|
Aktualności
|
|
Informacje
Numery
Numer 12/2005
Niezmienny, niezależny od warunków atmosferycznych, wywoływany przyciąganiem Księżyca i Słońca
|
|
|
Konwencjonalne źródła energii są coraz bliżej wyczerpania. A nawet tam, gdzie jeszcze jest ich pod dostatkiem, wciąż narasta zanieczyszczenia środowiska, związany z ich wykorzystywaniem.
|
Zwiększająca się świadomość nieodwracalnych szkód, jakie niesie degradacja otoczenia przyrodniczego, sprawia, że poszukiwania zielonych” źródeł energii wciąż trwają.
Jednym z takich niekonwencjonalnych źródeł, jest energia morskich pływów. Choć występuje ona od początku istnienia naszego globu, świadomość, skąd się biorą ruchy morskiej wody, wciąż nie jest powszechna. Powtarzające się od milionów lat z precyzyjną dokładnością przypływy i odpływy mórz i oceanów wywoływane są przyciąganiem Księżyca oraz Słońca.
Ujarzmienie gigantycznej energii oceanów, wykorzystanie jej na potrzeby człowieka, nie jest bynajmniej proste. To odwieczne marzenie zaczyna się jednak spełniać na naszych oczach.
Falowanie wody to specyficzny ruch jej cząsteczek związany z siłą ciężkości oraz lepkością i sprężystością wody. Polega ono na rytmicznych ruchach mas wody, którym nie towarzyszy ich przemieszczanie. Średnia różnica poziomu wody podczas przypływu i odpływu wynosi ok. 6 m, lecz w czasie sztormu dochodzić może do 20 m. Fale morskie, ze względu na źródła ich powstania dzielimy na:
-
wiatrowe – powstające w wyniku oddziaływania wiatru na powierzchnię morza;
-
baryczne – związane ze zmianami ciśnienia atmosferycznego na powierzchni wody;
-
pływowe – wywołane przez siły pływotwórcze Słońca i Księżyca;
-
sejsmiczne (tsunami) – będące wynikiem trzęsień dna morza oraz wybuchów wulkanów;
-
okrętowe – jedyne wywoływane przez człowieka, stanowią efekt ruchu ciał stałych w wodzie.
Jak dotąd najwięcej, zwłaszcza po niedawnym kataklizmie w Azji, opinia publiczna wie o falach sejsmicznych. Ogromna niszczycielska siła tsunami rujnuje wszystko, co napotka na swej drodze. Dziś jednak trudno nawet marzyć o jej ujarzmieniu. W tym przypadku ludzka pomysłowość koncentruje się na tworzeniu systemów jak najwcześniejszego ostrzegania o niebezpieczeństwie. Nie ma mowy nie tylko o jakimkolwiek spożytkowaniu energii tsunami, ale nawet jej neutralizacji.
Ze względu na miejsce występowania, fale dzielimy na powierzchniowe oraz wewnętrzne – występujące wewnątrz mas oceanów, w miejscach rozdzielających warstwy wody o różnej gęstości.
Od kilkudziesięciu lat ludzie próbują lat wykorzystać do wytwarzania energii siłę fal pływowych. W latach 60. XX w. Francuzi zainteresowali się wykorzystaniem powierzchniowych fal pływowych do wytwarzania prądu. U ujścia rzeki Rance do zatoki Saint Malo, w kanale La Manche, w pobliżu miejscowości Saint Malo, rozpoczęto budowę pierwszej na świecie elektrowni wykorzystującej energię pływów morskich. Oddano ją do użytku w 1967 r. Urządzenia pracują do dziś. Moc tej pierwszej na świecie elektrowni, wykorzystującej siłę morskich pływów wynosi 240 MW.
Takie elektrownie działają na podobnych zasadach jak elektrownie wodne na rzekach, jednak zamiast tamy spiętrzającej wodę, stosuje się w nich zbiorniki napełniane podczas przypływu, gdy woda obraca turbiny. Następnie, podczas odpływu, przesącza się do oceanu.
Francuzi stworzyli program budowy 20 podobnych elektrowni. Szybko jednak musieli od niego odstąpić. Stało się tak w wyniku zdecydowanych protestów nie tylko obrońców przyrody, ale i przedsiębiorstw żeglugowych. Okazało się, że bardzo ekologiczne w zamyśle urządzenia, montowane na powierzchni wody, nie są obojętne dla środowiska. Powodują ogromne straty w biosystemie. Elektrownie pływowe stanowią nieprzekraczalną barierę dla ryb, poważnie utrudniają też transport morski. Dokładne badania wykazały, że elektrownia na Rance nie tylko zaburzyła wodny ekosystem w promieniu aż 500 km, ale i spowodowała duże utrudnienia na ruchliwym morskim szlaku, w pobliżu angielskich wysp Guernsey i Jersey, gdzie ją zlokalizowano.
To były najważniejsze przyczyny, dla której nie kontynuowano programu. Idea jednak nie poszła w zapomnienie. Elektrownie pływowe zbudowano w Kanadzie, Rosji, Chinach i Indiach. Dopiero jednak w latach 90. wymyślono nową koncepcję - postanowiono przenieść urządzenia pod wodę, minimalizując tym samym ich szkodliwe oddziaływanie na ekosystem. W 1995 r. w północno-zachodnich krańcach Szkocji, w pobliżu miejscowości Lochinver w niewielkiej zatoce cieśniny Północnej, która oddziela Wielką Brytanię od Hebrydów Zewnętrznych, zainstalowano podwodne młyny poruszane przez ruchy mas wodnych i napędzające turbinę przymocowaną do zakotwiczonej na morzu tratwy. Wytwarzała ona zaledwie 15 kW energii, nie miała więc żadnego znaczenia dla systemu energetycznego, była jednak pierwszą elektrownią pływową nowej generacji.
W ostatnich latach znacznie większa turbina – o mocy 300 kW – podłączona została do sieci elektrycznej w cieśninie Sammelsunder koło miejscowości Hammerfest na Morzu Norweskim, kilkaset kilometrów za kołem podbiegunowym. Ważący prawie 200 t wiatrak zakotwiczony został na stałe na dnie. Wkrótce Norwegowie, kosztem 150 mln koron (ponad 20 mln euro) zamontowali 20 kolejnych turbin, które zapewniają dostawy prądu liczącej niewiele ponad 1000 mieszkańców miejscowości Kvalsund.
Kolejne turbiny zatopiono 17 m pod powierzchnią wody, w głębokiej na 50 m cieśninie, w której dobowe zmiany poziomu wody dochodzą do 3 m. Przez 12 godz. przypływ wtłacza wodę morską do zatoki z prędkością 2,5 m/s, przez następną połowę doby trwa odpływ. Długie na 10 m ramiona podwodnych młynów dokładnie co 12 godz. i 25 min. obracają się o 180 st., wykorzystując dzięki temu zarówno energię przypływu, jak i odpływu.
Norweskie elektrownie są, praktycznie jako jedyne funkcjonujące dziś na świecie źródła energii odnawialnej, całkowicie niezależne od warunków atmosferycznych. Wszak morskie pływy to największe i najbardziej regularne ruchy okresowe wód oceanicznych wywoływane przyciąganiem Księżyca i Słońca, całkowicie niezależne od pogody. Bez względu na porę roku, siłę wiatru, deszcz, lub jego brak, zawsze generują one prąd tej samej mocy. Nic dziwnego, że tak atrakcyjnym, choć obecnie jeszcze nietanim, przynajmniej w fazie budowy, źródłem energii interesują się kolejne państwa. Według wstępnych analiz ekspertów z Wielkiej Brytanii pływy morskie mogłyby w przyszłości zapewnić aż 25% energii tego wyspiarskiego państwa.
Oczywiście podstawową przeszkodą w powszechnym wykorzystywaniu energii pływów jest położenie geograficzne. Żeby móc z niej korzystać, trzeba dysponować specyficznie ukształtowanymi cieśninami, w których energia pływów bardzo wzrasta. Na pełnym oceanie fale pływowe osiągają wysokość 60-70 cm, natomiast największe są w zatoce Fundy w Kanadzie, gdzie dochodzą do 20 m.
Dziś moc zamontowanych już elektrowni pływowych nie jest duża, lecz jeśli prace nad nimi potrwają dalej, jeśli uda się, a wiele wskazuje że tak będzie, wyeliminować zagrożenia dla systemu ekologicznego, jakie niosły pierwsze takie urządzenia, to wróżyć im wypada dużą przyszłość. Znamienne, że w ostatnim czasie takie elektrownie powstają głównie na dalekiej północy, w bardzo surowym klimacie, tam gdzie pozyskiwanie innych źródeł energii wiąże się z ogromnymi kłopotami lub jest po prostu niemożliwe. I choć prąd z elektrowni pływowych z pewnością nigdy nie będzie tak dostępny, jak wytwarzany z innych nośników, to może przyczynić się do poprawienia bilansu energetycznego państw, które będzie stać, zarówno ze względu na położenie geograficzne, jak i niezbędne nakłady finansowe, na inwestowanie w tę dziedzinę.
Dokończenie znajdziesz w wydaniu papierowym. Zamów prenumeratę miesięcznika ENERGIA GIGAWAT w cenie 108 zł za cały rok, 54 zł - za pół roku lub 27 zł - za kwartał. Możesz skorzystać z formularza, który znajdziesz tutaj
Zamów prenumeratę
|
|
|
|
