Czysta energia z falowania morskiego

Energia z fal morskich to kolejny rodzaj wykorzystania odnawialnej energetyki wodnej. Pozyskanie jej nie powoduje niemal żadnego zanieczyszczenia środowiska. Na etapie eksploatacji nie następuje emisja gazów cieplarnianych czy innych szkodliwych związków. Co więcej, pracę turbin charakteryzuje niewielka prędkość obrotowa, przez co efekt hałasu jest niższy niż wynikałoby to z zainstalowanej mocy. Warto jednak pamiętać, że stawiając elektrownie wodne, dochodzi do pewnych zmian w otoczeniu, a podstawą ich działania jest wysoki poziom wody.

Wywoływane wiatrem fale mogą osiągać wysokość nawet 20 m. Ich wysokość zależna jest od prędkości wiatru, od czasu jego trwania, odległości wzbudzania fal przez wiatr oraz od głębokości i topografii dna morskiego, wpływających na koncentrację lub rozproszenie energii fal. Im większa fala, tym więcej energii można dzięki niej przetwarzać. Niestety wpływ prędkości wiatru, a także odległości, na jakiej on oddziałuje są ograniczone. Co więcej, przyczyną falowania są także trzęsienia ziemi i wybuchy wulkanów, podczas których powstają katastrofalne w skutkach ogromne fale tsunami. Ich energia jest jednak zbyt duża, by napędzać turbiny, pomijając fakt, że mogłyby zniszczyć całą konstrukcję elektrowni. Należy więc dokładnie przemyśleć lokalizację takich obiektów. Oprócz umiejscowienia ważne jest także wybór dostępnego rozwiązania.

Odnawialne źródła energii zapewniają ogromne korzyści każdej gospodarce państwowej. Ich użytkowanie nie wiąże się z długotrwałym deficytem, ponieważ ich zasób odnawia się w krótkim czasie. Gałąź energetyki wodnej posiada ogromny potencjał wykorzystania, ale koszty budowy niestety w większości przypadków przekreślają opłacalność budowy tego typu elektrowni. Globalną moc falowania szacuje się na około 3 TW, jednak osiągnięcie tej wielkości sprawia pewne trudności. Największym problemem jest zmienność wysokości fal i wytrzymałość elektrowni. W związku z tym na dzisiejszym poziomie technologicznym można pozyskać tylko 0,5 TW.

Trudności w konwersji energii falowania na elektryczną wynikają również z niskiej koncentracji i dużych oscylacji energii, które przejawiają się przede wszystkim podczas sztormów oraz okresów bezwietrznych. W czasie sztormu występują problemy związane z wytrzymałością materiałów, zaś gdy nie ma wiatru, to brakuje opłacalności ekonomicznej. Dodatkowo dochodzi problem korozji elementów urządzeń, które narażone są na działanie wody morskiej. Inny negatywny aspekt to wymieniany już wysoki koszt wytworzonej energii elektrycznej oraz hałas, jaki mogą wytwarzać wykorzystywane w takich elektrowniach urządzenia.

Możliwe są dwa sposoby wykorzystania energii fal morskich: napędzają one albo turbinę wodną albo powietrzną. Pierwszy przypadek występuje, kiedy woda morska wpływa do zwężającej się sztolni do położonego na górze zbiornika . Odpowiednia ilość wody powoduje przelewanie się przez upust w zbiorniku na turbinę (rurowa Kaplana), która jest sprężona z generatorem energii elektrycznej. Następnie wykorzystana uprzednio woda wraca do morza. Przypadek drugi charakteryzuje się zbiornikiem wodnym wybudowanym na platformach przy brzegu morza. Tutaj fale wlewają się na podstawę platformy, jednocześnie wypychając powietrze do górnej części zbiornika. Ulega ono sprężeniu i kierowane jest na turbinę Wellsa, która również jak w przypadku poprzednim, połączona jest z generatorem.

Elektrownie wykorzystujące energię falowania nazywa się elektrowniami maremotorycznymi, które ze względu na lokalizację dzielą się na: nadbrzeżne, przybrzeżne (usytuowane na dnie morza na głębokości 10–20 m) oraz morskie (umiejscowione na dnie morza na głębokości ponad 40 m. Innym kryterium jest sposób zamiany energii fal na prąd. Zalicza się tu elektrownie pneumatyczne (które wykorzystują cykliczną zmianę poziomu wody i wymuszają w nich ruch powietrza napędzającego turbinę), mechaniczne (które wykorzystują cykliczną zmianę nachylenia powierzchni swobodnej działającej w urządzeniach wahliwych lub siłę wyporu używaną do poruszania się prostopadle do dna, co też powoduje obracanie się wirnika podłączonego do prądnicy), indukcyjne (w których do wytwarzania energii elektrycznej wykorzystuje się ruch pływaków przez zastosowanie poruszających się wraz z pływakami cewek umiejscowionych w polu magnetyczny) oraz hydrauliczne (w których poprzez ścianki nieruchomego zbiornika jednokierunkowo przelewają się tylko szczyty fal, zaś wypływająca ze zbiornika woda napędza turbinę).

Najbardziej perspektywiczne pod względem możliwego do osiągnięcia potencjału są północne wybrzeża Wielkiej Brytanii, zachodnie wybrzeża Europy oraz wybrzeża Oceanu Spokojnego (obie Ameryki, Australia, Afryka Południowa i Nowa Zelandia). Ilość energii jaka mogłaby być generowana w brytyjskich elektrowniach wykorzystujących efekt falowania szacowana jest na 50 do 90 TWh. Pozwoliłoby to na pokrycie nawet 25 proc. zapotrzebowania mieszkańców tego kraju na energię elektryczną. Zgodnie z wyliczeniami, energia falowania na Bałtyku wynosi około 3 do 5 kW z metra bieżącego grzbietu fali. Korelując tę informację z długością linii brzegowej Polski, która wynosi 400 km, można oszacować przybliżoną maksymalną ilość energii z falowania jaką można uzyskać w naszym kraju. Okazuje się, że moglibyśmy generować nawet 4 000 MW energii elektrycznej z morskiego falowania.

Previous Article

Instalacje wykorzystujące słońce kontra zima

Next Article

Solarna winda szansą na niższe rachunki

Dodaj komentarz