stringtranslate.com

Морская текущая мощность

Морские течения могут переносить большие объемы воды, в основном вызванные приливами , которые являются следствием гравитационного воздействия планетарного движения Земли, Луны и Солнца. Повышенные скорости потока можно обнаружить там, где подводный рельеф в проливах между островами и материком или на мелководье вокруг мысов играет важную роль в увеличении скорости потока, что приводит к заметной кинетической энергии. [1] Солнце действует как основная движущая сила, вызывая ветры и разницу температур. Поскольку существуют лишь небольшие колебания скорости течения и местоположения потока с минимальными изменениями направления, океанские течения могут быть подходящими местами для размещения устройств извлечения энергии, таких как турбины. [2] Другие эффекты, такие как региональные различия в температуре и солености, а также эффект Кориолиса из-за вращения Земли, также оказывают большое влияние. Кинетическая энергия морских течений может быть преобразована почти так же, как ветряная турбина извлекает энергию из ветра, используя различные типы роторов с открытым потоком. [3]

Энергетический потенциал

Векторная диаграмма течения вдоль восточного побережья США.

Общая мировая мощность океанских течений оценивается примерно в 5000 ГВт при плотности мощности до 15 кВт/м2. Относительно постоянная плотность извлекаемой энергии у поверхности течения Флоридского пролива составляет около 1 кВт/м2 площади потока. Было подсчитано, что улавливание всего лишь 1/1000 доступной энергии из Гольфстрима , который имеет в 21 000 раз больше энергии, чем Ниагарский водопад, а поток воды в 50 раз превышает общий поток всех пресноводных рек мира, позволит обеспечить Флорида с 35% потребностей в электроэнергии. Изображение справа иллюстрирует высокую плотность потока вдоль побережья. Обратите внимание на высокоскоростной белый поток, идущий на север, который идеально подходит для извлечения энергии океанских течений. Страны, которые заинтересованы в применении технологий энергии океанских течений и стремятся к их применению, включают Европейский Союз, [4] Японию, [5] США, [6] и Китай. [7]

Потенциал производства электроэнергии из морских приливных течений огромен. Есть несколько факторов, которые делают производство электроэнергии из морских течений очень привлекательным по сравнению с другими возобновляемыми источниками энергии:

Технологии производства морской электроэнергии

Иллюстрация ветроэнергетической осевой турбины, используемой для выработки морской энергии

Существует несколько типов устройств с открытым потоком, которые можно использовать в системах питания морского тока; многие из них являются современными потомками водяного колеса или ему подобных. Тем не менее, более технически сложные конструкции, созданные на основе ветроэнергетических роторов, с наибольшей вероятностью достигнут достаточной экономической эффективности и надежности, чтобы быть практичными в сценарии будущего массового использования морской энергии. Несмотря на то, что не существует общепринятого термина для этих гидротурбин открытого типа , в некоторых источниках их называют водотоковыми турбинами. Можно рассмотреть три основных типа турбин водяного потока: осевые гребные винты с горизонтальной осью (как с переменным, так и с фиксированным шагом), подводные воздушные змеи и поперечноточные роторы Дарье . Типы роторов могут комбинироваться с любым из трех основных способов поддержки водоводных турбин: плавучими якорными системами, системами, установленными на морском дне, и промежуточными системами. Монопильные конструкции , установленные на морском дне, представляют собой морские энергосистемы первого поколения. У них есть преимущество использования существующих (и надежных) инженерных ноу-хау, но они ограничены относительно мелководьем (глубина от 20 до 40 метров (от 66 до 131 футов)). [3]

История и применение

Возможное использование морских течений в качестве энергетического ресурса начало привлекать внимание в середине 1970-х годов после первого нефтяного кризиса . В 1974 году на семинаре Макартура по энергетике было представлено несколько концептуальных проектов, а в 1976 году британская компания General Electric Co. провела частично финансируемое государством исследование, в результате которого был сделан вывод, что энергия морских токов заслуживает более детального исследования. Вскоре после этого ITD-Group в Великобритании реализовала исследовательскую программу, включающую годичные испытания производительности 3-метрового ротора HydroDarrieus, развернутого в Джубе на Белом Ниле . [ нужна цитата ]

В 1980-е годы был реализован ряд небольших исследовательских проектов по оценке морских энергосистем. Основными странами, где проводились исследования, были Великобритания, Канада и Япония. В 1992–1993 годах в ходе обзора энергии приливных потоков были определены конкретные участки в водах Великобритании с подходящей скоростью течения для выработки до 58 ТВтч/год. Он подтвердил, что общий объем морских энергоресурсов теоретически способен удовлетворить около 19% спроса на электроэнергию в Великобритании. [ нужна цитата ]

В 1994–1995 годах проект EU-JOULE CENEX выявил более 100 европейских объектов площадью от 2 до 200 км 2 морского дна, многие из которых имели плотность мощности выше 10 МВт/км 2 . И правительство Великобритании, и ЕС взяли на себя обязательства по заключению международных соглашений, направленных на борьбу с глобальным потеплением. Для выполнения таких соглашений потребуется увеличение масштабной выработки электроэнергии из возобновляемых источников. Морские течения потенциально могут обеспечить значительную долю будущих потребностей ЕС в электроэнергии. [3] Исследование 106 возможных площадок для установки приливных турбин в ЕС показало, что общий потенциал производства электроэнергии составляет около 50 ТВтч/год. Если этот ресурс будет успешно использован, необходимая технология может стать основой новой крупной отрасли по производству экологически чистой энергии в 21 веке. [9]

Современные применения этих технологий можно найти здесь: Список приливных электростанций . Поскольку влияние приливов на океанские течения настолько велико, а их схемы течений весьма надежны, многие установки по извлечению энергии океанских течений размещаются в районах с высокими скоростями приливных течений. [10]

Исследования в области мощности морских течений проводятся, в частности, в Уппсальском университете в Швеции, где была построена испытательная установка с турбиной типа Дарье с прямыми лопатками и размещена на реке Дал в Швеции. [11] [12]

Воздействие на окружающую среду

Океанские течения играют важную роль в определении климата во многих регионах мира. Хотя мало что известно о последствиях удаления энергии океанских течений , воздействие удаления текущей энергии на окружающую среду в дальней зоне может стать серьезной экологической проблемой. Типичные проблемы с турбиной, связанные с ударами лопастей, запутыванием морских организмов и акустическими эффектами, все еще существуют; однако они могут быть увеличены из-за присутствия более разнообразных популяций морских организмов, использующих океанские течения в целях миграции . Места могут находиться дальше от берега и, следовательно, требовать более длинных силовых кабелей, которые могут повлиять на морскую среду электромагнитным излучением. [13] База данных Тетис обеспечивает доступ к научной литературе и общей информации о потенциальных экологических последствиях энергии океанских течений. [14]

Смотрите также

Рекомендации

  1. ^ Бахадж, AS (14 января 2013 г.). «Преобразование морской энергии: начало новой эры в производстве электроэнергии». Философские труды Королевского общества A: Математические, физические и технические науки . 371 (1985): 20120500. Бибкод : 2013RSPTA.37120500B. дои : 10.1098/rsta.2012.0500 . ISSN  1364-503X. ПМИД  23319714.
  2. ^ Саад, Фуад (2016). Шок энергетического перехода . Издательство Партридж, Сингапур. ISBN 9781482864953.
  3. ^ abcd Понта, Флорида; Премьер-министр Яцовкис (апрель 2008 г.). «Выработка электроэнергии на морском транспорте с помощью плавучих гидротурбин с диффузорным усилением». Возобновляемая энергия . 33 (4): 665–673. doi : 10.1016/j.renene.2007.04.008.
  4. ^ Диас-Дорадо, Элой; Каррильо, Камило; Сидрас, Хосе; Роман, Давид; Гранде, Хавьер (март 2021 г.). «Оценка производительности и моделирование морской турбины Атир». IET Возобновляемая энергетика . 15 (4): 821–838. дои : 10.1049/rpg2.12071 . ISSN  1752-1416.
  5. ^ Уэно, Томохиро; Нагая, Сигэки; Симидзу, Масаюки; Сайто, Хироюки; Мурата, Шоу; Ханда, Норихиса (май 2018 г.). «Разработка и демонстрационные испытания турбинной системы океанского течения плавучего типа, проведенные в течении Куросио». 2018 ОКЕАНЫ — MTS/IEEE Kobe Techno-Oceans (OTO) . Кобе: IEEE . стр. 1–6. doi : 10.1109/OCEANSKOBE.2018.8558792. ISBN 978-1-5386-1654-3. S2CID  54453908.
  6. ^ Р. Итики, П. Р. Чоудхури, Ф. Камаль, М. Манджрекар, Б. Чоудхури и Г. Г. Боннер (2021). «Метод оценки морской гидрокинетической энергии на основе данных высокочастотного радиолокатора». ОКЕАНЫ 2021: Сан-Диего – Порту . стр. 1–7. doi : 10.23919/OCEANS44145.2021.9705675. ISBN 978-0-692-93559-0. S2CID  246872045 . Проверено 11 марта 2022 г.{{cite book}}: CS1 maint: несколько имен: список авторов ( ссылка )
  7. ^ Программа Службы управления минеральными ресурсами, Возобновляемая энергия и альтернативное использование Министерства внутренних дел США (май 2006 г.). «ТЕКУЩИЙ ЭНЕРГЕТИЧЕСКИЙ ПОТЕНЦИАЛ ОКЕАНА НА ВНЕШНЕМ КОНТИНЕНТАЛЬНОМ ШЕЛЬФЕ США» . Проверено 29 мая 2019 г.
  8. ^ Бахадж, AS; Л. Е. Майерс (ноябрь 2003 г.). «Основы применения турбин морского течения для производства энергии» (Статья) . Возобновляемая энергия . 28 (14): 2205–2211. дои : 10.1016/S0960-1481(03)00103-4 . Проверено 12 апреля 2011 г.
  9. ^ Хэммонс, Томас (2011). Электрическая инфраструктура на мировом рынке . Совет директоров – Книги по запросу. ISBN 978-9533071558.
  10. ^ Энергия, Команда Толпа. «Мощная сила тока». CrowdEnergy.org . Проверено 29 апреля 2019 г.
  11. ^ Юань, Катарина; Лундин, Стаффан; Граббе, Мартен; Лаландер, Эмилия; Гуд, Андерс; Лейон, Матс (2011). «Проект Седерфорс: строительство экспериментальной гидрокинетической электростанции». 9-я Европейская конференция по волновой и приливной энергии, Саутгемптон, Великобритания, 5–9 сентября 2011 г.
  12. ^ Лундин, Стаффан; Форслунд, Йохан; Карпман, Николь; Граббе, Мартен; Юань, Катарина; Апельфройд, Сенад; Гуд, Андерс; Лейон, Матс (2013). «Проект Седерфорс: развертывание экспериментальной гидрокинетической электростанции и первые результаты». 10-я Европейская конференция по энергии волн и приливов (EWTEC), 2–5 сентября 2013 г., Ольборг, Дания .
  13. ^ «Океанское течение». Тетис . ПННЛ.
  14. ^ "Тетис". Архивировано из оригинала 05.11.2015.