Gezeitenkraft als Meeresenergiequelle nutzen

Gezeitenkraft ist eine ozeanbasierte Technologie mit dem hohen Potenzial, uns saubere und kostenlose Energie für die Zukunft zu liefern. Üblicherweise beinhaltet die Gezeitenkraft die Nutzung der kinetischen Energie, die in der Bewegung der ankommenden und abgehenden Gezeiten gespeichert ist, sowie die täglichen Unterschiede zwischen Flut und Ebbe an einem bestimmten Ort.

Eine der ältesten Methoden zur Nutzung der Gezeitenenergie zur Stromerzeugung besteht darin, einen Damm über einer geeigneten Bucht oder Flussmündung zu bauen, die zwischen Ebbe und Flut große Höhenunterschiede aufweist. Heute gibt es weltweit viele Gezeitenkraftprojekte, die Gezeitensperren und -dämme, oszillierende Tragflügelboote, Gezeitenturbinen und Gezeitendrachen zur Stromerzeugung in kleinem Maßstab in den flachen und tieferen Gewässern verschiedener Küstengebiete verwenden.

Gezeitenkrafterzeugung

Es gibt viele verschiedene Arten und Varianten von erneuerbaren Energiesystemen, aber die Gezeitenkraft ist eine auf dem Meer basierende Technologie einer der wenigen nachhaltigen Quellen, die über viele Jahre genau vorhergesagt werden können, da Ebbe und Flut von der Gravitationsbewegung von Sonne und Mond abhängen.

Da die Bewegung der Gezeiten um eine Küste herum nicht zur gleichen Zeit erfolgt, sondern um die Küste herum gestaffelt ist, wird somit eine volle Gezeitenkrafterzeugung an einem Gezeitenort verfügbar sein, wenn an einem anderen Ort entlang der Küste keine Gezeitenkraft verfügbar ist ermöglicht die Stromerzeugung von mehreren Standorten über einen bestimmten Zeitraum.

Als erneuerbare Meerestechnologie können Gezeitenkraftwerke unter Wasser und unter den Wellen an unterausgelasteten Orten aufgestellt werden. Dies bietet einen großen Vorteil gegenüber anderen marinen Systemen, da die Gezeitenturbinen im Gegensatz zu Offshore-Windparks oder Wellenenergieanlagen nicht sichtbar sind.

Gezeitenkraftanlagen

Es gibt viele verschiedene Arten von Gezeitenkrafttechnologien und Maschinendesigns, die auf der ganzen Welt verwendet werden, aber es gibt im Wesentlichen zwei Methoden, um Strom aus der Bewegung der Gezeiten zu erzeugen:

• Tidenhubgeräte:diese nutzen die zwischen Ebbe und Flut gespeicherte potenzielle Energie.
• Gezeitenstromgeräte: diese nutzen die kinetische Energie von sich bewegendem Wasser in Gezeitenströmungen, um Strom zu erzeugen.

Ein Gezeitenbereichsgerätnutzt den vertikalen Wasserstandsunterschied zwischen Hochwasser und Niedrigwasser. Sie tun dies, indem sie das Meerwasser in einem überfluteten Becken hinter einem großen Gezeitendamm einfangen oder aufstauen, bevor es über Turbinen wieder ins Meer entlassen wird. Durch das Öffnen und Schließen von Schleusentoren kann Meerwasser in das Becken oder die Mündung eindringen, bevor es auf einer Seite eingeschlossen wird und aufgrund der zyklischen Bewegung der Gezeiten eine statische Wassersäule darüber erzeugt.

Wenn der Meerwasserspiegel ausreichend groß ist, werden die Schleusentore wieder geöffnet und das aufgestaute Wasser kann zurück ins Meer fließen, wobei die Schwerkraft über Turbinenblätter mit horizontaler Achse zur Stromerzeugung genutzt wird. Durch die Gestaltung des Turbinengehäuses kann das Meerwasser konzentriert und viel schneller über die Turbinenblätter beschleunigt werden, was die Effizienz der Erzeugung erhöht.

Wir können Gezeitenhubgeräte in verschiedenen Gezeitenschemata zur Stromerzeugung verwenden, z : Hochwassererzeugung, Ebbeerzeugung und elektrische Energieerzeugung in beide Richtungen, wobei die Art des Schemas von der Stärke der Gezeiten und den Wasseranforderungen abhängt.

Gezeitenstromgeräte

Gezeiten Geräte streamensind im Allgemeinen für den Betrieb in tiefem Wasser ausgelegt, wo es zu tief ist, um Gezeitenturbinen direkt auf dem Meeresboden zu montieren. Diese Arten von Gezeitentechnologien verwenden große Turbinen, um die Gezeitenenergie aus dem Meer zu gewinnen, und ähneln in vielerlei Hinsicht dem Betrieb einer Windkraftanlage. Wie ihre Cousins ​​​​aus Windkraftanlagen verwenden Gezeitenturbinen axial geformte Turbinenblätter, die nach den Prinzipien des aerodynamischen Auftriebs arbeiten.

Wenn das dichte Meerwasser über die Turbinenschaufeln fließt, erzeugt es eine Rotationskraft, die die Schaufeln dreht und Strom erzeugt. Obwohl Gezeitenströmungen in Bezug auf die Geschwindigkeit im Vergleich zum Wind tendenziell viel langsamer sind, wird dies durch die größere Dichte des Meerwassers kompensiert, sodass Gezeitenströmungsgeräte ähnliche Mengen an elektrischer Energie wie herkömmliche dreiblättrige Windkraftanlagen erzeugen können >

Auch im Gegensatz zur Windkraft gibt es unter Wasser keine plötzlichen oder extremen Geschwindigkeitsänderungen der Gezeitenströmungen, die möglicherweise die Gezeitenstromgeräte beschädigen könnten, und Stürme oder Unwetter über der Oberfläche können die Gezeitenstromgeräte nicht beschädigen oder erzwingen zum Herunterfahren.

Gezeitenturbinen haben zwar im Gegensatz zu Tidenhubgeräten mit ihren Dämmen und Staustufen keine wesentlichen Auswirkungen auf die Wasserstände, können jedoch die umgebende Wasserqualität beeinträchtigen, indem sie sowohl die stromaufwärtigen als auch die stromabwärtigen Gezeitenströmungsgeschwindigkeiten aufgrund der Energieentnahme verringern, die dies zulässt Sedimentkonzentrationen aufzubauen.

Dies könnte sowohl die Erosion als auch die Ablagerung des Meeresbodens in beträchtlicher Entfernung vom Standort des Gezeitenkraftwerks beeinträchtigen. Auch große rotierende Meeresenergieanlagen wie Gezeitenturbinen können viele andere unsichtbare Auswirkungen auf die Umgebung haben, wie z. B. Unterwasserlärmverschmutzung, die Erzeugung elektromagnetischer Felder um die Generatoren und elektrischen Kabel sowie das Treffen von Fischen und Meerestieren durch die Turbinen Rotorblätter oder andere bewegliche Teile.

Oszillierende Gezeitenenergiegeräte

Oszillierende Tragflächengeräte entziehen dem Gezeitenstrom ähnlich wie eine rotierende Gezeitenturbine Energie, oszillieren jedoch in einer Auf- und Abwärtsbewegung. Ein oszillierendes Tragflügelboot, das von der University of Strathclyde entwickelt wurde, besteht aus einem großen Tragflügelflügel, der an einem langen Hebelarm befestigt ist, der sich auf und ab bewegen kann.

Aufgrund seiner flügelähnlichen Form erzeugt der Gezeitenstrom, der über den Tragflächenflügel fließt, einen vertikalen Auftrieb, der den angebrachten Hebel nach oben bewegt. Am Höhepunkt der Bewegung ändert sich der Anstellwinkel des Tragflügels relativ zu den herannahenden Gezeitenströmungen, so dass nun der Auftrieb an der Unterseite des Tragflügels erzeugt wird.

Dadurch wird der Auftrieb umgekehrt Bewegungsrichtung, die den Flügel nach unten zwingt, bis das Bewegen von Wasser über den Flügel dazu führt, dass er die Richtung umkehrt, und die Auf-Ab-Bewegung wird erneut fortgesetzt. Somit ist die gesamte überstrichene Fläche für einen oszillierenden Tragflächenflügel seine vertikale Aufwärts-Abwärts-Distanz durch seine Flügelspannweite.

Die resultierenden Aufwärts-Abwärts-Oszillationen des Tragflächenflügels werden verwendet, um eine Hochdruck-Hydraulikpumpe anzutreiben, die wiederum einen elektrischen Generator antreibt. Der Vorteil des oszillierenden Tragflächenflügels besteht eindeutig darin, dass die einzelnen Schaufeln viel einfacher konstruiert werden können als die einer rotierenden Axialturbine. Dies liegt daran, dass die Geschwindigkeit der Strömung des Meerwassers darüber und damit der Anstellwinkel der Turbinenschaufeln über die gesamte Länge gleich ist und nicht wie bei der axialen Turbinenschaufelkonstruktion verdreht ist.

Gezeitendrachengeräte

GezeitendrachengeräteWie der Name schon sagt, funktioniert er auf die gleiche Weise wie ein herkömmlicher Kite, jedoch unter Wasser. Ein Gezeitendrachen besteht aus einem am Meeresboden angebundenen Tragflächenflügel, der „fliegen“ darf. oder gleiten Sie in den Gezeitenströmungen des Ozeans entlang.

Der Fluss dieser Gezeitenströmungen über den Tragflächenflügel erzeugt eine Auftriebskraft, die den Drachen durch das sich bewegende Wasser nach vorne drückt, ähnlich wie sich ein herkömmlicher Drachen bewegt durch die Luft.

Durch eine Kombination aus Spannung in der Leine des Kites und der Verwendung eines geeigneten Ruders, um sich an die Strömung anzupassen und seine Richtung zu kontrollieren. Der Gezeitendrachen kann dazu gebracht werden, entlang einer vorgegebenen Flugbahn durch das Wasser zu fliegen. Die mechanische Energie einer kleinen Turbine, die am Kite befestigt ist, wird verwendet, um einen Generator anzutreiben, um elektrische Energie zu erzeugen, während der Kite durch das Meerwasser fliegt.

Ein offensichtlicher Nachteil hier ist, was mit der Stromerzeugung bei Gezeiten passiert Strömungen während der Gezeitenwende aufhören zu fließen, fällt der Gezeitendrachen auf den Meeresboden. Nun, die einfache Antwort ist nein, da der Hydrofoil-Flügel einen neutralen oder leicht positiven Auftrieb hat. Das bedeutet, dass es immer schwimmen und durch das Meerwasser fliegen will, auch wenn es keine Gezeitenströmungen zu nutzen gibt.

Andere solche fliegenden Gezeitenkraftgeräte sind solche, die Unterwasserflugzeugen mit zwei gegenläufig rotierenden Turbinen ähneln, die mit elektrischen Generatoren verbunden sind , symmetrisch zu beiden Seiten des rumpfförmigen Körpers positioniert. Der Vorteil dieser Arten von Gezeitenkrafttechnologien besteht darin, dass sie im Vergleich zu großen Unterwasserturbinen relativ billig herzustellen, leicht zu warten und zu warten sind, eine relativ geringe Umweltbelastung haben und fast überall installiert werden können, auf See oder in Flüssen. p>