Năng lượng thủy triều

Năng lượng thủy triều là gì? Năng lượng thủy triều là một trong những dạng năng lượng lâu đời nhất được con người sử dụng. Thật vậy, các cối xay thủy triều, được sử dụng ở bờ biển Tây Ban Nha, Pháp và Anh, có từ năm 787 sau Công nguyên. Các nhà máy thủy triều bao gồm một ao chứa, được lấp đầy bởi thủy triều (lũ) đến thông qua một cống và được làm trống khi thủy triều rút (lũ xuống) thông qua một bánh xe nước. Thủy triều làm quay guồng nước, tạo ra năng lượng cơ học để xay xát ngũ cốc. Chúng tôi thậm chí còn một chiếc còn lại ở New York - hoạt động tốt vào thế kỷ 20. Năng lượng thủy triều không gây ô nhiễm, đáng tin cậy và có thể dự đoán được. Rào chắn thủy triều, tua-bin thủy triều dưới đáy biển - giống như tua-bin gió nhưng được điều khiển bởi biển - và nhiều loại máy móc khai thác dòng chảy dưới biển đang được phát triển. Không giống như gió và sóng, dòng thủy triều hoàn toàn có thể dự đoán được. Năng lượng thủy triều có thể được khai thác theo hai cách: * Bằng cách xây dựng các đập chắn bán thấm qua các cửa sông có biên độ thủy triều cao. * Bằng cách khai thác các dòng thủy triều ngoài khơi. Rào chắn cho phép nước thủy triều lấp đầy một cửa sông thông qua các cống và thoát ra ngoài qua các tuabin. Dòng thủy triều có thể được khai thác bằng cách sử dụng các thiết bị dưới nước ngoài khơi tương tự như tua-bin gió. Hầu hết các khái niệm thủy triều hiện đại sử dụng cách tiếp cận đập với tuabin thủy lực. Một nhược điểm của năng lượng thủy triều là hệ số công suất thấp và nó bỏ lỡ thời gian có nhu cầu cao nhất do chu kỳ thủy triều 12,5 giờ. Tổng tiềm năng thế giới về điện thủy triều được ước tính là 64.000 MWe. Các biến thể thủy triều 25-30 ft của Vịnh Passamaquoddy (Vịnh Fundy) có tiềm năng từ 800 đến 14.000 MWe. Đâu là những khu vực tốt để khai thác năng lượng thủy triều? Biên độ thủy triều có thể thay đổi trong phạm vi rộng (4,5-12,4 m) từ vị trí này sang vị trí khác. Biên độ thủy triều ít nhất 7 m là cần thiết để vận hành tiết kiệm và đủ cột nước cho tuabin. lễ hội búa Sản xuất điện thủy triều truyền thống liên quan đến việc xây dựng một đập chắn ngang cửa sông để chặn thủy triều lên và xuống. Đập bao gồm một cống được mở ra để thủy triều chảy vào lưu vực; cống sau đó được đóng lại, và khi mực nước biển giảm xuống, cột nước (nước dâng cao trong lưu vực) sử dụng công nghệ thủy điện truyền thống sẽ chạy tua-bin để tạo ra điện. Rào chắn có thể được thiết kế để tạo ra điện ở phía hạ lưu, hoặc phía lũ, hoặc cả hai. Biên độ thủy triều có thể thay đổi trong phạm vi rộng (4,5-12,4 m) từ vị trí này sang vị trí khác. Biên độ thủy triều ít nhất 7 m là cần thiết để vận hành tiết kiệm và đủ cột nước cho tuabin. Một cơ sở 240 MWe đã hoạt động ở Pháp từ năm 1966, 20 MWe ở Canada từ năm 1984 và một số trạm ở Trung Quốc từ năm 1977, tổng cộng 5 mWw. Các chương trình năng lượng thủy triều được đặc trưng bởi hệ số công suất thấp, thường trong khoảng 20-35%. Vùng biển ngoài khơi Tây Bắc Thái Bình Dương là nơi lý tưởng để khai thác một đại dương năng lượng bằng cách sử dụng các tuabin dưới đáy biển mới được phát triển. Thủy triều dọc theo bờ biển Tây Bắc dao động đáng kể, lên tới 12 feet một ngày. Đặc biệt, các bờ biển của Alaska, British Columbia và Washington có tiềm năng sản xuất năng lượng đặc biệt. Trên biển Đại Tây Dương, Maine cũng là một ứng cử viên sáng giá. Môi trường dưới đáy biển là thù địch nên máy móc sẽ phải mạnh mẽ. Hiện tại, mặc dù công nghệ cần thiết để khai thác năng lượng thủy triều đã được thiết lập tốt, nhưng năng lượng thủy triều rất đắt và chỉ có một trạm phát điện thủy triều lớn đang hoạt động. Đây là 240 megawatt (1 megawatt = 1 MW = 1 triệu watt) ở cửa sông La Rance ở bờ biển phía bắc nước Pháp (một nhà máy điện than hoặc điện hạt nhân lớn tạo ra khoảng 1.000 MW điện). Trạm phát điện La Rance đã hoạt động từ năm 1966 và là nguồn cung cấp điện rất đáng tin cậy cho nước Pháp. La Rance được cho là một trong nhiều nhà máy điện thủy triều ở Pháp, cho đến khi chương trình hạt nhân của họ được mở rộng đáng kể vào cuối những năm 1960. Ở những nơi khác có một cơ sở thử nghiệm 20 MW tại Annapolis Royal ở Nova Scotia và một nhà máy điện thủy triều 0,4 MW gần Murmansk ở Nga. Vương quốc Anh có một số đề xuất đang được tiến hành. Các nghiên cứu đã được thực hiện để kiểm tra tiềm năng của một số địa điểm năng lượng thủy triều khác trên toàn thế giới. Người ta ước tính rằng một đập chắn qua sông Severn ở miền tây nước Anh có thể cung cấp tới 10% nhu cầu điện của cả nước (12 GW). Tương tự, một số địa điểm ở Vịnh Fundy, Cook Inlet ở Alaska và Biển Trắng ở Nga đã được phát hiện là có tiềm năng tạo ra lượng điện lớn. Tác động đến môi trường là gì? Năng lượng thủy triều là một nguồn điện tái tạo không dẫn đến phát thải khí gây ra hiện tượng nóng lên toàn cầu hoặc mưa axit liên quan đến điện được tạo ra từ nhiên liệu hóa thạch. Việc sử dụng năng lượng thủy triều cũng có thể làm giảm nhu cầu năng lượng hạt nhân, với các rủi ro bức xạ liên quan. Tuy nhiên, thay đổi dòng chảy thủy triều bằng cách xây đập ở vịnh hoặc cửa sông có thể dẫn đến tác động tiêu cực đến hệ sinh thái thủy sinh và ven biển, cũng như giao thông thủy và giải trí. Một vài nghiên cứu đã được thực hiện cho đến nay để xác định các tác động môi trường của sơ đồ điện thủy triều đã xác định rằng mỗi địa điểm cụ thể là khác nhau và các tác động phụ thuộc rất nhiều vào địa lý địa phương. Thủy triều địa phương chỉ thay đổi một chút do đập La Rance và tác động môi trường là không đáng kể, nhưng điều này có thể không đúng với tất cả các địa điểm khác. Người ta ước tính rằng ở Vịnh Fundy, các nhà máy điện thủy triều có thể làm giảm 15 cm thủy triều cục bộ. Điều này dường như không nhiều khi người ta cho rằng các biến thể tự nhiên như gió có thể thay đổi mức thủy triều vài mét. Các chi phí của năng lượng thủy triều là gì? Năng lượng thủy triều là một dạng thủy điện cột áp thấp và sử dụng các thiết bị phát thủy điện cột áp thấp quen thuộc, chẳng hạn như đã được sử dụng hơn 120 năm. Công nghệ cần thiết cho năng lượng thủy triều đã phát triển tốt và rào cản chính đối với việc tăng cường sử dụng thủy triều là chi phí xây dựng. Có chi phí vốn cao cho một dự án năng lượng thủy triều, với thời gian xây dựng có thể kéo dài 10 năm. Do đó, chi phí điện rất nhạy cảm với tỷ lệ chiết khấu. Các yếu tố chính trong việc xác định hiệu quả chi phí của một địa điểm năng lượng thủy triều là kích thước (chiều dài và chiều cao) của đập chắn cần thiết và sự khác biệt về chiều cao giữa thủy triều cao và thấp. Những yếu tố này có thể được biểu thị bằng cái được gọi là tỷ lệ "Gibrat" của trang web. Tỷ lệ Gibrat là tỷ lệ giữa chiều dài của đập tính bằng mét với sản lượng năng lượng hàng năm tính bằng kilowatt giờ (1 kilowatt giờ = 1 KWH = 1000 watt sử dụng trong 1 giờ). Tỷ lệ trang web Gibrat càng nhỏ, trang web càng được mong muốn. Ví dụ về tỷ lệ Gibrat là La Rance ở mức 0,36, Severn ở mức 0,87 và Passamaquoddy ở Vịnh Fundy ở mức 0,92. Máy phát điện thủy triều ngoài khơi sử dụng thiết bị phát điện thủy điện cột áp thấp quen thuộc và đáng tin cậy, kỹ thuật xây dựng biển thông thường và phương pháp truyền tải điện tiêu chuẩn. Việc đặt hồ chứa ngoài khơi, thay vì sử dụng phương pháp "đập chặn" thông thường, loại bỏ các vấn đề về môi trường và kinh tế đã ngăn cản việc triển khai các nhà máy điện thủy triều quy mô thương mại. Ba dự án (Swansea Bay 30 MW, Fifoots Point 30 MW và North Wales 432 MW) đang được phát triển ở Wales, nơi có biên độ thủy triều cao, nguồn năng lượng tái tạo là ưu tiên chính sách công mạnh mẽ và thị trường điện mang lại lợi thế cạnh tranh cho xứ Wales. Q. Một số thiết bị chuyển đổi năng lượng thủy triều là gì? Công nghệ cần thiết để chuyển đổi năng lượng thủy triều thành điện năng rất giống với công nghệ được sử dụng trong các nhà máy thủy điện truyền thống. Yêu cầu đầu tiên là một con đập hoặc "đập chắn" ngang qua một vịnh hoặc cửa sông có thủy triều. Xây dựng đập là một quá trình tốn kém. Do đó, các vị trí thủy triều tốt nhất là những nơi vịnh có cửa hẹp, do đó giảm được chiều dài của đập cần thiết. Tại một số điểm dọc theo đập, cửa và tua-bin được lắp đặt. Khi có sự khác biệt thích hợp về độ cao của nước ở các phía khác nhau của đập, các cổng sẽ được mở. "Đầu thủy tĩnh" này được tạo ra, làm cho nước chảy qua tua-bin, làm quay máy phát điện để sản xuất điện. Điện có thể được tạo ra bằng cách nước chảy vào và ra khỏi vịnh. Vì có hai lần thủy triều lên và hai lần xuống mỗi ngày, việc phát điện từ các nhà máy điện thủy triều được đặc trưng bởi các khoảng thời gian phát tối đa cứ sau 12 giờ, không phát điện vào mốc 6 giờ ở giữa. Ngoài ra, tua-bin có thể được sử dụng làm máy bơm để bơm thêm nước vào lưu vực phía sau đập trong thời kỳ nhu cầu điện thấp. Lượng nước này sau đó có thể được giải phóng khi nhu cầu trên hệ thống lớn nhất, do đó cho phép nhà máy thủy triều hoạt động với một số đặc điểm của cơ sở thủy điện "bơm tích năng". Một số thiết bị để chuyển đổi năng lượng thủy triều là gì? Công nghệ cần thiết để chuyển đổi năng lượng thủy triều thành điện năng rất giống với công nghệ được sử dụng trong các nhà máy thủy điện truyền thống. Yêu cầu đầu tiên là một con đập hoặc "đập chắn" ngang qua một vịnh hoặc cửa sông có thủy triều. Xây dựng đập là một quá trình tốn kém. Do đó, các vị trí thủy triều tốt nhất là những nơi vịnh có cửa hẹp, do đó giảm được chiều dài của đập cần thiết. Tại một số điểm dọc theo đập, cửa và tua-bin được lắp đặt. Khi có sự khác biệt thích hợp về độ cao của nước ở các phía khác nhau của đập, các cổng sẽ được mở. "Đầu thủy tĩnh" này được tạo ra, làm cho nước chảy qua tua-bin, làm quay máy phát điện để sản xuất điện. Điện có thể được tạo ra bằng cách nước chảy vào và ra khỏi vịnh. Vì có hai lần thủy triều lên và hai lần xuống mỗi ngày, việc phát điện từ các nhà máy điện thủy triều được đặc trưng bởi các khoảng thời gian phát tối đa cứ sau 12 giờ, không phát điện vào mốc 6 giờ ở giữa. Ngoài ra, tua-bin có thể được sử dụng làm máy bơm để bơm thêm nước vào lưu vực phía sau đập trong thời kỳ nhu cầu điện thấp. Lượng nước này sau đó có thể được giải phóng khi nhu cầu trên hệ thống lớn nhất, do đó cho phép nhà máy thủy triều hoạt động với một số đặc điểm của cơ sở thủy điện "bơm tích năng". Tại sao năng lượng thủy triều? Nhu cầu điện trên lưới điện thay đổi theo thời gian trong ngày. Việc cung cấp điện từ một nhà máy điện thủy triều sẽ không bao giờ phù hợp với nhu cầu trên một hệ thống. Tuy nhiên, do chu kỳ mặt trăng và lực hấp dẫn, các dòng thủy triều, mặc dù có thể thay đổi, nhưng đáng tin cậy và có thể dự đoán được và sức mạnh của chúng có thể đóng góp có giá trị cho hệ thống điện có nhiều nguồn khác nhau. Điện thủy triều có thể được sử dụng để thay thế điện năng được tạo ra bởi các nhà máy điện chạy bằng nhiên liệu hóa thạch (than, dầu, khí đốt tự nhiên), do đó làm giảm phát thải khí nhà kính và khí axit.

 Source : http://www.oceanenergycouncil.com/index.php/Tidal-Energy/Tidal-Energy.html