Connect with stakeholders to successfully develop commercial scale tidal energy installations

 

 

 

Renewable power generation 2011 Figures

Surge in big name activity for the ocean and tidal sector

English version — ;  Versiunea in limba romana —

 

 

Oceanele acopera mai mult de 70% din suprafata Pamantului.

Ca si cele mai mari colectoare solare, oceanele contin energie termica solara, dar produc si energie mecanica prin intermediul  mareelor ​​si a valurilor.

Chiar daca soarele afecteaza toate activitatile oceanelor, atractia gravitationala a Lunii, in primul rand provoaca mareele​, in timp de vantului formeaza valurile oceanelor.

 

Conversia Termica a energiei Oceanelor

Un proces numit Conversie a energiei termice a oceanelor utilizeaza energia termica, stocata in oceanele Pamantului, pentru a genera electricitate.

 

Aceasta functioneaza cel mai bine atunci cand diferenta de temperatura intre cald, stratul superior al oceanului si temperatura mai rece, apa din adancul oceanelor este de aproximativ 36 ° F (20 ° C). Aceste conditii exista in zonele tropicale de coasta, aproximativ intre Tropicul Capricornului si Tropicul Racului. 

 

Pentru a aduce apa rece la suprafata, centralele ce functioneaza pe baza de conversie a energiei termice a oceanelor, necesita tevi de admisie scumpe de mare-diametru, acestea fiind scufundate la un kilometru sau mai mult in adancuri.

 

Unii experti in energie considera ca, in cazul in care conversia de energie termica produsa de oceane poate deveni cost-competitiva cu tehnologiile conventionale de producere a energie, ar putea fi utilizata pentru a produce miliarde de wati de energie electrica.

 

Istoric

Tehnologia mai sus prezentata nu este noua. In 1881,Jacques Arsened'Arsonval, un fizician francez, a propus captarea energiei termice a oceanului. Georges Claude a fost studentul lui d'Arsonval's si in 1930 a construit prima fabrica de conversie termica a energiei oceanelor in Cuba. Sistemul a produs 22 kilowati de energie electrica, cu o turbina de joasa presiune. In 1935, Claude a construit o alta centrala la bordul unei nave de 10.000  de tone marfa, ancorata in largul coastelor Braziliei.

 

Cu toate acestea, vremea si valurile au  distrus centrala inainte de a deveni generatoare de energie neta. (Puterea neta reprezinta cantitatea de energie generata dupa scaderea puterii necesare pentru a rula sistemul ).

 

In 1956, oamenii de stiinta francezi au proiectat o alta centrala de 3 megawati in Coasta de Fildes, Vestul Africii. Centrala nu a fost niciodata finalizata deoarece era prea scumpa.

 

Statele Unite au devenit implicate in cercetare acestui tip de tehnologie in 1974, odata cu infiintarea Laboratorului de energie naturala din Hawaii. Laboratorul a devenit una dintre locatiile facile din lume, lider de incercare pentru acest tip de tehnologie.

 

Tehnologii de conversie a energiei termice din ocean

Exista trei tipuri de sisteme: cu circuit inchis, cicuit deschis si circuite hibride.

Cu circuit inchis

Sistemele cu Circuit inchis folosesc fluide cu un punct de fierbere scazut, cum ar fi amoniacul, pentru a roti o turbina in vederea generarii de electricitate. Apa calda de mare ce se gaseste la  suprafata, este pompata printr-un schimbator de caldura, in care  lichidul cu punctul de fierbere scazut  este vaporizat. Extinderea vaporilor porneste  turbo generatorul. 

 

Apa rece de mare  este pompat printr-un al 2 lea schimbator de caldura – condenseaza vaporii inapoi intr-un lichid care este apoi reciclat prin intermediul sistemului.

 

In 1979, Laboratorul de Energie Naturala si mai multi parteneri din sectorul privat au dezvoltat mini experimentul "Conversiei energiei termice a oceanului" realizand primul succes de producere pe mare de energie electrica neta prin ciclu inchis. Mini Nava a fost acostata la 2,4 km in largul coastei Hawaii si a produs  suficienta energie electrica neta pentru  a iluminarea acesteia si alimentarea computerele si televizoarele de la bord.

 

In 1999, Laboratorul de Energie Naturala a testat un pilot de 250 kW cu circuit inchis, centrala fiind cea mai mare instalatie vreodata pusa in functiune.

 

Cu circuit deschis

Sistemele cu circuit deschis folosesc apa calda a oceanelor tropicale pentru a produce electricitate. Atunci cand apa de mare calda este plasata intr-un recipient de joasa presiune, ea fierbe. Extinderea aburului porneste o turbina de joasa presiune atasata la un generator electric.

 

Aburul, dupa ce a lasat sarea in spatele sau  intr-un container de joasa presiune, este aproape pura, apa proaspata. Acesta este condensata inapoi intr-un lichid ce este expus la temperaturiile scazute a apei din adancul oceanului.

 

In 1984, Solar Energy Research Institute (acum Laboratorul National pentru Energie Regenerabila), a dezvoltat o duza verticala de evaporare pentru a converti apa de mare calda in abur sub presiune scazuta, in cazul centralelor cu circuit deschis.

 

A fost atinsa o eficienta de conversie a energiei de pana la 97%. In mai 1993,  o centrala cu circuit deschis, la  Keahole Point, Hawaii, a produs 50 de mii de wati de energie electrica in timpul unui experiment de producere de energie neta.

 

Hibride

Sistemele hibride combina caracteristicile sistemelor cu circuit inchis si circuit deschis. Intr-un sistem hibrid, apa de mare calda intra intr-o camera de vid, unde este evaporata instant in abur, similar cu procesul de evaporare cu circuit deschis. Aburul vaporizeaza un fluid cu punct de fierbere scazut (intr-o bucla cu circuit inchis), ce duce la producerea energiei electrice de catre turbina.

 

Tehnologia complementara

Aceasta tehnologie are beneficii potentiale dincolo de productia de energie. De exemplu, apa rece de mare, folosita de o instalatie de racire a unei centrale,  poate raci apa dulce intr-un schimbator de caldura, sau curge direct intr-un sistem de racire. Sisteme simple de acest tip se regasesc in aparatele cu aer conditionat.

 

Tehnologia sprijina, de asemenea, racorirea solurilor, fiind folosita in agricultura. Atunci cand apa de mare rece curge prin conducte subterane, racoreste solul din jur.

 

Diferenta de temperatura intre radacinile plantelor aflate in pamantul rece si frunzele  plantelor aflate  in aerul cald, va permite multor plante ce cresc in zonele cu clima temperata sa fie cultivate si in zonele subtropicale. Astfel de exemple se regasesc si la Laboratorul de energie naturala din USA, unde se mentine o gradina demonstrativa in apropierea fabricii ce foloseste” Tehnologii de obtinere a energiei din Oceane „ avand in componenta mai mult de 100 de fructe si legume, dintre care multe nu ar supravietui in conditii normale, precum zona Hawaii.

 

 Acvacultura este, probabil, produsul secundar cel mai bine cunoscut. Delicatesele de apa rece, cum ar fi somonul si homarul, prospera in apa foarte adanca, bogata in nutrienti reiesiti din procesele Tehnologiei de obtinere a energiei prin intermediul apelor oceanelor. Microalge, cum ar fi Spirulina, un supliment alimentar sanatos, de asemenea, pot fi cultivate in oceane, la adancimi mari.

 

In cele din urma, un avantaj al centralelor ce functioneaza prin circuitul deschis sau circuitul hibrid este producerea de apa dulce din apa de mare. Teoretic, o instalatie care genereaza  2 megawati de energie electrica neta ar putea produce aproximativ 4300 metri cubi de apa desalinizata in fiecare zi.

 

 Provocari economice si provocari ale mediului inconjurator

 

In general, locatiile atent  selectate sunt esentiale pentru mentinerea efectelor minime asupra mediului acvatic. Expertii cred ca spatierea corespunzatoare a centralelor in oceanele tropicale poate elimina aproape orice efect potential negativ asupra temperaturilor oceanelor si a vietii marine.

 

Centralele electrice ce produc energie obtinuta din resursele oceanelor necesita investitii de capital substantiale in avans. Cercetatorii cred ca doar  firmele din sectorul privat, probabil, vor fi dispuse sa faca investitiile initiale enorme  necesare pentru a construi instalatii de mari dimensiuni, in momentul in care pretul combustibililor fosili va creste in mod dramatic, iar guvernele nationale vor oferi stimulente financiare.

 

Un alt factor ce impiedica comercializarea tehnologiei si a acestui tip de energie produsa, este acela ca exista doar cateva sute de locatii pe uscat la tropice, in cadrul carora adancimea apei de ocean este destul de aproape de tarm, buna pentru a construi o centrala  fezabila.

 

Energia mareelor

Unele dintre cele mai vechi tehnologii energetice obtinute din ocean este energia mareelor​​. Toate zonele de coasta au doua fluxuri de mare si refluxuri mai reduse pe o perioada de putin peste 24 de ore. In cazul acestor diferente, mareele ​​pot fi valorificate in energie electrica, conditia fiind ca diferenta dintre marea inalta si cea joasa sa fie de cel putin 5 metri. Cu toate acestea, exista doar aproximativ 40 de locatii  pe Pamant ce prezinta situatii ale mareei de aceasta magnitudine.

 

In prezent nu exista centrale ce folosesc mareea, dar conditiile sunt bune pentru producerea de energie provenita din maree ​​in Nord Vestul Pacificului si regiunile Atlanticului de Nord.

 

Tehnologii de producere a energiei prin intermediul mareelor.

 

Tehnologii de producere a energiei prin intermediul mareelor includ baraje sau diguri, garduri speciale, si turbine.

 

Baraje si Diguri

Un baraj sau dig este, de obicei, folosit pentru a converti energia mareelor ​​in energie electrica prin trecerea apei prin turbinele ce activeaza un generator. Porti si turbine sunt instalate de-a lungul barajului.

 

Atunci cand mareele produc o diferenta corespunzatoare in nivelul de apa,pe partile opuse ale barajului, portile sunt deschise. Apa apoi curge prin turbine.Turbinele pornesc un generator electric ce produce electricitate.

 

Garduri

Aceste tipuri de garduri arata ca niste turnicheti giganti. Ele pot fi plasate in canalele dintre insule mici, sau in stramtori, intre un continent si o insula. Turnichetii se invart prin intermediul curentilor tipici ai apelor de coasta, provocati de  maree.

 

Unii dintre acesti curenti ruleaza cu pana la 5-8 noduri (5.6-9 mile pe ora) si genereaza o cantitate de energie la fel de mare ca a vantului cu viteze mult mai mari. Deoarece apa de mare are o densitate mult mai mare decat aerul, curentii oceanici transporta in mod semnificativ mai multa energie decat  curentii de aer (vantul).

 

Turbine

Turbinele folosite in  maree ​​sunt asemanatoare cu turbinele eoliene. Acestea sunt aranjate in randuri sub apa, la fel ca in unele turbine eoliene. Turbinele functioneaza cel mai bine cand curentii de coasta ruleaza cu viteze intre 3.6 si 4.9 noduri (4 si 5.5 mph). 

In cazul unor curenti cu o astfel de viteza, o turbina cu diametru de 15 metri  ​​poate genera o cantitate de energie la fel de mare ca o turbina eoliana ce are o inaltime de 60 metri. Locatiile ideale pentru parcurile cu turbine ce folosesc maree ​​sunt aproape de tarm, in apa,  la 20-30 metri adancime.

 

Provocari economice si ale  mediului inconjurator.

 

Centralele ce functioneaza pe baza de maree montate in baraje pot impiedica migratia vietuitoarelor ce traiesc  acolo, dar si namolul adunat in spatele unor astfel de instalatii poate afecta ecosistemele locale. Gardurile montate in zona mareelor ​​pot afecta, de asemenea, vietuitoarele acvatice. Ultimele modele de turbine ce folosesc tehnologia de obtinere a energiei cu ajutorul mareei s-au dovedit a fi cele mai putin daunatoare mediului marin, acestea ne-blocand caile de migratie.

 

Nu costa mult operarea acestor centrale, dar in acelasi timp costurile lor de constructie sunt ridicate, acest lucru prelungind perioada de recuperare a banilor investiti. Ca rezultat, costul unui kilowatt-ora de energie provenita din maree ​​nu este competitiv cu energia conventionala obtinuta din prelucrarea de combustibili fosili.

 

Energia valurilor

Tehnologiile de obtinere a energiei, ce au ca baza valurile, extrag energie direct din valurile de suprafata sau prin intermediul fluctuatiilor de presiune provocate sub suprafata apei. Analistii ce studiaza energia regenerabila sustin ca exista destula energie in valurile oceanelor in vederea producerii a  pana la 2 terrawatti de energie electrica. (Un terawatt este egal cu un trilion de wati ).

 

Cu toate acestea, energia valurilor nu poate fi valorificata peste tot. Zone bogate in puterea  valurilor se gasesc pe coastele de vest ale Scotiei, nordul Canadei, sudul Africii si Australia, precum si coastele de nord-est si nord-vest a Statelor Unite. Numai in nord vestul Pacificului, este posibil ca energia valurilor sa produca 40-70 kilowati (kW) pe 1 metru de coasta.

 

Tehnologii de obtinere a energiei din valuri.

 

Energia valurilor poate fi transformata in energie electrica prin sisteme Offshore sau cele aflate pe uscat.

 

Sisteme dezvoltate pe apa "Offshore"

Sistemele Offshore sunt situate in apa adanca, de obicei, prezentand o adancime mai mare de 40 metri. Sunt mecanisme sofisticate ce utilizeaza miscare valurilor pentru a putea produce putere, pentru o pompa ce creeaza energie electrica.

 

Alte dispozitive Offshore folosesc furtune conectate la flotoare ce plutesc pe valuri. Cresterea si caderea flotorului  intinde si relaxeaza furtunul, ridicand presiunea apei  care la randul sau roteste o turbina.

 

Navele maritime special construite, de asemenea, pot capta energia valurilor din larg. Aceste platforme plutitoare creaza energie electrica prin trecerea valurilor  prin turbina interna si apoi inapoi in mare.

 

Sisteme dezvoltate pe uscat "Onshore"

Construite de-a lungul malurilor, sisteme de pe uscat extrag energie din ruperea valurilor. Sistemele tehnologice aflate pe uscat includ:

 

Coloanele de apa oscilante: coloane de apa oscilante formate din beton partial imersat sau structuri de otel, ce au o deschidere la mare, sub linia de plutire. Acesta cuprind o coloana de aer deasupra unei coloane de apa. In momentul in care valurile intra in coloana de aer, acestea provoaca ridicarea coloanei de apa, apoi  caderea ei. Aceasta alternanta comprima si depresurizeaza coloana de aer. Deoarece valul se retrage, aerul este tras inapoi prin turbina, ca urmare a presiunii reduse a aerului pe partea turbinei cu oceanul.

 

Tapchans: sau sisteme conice de canal, constau dintr-un canal conic ce duce  intr-un rezervor construit pe stanci deasupra nivelului marii. Ingustarea canalului determina valurile sa creasca in inaltime, in timp ce se misca spre fata unei stanci. Valurile se revarsa pe zidurile canalului in rezervor, iar apa stocata este trecuta printr-o turbina.

 

Dispozitive Pendulare:

Aceste dispozitive constau dintr-o cutie dreptunghiulara, ce este deschisa catre mare, la un capat. O piesa cu balamale este plasata la deschidere, iar actiunea valurilor determina clapa sa se balanseze inainte si inapoi. Aceasta miscare alimenteaza o pompa hidraulica si un generator.

 

Resursele oceanelor

Desi potentialul tehnologiilor ce folosesc energia oceanelor este considerat a fi foarte mare, nu exista studii clare, pana in prezent, care sa  determine o evaluare exacta a resurselor .In schimb, in lume se finanteaza mai multe proiecte pe baza de obtinere si folosire a resurselor provenite din energia generata de apa oceanelor.

 

 

 

ADD Energy Renewable Romania Youtube Video Canal

 

Video Playlist of technologies used to obtain Energy from the Oceans

 

 

 

 

5 motive pentru care puteti deveni  PARTENER  Add-Energy Renewable Romania

Pentru  a deveni PARTENER  ADD ENERGY ,accesati  sectiunea      

Pentru mai multe detalii accesati sectiunea