Energetyka wodna to nie tylko wykorzystanie spadków wody w rzece, ale także energii fal, prądów i pływów. Są to zjawiska występujące naturalnie w środowiskach wodnych, więc dlaczego nie dać im szansy w produkcji energii elektrycznej.

Reklama

Występujące w morzach i oceanach pływy powstają na skutek oddziaływania grawitacyjnego Słońca i Księżyca. Ciała te, w zależności od położenia względem Ziemi, powodują różną skalę występowania tego zjawiska. Aby skorzystać z możliwości oferowanych przez pływy buduje się elektrownie wodne. Wytwarzają one prąd elektryczny za pomocą specjalnych urządzeń wykorzystujących przypływy i odpływy morza. W celu uzyskania większej efektywności, budowane są ogromne tego typu obiekty. Lokalizowane są one w miejscach, które umożliwiają budowę zapór łącznie z turbinami między otwartym morzem a utworzonym zbiornikiem. Zapory powodują gwałtowny spadek mas wody po jednej stronie. Jednym z ich rodzajów są zapory budowane w zatokach. Kiedy zamkniemy wodę w powstałym zbiorniku, możemy wykorzystać energię spadku wody. Najczęściej do budowy tego typu obiektów wykorzystuje się  ujścia rzek, pozwalające na wpłynięcie wód morskich w dolinę rzeki podczas przypływu i wypuszczeniu ich poprzez turbiny wodne podczas odpływu.

Ważną rolę spełnia wysokość przypływu, niezbędne minimum to 5 metrów. Są miejsca na kuli ziemskiej, gdzie różnica poziomów wody podczas przypływów i odpływów wynosi nawet ponad 12 m. Wytwarzanie prądu następuje zarówno podczas spuszczania wody, jak i napełniania zbiornika. Woda opada na turbinę, która musi być przystosowana do pracy przy przepływie w obie strony. Wprawiona w ruch turbina przekazuje energię mechaniczną wody do prądnicy, która wytwarza energię elektryczną. Zależnie od występującego spadu można uzyskać większa bądź mniejsza energię mechaniczną, co bezpośrednio przekłada się na produkcję prądu.

Niestety taka elektrownia nie ma naturalnych możliwości gwarantujących ciągły tryb pracy. W okresie wyrównywania się poziomów wody w morzu i zbiorniku, spadek wody jest zbyt mały, by zapewnić warunki do pracy turbin. Rozwiązaniem jest elektrownia pompowa, w której następuje pompowanie wody do położonego wyżej na rzece zbiornika, podczas gdy różnica poziomów wody w morzu i zbiorniku jest dostatecznie duża. Podczas takiego pompowania zwykle używana jest energia wyprodukowana przez elektrownię. W okresie wyrównywania się poziomów morza i zbiornika, zmagazynowana woda ze zbiornika na rzece wykorzystywana jest do poruszania łopat turbiny.

Największym na świecie obiektem wykorzystującym pływy morskie do produkcji prądu jest francuska elektrownia, która powstała w 1967 r. nad rzeką Rance. Pracują tam 24 turbiny rewersyjne o łącznej mocy 240 MW. Amplituda pływów waha się miedzy 5 a 13,5 m, podczas gdy maksymalna moc wymaga spadku zaledwie 6 m. Roczna produkcji prądu wynosi 550 GWh. Takie elektrownie pracują również w Kanadzie, Chinach i Rosji, natomiast produkcja elementów budowy odbywa się w Wielkiej Brytanii, Kanadzie, Korei Południowej i Indiach.

Innym sposobem pozwalającym na wykorzystanie pływów morskich jest budowanie pól młynów, które przypominają farmy wiatrowe. Technologia ta pozwala na osiągnięcie mocy do 300 kW. Praca turbiny ogranicza się do siedmiu obrotów w ciągu minuty, co jest absolutnie bezpieczne dla występujących w pobliżu gatunków morskich zwierząt. Łopaty turbin mają długość 10 m i są umieszczone na głębokości 17 do 50 m. Półobrót turbiny następuje cyklicznie co 12 godzin i 25 minut. Pozwala to wykorzystać zarówno przypływ jak i odpływ. Jest to ciekawe rozwiązanie, ale koszt budowy zdecydowanie zwiększa cenę produkowanej energii. Jednak takie instalacje zapewniają stałość produkcji, a zarazem dostaw energii do sieci.

Moc pływów szacowana jest na minimum milion megawatów, ale – ze względu na wysokie wymogi odnośnie terenu budowy elektrowni – możliwości pozyskania tej mocy są mocno ograniczone. Pływy morskie występują niemal zawsze przez co są zaliczane do źródeł odnawialnych, a elektrownie z nich korzystające są produkowane tak, aby wydajnie pracowały przez okres około 100 lat. Wpływa to na obniżenie kosztu produkcji energii elektrycznej. Do wad takich elektrowni zalicza się zasalanie ujść rzek oraz erozję ich brzegów wskutek wahań wody, a także utrudnianie wędrówek ryb w górę rzek.