Az árapály energia az árapály által létrehozott víz mozgásából származik, amelyet a Hold és a Nap gravitációs erőinek együttes hatása okoz . Potenciális energia formájában használják - a tengerszint emelkedésének köszönhetően -, vagy kinetikus energia formájában - az árapályáramoknak köszönhetően.
Az árapály energia kiaknázása régi. Az első dagálymalmokat az ókortól tartják a római londoni Fleet folyónál . A középkorban egész Európában a XII . Században épült Adour- ként jelennek meg . Az első árapályerőmű, amely árapályerővel villamos energiát termelt, a északkelet-bretagne-i Rance árapályerőmű volt , amelyet 1966-ban állítottak üzembe.
Az árapály jelenséget szinkronizálja a forgási idők különbsége a maga Földön (24 óra) és a Hold körül a Föld körüli mozgásában (28 nap), ráadásul a Föld Nap körüli forgásának hatása. (egy év), és ez annak a gravitációs vonzóerőnek köszönhető, amelyet e három test között kifejtett. Ebből következik, hogy azt mondhatjuk, hogy a földi gömb az óceánvíz gömbjének "belsejében" forog, amelyet mindkét irányban megnyújt a hold vonzereje (de függetlenül a nap vonzereje is; egy másik irányba: a napé).
Szigorúan véve az úgynevezett árapály- energia tehát a Föld-Hold pár mozgási energiáján végrehajtott energia-visszanyerést jelenti.
A megfelelő energiát kétféle formában lehet megragadni:
Kevés az árapály-energia megkötésére alkalmas hely van; olyan régiókra koncentrálódnak, ahol - különösen a hidrodinamikai viszonyok miatt - az árapály hullámának amplitúdója (a parttól kevesebb mint egy méterre van) felerősödik: ez különösen érvényes Franciaországban a Mont-Saint-Michel-öbölben , amelyek közelében a Rance növény található (Rance torkolatában, Saint Malo-öböl) és a kanadai , a Fundy-öböl , ahol a árapályváltozás meghaladja a 10 métert, amely létrehoz intenzív árapályáramlatokból amely meghaladja az 5 csomós, vagy közel 10 km / h.
A potenciális energia optimális felhasználása olyan jelentős fejlesztéseket igényel, amelyek jelentősen módosítják az ökológiai egyensúlyt az általában törékeny területeken.
Két (vagy több) árapály-lagúna felépítése szivattyúzással, amelyet a MacKay javasolt, vagy szivattyúzás nélkül, az állandó termelés létrehozása, kevesebb környezeti hatással, és a megújuló energiák feleslegének felhasználásával.
A felvétel a kinetikus energiája árapályáramlatokból árapály turbinák jelenleg vizsgálják; ahhoz, hogy használható legyen, az áramoknak jelentős időtartamra meghaladják a 3 csomót.
A felület a óceánok, mivel a gradiens Hold közötti vonzás felé néző oldalán a Hold , és az ellenkező oldalon, fogad átlagosan szakaszban, ellipszis alakú, a fő tengelye amely orientált a Föld-Hold irányba. A Föld 24 órán belül forog (körülbelül), míg a Hold 28 nap alatt (kb.) Forog a Föld körül, a Föld forgása a Föld-Hold tengelyhez viszonyítva az árapály jelenségét eredményezi.
Az árapály apró módon lelassítja a föld, és így a Hold forgási mozgását is.
Ez a természetes lassulás mindenkor fennállt, a Hold által mozgásba lendített víz a földkéregre, és különösen a partok és a tengerfenék körvonalára dörzsölte, így eloszlatta az energiát. Vannak variációk, különösen a napi és az éves. és természetesen helyi is. Vannak olyan földi árapályok is, amelyek a kontinensekre vonatkoznak, és szintén elvezetik az energiát, de amelyeket sokkal nehezebb megfigyelni, még akkor is, ha jelentős amplitúdójúak). A XIX . Század végén az év 365.242196 nap volt, ma 365.242190 nap. Ezért egy kicsit kevesebb nap van egy éven át a nap körül, így a napok egyre hosszabbak, de ez a visszafordíthatatlan lassulás emberi méretekben rendkívül alacsony.
Az árapály-erőművek energiát vesznek az árapályokból, és ezért értelemszerűen növelik ezt a lassulást. Végül felhasználják a Föld forgásának kinetikus energiáját , és új módon valósulnak meg egy régi álom, amelyet Gaston de Pawlowski (az Intézet munkatársa) és Alphonse Allais fejeztek ki, akiknek egy fogaskereket kellett felszerelniük az Egyenlítőre a föld forgási mozgásának helyreállításához.
Létrehozásuk és felhasználásuk energiahatásának felméréséhez elegendő összehasonlítani az óceánból kinyert energiát a Föld forgási energiájával. Ezek az energiák összehasonlítás nélkül vannak, ezért az árapály-erőművek kivonása hatalmas összegbe fullad, és az árapály erőinek emberi kiaknázása nincs mérhető hatással a föld forgási sebességére. Ez elméleti hatás.
Az árapály által évente természetesen elvezetett energia nagyságrendjét 22 000 TWh-ra, vagy 2 Gtep alatti égésnek felelnek meg . Ezt a számot össze kell hasonlítani az emberiség 10 Gtep nagyságrendű energiafogyasztásával .
Az árapály energiájának csak nagyon kis része képes helyrehozni, mivel a föld körüli szóródásuk miatt a potenciálisan visszanyerhető árapály-energia évi 380 TWh , azaz a világfogyasztás 1,5–2% -át tudná biztosítani .
A legtöbb más természetes energiához (nem éppen megújuló, lásd alább: honnan származik az energia stb.) Az árapály-energia előnye, hogy tökéletesen kiszámítható: egy adott pillanatban a rendelkezésre álló energia csak a a csillagok és a Föld; ráadásul az árapályhullám terjedése nem pillanatnyi (például ennek a hullámnak a áthaladása Brestben és a Pas de Calais-ban több órás késés van): ez összességében hozzájárul a termelés "elterjedéséhez" és az időszakos az egypontos termelés nulla keresztezése.
Az egyik legkorábbi felhasználása árapályenergia nyúlik vissza a római korban, az építési dagály malmok , a Fleet in London .
A középkor óta megtalálhatók Európa partjai és torkolatai mentén.
Franciaországban az 1920–1930 közötti időszakban két árapály-erőművek villamosenergia-termelésére irányuló projekt látott napvilágot Paludenben, az Aber-Wrac'h-i Finistère-ben és az Arguenonban, a Côtes-d'Armor -ban. de nem fejezték be. Az első árapályerőművet a Rance torkolatánál, Bretagne északnyugati részén építették, és 1966-ban állították üzembe. Néhány további árapályerőművet létrehoztak Kanadában, Oroszországban és Dél-Koreában. Más projekteket, gyakran nagyon erős gyárakat, felhagytak (a Mont-Saint-Michel-öböl projektje), vagy jelenleg tanulmányozzák őket, mint például számos oroszországi projektet.
Az első árapályenergiát használó villamosenergia-termelő létesítmény a franciaországi Rance árapályerőmű . Olyan helyre telepítették, amely árapályával, amelynek amplitúdója elérheti a 13–4 métert, a történelem során már sok „ árapálymalmot ” ismert. A gát munkája 1961-ben kezdődött, az üzem végül 1966-ban készült el.
Amióta 1967-ben csatlakoztak a hálózathoz, a rance-i üzemben 24 „izzócsoport” volt, egyenként 10 MW-os generátorral , a teljes beépített kapacitás 240 MW . Az erőmű 500-600 GWh-t termel évente, vagy 2000 és 2500 üzemóra között teljes teljesítmény-egyenértékű évente.
Annapolis Royal árapály-erőműKanadának árapály-erőműve van Nova Scotia-ban , az Annapolis folyónál, amely a Fundy-öbölbe, a 20 MW kapacitású Annapolis Royal Generator Station- be áramlik és 1984-ben állt üzembe. Ez a mai napig az egyetlen árapályerőmű Észak Amerika
Sihwa-tó árapály-erőműÉvi üzembe helyezése óta 2011. augusztus, Dél-Korea északnyugati részén található Sihwa-tó erőmű a világ legerősebb árapályerőműve, 254 MW kapacitással . A munka több mint 10 évet vett igénybe. A retenciós medence 30 km². Az erőmű 10 turbinából áll, egységnyi teljesítmény 25,4 MW, 8 zárószelep. Az éves villamosenergia-termelés alig haladja meg a Ranceét (540 GWh).
Incheoni árapályerőmű2015-ben várhatóan Dél-Korea üzembe helyezi az ország északnyugati részén fekvő Incheon- öbölben, az Incheonban található árapályerőművet , amelynek ütemterve 1320 MW, vagyis a Sihwa vagy Rance teljesítményének ötszöröse.
Franciaországnak a rance-i gát megépítését követően egy hatalmas árapályerőmű építése volt a Mont Saint-Michel-öböl elzárására , 40 km hosszú gáttal és 800 turbinával. Számos előzetes tanulmány készült, de a projektet felmondják.
Kanada létrehozott egy erőforrás-atlaszt (190 helyszínt azonosítottak, amelyek teljes potenciális teljesítménye meghaladja a 42 000 MW-ot , vagyis a 2008-as átlagos kanadai áramigény közel 2/3-a). Három új árapályerőmű épülhetett a Fundy-öbölben (Nova Scotia, New Brunswick) Vancouver-sziget nyugati partján (Brit Columbia) és a St. Lawrence torkolatában (Quebec).
Különböző projektek léteznek világszerte, a legfontosabbak:
Az Egyesült Királyságban a walesi Tidal Lagoon Power vállalat árapály-erőművek számára fejleszt projekteket, amelyek hatalmas "U" alakú gáttal lezárt mesterséges lagúnából állnak, amelyben a turbinák áramot termelnek az emelkedő árapály által létrehozott áramoknak köszönhetően. apály; a legfejlettebb projekt a Swansea- öböl projektje , Cardifftól 60 km-re nyugatra, 10 km-es tengerfallal; következik a Cardiff- projekt , amelynek 22 km-es tengeri fala egy 22 km 2 -es lagúnát hoz létre ; 60–90 turbinájával az üzem 1800–2 800 MW teljesítményt produkálna . Négy másik mesterséges lagúna projekt az előzetes tanulmányi szakaszban van; a hat projekt összesen az Egyesült Királyság villamos energiájának akár 8% -át is biztosíthatja. A Tidal Lagoon Power állítása szerint a Cardiff-projektjéhez szükséges hatmilliárd font (8,3 milliárd euró) beruházás a villamos energia önárát 95 fontra / MWh-ra (font / megawattóra) emelné , ami megegyezik az atom- és a szárazföldi szélenergia árával , míg a tengeri szél eléri a 150 £ / MWh-t .
A Swansea projekt 2015-ben kapott fejlesztési engedélyt; az építkezés várhatóan 2018-ban kezdődik és 4 évig tart; az erő teljesítménye 320 MW lesz , átlagos éves termelése körülbelül 530 GWh és költsége 1,3 milliárd font; megakadályozza a 236 000 tonna CO 2 -kibocsátástévente. A kormány által megrendelt független jelentés támogatta a projektet2017. januármegállapítva, hogy a projekt nyereséges és jelentős gazdasági lehetőségeket fog hozni; a projekthez még mindig szükséges tengeri engedély.
A Cardiff-projekt kapacitása körülbelül 3000 MW lesz , átlagos éves termelése megközelíti az 5500 GWh-t , költségeit pedig 8 milliárd fontra becsülik; fejlesztési engedély iránti kérelmét 2018-ban kell benyújtani.
Jelenleg decentralizáltabb rendszerek fejlesztése folyamatban van, és nagyon ígéretesnek tűnik. Vagy a tengerszint emelkedését (potenciális energia) vagy az árapály áramát (kinetikus energiát) használják.
Ide tartoznak olyan projektek, mint a " Hatalmas bálna ", " LIMPET ", " DAVIS " (kék energia), " Tengeri csiga " stb.
A Hammerfest Strøm víz alatti árapályturbinákat telepít a skót Islay-szorosba a technológia fejlesztésének folytatása érdekében. Ez a növény olyan szélmalmoknak tűnik, amelyek lapátjai az árapály apályának és áramlásának köszönhetően forognak, és 10 MW teljesítményt nyújtanak (ehhez képest a Rance árapálymű 240 megawattot szolgáltat).
Mintegy húsz ilyen típusú üzemet telepítenek 2011-ben , és mintegy 1000 házat fognak ellátni. Az ilyen típusú telepítéseknél a fő nehézség (a korróziótól eltekintve) a karbantartás, mivel a víz hőmérséklete alig haladja meg a néhány fokot.
A jelenleg vizsgált és az árapályból származó energiát hasznosító rendszerek költségei összehasonlíthatók a tengeri szélenergiával, ezért gyors fejlődést tapasztalhatnak.
2002 nyarán tesztelték az első víz alatti áramokat használó árapály-erőművet az Egyesült Királyságban . Ebben a tengerparti országban több mint 40 helyszín található, ahol ilyen élmény lehetséges. Elméletileg a potenciális energia az ország villamos energia háromnegyedét termelné.
Az Egyesült Királyság úgy döntött, hogy rendszeresebb víz alatti áramlásokra támaszkodik, mint a felszíni árapályáramokra vagy hullámzásokra . Minden a helyi domborzattól függ. Az óceánnak vannak csatornái, ahol az emelkedő vagy ereszkedő víztömegek kis térben összeszűkülnek. A britek úgy döntöttek, hogy ellenőrzik, hogy a tengeri áramlatokból származó energia felhasználható-e az üvegházhatású gázok kibocsátásáért felelős energiatermelés csökkentése érdekében. Ehhez hatalmas költségek merültek fel Egy árapály-erőmű prototípusának megépítéséhez, amely akár 1580 kW villamos energiát képes előállítani . A gépet a Shetland- szigetekre (Skóciától északkeletre) telepítik .
A Stingray cég két 15 méteres „hidroplánt” tervezett egy talapzaton, amelyek az árral ingadoznak az áramot termelő hidraulikus motor aktiválásához. A hidraulikus dugattyúk szabályozzák azt a szöget, amelynél a hidroplánoknak szembe kell nézniük az árapály áramával a maximális vízhozam elérése érdekében. Csakúgy, mint egy repülőgép szárnyánál, a támadási szögük is megváltozik, így létrejön egy „lift” jelenség, amely felfelé vagy lefelé nyomja a hidroplánt. Mozgásuk során a hidroplánok egy olyan karot mozgatnak, amely egy szivattyúval működtetve nagy nyomás alatt juttatja az olajat egy elektromos generátort forgató hidraulikus motoron keresztül.
A szerkezet súlya 35 tonna, 20 méterrel a tengerfenék felett helyezkedik el, és áramlási sebessége 2-3 méter / másodperc. Alapvetően acélból készült, a hidroplán lágyított üveggel van megerősítve. A Stingray cég csak olyan hidroplánokon dolgozik, amelyek ugyanabban az irányban mozognak, tehát csak az árapály egy irányába (emelkedés vagy zuhanás). Más cégek olyan hidroplánokon dolgoznak, amelyek képesek mindkét irányban haladni, így mind az emelkedő, mind a két zuhanó árapály mellett naponta eredményesek.
Egyes gazdasági szakértők megkérdőjelezik az ilyen termeléshez kapcsolódó költségeket. Az ezen erőművek által termelt villamos energia becsült költsége várhatóan 4,7 és 12 penny / kWh között lesz, ami drágább, mint az atom- vagy szélenergia .