潮汐能
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潮汐能是指從海水面早晚的漲落中獲得的能量。在漲潮或落潮過程中，由海水進出水庫帶動發電機發電。
潮汐能是一種水能，它將潮汐的能量轉換成電能及其它種有用形式的能源。第一座大型潮汐電站朗斯潮汐電站於1966年投入使用。
雖然尚未得到廣泛應用，潮汐能未來將有潛力發電。潮汐比風能和太陽能具有更強的預測性。在可再生能源的來源中，潮汐能歷來都一直受限於高成本和（具有足夠高的潮差和流速的）可行地點的局限性，因而進一步限制了其總體可行性。然而，許多新技術在設計（如：動態潮汐能, 潮汐潟湖）和渦輪機技術（如：新式軸流式輪機、雙擊式水輪機）上的開發和改進，表明潮汐能的總體可行性可以遠高於之前的假設，同時經濟和環境成本可以降到具有競爭力的水平。
歷史上，潮水（動力）工廠已在歐洲和北美的大西洋沿岸投入使用。其最早可追溯到中世紀，甚至古羅馬時代。[1][2]
因月球引力的變化引起潮汐現象，潮汐導致海水平面周期性地升降，因海水漲落及潮水流動所產生的能量為潮汐能。潮汐能是以勢能形態出現的海洋能，是指海水潮漲和潮落形成的水的勢能與動能。
發電方法[編輯]
潮汐發電可分為三種發電的方法：
潮汐流發電機[編輯]
潮汐流發電機（Tidal stream generator，TSGs）利用了流水的動能驅動渦輪機，一種類似於風力渦輪機利用流動空氣的發電方式。和潮汐堰壩相比，由於其低成本但低生態影響，這個方法受到越來越多國家的歡迎。一些潮汐發電機可以內置在現有橋樑的結構上，基本上沒有涉及美觀和實用的問題。
潮汐堰壩[編輯]
潮汐堰壩利用了勢能在高低潮時的高度不同。堰壩本質上是橫跨潮汐河口全寬的水壩，且受限於高昂的民用基礎建設成本、全球短缺的可行地點以及環境問題。當使用潮汐堰壩發電，來自潮汐的勢能通過專門的水壩戰略佈局被抓住。
動態潮汐能[編輯]
（DTP）開發了潮汐流在勢能和動能間的交互作用。該理論認為：從海岸一直延伸入大海建造（如：30～50公里長）大壩，無封閉區域。大壩的存在及規模引入了潮汐的相位差異，和當地的潮汐波長相比，大壩的大小不容忽視。這導致整個大壩的液壓壓頭差異。大壩的水輪機被用來轉換大量電能（每個大壩6000～15000兆瓦）。淺海沿海海域具有與海岸平行振盪的強大的潮汐波，如在英國、中國和韓國，因而大壩兩側水位會產生明顯差異（至少2～3米）。
在漲潮的過程中，洶湧而來的海水具有很大的動能，而隨着海水水位的升高，就把海水的巨大動能轉化為勢能；在落潮的過程中，海水奔騰而去，水位逐漸降低，勢能又轉化為動能。潮汐能的能量與潮量和潮差成正比。世界上潮差的較大值約為13～15m，但一般說來，平均潮差在8m以上就有實際應用價值。潮汐能是因地而異的，不同的地區常常有不同的潮汐系統，他們都是從深海潮波獲取能量，但具有各自獨特的特徵。
潮汐能主要的利用方式是發電。潮汐發電是利用海灣或河口等地形，建築水堤形成水庫，以便大量蓄積海水，並在壩中或壩旁建造水利發電廠房，通過水輪發電機組進行發電。
潮汐是一種世界性的海平面周期性變化的現象，由於受月球和太陽這兩個萬有引力源的作用，海平面每晝夜有兩次漲落。
應用現狀與應用前景[編輯]
到目前為止，由於常規電站廉價電費的競爭，建成投產的商業用潮汐電站不多。然而，由於潮汐能蘊藏量的巨大和潮汐發電的許多優點，人們還是非常重視對潮汐發電的研究和試驗。
海洋學家預估世界上潮汐能發電總量在1TW（10的12次方瓦特）以上。潮汐能普查計算的方法是，首先選定適於建潮汐電站的站址，再計算這些地點可開發的發電裝機容量，疊加起來即為估算的總量。
20世紀初，歐、美一些國家開始研究潮汐發電。
- 第一座具有商業實用價值的潮汐電站是1967年建成的法國的朗斯潮汐電站（Rance Tidal Power Station）。該電站位於法國聖馬洛灣朗斯河口。朗斯河口最大潮差13.4m，平均潮差8m。一道750m長的大壩橫跨朗斯河。壩上是通行車輛的公路橋，壩下設置船閘、泄水閘和發電機房。朗斯潮汐電站機房中安裝有24台雙向渦輪發電機，漲潮、落潮都能發電。總裝機容量240 MW，年發電量1.8 GW，輸入國家電網。
- 254 MW的韓國始華湖潮汐電廠是世界上最大的潮汐電力設施。在2011年施工完成。[4][5]
- 1968年，前蘇聯在其北方摩爾曼斯克附近的基斯拉雅灣建成了一座800KW的試驗潮汐電站。
- 1980年，加拿大在芬地灣興建了一座20MW的中間試驗潮汐電站。那是為了興建更大的實用電站做論證和準備用的。
- 江廈潮汐電站，位於中國杭州以南，自1985年以來一直運行，目前的裝機容量為3.2 MW。還有更多的潮汐發電計劃在鴨綠江口附近。
- Uldolmok Tidal Power Station在韓國是一個潮汐電站潮汐發電項目，計劃到2013年將逐步擴大到90兆瓦的產能。2009年5月的第一個1 MW已經被安裝了。
世界上適於建設潮汐電站的20幾處地方，都在研究、設計建設潮汐電站。其中包括：美國阿拉斯加州的庫克灣、加拿大芬地灣、英國塞文河口、阿根廷聖約瑟灣、澳大利亞達爾文范迪門灣、中國的樂清灣，印度坎貝河口、俄羅斯遠東鄂霍茨克海品仁灣、韓國仁川灣等地。隨着技術進步，潮汐發電成本的不斷降低使進入21世紀後將不斷會有大型現代潮汐電站的建成與使用。
潮汐發電的主要研究與開發國家包括法國、前蘇聯、加拿大、中國和英國等。潮汐發電是海洋能中技術最成熟和利用規模最大的一種。
潮汐能的開發利用[編輯]
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潮汐能是一種不消耗燃料、沒有污染、不受洪水或枯水影響、取之不盡且用之不竭的再生能源。在各種海洋能源中，潮汐能的開發利用最為現實、簡便。
從總體上看，現今潮汐能開發利用的技術難題已基本解決，國際上都有許多成功的實例，技術更新也很快。
潮汐發電利用的是潮差勢能，世界上最高的潮差也才10多米，因此不可能像一般水力發電那樣利用幾十米、百餘米的水源發電，潮汐發電的水輪機組必須適應「低水頭、大流量」的特點，因此水輪做得較大。但水輪做大了，配套設施的造價也會相應增大。於是，如何解決這個問題，就成為反映其技術水平高低的一種標誌。
潮汐發電雖然並不神秘，但仍須尊重客觀規律，才能獲得成功，取得良好效益。否則，光憑主觀願望和熱情，雖然一時可以建成許多潮汐電站，但最後往往會因為實用價值不大而被放棄。
優缺點[編輯]
- 缺點
- 產生的能量會因時間和地點而有所不同。
- 有成本較高、技術複雜的缺陷。
- 有庫區淤積、設備腐蝕等問題。
- 有些地區漲退潮不明顯，發電效率不大。
參看[編輯]
參考文獻[編輯]
- ^ Spain, Rob: "A possible Roman Tide Mill", Paper submitted to the Kent Archaeological Society (PDF). [2010-12-01]. （原始內容存檔 (PDF)於2011-05-17）.
- ^ Minchinton, W. E. Early Tide Mills: Some Problems. Technology and Culture (Society for the History of Technology). October 1979, 20 (4): 777–786 [2010-12-01]. doi:10.2307/3103639. （原始內容存檔於2021-01-26）.
- ^ Douglas, C. A.; Harrison, G. P.; Chick, J. P. Life cycle assessment of the Seagen marine current turbine. Proceedings of the Institution of Mechanical Engineers, Part M: Journal of Engineering for the Maritime Environment. 2008, 222 (1): 1–12. doi:10.1243/14750902JEME94.
- ^ Hunt for African Projects. Newsworld.co.kr. [2011-04-05]. （原始內容存檔於2011-07-19）.
- ^ Tidal power plant nears completion. [2013-01-24]. （原始內容存檔於2012-04-25）.
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