Il grande Nikola Tesla molte volte in conversazioni private ha sostenuto che le persone sono circondate da energia ovunque, hanno solo bisogno di essere in grado di usarlo. L'umanità è andata nel modo più semplice, prendendo dalla natura delle sostanze più sature di calorie e bruciandole. L'efficienza dell'uso delle risorse è bassa, ma poche persone ci pensano, anche se Mendeleev ha anche sottolineato la proporzionalità dei benefici derivanti dal consumo di petrolio e banconote. Tuttavia, di tanto in tanto il mondo accademico ricorda la sua esperienza passata o si presenta con qualcosa di nuovo. Quindi ci sono campi di turbine eoliche con generatori, pannelli solari, maree e centrali geotermiche, altre fonti di energia che usano forze naturali, che sono ora quasi completamente sprecate.

potere di marea

Energia delle forze naturali

Vento, onde, fulmini, uragani, trombe d'aria, eruzioni vulcaniche sono movimenti di massa su larga scala ed energia di aria, acqua, calore e elettricità statica. Se riusciamo a imparare come togliere alla natura almeno una parte della sua forza per i bisogni della nostra crescente civiltà, allora per il futuro dell'umanità, puoi essere calmo. Altrimenti, con il crescente consumo di risorse non rinnovabili, il loro esaurimento è inevitabile. Un giorno, carbone, petrolio, gas, uranio, plutonio e altri minerali si esauriranno e si verificherà un collasso di energia planetaria. Una delle possibili vie d'uscita da una crisi prospettica è giustamente considerata la forza di marea. Come suggerisce il loro nome, consumano l'energia di enormi masse d'acqua che fluiscono da una parte all'altra dell'Oceano del Mondo a un'altra con una certa frequenza.

centrale elettrica di marea in Russia

Cos'è la marea

Il fatto che il livello del mare salga e scenda di tanto in tanto, le persone lo sanno da molto tempo. Questo fenomeno è stato affrontato da marinai antichi. Avendo una volta avviato le loro navi in ​​un'accogliente laguna e cercando di uscirne di nuovo in mare, all'improvviso si imbattono in un arenamento, che non era ancora esistito di recente. Leggende sugli spiriti che muovevano barriere sottomarine, rocce, battendo sul gambo dall'onda di sirene e altri affascinanti miti. Ben presto, incagliato di nuovo da qualche parte scomparve, e le navi proseguirono. La scoperta di modelli astronomici ha portato alla realizzazione della connessione reciproca tra il concetto di livello dell'acqua e le fasi lunari. Ha spiegato tutto La legge del mondo. L'acqua era attratta dalla Luna nei momenti del suo avvicinamento alla Terra con una forza inversamente proporzionale al quadrato della distanza tra i corpi spaziali. Dal punto di vista della fisica, le centrali di marea dovrebbero essere chiamate lunare. Usano l'energia del movimento dell'acqua, che a sua volta attinge energia dall'unico satellite naturale del nostro pianeta. Il sole, tra l'altro, contribuisce anche a questo processo, anche se è più lontano della Luna, ma poi la massa della stella è molto più grande.

pro e contro delle maree

Mulini di marea, inglesi e pomori

Intuitivamente, l'umanità ha imparato ad applicare l'energia delle maree molto prima delle scoperte delle leggi di Newton. Non c'erano neanche generatori elettrici. Ma d'altra parte, i mulini lavoravano con potenza e principale, le cui macine erano girate con ruote con le pale abbassate nell'acqua dove le onde del mare erano le più attive. Di solito, il posto per la costruzione di oggetti simili dell'industria alimentare veniva scelto dagli antichi mulini nelle baie con una bocca stretta. Lì, i flussi d'acqua sputano meccanismi insensati in modo particolarmente efficace. Era la marea - la direzione di rotazione è una, e con la bassa marea - l'altra, l'opposto, e il grano non si preoccupa di come girano le macine, in ogni caso è terra. In sostanza, i mulini a marea erano gli stessi mulini a vento, funzionavano solo non nell'aria, ma nell'ambiente acquatico. Questi dispositivi funzionarono sulle isole britanniche già nel 12 ° secolo, e la loro apparizione in Russia sul Mar Bianco è nota dalle cronache del 17 ° secolo. Forse i Pomors usarono l'esperienza inglese quando videro questi mulini durante le loro missioni commerciali, ma è possibile che essi stessi pensassero a loro, che fossero di talento.

Dopo le scoperte fondamentali nel campo dell'ingegneria elettrica teorica, la questione della produzione industriale pratica di nuova energia si avvicinò. Il motore a vapore, l'asse della vite di installazione idraulica o qualsiasi altra sorgente meccanica con una coppia potrebbero ruotare l'albero del generatore.

Primi tentativi

La soluzione più semplice era la diga, per analogia con mulino ad acqua usando i potenziali del livello di differenza. Nel 19 ° secolo, anche i motori a vapore erano ampiamente utilizzati, così come i motori a combustione interna. Nel 1913 fu costruita la prima centrale termica sperimentale al mondo. Il principio di funzionamento di questa fonte di energia è usato oggi. La potenza del generatore, montato a Dee Bay, vicino al porto di Liverpool, era piccola, 635 watt, ma non è iniziata.

Nel 1935, gli americani, che erano appassionati di innovazioni, cercarono di costruire un aggregato più potente di energia "gratuita", investirono una buona parte del progetto, ma l'idea si trasformò in un collasso. Il rilievo del fondo marino non era sufficientemente studiato, il terreno "galleggiava" e gli sforzi per chiudere le acque della baia di Passamakvodi (costa orientale degli Stati Uniti) erano vani.

centrali di marea

"Punti morti"

Ma l'esperienza è sempre utile, gli esperimenti, anche quelli che non hanno successo, sono utili. Nel corso del lavoro, gli ingegneri hanno determinato le condizioni necessarie e sufficienti in base alle quali le centrali di marea possono funzionare, in particolare, la differenza di livello minimo. Era a quattro metri. Naturalmente, più è, meglio è, ma se meno, allora non vale la pena iniziare una costruzione di un PES.

È abbastanza ovvio che alla bassa e alla bassa marea la direzione del flusso dell'acqua attraverso l'elica della turbina sarà diversa. Inoltre, l'intensità della rotazione varia anche a seconda del livello del fluido di lavoro nel bacino di accumulo di energia. Nella progettazione delle turbine, queste caratteristiche dei progettisti hanno dovuto tener conto. L'albero del generatore si arresta completamente in due punti morti, limitando il ciclo di lavoro. La rotazione inizia solo quando si verifica una differenza di livello, non importa se è positiva o negativa, è così che funzionano tutte le centrali di marea. Pro e contro sono fianco a fianco in tutti i sistemi e le macchine inventate dalle persone, nulla è perfetto. È importante valutare correttamente i vantaggi e gli svantaggi.

Cosa sono buoni per i PES ambientali?

Il vantaggio principale è che queste stazioni non hanno bisogno di carburante, e quindi non ci sono prodotti di combustione.

Anche il secondo vantaggio è molto importante. Qualunque cosa accada, e qualunque siano i cataclismi accaduti (terremoti, tsunami, eruzioni vulcaniche, caduta aerei, attacco bomba, attacco terroristico, ecc.), la cosa peggiore che può capitare è la distruzione dell'unità operativa e del generatore con la sottostazione. Altre conseguenze, come la fuoriuscita di carburante, il refrigerante radioattivo e qualsiasi altra cosa terribile non possono essere dovuti all'assenza di agenti di processo pericolosi.

centrali di marea e geotermiche

Il terzo aspetto positivo, che distingue favorevolmente le centrali di marea dalle centrali idroelettriche, ad esempio, consiste nel principio di funzionamento, che assicura un atteggiamento attento alla ricchezza del pesce del paese. Una parte del plancton, naturalmente, muore durante il passaggio delle prese d'acqua, ma non più di un decimo (per confronto, il passaggio delle pale delle centrali idroelettriche non resiste all'83-99% della microfauna acquatica, il principale cibo per pesci).

In quarto luogo, le condizioni del ghiaccio non influiscono praticamente sul lavoro del PES.

In quinto luogo, la salinità dell'acqua rimane quasi invariata.

E il sesto momento ecologico è che gli inevitabili disturbi strutturali del fondo, che sorgono durante la costruzione, sono completamente "guariti" in due anni con il completo ripristino dell'attività vitale dell'idrobiosfera.

Aspetti economici

L'unica centrale di marea in Russia e la francese Rance TPS hanno mostrato, con i loro esempi, che il costo dell'energia estratta dall'acqua è il più basso. Inoltre, la produttività delle imprese è altamente stabile e non dipende da alcun shock politico o macroeconomico. Il lavoro di TEC è influenzato solo dal movimento dei corpi spaziali. Un aumento o una diminuzione dei livelli di carico e del consumo di energia da parte dei consumatori non viola le regole tecnologiche di funzionamento.

La tecnologia di costruzione, chiamata floating, consente di creare unità di potenza non sul sito di stazioni future, ma su banchine costiere, e solo successivamente di collegare le centrali di marea alla zona desiderata degli oceani del mondo. Pertanto, il processo di installazione è notevolmente semplificato.

L'unica centrale elettrica a marea della Russia

dispositivo

La più grande ampiezza del livello del mare si osserva nelle baie in cui le piscine naturali semichiuse sono formate dal rilievo costiero. La modifica del senso di rotazione della turbina viene implementata tecnicamente attraverso un passo variabile delle pale, in altre parole, la loro rotazione rispetto all'asse di rotazione. Di norma, le turbine hanno la possibilità di passare dal generatore alla modalità pompa, a seconda della situazione e della fase del ciclo tecnologico. Il principale svantaggio delle prestazioni irregolari è livellato da una rete elettrica integrata comune, di cui fanno parte le centrali di marea. I pro e i contro di questa tecnologia, se confrontati, inclinano ancora gli ingegneri di potenza e gli ambientalisti in favore di PES.

Perché sono pochi?

Se tutto è così meraviglioso, perché le coste di tutti i continenti non sono sature di queste strutture meravigliose, ecologiche, innocue e innocue, ma molto utili? Perché l'umanità fuma ancora nell'atmosfera con olio combustibile, carbone e altri fumi, rischia la nuova Chernobyls e Fukushima, rovina i pesci con le pale delle turbine delle centrali idroelettriche e rallenta il movimento dei fiumi, portando a violazioni ambientali? I membri di Greenpeace sostengono ragionevolmente che le maree delle centrali elettriche da sole possono soddisfare le esigenze moderne degli abitanti del mondo insieme alle imprese cinquemila volte. Nel mondo, tuttavia, possono essere contati sulle dita.

Centrale elettrica di marea di Kisogubskaya

Alto costo e benefici

Il fatto è che sono molto costosi. Ogni TPP costa fino al 150% in più rispetto a una centrale idroelettrica della stessa capacità. Il costo del pesce rovinato e il danno ambientale nessuno lo considera. Puoi avere un diverso atteggiamento nei confronti dell'organizzazione di Greenpeace e non supportare in tutto le sue attività, ma probabilmente vale la pena ascoltare i suoi membri. E alcuni lo hanno già fatto.

La quota di energia attualmente fornita da tutte le centrali di marea nel mondo è trascurabile, ma tende a una crescita costante. Ora ce ne sono poco più di una dozzina, hanno diverse capacità e solo il principio di funzionamento li unisce.

Ecco una lista di loro con le caratteristiche, il paese e l'anno di messa in servizio:

La Rance Francia 1967 240 mW
Kislogubskaya TPP URSS / Russia 1968 1,7 mW
Si jen Gran Bretagna 2008 1,2 mW
Annapolis PES Canada 1984 20 mW
Sihva Corea del Sud In costruzione 254 mW
Hammerfest Norvegia 2003 300 kW

Altre cinque stazioni operative cinesi non sono state incluse nell'elenco a causa della bassa potenza.

Allo stesso tempo, gli esperti stimano il potenziale totale dell'ingegneria energetica idro-mareale pari a un milione di megawatt, ottenuto senza bruciare combustibili fossili o reazioni nucleari.

principio di funzionamento dell'energia mareomotrice

Qual è il prossimo?

La centrale di marea di Kislogubskaya lavorò per completare l'usura della parte aggregata e nel 1994 subì la conservazione, ma già all'inizio del terzo millennio si decise di ricostruirla per condurre studi sperimentali. La leadership della Federazione Russa pone seria attenzione al problema della generazione alternativa di enormi quantità di energia, nonostante l'alto costo di costruzione di unità industriali.

L'unica centrale di marea in Russia è solo una base per lo sviluppo tecnologico. C'è un progetto per costruire il più grande centro energetico Penzhinsky del mondo nel Mare di Okhotsk con una capacità totale di 135 GW. Dovrebbe essere usato per produrre enormi quantità di idrogeno, necessarie per la produzione di combustibili fossili sintetici che non formano composti chimici dannosi durante la combustione. Questo progetto richiede investimenti seri, ma promette di dare un effetto, il cui valore oggi è persino difficile da stimare.

Rimane aperto il problema di quando verrà costruita la centrale di marea di Penzhinsk in Russia.