Nume : POPESCU Mihai-Alexandru [302175]

Nume : [anonimizat] :124A

Anul II A

Energia mareelor și a valurilor

Surse de Energie

1.Introducere

1.1. [anonimizat] (țiței, gaze, cărbuni), prin ardere a [anonimizat]: [anonimizat] a declanșat procese (poate ireversibile), [anonimizat]. [anonimizat], [anonimizat]. [anonimizat], vântul, energia geotermală etc. [anonimizat]. Epuizarea rapidă a [anonimizat] (incluzând și așa zisă ,,murdărire" termică, și mărirea în proporții mai mult decât îngrijorătoare a nivelului de bioxid de carbon din atmosferă), resursele limitate de uraniu ([anonimizat]) și incertitudinea atât a duratei, cât și a consecințelor ecologice la folosirea industrială a [anonimizat], [anonimizat]. Cele mai bune energii alternative sau neconvenționale sunt considerate a fi: [anonimizat], energia solară concentrată (oglinzi care încălzesc un turn cu apă), cea geotermală și energia apelor Oceanului Planetar (valurile, [anonimizat])

.

[anonimizat], în diversificarea aprovizionării cu energie și în susținerea activității economice. [anonimizat], [anonimizat], precum și mediul de piață dificil în care acestea își desfășoară activitatea.

1.2. Energia Oceanului Planetar

Oceanele și mările ocupă 71 % [anonimizat], dețin o resursă inepuizabilă: valurile. Energia mărilor și oceanelor se reprezintă sub formă de energie mecanică și termică. [anonimizat]. [anonimizat] 20 șC a [anonimizat], are o mărime de circa 1026 J. Energia cinetică a curenților oceanici este egală aproximativ cu 1018 J, însă, din această energie se poate utiliza doar o cantitate infimă.

[anonimizat], se referă la: maree, [anonimizat], diferențe de temperatură ale structurilor de apă marină.

● Mareele, [anonimizat], cu amplitudini care pot ajunge uneori la 14-18 m, determinând oscilații lente de nivel ale apelor marine. Principiul de utilizare a [anonimizat]ajarea unor bazine îndiguite care să facă posibilă captarea energiei apei, declanșată de aceste oscilații, atât la umplere (la flux), cât și la golire (la reflux). Energia mareelor este energia ce poate fi captată prin exploatarea energiei potențiale rezultate din deplasarea pe verticală a masei de apă la diferite niveluri sau a energiei cinetice datorate curenților de maree. Energia mareelor rezultă din forțele gravitaționale ale Soarelui și Lunii, și ca urmare a rotației terestre. Pentru o valorificare eficientă a energiei mareelor sunt necesare anumite condiții naturale:

▪ să existe un bazin natural (de regulă un estuar), care să comunice cu oceanul printr-o deschidere foarte îngustă;

De exemplu, la nivel european s-au identificat 106 de locații cu un potențial puternic de maree, oferind o resursă potențială de 48 TWh / an (0,17 EJ / an). Un studiu similar a examinat potențialul fluxului de mare al Europei, identificând faptul că a fost concentrată predominant în jurul Insulelor Britanice și Canalului Mânecii (foto).

.

▪ amplitudinea mareelor să fie de cel puțin 8 m. Aceste condiții naturale apar numai în circa 20 de zone ale globului (țărmurile atlantice ale Franței, Marii Britanii, SUA, Canadei, nordul Australiei, estul Chinei etc.). Dacă ar putea fi valorificată integral în centrale electrice mareomotrice, cantitatea de energie disponibilă ar produce de circa 100.000 de ori mai multă energie electrică decât toate hidrocentralele aflate în funcțiune în prezent pe glob. Însă,centralele mareomotrice produc kWh la un preț de cost de două ori mai mare decât cel obținut în hidrocentrale. În funcțiune, astfel de centrale mareomotrice se află în Franța și în Rusia. Alte proiecte prevăd noi amenajări pe țărmul de sud-est al Marii Britanii; pe țărmul Golfului Fundy, unde SUA și Canada intenționează o construcție de mari proporții.

Figura 3 demonstrează modul în care potențialul resurselor de maree variază considerabil pe tot globul și este "amplificat de rezonanțele bazinului și de batimetria litoralului pentru a crea schimbări majore ale suprafeței în locații geografice specifice" . În consecință, unele zone prezintă valori uriașe de maree, cum ar fi Golful Fundy în Canada(15 m) și Golful Mont Saint-Michel în Franța (13,5 m) . În comparație cu alte locații, cum ar fi Marea Mediterană, se observă o zonă de maree mai mică de 1 m.

Figura 3.

● Curenții marini care se pot prezenta sub forma de: curenți orizontali (datorați vânturilor dominante); curenți verticali (caz în care apele urcă sau coboară din/spre adâncuri); curenți marini datorați mișcării apelor la nivel planetar, sunt purtătorii unor energii cinetice deosebit de mari. Astfel, s-a calculat că un curent oceanic cu o lățime de circa 100 m, 10 m adâncime și o viteză de 1 m/s, pe timp de un an ar putea oferi o energie cinetică de circa 2 milioane kWh.

● Valurile reprezintă o formă de stocare a energiei transmise de vânt, energie calculabilă și demnă de luat în considerație. Mișcarea valurilor este datorată tot radiației solare. Calculele au evidențiat că valurile cu înălțimea de 1 m, lungimea de 40 m și perioadă de 5 s, au o putere disponibilă de aproximativ 5 kW pe un front de 1 m lățime. Numeroase institute de cercetări hidraulice și energetice din SUA, Franța, Marea Britanie, China și Japonia au în programul lor de activitate realizarea unor instalații de captare a energiei valurilor. Și totuși, judecând după potențialul imens oferit de mările și oceanele lumii, energia valurilor este insuficient exploatată.

● O atenție deosebită a captat ,,conversia energetică oceanotermică", adică obținerea energiei electrice pe contul diferenței de temperatură între apele de la suprafață și cele de la adâncime ridicate de pompe (de exemplu la folosirea la un ciclu închis al turbinei lichidelor volatile cum sunt propanul, freonul sau amoniacul). Diferențele de temperatură ale structurilor de apă marină creează energie termică – înmagazinată sub formă de căldură. Conținutul de căldură diferit dintre apele de suprafață și cele de adâncime prezintă o diferență de circa 30 șC.

Așa cum este ilustrat în figura 4, diferența de temperatură în tropice poate depăși 25 ° C între 20 m și 1 km în adâncime19. Gradientul de temperatură dintre apa relativ caldă a apei de suprafață și apa de mare mai rece și adâncă poate fi valorificată folosind o conversie a energiei termice oceanică (OTEC).

2. Energia valurilor

2.1. Potențialul energetic al valurilor marine

Energia valurilor marine este o formă indirectă de energie solară. Încălzirea diferită a unor mase mari de apă din oceanul planetar și din suprafața uscatului conduce la apariția vânturilor. Vânturile care suflă peste mari întinderi de apă transmit o parte din energia lor acestora, generând valurile care se formează la suprafața mărilor și oceanelor și se îndreaptă spre țărm, valurile marine fiind rezultatul combinației dintre acțiunea vânturilor, a gravitației și a tensiunii superficiale de la suprafața mării.

Este o formă de energie regenerabilă și inepuizabilă, fiind înmagazinată în cele 1400 milioane de miliarde de tone de apă care acoperă două treimi din suprafața Pământului.

Figura 1.prezintă distribuția regională a potențialului global al energiei valurilor, demonstrând modul în care această resursă este cea mai abundentă în latitudinile medii și mari ale ambelor emisfere.

În termeni absoluți, Tabelul 1 ilustrează modul în care Asia și Australasia primesc cea mai mare cantitate de energie a undelor, iar America de Sud și America de Nord primește sume impresionante. În ciuda resurselor sale bogate pe malul vestic al Europei Occidentale și Nordice, performanța este moderată, având în vedere dimensiunea relativ mică. În cele din urmă, America Centrală și Marea Mediterană și arhipelagurile din Atlantic au performanțe slabe, având în vedere poziția lor la mijlocul latitudinii.

Tabel 1

2.2 Formarea valurilor

În privința formării valurilor există mai multe teorii, cea mai durabilă fiind teoria valurilor trohoidale a lui Gerstner (1802), elaborată pentru un ocean de adâncime nelimitată, lichid ideal, fără frecare lichidă, cu densitate constantă, unde se formează valuri cu mișcare de translație gravitațională și liberă.

Odată cu creșterea adâncimii, energia se transmite pe cale hidraulică, deci orbitele particulelor vor fi tot mai mici. Valurile dispun de energie potențială, Ep și energie cinetică, Ec și acestea se calculează în funcție de elementele de mărime a valului și viteză. Valul cu desfășurare ideală și simetrică este hula regulată, care este un val gravitațional în stingere, neforțat de vânt. Cum această energie se manifestă în intervalul de timp egal cu perioada T a valului, puterea P va fi egală cu raportul dintre energia Ep sau Ec și timpul T. Deoarece în procesele de captare se preia în prezent doar una din cele două forme de energie a valului, expresia puterii brute disponibile este:

P = Kγh²Lλ/T

Fig. 1 * Profilul unui val*h = înălțimea valului; λ = lungimea de undă; L = lungimea frontului de val

Raportul λ/T exprimând viteza de propagare a valului, numită celeritate7 și notată cu c, expresia puterii se poate scrie și sub forma :

P = Kγh²Lc

Pentru început coeficientul K a avut o valoare fixă, K = 1/16, cu timpul luând forme mai complicate, ținându-se seama și de adâncimea apei în care se propagă valul. Adoptând valoarea greutății specifice a apei Mării Neagre, γ = 9986,58 N/m³, puterea dezvoltată pe fiecare metru de front de val este:

P = 975 h²Lc W/m

Desigur nu toată energia brută va putea fi captată de instalațiile aliniate pe frontul respectiv. O parte din energie este reflectată la contactul cu captatorii, o alta este disipată în bazinele de recepție și de captare ale hidrocentralelor marine, iar o parte reușește să traverseze zona de barare. În măsura în care o instalație este capabilă să capteze o cantitate cât mai mare din energia înmagazinată în valuri, deci în măsura în care dovedește un randament global de captare (η) superior, aceasta își demonstrează eficiența economică. Energia captată (E) va fi dată de relația:

E = η·Ep

Înălțimea valului (în engleză wave height) este distanța măsurată pe verticală între creasta valului și linia de cea mai mică cotă a scobiturii imediat următoare. Se apreciază din vedere sau cu aparate speciale, iar valorile se dau în metri . Înălțimea obișnuită a valurilor oceanice este de 5 m, iar valorile maxime măsurate până în prezent sunt:

– 21 m în bazinul nordic al Oceanului Pacific;

– 15,6 m în bazinul nordic al Oceanului Atlantic;

– 14 m în emisfera sudică; – 11,5 m în Oceanul Indian.

Lungimea valului este distanța în metri sau în picioare măsurată pe orizontală între două creste sau scobituri succesive de val. Valorile medii ale valurilor oceanice sunt cuprinse între 69 m și 110 m. Valorile maxime ale lungimii valurilor determinate pe baza unor numeroase observații sunt următoarele:

– 170 m în bazinul nordic al Oceanului Atlantic;

– 214 m în bazinul sudic al aceluiași ocean;

– 233 m în Oceanul Pacific;

– 342 m în bazinul sudic al Oceanului Indian.

Energia valurilor este într-adevăr fără limită, fiind un izvor nesecat, cum nesecat este și oceanul. În mările cu apă mică, închise în toate părțile de uscat, cum este, de pildă Marea Baltică, valurile rareori depășesc înălțimea de patru, cinci metri, pe când în largul oceanului, în special în emisfera sudică, unde cercul de apă cuprinde tot globul și valurile se pot dezlănțui în voia lor, iar vânturile de apus suflă în permanență fără să-și schimbe direcția, se întâlnesc destul de des valuri înalte de 12-. Energia colosală a valurilor se manifestă în izbitura lor iar ea este foarte mare. Folosirea deplină a energiei valurilor este împiedicată de faptul că acest izvor de energie este foarte inegal, energia valurilor este utilizată doar în cazul în care valurile sunt înalte și constante în timp și al doilea motiv și cel mai important este faptul că tehnica contemporană nu cunoaște instalații cu ajutorul cărora s-ar putea destul de ușor, destul de complet și economic să se transforme energia valurilor în curent electric.

2.3. Invenția care poate schimba energia viitorului

Turbinele subacvatice – invenția care poate schimba energia viitorului.Oamenii de știință sunt în continuă căutare de noi surse de energie cât mai prietenoase cu mediul înconjurător.Ultima noutate în domeniu vine de la turbinele subacvatice.Acestea se bazează pe același concept precum turbinele eoliene, însă folosesc forța curenților subacvatici, scrie CBS News. O asemenea tehnologie este acum testate lângă portul New York, lângă insula Roosevelt.

Anul trecut, compania americană a testat cu succes un nou dispozitiv, având un compozit alcătuit din fibră de sticlă și plastic – figura 2. Când curenții apei sunt puternici, turbina poate alimenta cu energia electrică 20-30 de locuințe. Față de puterea vântului (care încă mai dă bătăi de cap specialiștilor), aceștia prezintă avantajul că pot fi preziși. În funcție de direcția curenților care îi pun în mișcare, turbinele subacvatice își pot schimba inclusiv orientarea.

2.4. Valurile ar putea constitui cea m ai eficientă sursă de energie regenerabilă

O echipă de ingineri de la Universitatea din California au creat un design de dispozitiv care ar putea capta mai mult de 90% din energia valurilor în energie electrică- fig 4. Totuși, mările și oceanele sunt în continuă mișcare, iar valurile, deși variază în intensitate, ar putea fi mult mai eficiente decât orice altă sursă de energie regenerabilă.

Mai mult, în afară de a oferi o sursă de energie alternativă, procesul de conversie al energiei duce la producerea de apă de mare la presiune mare, proces care ar putea fi folosit pentru desalinizare și distribuție de apă dulce.

2.5. Instalații de captare și valorificare

Sunt gândite, propuse și realizate foarte multe tipuri de mecanisme de captare și valorificare a energiei valurilor, dintre care numai unele sunt funcționale. Ele se diferențiază după poziția de montare față de coastă, fiind amplasate la țărm, în vecinătatea coastei sau în larg. O primă clasificare împarte aceste sisteme de valorificare a energiei valurilor în sisteme cu coloană oscilantă de apă, sisteme cu acumulatoare de apă și sisteme cu plutitori antrenați de val.

2.5.1. Instalație cu plan înclinat și bazin

Pe la mijlocul anului 1940 lângă Alger în Marea Mediterană a fost pusă în funcțiune experimental în două amplasamente, la Sidi Ferruch și Pointe Pascade, prima instalație modernă care consta dintr-o structură concepută pe principiul planului înclinat și un bazin de acumulare.

Soluția se bazează pe faptul că în contact cu o construcție rigidă, sub acțiunea valurilor, apa are tendința săși ridice nivelul suprafeței libere. Aceasta este recepționată într-o structură cu radier curb înclinat, care se opune direcției de înaintare a frontului de val. Cantitatea de apă ajunsă între doi pereți convergenți, urcă la o înălțime maximă a valului, deversând apoi într-un rezervor special conceput pentru a reține apa la o cotă superioară nivelului mediu al mării. Prin căderea realizată, apa reținută pune în mișcare turbinele care la rândul lor antrenează generatorii electrici. Curburile pereților convergenți sunt impuse de forme hidraulice optime, care fac ca întreaga construcție să realizeze o diferență cât mai mare între nivelul mediu al mării și nivelul maxim al apei din bazinul de acumulare – figura 9.

2.5.2. Instalație cu ponton greu și piston lichid

Ansamblul sistem-structură de captare este alcătuit dintr-un ponton greu prin mijlocul căruia străbate o conductă în care apa oscilează, antrenată de valuri, comprimând și aspirând aerul de deasupra ei într-o încăpere amplasată pe un plutitor bine ancorat sau fixat pe o fundație rigidă. Pistonul lichid pune astfel în mișcare un volum limitat de aer, care acționează rotorul unuiturbine cuplată la un gen . Pontonul trebuie construit în așa fel încât să rămână cât mai imobil în masa agitată a valurilor – figura 10. Orice oscilație a pontonului consumă în mod inutil din energia înmagazinată de vânt în apa mării sau a oceanului. Soluția a fost testată pe mare și a dat rezultatele cele mai bune în amplasamente cu valuri a căror înălțime medie a variat între 2 și 4 m, cu randament estimat între 30 și 70 %. Pentru o turbină cu diametrul de 200 mm, realizată dintr-un aliaj de aluminiu, puterea nominală a fost de 60 W, iar durata de funcționare a fost apreciată la mai mult de 3 ani .

2.5.3. Instalație cu plutitor și valvă clapet pe coloană

În principiu structura este alcătuită dintr-un plutitor care susține o coloană verticală pe traseul căreia este plasată o valvă clapet. Aceasta este concepută în așa fel încât să se închidă timp de o jumătate din durata unui ciclu de val, obligând apa din conductă să urmeze mișcarea plutitorului. La schimbarea direcției de mișcare a flotorului, apa continuă să se ridice în virtutea inerției, la un nivel superior înălțimii valului. Succesiunea ciclurilor sporește înălțimea coloanei de apă până se ajunge la presiunea necesară acționarii turbogeneratorului.

2.5.4. Instalație cu piston acționat de valuri

Soluția constă în transmiterea forței mecanice dată de un volum mare de valuri de joasă presiune, printr-un sistem de două pistoane cu diametre diferite, unui volum mic de lichid auxiliar, căruia îi ridică astfel presiunea, determinând stocarea lui în acumulatoare hidraulice interioare – figura 12.

2.5.5. Sisteme cu coloană oscilantă de apă

Constă dîntr-o cameră realizată de o copertină de beton, care are planșeul peste nivelul maxim al apei. Camera are deschideri la partea inferioară, sub nivelul minim al apei, care permit intrarea valurilor în interiorul camerei. Ridicarea și coborârea periodică a nivelului apei comprimă și decomprimă succesiv volumul de aer din interiorul camerei. O turbină de aer, situată la ieșirea din cameră, este pusă în mișcare de aerul expulzat sau aspirat în cameră. Axial cu turbina este generatorul, care transformă energia mecanică în energie electrică.

2.5.6. Sisteme cu amplasare în apropierea țărmului

Primul sistem de fructificare a energiei valurilor cu amplasare în apropierea țărmului care a furnizat energie în rețeaua unui sistem energetic, este cel denumit Wave Dragon. Instalația are două rampe largi, special profilate, care înalță local valurile și le dirijează în rezervor – figura 7. Din rezervor apa se reîntoarce în mare prin gravitație, prîntr-o turbină, care este conectată cu un generator. Construcția este foarte simplă, numai turbina și generatorul având părți în mișcare. Costurile inițiale sunt reduse, dar costurile de exploatare, datorită locației în afara țărmului sunt mai mari.

Instalația Wave Dragon (foto).

În nordul Scoției (Nigg), specialiștii scoțieni au gândit o platformă specială care să utilizeze la maximum forța valurilor, fără s ă monteze generatoare hidroelectrice plutitoare. Așa a apărut Oyster, o invenție care promite multe.

Platforma are o componentă montată în apă, care basculează atunci când este lovită de valurile uriașe. De ea sunt prinse două pistoane, care prin compresie împing apa cu viteză printr-o conductă, până într-o unitate aflată în apropriere. Acolo, apa sub presiune acționează o serie de palete, tot mecanismul fiind identic cu cel prezent în centralele hidroelectrice.

Totul diferă prin metoda inovativă de a transporta apa sub presiune. Producătorii spun ca Oyster poate genera între 300 și 600 kW, însă la configurații multiple, se poate ajunge la valori suficient de mari cât să alimenteze orașele din apropriere. Se speră c ă noua industrie ar revitaliza economia scoțiană, mai ales în zonele rurale și ar crea peste 7000 de noi locuri de muncă în diversele domenii colaterale implicate.

Platform Oyster (foto)

2.5.7. Sisteme cu amplasare la țărm

Între sistemele amplasate în țărm cel mai cunoscut este cel cu coloană oscilantă de apă. Sistemul denumit LIMPET (Land Installed Marine Power Energy Transmitter), care a funcționat între anii 2000 și 2007 pe coasta de vest a Scoției, a constat din două turbine de aer Wells, cu diametrul de 2,6 m, conectate fiecare cu un generator de 250 kW, puterea totală instalată fiind de 0,5 MW – figura 8.

2.5.8. Sisteme cu amplasare în larg

Un prim sistem constă în utilizarea unor plutitori tip geamandură, care se ridică și se coboară odată cu valurile. Mișcarea creează energie mecanică, care se transformă în energie electrică.

Sistemul Pelamis (figura 10) este primul sistem de colectare a energiei valurilor de larg cu aplicații industriale. Sunt șase cilindri articulați, cu diametrul de 3,5 m, dintre care trei sunt flotori cu lungimea de 30 m fiecare și trei, cu lungimea de 5 m, conțin sistemul de conversie și sunt denumite module de putere. Structura este semi-submersă. Sub acțiunea valurilor elementele articulate au mișcări sus-jos și dreapta-stânga. Mișcarea din articulații este transmisă unor cilindri hidraulici, care pompează ulei la presiune foarte mare către motoarele hidraulice. Motoarele hidraulice pun în mișcare generatorul electric. Energia produsă de fiecare dintre modulele de putere este trimisă prin același cablu către o conexiune pozată pe fundul mării.

2.5.9. Instalație românească destinată valorificării în scop energetic a forței mecanice a valurilor din Marea Neagră

Specialiștii români prognozează c ă potențialul energetic brut al valurilor de pe cei 200 km de litoral românesc al Mării Negre se ridică la circa 8·109 kWh/an, potențialul energetic tehnic utilizabil estimându-se la 4·109 kWh/an, ceea ce ar conduce la o economie de combustibil convențional de aproximativ 2 milioane t/an. În unele institute de studii și proiectări din România, au existat preocupări pentru captarea și valorificarea energiei valurilor din Marea Neagră. Studiile întreprinse (chiar în lipsa finanțării acestora) au condus la concluzia oportunității captării energiei valurilor de vânt și au impulsionat diferite cadre de specialitate să continue aprofundarea problemei.

Procedeul de captare proiectat este specific valurilor neregulate și constă în preluarea directă, prin intermediul unui plutitor, a mișcării pe verticală a apei, fără transport de debit – figura 6. Transmisa mișcării este realizată cu ajutorul unui generator rectiliniu (a cărui flux magnetic este făcut astfel să varieze), această mișcare fiind transformată în curent electric alternativ, cu frecvența neregulată, care poate fi folosit în stare brută ca sursă de căldură.

2.6.Avantaje și dezavantaje

● Avantajele acestor turbine de conversie a curenților marini față de turbinele de vânt sunt următoarele: pot prezice în proporție de 100 % apariția curenților, au eficiență mare, diametrul rotorului este mai mic la aceeași putere (15–20 m la 0,75–1,5 MW, față de 60–80 m, la aceleași puteri), nu necesită controlul pasului paletelor, iar platforma are o suprafață stabilă pentru întreținere.

Ca dezavantaje pot fi menționate următoarele: poate fi exploatată ca sursă de energie maximum 10 ore pe zi, eficiența este mai mare la adâncimi mai mari (> 60 m), pot apărea probleme legate de coroziune, iar pentru întreținere, de asemenea, pot apărea probleme speciale (specifice).

● Randamentul global al sistemului energetic este mic, pierderile înregistrate constituind prima poziție în consumul de energie și deci deține ponderea cea mai mare în emisia de CO2.

● O putere semnificativă poate fi obținută cu ajutorul generatoarelor plasate în zonele de curenți marini mari.

3. Energia mareelor

Mareele reprezintă un fenomen fizic ce constă în variația periodică a nivelului oceanelor ca urmare a efectelor combinate a mai mulți factori:

Forța de atracție gravitațională exercitată de Lună asupra Pământului;

Forța centrifugă produsă de rotația ansambului Pământ-Lună în jurul centrului de greutate;

Forța de atracție gravitațională exercitată de Soare asupra Pământului;

Forța centrifugă produsă de rotația ansambului Pământ-Soare în jurul centrului de greutate;

Mișcarea Lunii pe orbită în jurul Pământului (fazele Lunii);

Mișcarea Pământului pe orbită în jurul Soarelui;

Configurația geomorfologică a diferitelor zone de la suprafața Pământului.

Fenomenul de creștere a nivelului apei în timpul mareei este cunoscut sub denumirea de flux iar cel de scădere sub denumirea de reflux.

3.1. Obținere

Există două principii pentru extragerea energiei mareice :

3.1.1. Utilizarea energiei cinetice a curenților mareici.

Metoda este rentabilă atunci când densitatea de energie dezvoltată de curenții mareici depășește 500 W/m2 (corespunzătoare unei viteze de 1 m/s), pe o suprafață de minim 0,5 Km2 și adâncimi mai mari de 5 m.

În zonele cu astfel de caracteristici, se dispun turbine cu ax orizontal (similar cu cele eoliene) sau cu ax vertical. Pentru canalizarea energiei curenților mareici spre aceste turbine, se construiesc structuri similare cu barajele care au rolul doar de a canaliza energia mareomotrică nu și de acumulare.Această variantă de obținere a energiei mareice este luată în calcul pentru proiectele viitoare din acest domeniu.

Comparativ cu tehnologia utilizata in conversia energiei eoliene, sistemele maree-motrice se afla in stadiu incipient si exista numai un mic numar de proiecte de centrale maree-motrice demonstrative, care utilizeaza prototipuri cu o putere instalata de peste 100 kW. Se estimeaza ca vor mai trece cativa ani inainte ca echipamentele sa fie produse pe scara industriala.

Multi ingineri si constructori sunt in favoarea tehnologiei bazata pe utilizarea energiei cinetice a curentilor generati de maree. Cea mai timpurie incercare riguros fundamentata de a demonstra in practica puterea curentilor generati de maree s-a derulat la inceputul anilor ’90 in apele lacului marin Loch Linnhe situat pe coasta vestica a Scotiei. Aceasta schema de amenajare a utilizat o turbina sustinuta prin cabluri la nivelul mediu al apelor, cabluri care se intindeau de la ancora plasata in patul marii la un baraj flotant.

In Norvegia, proiectul Hammerfest Strøm, a demonstrat ca un sistem cu ax orizontal montat pe un pilon poate functiona intr-un fiord. In SUA a fost instalata in decembrie 2006 prima turbina, dintr-un sir de turbine maree-motrice, in raul West River din New York. La finalizarea lucrarilor, acest proiect va fi primul din lume care va functiona cu un sir (cascada) de echipamente maree-motrice.

Proiectul Hammerfest Strøm, Norvegia;

3.1.2. Utilizarea energiei potențiale acumulate ca urmare a creșterii nivelului apei pe timpul mareei.

Metoda este rentabilă atunci când înălțimea mareei depășește 8 m. În acest caz se construiesc baraje ce permit extragerea energiei atât pe timpul fluxului cât și pe timpul refluxului.

Pe durata fluxului, apa ce umple barajul antrenează palele turbinelor. Pe durata refluxului, atunci când mareea ajunge la cote minime, apa din baraj este lăsată să curgă în sens invers prin turbine, producându-se de asemenea energie electrică. La nivel mondial există două astfel de proiecte funcționale:

La Rance dispus în estuarul râului Rance, Franța. Centrala produce 240 MW cu ajutorul a 24 de turbine de 10 MW. A fost inaugurată în 1966 la un preț actualizat de 800 milioane de euro. Investiția a fost amortizată în 1986 după 20 de ani. Barajul are o lungime de 750 m și o înălțime de 13 m. Centrala produce energie atât pe timpul fluxului cât și pe timpul refluxului cu ajutorul turbinelor reversibile.

La Rance – Franta – centrala electrica ce foloseste energia mareomotrica

Sihwa Lake – Coreea de Sud, inaugurată în 1994, cu o putere instalată de 254 MW.

3.2. Cum funcționează energia mareomotrică?

În prezent, componentele cheie ale unei centrale mareomotrice sunt turbinele și barajul. Acesta din urmă permite umplerea unui golf/ estuar cu apă (la flux) și golirea lui prin turbine (la reflux). Există acum numeroase tehnologii și tipuri de echipamente disponibile, însă principiul de bază este asemănător- mișcarea apei prin turbină, “ghidată” de prezența unui obstacol (dig/ baraj). Un generator transformă această mișcare în energie electrică.

Principiul captarii energiei mareelor. Sursa: ro.wikipedia.org

Cu cât amplitudinea mareelor și viteza curenților sunt mai mari, cu atât potențialul energetic al amplasamentului este mai ridicat. Așadar, sunt necesare următoarele condiții: amplitudine ridicată a mareelor (minimum 7 m) și prezența unui bazin natural (estuar, golf), care să comunice cu oceanul printr-o deschidere îngustă. Aceste condiții naturale apar în puține zone ale globului (ex: țărmurile atlantice ale Franței, Marii Britanii și Canadei, țărmurile Pacifice ale SUA, Australiei și Chinei).

3.3. Un mod ingenios de a valorifica energia oceanelor, fără să afecteze fauna marina.

Turbine inovatoare proiectate în Marea Britanie vizează exploatarea energiei mareelor pentru a produce energie electrică mai ieftină – fără să pună în pericol fauna marină.O companie britanică a anunțat că a creat o serie de turbine marine unice, care pot funcționa în ape mai puțin adânci și cu mai puțini curenți, față de modelele actuale, scrie Climate News Network.Kepler Energy, a cărei tehnologie este dezvoltată de departamentul de Știință și Inginerie de la Universitatea Oxford, susține că turbinele vor produce în timp energie electrică mai ieftină decât produc în prezent fermele eoliene offshore.

Designul invenției constă într-un „gard pentru energia mareelor” – cum este numit de companie – care are o lungime de un kilometru și care urmează să fie montat în Canalul Bristol, la un cost de 143 de milioane de lire sterline.

Gardul este format dintr-un un șir de turbine legate între ele, fiecare turbină fiind capabilă să producă energie electrică. Producția totală a instalației este de 30 de megawați (MW), în condițiile în care 1MW poate furniza energie electrică pentru aproximativ 1.000 de gospodării britanice.

Deoarece turbinele sunt montate pe orizontal, ele pot fi amplasate în ape cu adâncimi mai mici de 30 de metri, adâncime impusă la modelele actuale. Și, pentru că apa se mișcă lent, peștii pot evita în condiții de siguranță lamele turbinelor, susțin reprezentanții companiei.

Deși tehnologia este considerată a fi inofensivă pentru mediu, creatorii turbinei spun că modelul va fi supus în continuare la evaluări riguroase, pentru a se asigura că aceasta nu prezintă un risc pentru fauna marină și pentru alți utilizatori ai mării.

3.3. Avantaje și dezavantaje.

Avantaje:

– sursă alternativă de energie. Este regenerabilă și inepuizabilă.

– mișcarea mareică este previzibilă, spre deosebire de vânt sau radiația solară;

– nu generează emisii în atmosferă, nu contribuie la încălzirea globală.

Dezavantaje:

– impact asupa vieții subacvatice, din cauza substanțelor care se pot scurge (ex: uleiuri pentru lubrifierea echipamentului); lamele rotative ale turbinelor sunt, de asemenea, un element intruziv în cadrul habitatelor marine;

– componentele metalice ale echipamentului sunt expuse coroziunii, din cauza apei sărate. Întreținerea sa este dificilă, din cauza dimensiunilor mari și a adâncimilor la care se află. Cu cât întreținerea “manuală” este mai dificilă, cu atât mai multe substanțe cu scop mecanic (uleiuri) vor fi folosite (și ne întoarcem la paragraful anterior).

– nu sunt foarte multe zone cu potențial ridicat; nu este o resursă disponibilă pentru multe state.

– costuri de construcție relativ ridicate.

Evident, există numeroase alte aspecte de ordin tehnologic (fie pozitive, fie negative) care ar fi de discutat, însă în lipsa unor studii de specialitate în domeniul tehnic, vă invit să adăugați și voi părerile/ cunoștințele voastre la rubrica de comentarii.

4. Concluzii

Este cert că tehnologia exploatării energiei mareelor va fi perfecționată. Să sperăm că cercetătorii și inginerii vor găsi soluții pentru a minimiza impactul asupra vieții marine. Cu siguranță, energia mareomotrică reprezintă un subiect care va fi studiat îndeaproape în viitorul ce ne așteaptă.

BIBLIOGRAFIE

https://www.green-report.ro/noi-tehnologii-energie-maree-valuri/

https://ro.wikipedia.org/wiki/Energia_mareelor

ENERGIA ALBASTRĂ – ENERGIA MĂRILOR ŞI OCEANELOR

http://www.imamambiente.com/ro/energie-din-valuri-si-maree