Приливна енергия (приливни потоци) — определение и как работи

Приливна енергия (приливни потоци) — определение и как работи: открийте ефективна, чиста и икономична технология с висок енергиен потенциал от движението на водата.

Енергията от приливите и отливите е електроенергия, произведена от приливното движение на водата. Генераторът на приливните потоци е машина, която извлича енергия от движещата се вода по време на приливите и отливите. Генераторите на приливните потоци извличат енергия от водните течения по същия начин, както вятърните турбини извличат енергия от въздушните течения.

Енергията от приливните потоци е най-евтината и най-малко вредната за околната среда сред трите основни форми на производство на енергия от приливи и отливи.

Енергията от приливните потоци е сравнително нова технология. За първи път е замислена през 70-те години на миналия век по време на петролната криза.

Потенциалът за производство на енергия от отделна приливна турбина може да бъде по-голям от този на вятърна турбина с подобен капацитет. Плътността на водата е около 800 пъти по-голяма от тази на въздуха. Така че водата, притискаща турбината, може да осигури много повече енергия, отколкото въздухът, притискащ подобна турбина при същата скорост. Освен това най-ниските скорости на водата, необходими за икономически проект за енергия, са по-ниски от скоростта на вятъра, необходима за проект за вятърна турбина. На практика приливът трябва да се движи със скорост от поне 2 възела (1 m/s), дори в близост до приливи и отливи, за да бъде източник на енергия.

Както и при вятърната енергия, изборът на място е от решаващо значение за турбината за приливите и отливите. Системите на приливните потоци трябва да бъдат разположени в райони с бързи течения, където естествените потоци са концентрирани между препятствия, например при входовете на заливи и реки, около скалисти точки, носове или между острови или други земни маси.

Как точно работи приливната турбина

Принципът е прост: движещата се вода преминава през ротора на турбината, който се върти и предава механична енергия на генератор. Системата обикновено съдържа:

• ротор и перки (хоризонтални или вертикални оси), които прихванат кинетичната енергия на тока;
• редуктор (понякога заместен от директно задвижване), който оптимизира оборотите за генератора;
• генератор, който преобразува механичната енергия в електричество;
• система за управление и преобразуватели, които осигуряват стабилно подаване към електропреносната мрежа;
• фундамент или монтажна конструкция — монопайли, гравитационни основи, засмукващи каци или плаващи системи, в зависимост от дълбочината и условията.

Основни типове приливни турбини

• Хоризонтално-осеви турбини — най-популярни, наподобяват подводни ветропаркове; добри за по-равномерни потоци.
• Вертикално-осеви турбини — по-компактни и могат да работят при променяща се посока на потока.
• Дуктови (shrouded) турбини — с инженерни „фунии“, които увеличават скоростта на водния поток през ротора.
• „Фенс“ и плътни редици от турбини — конфигурации за по-големи инсталации, които се държат като подводни „ферми“.

Предимства

• Висока енергийна плътност заради голямата плътност на водата (позволява по-голяма мощност при по-ниски скорости в сравнение с вятърните турбини).
• Предвидимост — приливите и отливите са циклични и могат да се прогнозират с голяма точност, което улеснява планирането на производството и интеграцията в мрежата.
• Дълъг експлоатационен живот при правилна поддръжка и ниски оперативни разходи след първоначалната инвестиция.
• Нисък визуален ефект при подводни решения в сравнение с офшорни вятърни фарми.

Недостатъци и екологични аспекти

• Високи първоначални инвестиции и сложни инженерингови работи за подводни инсталации.
• Корозия, биофилм (biofouling) и износване в морска среда налагат специални материали и често поддръжка.
• Възможно влияние върху морските екосистеми, включително риби и морски бозайници — затова се прави проектиране с цел минимизиране на вредите (по-малки скорости на въртене, подходящи разстояния между турбините и мониторинг).
• Навигационни ограничения и необходимост от разрешителни в крайбрежните зони.

Изисквания за избор на място и монтаж

Подходящите локации са ключови за икономическата жизнеспособност. Често се избират тесни проливи, входове на заливи и райони между острови, където теченията се ускоряват и се концентрират. При избора се оценяват:

• скорости и стабилност на теченията;
• морфология на дъното и дълбочина;
• екологични и навигационни ограничения;
• близост до електропреносната мрежа за свързване.

Мащаб и реални примери

Приливните турбини могат да бъдат от няколко десетки kW до няколко MW единична мощност. В света вече има пилотни и търговски проекти, като например MeyGen (Шотландия) и SeaGen (Северна Ирландия), които демонстрират жизнеспособността на технологията. По-големите проекти често комбинират множество турбини в масиви, свързани към един общ трансформатор и изход към мрежата.

Икономика и бъдеще

Въпреки че капиталовите разходи са високи, оперативните разходи са относително ниски и производството е предвидимо. Капацитетният фактор на приливните инсталации често е по-висок от този на наземните вятърни паркове — типично в диапазона 30–50%, в зависимост от мястото. С напредъка на технологиите и по-оптимизираните инсталации се очаква разходите да намаляват и приложението да се разширява.

Поддръжка и надеждност

Поддръжката представлява предизвикателство в морска среда: ограничен достъп, големи сили при течения и нужда от специализирано оборудване. Затова се работи върху модулни и по-надеждни конструкции, по-лесни за сервизиране и с по-дълъг интервал между плановите ремонти.

Кратки заключения

• Енергията от приливните потоци е обещаваща възобновяема технология с висока енергийна плътност и добра предвидимост на производството.
• Подходящите локации, устойчив дизайн и внимателно разглеждане на екологичните аспекти са критични за успеха на проектите.
• Технологията вече е доказана в пилотни и търговски проекти и има потенциал да играе важна роля в декарбонизацията на крайбрежните енергийни системи.

Въпроси и отговори

В: Какво представлява енергията на приливните потоци?

В: Какво представлява генераторът на приливните потоци?

В: Как генераторите на приливни потоци извличат енергия от водните течения?

В: Кое прави енергията от приливите и отливите по-евтин и по-малко вреден за околната среда източник на производство на електроенергия?

Въпрос: Кога за пръв път е замислена енергията на приливите и отливите?

Въпрос: Защо една отделна турбина на приливите и отливите може да генерира повече енергия от вятърна турбина с подобен капацитет?

Въпрос: Къде трябва да бъдат разположени системите за приливни потоци?

Търсене по буква