Динамическая приливная мощность

Динамическая приливная энергия или DTP — это неиспытанная, но многообещающая технология производства приливной энергии . Это предполагает создание длинной конструкции, напоминающей плотину , перпендикулярной побережью, с возможностью установки барьера, параллельного берегу, на дальнем конце, образующего большую Т-образную форму. Эта длинная Т-образная плотина будет мешать гидродинамике приливных волн, параллельных берегу, создавая разницу в уровне воды на противоположных сторонах барьера, которая приводит в движение ряд двунаправленных турбин, установленных в плотине. Колеблющиеся приливные волны, которые проходят вдоль побережья континентальных шельфов и содержат мощные гидравлические течения, распространены, например, в Китае , Корее и Великобритании . ^[1]^[2]^[3]^[4]

Концепция была изобретена и запатентована в 1997 году голландскими прибрежными инженерами Кисом Хулсбергеном и Робом Стейном. ^[5]

Короткое видео, объясняющее концепцию, было снято в октябре 2013 года и доступно на английском языке на YouTube. ^[6] и на китайском на Youku. ^[7]

Описание

Плотина DTP представляет собой длинный барьер длиной 30 км и более, построенный перпендикулярно берегу и выходящий прямо в море, не ограничивая территорию. Вдоль многих побережий мира основное приливное движение идет параллельно береговой линии: вся масса океанской воды ускоряется в одну сторону, а позднее в течение дня обратно в другую сторону. Плотина DTP имеет достаточную длину, чтобы оказывать влияние на горизонтальное приливное движение, которое создает перепад уровня воды (напор) по обе стороны плотины. Напор можно преобразовать в энергию, используя длинный ряд обычных малонапорных турбин, установленных на плотине. ^[8]

Максимальная разница напоров

Оценки максимального перепада напора, которые можно получить для различных конфигураций плотин, основаны на численных и аналитических моделях. ^[1]^[9] Полевая информация, полученная в результате измерений разницы уровней воды через естественные барьеры, подтверждает создание значительного напора. (Максимальная) разница напора больше, чем можно было бы ожидать в ситуациях со стационарным потоком (например, в реках). Максимальный перепад напоров достигает значений до нескольких метров, что можно объяснить непостоянным характером приливного течения (ускорением). ^[10]

Преимущества

Высокая выходная мощность

Подсчитано, что некоторые из крупнейших плотин могут обеспечить установленную мощность более 15 ГВт (15 000 МВт). ^[9] Плотина DTP с установленной мощностью 8 ГВт и коэффициентом использования мощности около 30% может генерировать около 21 ТВтч в год. Для сравнения: среднестатистический европеец потребляет около 6800 кВтч в год, поэтому одна плотина DTP может обеспечить энергией около 3 миллионов европейцев. ^[11]

Стабильная мощность

Генерация приливной энергии весьма предсказуема из-за детерминированной природы приливов и не зависит от погодных условий или изменения климата. Выходная мощность варьируется в зависимости от фазы прилива (прилив и отлив, прилив и весна), но более краткосрочных эффектов можно избежать, объединив две плотины, расположенные на определенном расстоянии друг от друга (порядка 150–250 км), каждая из которых генерирует максимальную мощность. выработка электроэнергии, когда другой производит минимальную мощность. Это обеспечивает предсказуемую и довольно стабильную базовую генерацию энергосистемы.

Высокая доступность

Динамическая приливная сила не требует очень большого естественного диапазона приливов , а требует открытого побережья, где распространение приливов происходит вдоль берега. Такие приливные условия можно встретить во многих местах по всему миру, а это означает, что теоретический потенциал АКДС очень высок. Например, вдоль побережья Китая общий объем доступной электроэнергии оценивается в 80–150 ГВт.

Возможность комбинирования функций

Длинную плотину можно комбинировать с различными другими функциями, такими как защита побережья, глубоководные порты и порты СПГ, объекты аквакультуры, контролируемая мелиорация земель и сообщение между островами и материком. Эти дополнительные функции могут разделить инвестиционные затраты, помогая тем самым снизить цену за кВтч.

Проблемы

Основная проблема заключается в том, что доказательство функционирования DTP можно продемонстрировать только путем применения его на практике. Тестирование концепции DTP в небольших масштабах в рамках демонстрационного проекта не будет эффективным, поскольку при этом не будет получено практически никакой энергии. Даже при длине плотины 1 км (0,62 мили) или около того, поскольку принцип DTP таков, что мощность выработки электроэнергии увеличивается по мере увеличения квадрата длины плотины (как напор, так и объем увеличиваются более или менее линейным образом для увеличение длины плотины, что приводит к квадратичному увеличению выработки электроэнергии). По оценкам, экономическая жизнеспособность будет достигнута при длине плотин около 30 км (19 миль). ^[12]

Демонстрационный проект

Демонстрационный проект, рассматриваемый в Китае, не будет включать строительство плотины, а вместо этого будет включать новый канал через длинный полуостров с узким перешейком (перешейком). Канал будет иметь высоту около 1–2 метров (3,3–6,6 футов) и будет оснащен двунаправленными турбинами с низким напором, аналогичными тем, которые будут использоваться для полномасштабной DTP. ^[13]

Состояние технологического развития

Ни одна плотина DTP никогда не строилась, хотя все технологии, необходимые для строительства плотины DTP, доступны. были использованы различные математические и физические модели Для моделирования и прогнозирования « напора » или перепада уровня воды над динамической приливно-энергетической плотиной . Взаимодействие между приливами и длинными плотинами наблюдалось и фиксировалось в крупных инженерных проектах, таких как Delta Works и Afsluitdijk в Нидерландах . Взаимодействие приливных течений с естественными полуостровами также хорошо известно, и такие данные используются для калибровки численных моделей приливов. Формулы расчета добавленной массы были применены для разработки аналитической модели АКДС. Наблюдаемые перепады уровня воды близко соответствуют современным аналитическим и численным моделям. ^[1] Перепад уровня воды, возникающий на плотине DTP, теперь можно прогнозировать с достаточной степенью точности.

Некоторые из необходимых ключевых элементов включают в себя:

Двунаправленные турбины (способные генерировать мощность в обоих направлениях) для сред с низким напором и большим объемом. Существуют оперативные установки для применения в морской воде, эффективность которых достигает более 75%.
Методы строительства плотин. Этого можно достичь с помощью модульных плавучих кессонов (бетонных строительных блоков). Эти кессоны будут изготовлены на берегу и впоследствии доставлены на плаву к месту плотины.
Подходящие сайты для демонстрации DTP. Пилотный проект DTP может быть интегрирован с запланированным проектом прибрежного развития, таким как морской мост, соединение островов, глубоководный морской порт, мелиорация земель, морская ветряная электростанция и т. д., построенные в подходящей среде для DTP.

Недавний прогресс

В декабре 2011 года Министерство экономики, сельского хозяйства и инноваций Нидерландов (EL&I) предоставило грантовую субсидию консорциуму POWER, возглавляемому Strukton и управляемому ARCADIS. Максимальный грант составляет около 930 000 евро, что сопровождается аналогичной суммой софинансирования со стороны партнеров консорциума. Группа POWER проводит подробное технико-экономическое обоснование развития динамической приливной энергетики (DTP) в Китае в рамках трехлетней программы, проводимой совместно с китайскими государственными институтами. ^[14]Обязательства программы по достижению к 2015 году, зарегистрированные в рамках инициативы ООН «Устойчивая энергетика для всех», включают: ^[15]

Определите наиболее подходящие места для внедрения DTP в Китае, Корее и Великобритании.
Завершить детальное технико-экономическое обоснование для двух пилотных электростанций DTP в Китае.
Полное предварительное технико-экономическое обоснование одной полномасштабной электростанции DTP в Китае.
Распространение технической информации о АКДС среди соответствующих целевых групп по всему миру.

В августе 2012 года Национальное энергетическое управление Китая сформировало консорциум компаний и исследовательских институтов во главе с Генеральным институтом планирования и проектирования гидроэнергетики и водных ресурсов (также известным как Китайский институт возобновляемых источников энергии) для расследования DTP. Двустороннее соглашение о сотрудничестве DTP было подписано между Китаем и Нидерландами 27 сентября 2012 года. После технического обмена для проверки принципов было проведено моделирование для выбора площадок. В октябре 2013 года было начато более углубленное исследование экономического анализа, чтобы лучше понять экономические затраты и выгоды АКДС. ^[16]

Короткое видео, объясняющее концепцию, было снято в октябре 2013 года и доступно на английском языке на YouTube. ^[6] и на китайском на Youku. ^[7]

См. также

Ссылки

^ Перейти обратно: ^а ^б ^с К. Хульсберген; Р. Стейн; Г. ван Баннинг; Г. Клопман (2008). Dynamic Tidal Power – новый подход к использованию приливов . 2-я Международная конференция по энергетике океана (PDF) . Брест, Франция.
^ Марике Аарден (28 ноября 1998 г.). « Приливная энергия получает бесплатную поездку в Схипхол по морю» (на голландском языке). Фольскрант . Проверено 15 апреля 2010 г.
^ Райкерт Кнопперс (16 января 1999 г.). « Тридцать километров электричества» (по-голландски). НРК Хандельсблад . Архивировано из оригинала 8 июля 2012 года . Проверено 15 апреля 2010 г.
^ Бас Кейтс (1998). «Больше силы от отливов и приливов». Земля и вода (на голландском языке). Том. 12.
^ «Эспейснет – Библиографические данные» . world.espacenet.com . Проверено 18 мая 2018 г.
^ Перейти обратно: ^а ^б Группа POWER (14 октября 2013 г.). «Динамическая приливная энергия в Китае (Full HD)» . Ютуб . Архивировано из оригинала 21 декабря 2021 г.
^ Перейти обратно: ^а ^б Группа POWER (11 ноября 2013 г.). Рекламный видеоролик о сотрудничестве Китая и Нидерландов в области исследований и разработок в области динамической приливной энергетики (на китайском языке). Ёку .
^ «Динамическая приливная энергия» . Мировые новости . Проверено 18 мая 2018 г.
^ Перейти обратно: ^а ^б Чианг Мэй (3 марта 2012 г.). «Заметка о приливной дифракции на прибрежном барьере (полная статья на сайте POWER)» . Архивировано из оригинала 29 октября 2013 года . Проверено 8 мая 2012 г.
^ Дай, Пэн; Чжан, Цзи-шэн; Чжэн, Цзиньхай; Хульсберген, Кес; ван Баннинг, Гийс; Адема, Йерун; Тан, Цзы-сюань (01 июля 2018 г.). «Численное исследование гидродинамического механизма динамической приливной силы» . Водные науки и инженерия . 11 (3): 220–228. дои : 10.1016/j.wse.2018.09.004 . ISSN 1674-2370 . S2CID 135323059 .
^ «Атомная энергетика во Франции | Французская атомная энергетика - Всемирная ядерная ассоциация» . world-nuclear.org . Архивировано из оригинала 19 июля 2011 г. Проверено 18 мая 2018 г.
^ Агарвал, Умеш; Джайн, Навин; Кумават, Манодж; Агарвал, Умеш; Джайн, Навин; Кумават, Манодж. «Энергия океана: бесконечный источник возобновляемой энергии» . www.igi-global.com . дои : 10.4018/978-1-6684-4012-4.ch006 . S2CID 244359371 . Проверено 8 февраля 2023 г. ^{[ постоянная мертвая ссылка ]}
^ «Как работает приливная энергия?» . Солнечные обзоры . Проверено 8 февраля 2023 г. ^{[ постоянная мертвая ссылка ]}
^ «Дом – Динамическая Приливная Сила» . Динамическая приливная сила . Проверено 18 мая 2018 г.
^ «Устойчивая энергетика для всех (SEforALL) |» . Sustainableenergyforall.org . Проверено 18 мая 2018 г.
^ «Реагирование на изменение климата, 2012» . Архивировано из оригинала 15 апреля 2013 г.

Внешние ссылки

Преимущества приливной энергии

[Glasgow2008-1] Перейти обратно: ^а ^б ^с К. Хульсберген; Р. Стейн; Г. ван Баннинг; Г. Клопман (2008). Dynamic Tidal Power – новый подход к использованию приливов . 2-я Международная конференция по энергетике океана (PDF) . Брест, Франция.

[2] Марике Аарден (28 ноября 1998 г.). « Приливная энергия получает бесплатную поездку в Схипхол по морю» (на голландском языке). Фольскрант . Проверено 15 апреля 2010 г.

[3] Райкерт Кнопперс (16 января 1999 г.). « Тридцать километров электричества» (по-голландски). НРК Хандельсблад . Архивировано из оригинала 8 июля 2012 года . Проверено 15 апреля 2010 г.

[4] Бас Кейтс (1998). «Больше силы от отливов и приливов». Земля и вода (на голландском языке). Том. 12.

[5] «Эспейснет – Библиографические данные» . world.espacenet.com . Проверено 18 мая 2018 г.

[POWER_group-6] Перейти обратно: ^а ^б Группа POWER (14 октября 2013 г.). «Динамическая приливная энергия в Китае (Full HD)» . Ютуб . Архивировано из оригинала 21 декабря 2021 г.

[v.youku.com-7] Перейти обратно: ^а ^б Группа POWER (11 ноября 2013 г.). Рекламный видеоролик о сотрудничестве Китая и Нидерландов в области исследований и разработок в области динамической приливной энергетики (на китайском языке). Ёку .

[8] «Динамическая приливная энергия» . Мировые новости . Проверено 18 мая 2018 г.

[Chiang_Mei-9] Перейти обратно: ^а ^б Чианг Мэй (3 марта 2012 г.). «Заметка о приливной дифракции на прибрежном барьере (полная статья на сайте POWER)» . Архивировано из оригинала 29 октября 2013 года . Проверено 8 мая 2012 г.

[10] Дай, Пэн; Чжан, Цзи-шэн; Чжэн, Цзиньхай; Хульсберген, Кес; ван Баннинг, Гийс; Адема, Йерун; Тан, Цзы-сюань (01 июля 2018 г.). «Численное исследование гидродинамического механизма динамической приливной силы» . Водные науки и инженерия . 11 (3): 220–228. дои : 10.1016/j.wse.2018.09.004 . ISSN 1674-2370 . S2CID 135323059 .

[11] «Атомная энергетика во Франции | Французская атомная энергетика - Всемирная ядерная ассоциация» . world-nuclear.org . Архивировано из оригинала 19 июля 2011 г. Проверено 18 мая 2018 г.

[12] Агарвал, Умеш; Джайн, Навин; Кумават, Манодж; Агарвал, Умеш; Джайн, Навин; Кумават, Манодж. «Энергия океана: бесконечный источник возобновляемой энергии» . www.igi-global.com . дои : 10.4018/978-1-6684-4012-4.ch006 . S2CID 244359371 . Проверено 8 февраля 2023 г. ^{[ постоянная мертвая ссылка ]}

[13] «Как работает приливная энергия?» . Солнечные обзоры . Проверено 8 февраля 2023 г. ^{[ постоянная мертвая ссылка ]}

[14] «Дом – Динамическая Приливная Сила» . Динамическая приливная сила . Проверено 18 мая 2018 г.

[15] «Устойчивая энергетика для всех (SEforALL) |» . Sustainableenergyforall.org . Проверено 18 мая 2018 г.

[16] «Реагирование на изменение климата, 2012» . Архивировано из оригинала 15 апреля 2013 г.

[1]

[2]

[3]

[4]

[5]

[6]

[7]

[8]

[9]

[10]

[11]

[12]

[13]

[14]

[15]

[16]