潮汐能发电的过程和前景如何？ - 潮汐能技术

- T3 ? `4 I0 y

潮汐能的市场前景在碳中和/环境保护的宗旨下而言是巨大的。

0 ^, E- |% X& i: p

潮汐能的物理原理我这里就不赘述了，简单而言，他就像是把风力发电机换个地方，流动的水使涡轮旋转，为齿轮箱和发电机提供动力，将机械能转化为电能。

值得一提的是，水的密度是空气的800倍以上，这也意味着潮汐涡轮机需要更坚固，但它们可以被设计的更小、更慢，并且其单独产生的功率仍然大于风力涡轮机。

. L2 p; z8 `0 N3 l* L

潮汐能在某一方面的优势是远超风电和光电的——可预测性。要知道，风开始和停止时总是随意的，太阳也不是每天都出来，因此这两种可再生能源很难融入电网。

潮汐能发电方式

4 I- j, m, x3 d5 F' ]

1.潮差

潮汐能有两种主要的发电方式，一种叫做潮差，另一种叫做潮汐流。

7 w* n$ P* M1 w

潮差是利用高潮和低潮之间的差异来发电，也就是重力势能，该差异一般可以达到12米，这种发电站一般坐落于海水与陆地交汇的地区，通过水坝来实现发电。

, O& z( n0 W' j# y! Y3 J. I

为什么选择交汇处呢？因为海湾或河口的形状都可以有效的放大高潮和低潮之间的差异，从而增加重力势能。

它的实际工作原理是，首先关闭大坝的闸门，直到水位差达到最高点。然后允许水流进来。这样，下面的涡轮机收集并将所有能量转化为电能。

: N( j E# ^" `, B' E1 J. |

许多潮汐发电站实际上也可以在水流相反的情况下工作，这意味着它们每天可以工作18-22个小时。

这种潮汐发电方式已经存在了十几年——La Rance是最古老的潮汐发电机，于1966年在法国北部建成。以今天的价格计算，它的成本约为10亿美元，比同类核电便宜，但比安装其他可再生能源的成本高。但它仍然很强大，可为一个约25万居民的城镇提供足量的电力。就电价而言，La Rance的电力实际上比太阳能和核能便宜。

韩国、俄罗斯、加拿大和中国还有另外四家潮汐发电厂。我们可以在任何地方安装一个潮差发电厂，但在潮差最小的地方安装就不赚钱了。

( h" W3 v; E$ n! b7 [( G

对于一个发电项目而言，这个潮差的黄金数字是5米，该数字是出于一些地理上的原因以及大陆架宽和海洋深度的考虑。

比如说，顶部区域的加拿大芬迪湾、澳大利亚西北大陆架、西北欧大陆架和巴塔哥尼亚大陆架就不太适合做这个项目，因为这些地方可能没有太多的电网连接，或者人口可能很低。

除了地理因素，支持潮汐发电厂的基础设施并不普遍，人们不喜欢这些巨大的建筑，因为它们可能会对当地环境造成可怕的影响：扰乱洄游鱼类、土壤成分，甚至会从人们手中夺走栖息空间。

但也不全是这样，潮汐能的情况正在发生改变，2021年10月在威尔士委托的一个项目将这个想法从20世纪60年代带到了今天。在环境不被破坏的情况下，他们的设计不会阻挡整个海湾，而是只使用湖的一部分，因此可以保护当地的生态。预计它将产生比法国工厂更多的电力。该提案还包括水产养殖和体育运动的空间，因此该地区仍然是共享资源。

. ]! N3 F7 n* d2 d6 |( |

迄今为止，98%的潮汐能来自潮汐差项目，这些项目的总容量为520兆瓦，这仅仅是我们消耗量的一小部分。

2.潮汐流

! N/ b, D/ W6 D t/ {! e

但还有一种潮汐发电的方式，这种方式更加年轻，前卫：潮汐流发电！

它显然有着更大的前景，因为它的简单设备只依赖于潮汐引起的水下水流，这种设备的形状和设计也是大相径庭。

$ ~# M, e' O; Z0 P0 h. ^, y

最常见的长相是类似风力涡轮机一样，可以在水下集中安装。——今年，苏格兰北部的几个研究区就凭此为英国电网提供了创纪录的清洁能源，一年为12000多户家庭供电。

还有一种长的像水下风筝，它以八字形飞行，就像风掀起风筝，水流使风筝加速，从而产生更多的能量。

然后是浮式水轮机，其中性能最强大的是最近在苏格兰推出的，单个涡轮机容量为2兆瓦。它们被拴在海底，但涡轮机仍然靠近水面，这意味着更经济的海底作业方式，而且它们可以四处移动。

8 ?; C4 n+ `+ B/ W, f/ f; \& Y

然而，与风能或太阳能相比，潮汐能发展的并不是很快，原因也很简单——造价。

7 u0 g4 l/ T+ i7 t

关于潮汐能的解决方案都非常贵。

! K% F# J& d' G/ A3 e4 d+ @) h

但这不意味着这是一个没有前景的产业，潮汐时代会来临，因为这个行业很年轻，它没有成熟的供应链或制造商，这是缺陷，但也是机会。

此外，需要额外注意的是，无论什么时候，工作都将在水下进行，这将是独特的工程挑战，困难重重。我最快想到的问题就是腐蚀问题，这意味着材料的选择必须小心翼翼。

“生物结垢是一个非常大的问题，如果你在水中放一些东西，它会变成一个小珊瑚礁，一个小栖息地。涡轮机的性能会因此恶化，所以你需要采取一些措施来防止这种情况。这是一个巨大的运营成本。 ——Amanda smyth，牛津大学首席研究员

以上两点也很好的解释了为什么大多数潮汐流发电项目都集中在全球北部，因为那里钱多，有足够的资金支持来测试现阶段的技术，我们国家和韩国正在加入，但像印度这样的低收入国家在尝试潮汐发电方面进展缓慢，甚至放弃了计划。

不过，当部署成本下降的话，他们可能会受益。

现在的挑战是降低它的价格，以确保它在商业上是可行的，而这正是投资

、政府支持和补贴等方面具有极大影响力的地方。有很多成熟的概念，也有很多公司准备好了技术。

尽管英国和加拿大政府是潮汐发电的最大投资者，但总体而言，赠款和政府投资一直缓慢，可再生能源的年投资不到0.02%。所以它在其他方面也落后于曲线。

目前，水下潮汐涡轮机的发电成本是水面上涡轮机发电成本的九倍，但该行业的目标是，到本世纪末，生命周期成本可能降至0.10美元/千瓦时，这听起来非常便宜了。

+ `6 I# u0 u5 i# n" ]+ M; O

抛去成本不谈，我们来看看环境的问题，当这些涡轮机正真下水时，会发生什么?

( m& d4 w3 T0 i! a

海洋中有丰富的海洋生物——

早期La Rance项目的结构导致了两种鱼类的数量锐减。而且，像风力涡轮机一样，已知会导致飞过的蝙蝠的肺部内爆，潮汐阻挡造成的压力差可能会对鱼类的内脏产生类似的影响。

/ L! p- Q. u, z6 y' x

潮汐涡轮机转的很慢，所以被切碎应该不太可能，不过鱼有可能会撞到它们，特别是在叶尖速度下。

2 R/ P& T6 x% I2 R: K, t

最大的问题可能不是碰撞。问题是动物会避开这些区域，因此不会利用这些区域来觅食，这些潮汐较快的地区一般是海鸟、哺乳动物和鱼类的栖息地，也就是说，我们可能会“侵蚀”动物的生存空间。

我们将其与气候变化进行了比较，即使到2050年，你所看到的气候变化的危害也远远大于潮汐能使用的危害。当我们根据动物和动物分布进行建模时，我们看到的是气候变化是迄今为止最严重的敌人。所以，是的，这会对环境产生影响。但我们应该将其放在气候变化的背景下，潮汐也有其他好处。虽然它的财务成本仍然高于其他可再生能源，但如果你考虑到电网清洁能源的可预测供应，或者河流项目不会在视觉上影响美丽的海景，它的净效益可能会更高。——贝丝·斯科特 2 C3 Y7 R0 r+ a. i' l' [

因此，特别是在沿海或岛屿国家，潮汐确实有能力以相对较少的破坏性方式，在实现双碳目标上发挥重要作用。

以上~

' e$ ~, p0 N, N; t8 d% Y( b7 T/ o

更多能源资讯及原创文章移步BSEOS网站阅读~

% A; M9 _/ o6 L1 H+ n P" k. R' U

, N! N6 ~. T& w1 \. Q$ v! N / ]2 k+ K9 I5 f6 t, z