Морская текущая мощность

Морские течения могут переносить большие объемы воды, в основном вызванные приливами , которые являются следствием гравитационного воздействия планетарного движения Земли, Луны и Солнца. Повышенные скорости потока можно обнаружить там, где подводный рельеф в проливах между островами и материком или на мелководье вокруг мысов играет важную роль в увеличении скорости потока, что приводит к заметной кинетической энергии. ^[1] Солнце действует как основная движущая сила, вызывая ветры и разницу температур. Поскольку существуют лишь небольшие колебания скорости течения и местоположения потока с минимальными изменениями направления, океанские течения могут быть подходящими местами для размещения устройств извлечения энергии, таких как турбины. ^[2] Другие эффекты, такие как региональные различия в температуре и солености, а также эффект Кориолиса из-за вращения Земли, также оказывают большое влияние. Кинетическая энергия морских течений может быть преобразована почти так же, как ветряная турбина извлекает энергию из ветра, используя различные типы роторов с открытым потоком. ^[3]

Энергетический потенциал

Общая мировая мощность океанских течений оценивается примерно в 5000 ГВт при плотности мощности до 15 кВт/м2. Относительно постоянная плотность извлекаемой энергии у поверхности течения Флоридского пролива составляет около 1 кВт/м2 площади потока. Было подсчитано, что улавливание всего 1/1000 доступной энергии Гольфстрима , который имеет в 21 000 раз больше энергии, чем Ниагарский водопад, а поток воды, который в 50 раз превышает общий поток всех пресноводных рек мира, позволит обеспечить Флорида с 35% потребностей в электроэнергии. Изображение справа иллюстрирует высокую плотность потока вдоль побережья. Обратите внимание на высокоскоростной белый поток, идущий на север, который идеально подходит для извлечения энергии океанских течений. Страны, которые заинтересованы в использовании технологий энергии океанских течений и стремятся к их применению, включают Европейский Союз, ^[4] Япония, ^[5] Соединенные Штаты, ^[6] и Китай. ^[7]

Потенциал производства электроэнергии из морских приливных течений огромен. Есть несколько факторов, которые делают производство электроэнергии из морских течений очень привлекательным по сравнению с другими возобновляемыми источниками энергии:

Высокие коэффициенты нагрузки, обусловленные свойствами жидкости. Предсказуемость ресурса, так что, в отличие от большинства других возобновляемых источников энергии, будущая доступность энергии может быть известна и запланирована. ^[3]
Потенциально большой ресурс, который можно использовать с минимальным воздействием на окружающую среду, тем самым предлагая один из наименее разрушительных методов крупномасштабного производства электроэнергии. ^[8]
Целесообразность использования морских электростанций для обеспечения также базовой электросети, особенно если два или более отдельных массивов со смещенными периодами пикового расхода соединены между собой.

Технологии производства морской электроэнергии

Существует несколько типов устройств с открытым потоком, которые можно использовать в системах питания морского тока; многие из них являются современными потомками водяного колеса или ему подобных. Тем не менее, более технически сложные конструкции, созданные на основе ветроэнергетических роторов, с наибольшей вероятностью достигнут достаточной экономической эффективности и надежности, чтобы быть практичными в сценарии будущего массового использования морской энергии. Несмотря на то, что не существует общепринятого термина для этих гидротурбин открытого типа , в некоторых источниках их называют водотоковыми турбинами. Можно рассмотреть три основных типа турбин водяного потока: осевые гребные винты с горизонтальной осью (как с изменяемым, так и с фиксированным шагом), подводные воздушные змеи с перекрестным потоком и роторы Дарье . Типы роторов могут комбинироваться с любым из трех основных методов поддержки водосточных турбин:плавучие пришвартованные системы, системы, установленные на морском дне, и промежуточные системы. конструкции , установленные на морском дне, Монопильные представляют собой морские энергосистемы первого поколения. У них есть преимущество использования существующих (и надежных) инженерных ноу-хау, но они ограничены относительно мелководьем (глубина от 20 до 40 метров (от 66 до 131 футов)). ^[3]

История и применение

Возможное использование морских течений в качестве энергетического ресурса начало привлекать внимание в середине 1970-х годов после первого нефтяного кризиса . В 1974 году на семинаре Макартура по энергетике было представлено несколько концептуальных проектов, а в 1976 году британская компания General Electric Co. провела частично финансируемое государством исследование, в результате которого был сделан вывод, что энергия морских токов заслуживает более детального исследования. Вскоре после этого ITD-Group в Великобритании реализовала исследовательскую программу, включающую годичные испытания производительности 3-метрового ротора HydroDarrieus, развернутого в Джубе на Белом Ниле . ^{[ нужна ссылка ]}

В 1980-е годы был реализован ряд небольших исследовательских проектов по оценке морских энергосистем. Основными странами, где проводились исследования, были Великобритания, Канада и Япония. В 1992–1993 годах в ходе обзора энергии приливных потоков были определены конкретные участки в водах Великобритании с подходящей скоростью течения для выработки до 58 ТВтч/год. Он подтвердил, что общий объем морских энергоресурсов теоретически способен удовлетворить около 19% спроса на электроэнергию в Великобритании. ^{[ нужна ссылка ]}

В 1994–1995 годах проект EU-JOULE CENEX выявил более 100 европейских объектов протяженностью от 2 до 200 км. ²площади морского дна, многие из которых имеют плотность мощности более 10 МВт/км. ².И правительство Великобритании, и ЕС взяли на себя обязательства по заключению международных соглашений, направленных на борьбу с глобальным потеплением. Для выполнения таких соглашений потребуется увеличение масштабной выработки электроэнергии из возобновляемых источников. Морские течения могут обеспечить значительную долю будущих потребностей ЕС в электроэнергии. ^[3] Исследование 106 возможных площадок для установки приливных турбин в ЕС показало, что общий потенциал производства электроэнергии составляет около 50 ТВтч/год. Если этот ресурс будет успешно использован, необходимая технология может стать основой новой крупной отрасли по производству экологически чистой энергии в 21 веке. ^[9]

Современные применения этих технологий можно найти здесь: Список приливных электростанций . Поскольку влияние приливов на океанские течения настолько велико, а их схемы течений весьма надежны, многие установки по извлечению энергии океанских течений размещаются в районах с высокими скоростями приливных течений. ^[10]

Исследования в области мощности морских течений проводятся, в частности, в Уппсальском университете в Швеции, где была построена испытательная установка с турбиной типа Дарье с прямыми лопатками и размещена на реке Дал в Швеции. ^[11]^[12]

Воздействие на окружающую среду

Океанские течения играют важную роль в определении климата во многих регионах мира. Хотя мало что известно о последствиях удаления энергии океанских течений , воздействие удаления текущей энергии на окружающую среду в дальней зоне может стать серьезной экологической проблемой. Типичные проблемы с турбиной , связанные с ударами лопастей, запутыванием морских организмов и акустическими эффектами, все еще существуют; однако они могут быть увеличены из-за присутствия более разнообразных популяций морских организмов, использующих океанские течения в целях миграции . Места могут находиться дальше от берега и, следовательно, требовать более длинных силовых кабелей, которые могут повлиять на морскую среду электромагнитным излучением. ^[13]База данных Тетис обеспечивает доступ к научной литературе и общей информации о потенциальном воздействии энергии океанских течений на окружающую среду. ^[14]

См. также

Преобразование тепловой энергии океана – извлечение энергии из океана
Приливная энергия - технология преобразования энергии приливов в полезные формы энергии.
Генератор приливных потоков - тип технологии производства приливной энергии.
Волновая энергия – перенос энергии ветровыми волнами и улавливание этой энергии для выполнения полезной работы.

Ссылки

^ Бахадж, А.С. (14 января 2013 г.). «Преобразование морской энергии: начало новой эры в производстве электроэнергии» . Философские труды Королевского общества A: Математические, физические и технические науки . 371 (1985): 20120500. Бибкод : 2013RSPTA.37120500B . дои : 10.1098/rsta.2012.0500 . ISSN 1364-503X . ПМИД 23319714 .
^ Саад, Фуад (2016). Шок энергетического перехода . Издательство Партридж, Сингапур. ISBN 9781482864953 .
^ Jump up to: ^а ^б ^с ^д Понта, Флорида; Премьер-министр Яцовкис (апрель 2008 г.). «Генерация морской энергии плавучими гидротурбинами с диффузорным усилением». Возобновляемая энергия . 33 (4): 665–673. doi : 10.1016/j.renene.2007.04.008 .
^ Диас-Дорадо, Элой; Каррильо, Камило; Сидрас, Хосе; Роман, Давид; Гранде, Хавьер (март 2021 г.). «Оценка производительности и моделирование морской турбины Атир» . IET Возобновляемая энергетика . 15 (4): 821–838. дои : 10.1049/rpg2.12071 . ISSN 1752-1416 .
^ Уэно, Томохиро; Нагая, Сигэки; Симидзу, Масаюки; Сайто, Хироюки; Мурата, Шоу; Ханда, Норихиса (май 2018 г.). «Разработка и демонстрационные испытания турбинной системы океанского течения плавучего типа, проведенные в течении Куросио» . 2018 ОКЕАНЫ — MTS/IEEE Kobe Techno-Oceans (OTO) . Кобе: IEEE . стр. 1–6. дои : 10.1109/OCEANSKOBE.2018.8558792 . ISBN 978-1-5386-1654-3 . S2CID 54453908 .
^ Р. Итики, П.Р. Чоудхури, Ф. Камаль, М. Манджрекар, Б. Чоудхури и Г.Г. Боннер (2021). «Метод оценки морской гидрокинетической энергии на основе данных высокочастотного радиолокатора» . ОКЕАНЫ 2021: Сан-Диего – Порту . стр. 1–7. дои : 10.23919/OCEANS44145.2021.9705675 . ISBN 978-0-692-93559-0 . S2CID 246872045 . Проверено 11 марта 2022 г. {{cite book}}: CS1 maint: несколько имен: список авторов ( ссылка )
^ Программа Службы управления минеральными ресурсами, Возобновляемая энергия и альтернативное использование Министерства внутренних дел США (май 2006 г.). «ТЕКУЩИЙ ЭНЕРГЕТИЧЕСКИЙ ПОТЕНЦИАЛ ОКЕАНА НА ВНЕШНЕМ КОНТИНЕНТАЛЬНОМ ШЕЛЬФЕ США» . Проверено 29 мая 2019 г.
^ Бахадж, А.С.; Л. Е. Майерс (ноябрь 2003 г.). «Основы применения турбин судового течения для производства энергии» (Статья) . Возобновляемая энергия . 28 (14): 2205–2211. дои : 10.1016/S0960-1481(03)00103-4 . Проверено 12 апреля 2011 г.
^ Хэммонс, Томас (2011). Электрическая инфраструктура на мировом рынке . Совет директоров – Книги по запросу. ISBN 978-9533071558 .
^ Энергия, Команда Толпа. «Мощная сила тока» . CrowdEnergy.org . Проверено 29 апреля 2019 г.
^ Юань, Катарина; Лундин, Стаффан; Граббе, Мартен; Лаландер, Эмилия; Гуд, Андерс; Лейон, Матс (2011). «Проект Седерфорс: строительство экспериментальной гидрокинетической электростанции» . 9-я Европейская конференция по волновой и приливной энергетике, Саутгемптон, Великобритания, 5–9 сентября 2011 г.
^ Лундин, Стаффан; Форслунд, Йохан; Карпман, Николь; Граббе, Мартен; Юань, Кэтрин; Яблочная радость, Сенад; Гуд, Андерс; Лейон, Матс (2013). «Проект Седерфорс: развертывание экспериментальной гидрокинетической электростанции и первые результаты» . 10-я Европейская конференция по энергии волн и приливов (EWTEC), 2–5 сентября 2013 г., Ольборг, Дания .
^ «Океанское течение» . Тетис . ПННЛ.
^ «Тетис» . Архивировано из оригинала 05.11.2015.

[1] Бахадж, А.С. (14 января 2013 г.). «Преобразование морской энергии: начало новой эры в производстве электроэнергии» . Философские труды Королевского общества A: Математические, физические и технические науки . 371 (1985): 20120500. Бибкод : 2013RSPTA.37120500B . дои : 10.1098/rsta.2012.0500 . ISSN 1364-503X . ПМИД 23319714 .

[2] Саад, Фуад (2016). Шок энергетического перехода . Издательство Партридж, Сингапур. ISBN 9781482864953 .

[Marine-3] Jump up to: ^а ^б ^с ^д Понта, Флорида; Премьер-министр Яцовкис (апрель 2008 г.). «Генерация морской энергии плавучими гидротурбинами с диффузорным усилением». Возобновляемая энергия . 33 (4): 665–673. doi : 10.1016/j.renene.2007.04.008 .

[4] Диас-Дорадо, Элой; Каррильо, Камило; Сидрас, Хосе; Роман, Давид; Гранде, Хавьер (март 2021 г.). «Оценка производительности и моделирование морской турбины Атир» . IET Возобновляемая энергетика . 15 (4): 821–838. дои : 10.1049/rpg2.12071 . ISSN 1752-1416 .

[5] Уэно, Томохиро; Нагая, Сигэки; Симидзу, Масаюки; Сайто, Хироюки; Мурата, Шоу; Ханда, Норихиса (май 2018 г.). «Разработка и демонстрационные испытания турбинной системы океанского течения плавучего типа, проведенные в течении Куросио» . 2018 ОКЕАНЫ — MTS/IEEE Kobe Techno-Oceans (OTO) . Кобе: IEEE . стр. 1–6. дои : 10.1109/OCEANSKOBE.2018.8558792 . ISBN 978-1-5386-1654-3 . S2CID 54453908 .

[6] Р. Итики, П.Р. Чоудхури, Ф. Камаль, М. Манджрекар, Б. Чоудхури и Г.Г. Боннер (2021). «Метод оценки морской гидрокинетической энергии на основе данных высокочастотного радиолокатора» . ОКЕАНЫ 2021: Сан-Диего – Порту . стр. 1–7. дои : 10.23919/OCEANS44145.2021.9705675 . ISBN 978-0-692-93559-0 . S2CID 246872045 . Проверено 11 марта 2022 г. {{cite book}}: CS1 maint: несколько имен: список авторов ( ссылка )

[7] Программа Службы управления минеральными ресурсами, Возобновляемая энергия и альтернативное использование Министерства внутренних дел США (май 2006 г.). «ТЕКУЩИЙ ЭНЕРГЕТИЧЕСКИЙ ПОТЕНЦИАЛ ОКЕАНА НА ВНЕШНЕМ КОНТИНЕНТАЛЬНОМ ШЕЛЬФЕ США» . Проверено 29 мая 2019 г.

[Fundamentals-8] Бахадж, А.С.; Л. Е. Майерс (ноябрь 2003 г.). «Основы применения турбин судового течения для производства энергии» (Статья) . Возобновляемая энергия . 28 (14): 2205–2211. дои : 10.1016/S0960-1481(03)00103-4 . Проверено 12 апреля 2011 г.

[9] Хэммонс, Томас (2011). Электрическая инфраструктура на мировом рынке . Совет директоров – Книги по запросу. ISBN 978-9533071558 .

[10] Энергия, Команда Толпа. «Мощная сила тока» . CrowdEnergy.org . Проверено 29 апреля 2019 г.

[11] Юань, Катарина; Лундин, Стаффан; Граббе, Мартен; Лаландер, Эмилия; Гуд, Андерс; Лейон, Матс (2011). «Проект Седерфорс: строительство экспериментальной гидрокинетической электростанции» . 9-я Европейская конференция по волновой и приливной энергетике, Саутгемптон, Великобритания, 5–9 сентября 2011 г.

[12] Лундин, Стаффан; Форслунд, Йохан; Карпман, Николь; Граббе, Мартен; Юань, Кэтрин; Яблочная радость, Сенад; Гуд, Андерс; Лейон, Матс (2013). «Проект Седерфорс: развертывание экспериментальной гидрокинетической электростанции и первые результаты» . 10-я Европейская конференция по энергии волн и приливов (EWTEC), 2–5 сентября 2013 г., Ольборг, Дания .

[13] «Океанское течение» . Тетис . ПННЛ.

[14] «Тетис» . Архивировано из оригинала 05.11.2015.

[1]

[2]

[3]

[4]

[5]

[6]

[7]

[8]

[9]

[10]

[11]

[12]

[13]

[14]

v т и Морская энергетика
Волновая мощность	Список волновых электростанций Список проектов волновой энергетики Австралия Новая Зеландия Соединенные Штаты Шотландия
Приливная сила	Список приливных электростанций Приливный заграждение Генератор приливных потоков Разработка генераторов приливных течений
Другой	Список морских ветряных электростанций Морская текущая мощность Преобразование тепловой энергии океана Морское строительство Осмотическая сила
Энергетический портал Портал возобновляемой энергетики Портал океанов Категория