Energia oceanów

1. Wstęp

Opisane w dziale „energii wód płynących” elektrownie wodne wykorzystują energię wody rzek i jezior. Pozyskanie tej formy energii jest już dobrze znane i powszechnie stosowane na całym świecie. Inaczej ma się sprawa z energią mórz i oceanów. Pomimo niemal nieograniczonych zasobów pozyskanie jej jest trudne i sprawia wiele problemów technicznych. Większość instalacji jest prototypowych i ma bardziej zastosowanie naukowe niż praktyczne.

2. Elektrownie pływowe

Pływami – nazywamy powtarzające się podnoszenie i opadanie wód oceanów i mórz wywołane wpływem Słońca i Księżyca. Zjawisko pływów jest najsilniejsze gdy Ziemia, Słońce i Księżyc znajdują się w jednej linii prostej (faza nowiu i pełni Księżyca). Największa różnica wysokości pomiędzy poziomem minimalnym i maksymalnym morza zwana jest pływem syzygijnym. Na świecie największe pływy syzygijne sięgają kilkunastu metrów (Zatoka Fundy). W przypadku Polski energia pływów nie ma żadnego znaczenia praktycznego, bowiem Morze bałtyckie jest morzem śródlądowym, gdzie zjawisko to nie zachodzi (wielkość wahań poziomu morza Bałtyckiego nie przekracza kilku centymetrów).

Elektrownie pływowe wykorzystują wahania poziomu wody głównie w ujściach rzek, gdzie zjawisko pływów powoduje dwukierunkowy przepływ wody:

– w czasie przypływu woda z morza wpływa do ujścia rzeki

– w czasie odpływu woda z rzeki spływa do morza

Aby działanie elektrowni pływowej było efektywne, różnica syzygijna pływów musi wynosić co najmniej 5m. Średnio pływy występują dwa razy na dobę.

Elektrownie pływowe nie wytwarzają energii w sposób ciągły. Intensywność pływów w ciągu doby zmienia się, chwilami malejąc do zera, gdy poziom wody w morzu i zbiorniku wyrównuje się. Moc elektrowni pływowych nie jest zbyt wielka, jest to związane z małą energią płynącej wody. W większości zaprojektowanych elektrowni pływowych wykorzystywane są turbiny śmigłowe obracane przez nurt płynącej wody. Niektóre z nich mają imponujące rozmiary. We Francji turbiny umieszczone na dnie kanału La manche maja średnice 21 m i moc około 2,2 MW.

Fot. Turbina w elektrowni wodnej pływowej w Bretanii (Francja) zamocowana na głębokości 35 m w wodach kanału La Manche.

Jeszcze bardziej niezwykła elektrownia pływowa powstaje u wybrzeży Irlandii w Strangford nad przepięknym fiordem o długości 30 km, w prowincji Country Down i budowana jest firmę Simens. Elektrownia będzie wyposażona w podwodne śmigła przypominające dwuskrzydłowe wiatraki. Turbiny SeaGen pracują na głębokości 30m wytwarzając moc rzędu 1,2MW. Siłą napędowa jest prąd pływowy powstający w zatoce o prędkości 2,4 m/s.

Fot. Elektrownia pływowa

Fot. Pojedyncza wieża elektrowni pływowej z turbina SeaGen firmy Siemens o mocy 1,2 MW

Pierwsza, i wciąż największa elektrownia pływowa powstała w 1967 r. we Francji nad rzeką Rance gdzie amplituda pływów waha się miedzy 5 a 13,5 metra, a maksymalna moc wymaga spadku 6 metrów. Zapora ma 330 metrów długości tworzy basen o powierzchni 22km kwadratowych i objętości 189 milionów metrów sześciennych. Elektrownia wyposażona jest w 24 turbiny rewersyjne o łącznej mocy 240 MW (10 MW każda). Wszystkie turbiny zostały one wyposażone w stawidła zmieniające ich ustawienie zależnie do kierunku prądu wody. Działają one oczywiście zarówno podczas przypływu, jak i odpływu oceanu. Połączone są one z osią prądnicy, która zamienia energię obrotu stawideł w energię elektryczną. Elektrownia pływowa Rance rocznie produkuje 550 GWh, zabezpieczając zapotrzebowanie na energię elektryczną dla 250 tysięcy gospodarstw domowych.