЭС должны потихоньку отвоевывать долю мировой добычи энергии.

Самая первая ПЭС, имеющая мощность 240 МВт, была построена в 1966 г. в устье реки Ранс во Франции, эта река впадает в пролив Ла-Манш, средний показатель перепадов уровня воды там составляет 8.4 м. Хоть она и обошлась стране в 2.5 раза дороже, чем строительство гидроэлетространции такой же мощности, сразу после начала ее эксплуатации стала очевидна ее экономическая выгодность. В настоящее время Французская ПЭС используется и приносит энергию в энергосистему страны.

Созданы проекты крупнейших ПЭС: мощностью 4000 МВт - Мезенская на Белом море, и Кольская - мощностью 330 МВт. В будущем планируется использовать большой энергетический потенциал Охотского моря, там приливы достигаю почти 13 м.

Очень хорошие предпосылки для распространения и развития добычи энергии из приливов дает геликоидная турбина Горлова. С ее помощью можно строить приливные электростанции и добывать энергию не сооружая плотины - это в разы уменьшает издержки на строительство.

Причиной приливов и отливов в Белом море является не Лунная приливная волна движущаяся с Сибири, а волна создаваемая подводными или надводными водоворотами, вращаемые ветрами и впадающими в бухты Белого моря реками. Порой в Белом море приливы и отливы в некоторых местах таинственно исчезают, на целую неделю.

Три новые закономерности дают возможность найти причину извержения вулканов, формирования магнитного поля Земли, формирования приливов и отливов, формирования воздушных циклонов на поверхности Земли.

Научный мир не может дать ответ, почему извергаются вулканы на Земле, откуда появляется энергия, по какой причине формируется магнитное поле Земли и так далее. Я пытаюсь дать ответ на эти вопросы.

Энергия приливов как активность океана относится к возобновляемой энергии. Исследование показало, что энергия океана может обеспечить 10% мощности к 2050 году.

План стратегических энергетических технологий Европейской комиссии признает потенциальную роль энергии океана в Европе для будущего энергобаланса и предполагает укрепление регионального сотрудничества в части энергии приливов.

Использование энергии уровня воды

Использование энергии приливов было реализовано во Франции (240 МВт в устье реки Ранс, начиная с 1966 года), Канаде (20 МВт в Аннаполисе в Заливе Фанди, начиная с 1984 года) и России (Белое море, 1,7 МВт) и может быть реализовано в некоторых других областях где есть большой прилив.

Приливная вода может использоваться для вращения турбин, когда она будет выпущена через приливное заграждение в любом направлении.

Уход воды — отлив

Приход воды — прилив

Во всем мире эта технология, как представляется имеет определенный потенциал, главным образом из-за экологических ограничений. Некоторые утверждают, что таким образом тормозится врущение Земли.

Однако свободностоящая турбина при крупных прибрежных приливных течениях, как представляется, имеет большой потенциал и энергия приливов в настоящее время изучается и применяется.

Средняя скорость приливной волны 2-3 метра в секунду является идеальной для преобразования кинетической энергии волны. Это означает, что 1 МВт можно выработать на приливных турбинах где ротора меньше 20 м в диаметре, по сравнению с 60 м на 1 МВт ветровых турбин. Турбины приливных волн меньше, чем ветряные турбины и расположены ниже поверхности и избегают ущерба от бури.

Приливные электростанции

Самая мощная в мире в Южной Корее приливная энергетическая установка Sihwa Lake Tidal 254 МВт

Некоторые генераторы приливного потока не вращаются, а колеблются, используя приливные потоки для перемещения гидротурбин вверх и вниз. Прототип был установлен у берегов Португалии.

Другой экспериментальный дизайн использует для ускорения потока вентиляционное отверстие, в котором размещается турбины. Так используется энергия морских течений. Этот принцип был опробован в Австралии и Британской Колумбии.

В России существует приливная электростанция: Килогубская ПЭС на побережье Баренцевого моря, работающая с 1968 года. Среднегодовая мощность станции составляет порядка 1,7 МВт. В настоящее время строится еще одна приливная электростанция в Мурманской области, на побережье Баренцева моря на губе Долгая-Восточная на Кольском полуострове мощностью 12 МВт.

Энергия приливов ближе всех к периодически возобновляемым источникам в состоянии обеспечить постоянное и предсказуемое количество электроэнергии и планируется увеличить до 35 миллиардов МВт в 2030 году (включая волновую энергию).

Читайте также: