Energija plime i oseke

Autor: Filip Prebeg | Dodano: 23-07-2008 | Pogledano: 1874 put(a) Kategorije: projektiranje elektro instalacija
obnovljivi izvori energije

Najpoznatija elektrana na plimu i oseku nalazi se u Francuskoj, na ušću rijeke Rance. Ta je elektrana stavljena u pogon 1966. godine i ima 24 turbine koje mogu raditi i kao pumpe za oba smjera strujanja vode

Od kada postoje, plima i oseka su kao periodički prirodni procesi golicali maštu znanstvenika u pogledu iskorištavanja potencijalne energije. Teoretski koraci su napravljeni, no put do komercijalne eksploatacije je dalek.

Plima i oseka

Plima i oseka su posljedica djelovanja Sunca i Mjeseca na vodu u oceanima. Amplituda plime i oseke zavisi od međusobnog položaja Sunca, Mjeseca i Zemlje, a amplituda i frekvencija različite su na pojedinim obalama. Npr. amplitude plime i oseke na Sredozemnom moru su 10 cm, a na Atlantskom, Tihom i Indijskom oceanu prosječno 6-8 m. Na pojedinim mjestima obale u zapadnoj Francuskoj i u jugozapadnom dijelu Velike Britanije amplituda dostiže i više od 12 m. Na zapadnoeuropskoj atlantskoj obali vremenski razmak između dviju plima iznosi 12 sati i 25 minuta, a na obalama Indokine nastaje samo jedna plima u 24 sata.

Za energetsko iskorištavanje plime i oseke potrebno je odabrati pogodno mjesto na obali, na kojoj je velika amplituda plime uz mogućnost izolacije dijela morske površine (izgradnjom pregrade) radi stvaranja akumulacijskog bazena. Korištenje energije plime i oseke slično je klasičnom korištenju energije vodotoka. Energija nadolazeće vode pokreće turbine i proizvodi se električna energija. Najjednostavniji način korištenja postiže se ugradnjom turbina koje rade samo u jednom smjeru strujanja vode, a da bi se produžilo vrijeme pogona, može se postaviti turbina koja radi u oba smjera strujanja vode: iz bazena i u bazen. Postoji varijanta da turbina radi i kao pumpa, bilo za prebacivanje vode iz bazena u more, bilo iz mora u bazen. Na ovaj se način bolje iskorištava potencijalna energija plime i oseke.

Tehničko korištenje

Bez obzira na to kakav se način iskorištavanja energije plime i oseke odabere, ne može se postići pogon bez prekida, niti konstantna snaga. To pokazuje da je proizvodnja el. energije na toj osnovi nemoguća izolirano, bez suradnje s drugim postrojenjima za proizvodnju el. energije. Takve se elektrane moraju uključiti u elektroenergetski sustav u kojemu ostale elektrane imaju ukupnu snagu nekoliko desetina puta veću od snage tih elektrana, i s tog stajališta nisu pogodni za npr. izolirane otoke. Da postrojenje bude ekonomski opravdano, treba ispuniti zahtjeve o duljini brane i dubini mora.

Za vrijeme plime voda ulazi u akumulacijski bazen, koji se zatim zatvara branom. S nastupanjem oseke, zbog nastale visinske razlike između razina vode u bazenu i moru (voda u bazenu ostaje na maksimalnoj koti, a razina mora opada), potencijalna se energija vode u bazenu može iskoristiti kao i u običnoj hidroelektrani: iz bazena se voda ispušta kroz turbinu u more na padu koji je jednak razlici između razine vode u bazenu i morske razine. Propuštanjem vode kroz turbine snižava se razina vode u bazenu sve dok razlika razina ne postigne neki minimum uz koji turbina još može raditi. Kad je taj minimum postignut, obustavlja se pogon turbine - do iduće plime.

Ako su turbine, međutim, dvosmjerne (turbine kroz koje voda može strujati kako u jednom tako i u drugom, suprotnom smjeru), sličan postupak ostvaruje se i prigodom nadolaženja (podizanja razine) mora za vrijeme plime: u tom slučaju brana sprječava ulaz vode u bazen sve do trenutka nastajanja visinske razlike između razina vode mora i one u bazenu. Nakon toga dopušta se da voda iz mora kroz turbine struji u bazen. Dakako, ni uporabom dvosmjernih turbina proizvodnja električne energije neće biti neprekidna (kontinuirana): ritmički se prekida u razdobljima postizanja visinske razlike između razina vode u bazenu i moru.

Potencijali

Ukupna energija plime i oseke procjenjuje se na 26000 TWh odnosno 2230 Mtoe u godini, a trećina se gubi u plitkim morima. Srednja amplituda plime na oceanskim širinama manja je od 1 m, a energetsko iskorištavanje plime i oseke ekonomski je opravdano ako je amplituda veća od 2 m. Zbog toga se računa da je od ukupne energije plime i oseke iskoristivo samo 2%, a to je 520 TWh godišnje, što je oko 3% današnje godišnje proizvodnje el. energije (oko 15 000 TWh). Stvarna el. energija je još manja, jer se uz najpovoljnije dimenzioniranje može iskoristiti samo 25% teorijske proizvodnje.

Za iskorištavanje energije plime i oseke u svijetu se nalazi malo lokacija koje zadovoljavaju potrebne uvjete. Nedovoljno razvijena tehnologija te visoke cijene gradnje i održavanja, ovaj izvor energije čine još uvijek rijetkom primijenjenom tehnologijom.

Najpoznatija elektrana na plimu i oseku nalazi se u Francuskoj, na ušću rijeke Rance. La Rance je stavljena u pogon 1966. godine i ima 24 turbine koje mogu raditi i kao pumpe za oba smjera strujanja vode. Ukupna snaga turbina je 240 MW. Godišnja proizvodnja iznosi 608 GWh (20% od teorijske proizvodnje), a 64 GWh je potrebno za pumpanje (ta se energija uzima iz sustava).

Iskoristiva zapremina bazena iznosi 184 milijuna m3, površina mu je 22 km2, a dužina oko 20 km. Dužina pregrade je oko 720 m. Sljedeća po snazi je elektrana Annapolis u Kanadi, snage 17 MW. (najviša plimna amplituda; preko 20 m), dok ih Kina ima nekoliko. U Rusiji nedaleko od Murmanska izgrađena je eksperimentalna elektrana (u pogonu od 1968. godine) snage 800 kW. Veliki investicijski troškovi govore protiv izgradnje ovakvih elektrana, a osim toga, na povoljnim lokacijama ukupna moguća proizvodnja el. energije predstavlja samo marginalnu količinu potrebne energije.

Energija plime i oseke počela se iskorištavati već u 11. stoljeću kada su građene male brane na estuarijima (ljevkasto prošireno riječno ušće u koje ulazi more za vrijeme plime) i malim potocima. Voda sakupljena iza brana pokretala je kotače mlinova u razdobljima oseke. Današnja razina korištenja plime i oseke na eksperimentalnoj je razini, iako postoji nekoliko elektrana koje rade dugi niz godina.

Takvi su sustavi daleko od isplativosti u usporedbi s konvencionalnim dobivanjem energije. Glavni su problemi kod takvog iskorištavanja energije plime i oseke periodičnost izvora (treba čekati da se razina vode dovoljno digne odnosno padne) i mali broj mjesta pogodnih za iskorištavanje takvog oblika energije. Hrvatska ne koristi ovaj oblik energije jer su plimne amplitude u Jadranskom moru vrlo male (od 25 cm do 80 cm), dok se u Kanadi ispituje mogućnost izgradnje velikog postrojenja u zaljevu Fundy.

Izvor: www.masmedia.hr