Vesivoimalat ja vuorovesivoimalat ovat tällä hetkellä varsin lupaavia energialaitoksia. Tässä materiaalissa tarkastellaan aallonpohjan energiaa: vuorovesivoimaloiden hyvät ja huonot puolet, toimintaperiaate, käyttövoimalaitokset ja rakennettavaksi suunnitellut kohteet.
Vaihtoehtoiset energialähteet yhdellä silmäyksellä
Nykyään lupaavat energialähteet askarruttavat paitsi ympäristönsuojelijat ja tiedemiehet, myös liikemiehet, insinöörit ja sijoittajat. Vaihtoehtoiset energialähteet (vyöry, aurinko, tuuli) kiinnostavat kannattavuutensa ja suhteellisen vähäisen ympäristöturvallisuusriskinsä vuoksi. Vuonna 2010 ei-perinteisten energialähteiden osuus ihmiskunnan kokonaiskulutuksesta oli noin 5 %. Lähes 2 % (maailmanlaajuisesta arvosta) tuotettiin vuorovesivoimaloissa.
Kuinka vuorovesivoimalaitokset toimivat
Ebb and flow -energia kiinnostaa ihmiskuntaa ensisijaisesti sen vuoksiehtymättömyys. Ensimmäiset yritykset hyödyntää sitä on tehty 1000-luvulta lähtien, jolloin alettiin rakentaa pieniä patoja vesisäiliöineen ja myöhemmin viljamyllyjä. Vastaavia prototyyppejä nykyaikaisista vuorovesivoimaloista käytetään edelleen kansantaloudessa.
Sähkön keksimisen myötä mekaaniset "voimalaitokset" korvasivat nykyajan ihmiselle tutummat. Nykyään meren vuoroveden energia pyörittää v altavien turbiinien siipiä ja muuttuu sähköenergiaksi. Siten käytetään samaa periaatetta kuin useita vuosisatoja sitten, vain hieman muutettuna nykyaikaisiin olosuhteisiin ja lisääntyneisiin tarpeisiin.
Eb- ja virtausenergiaongelmat
Vuorovesivoimaloiden rakentaminen on erittäin kallista. Lisäksi suurten voimalaitosten rakentaminen on taloudellisesti hyödyllistä, mikä on täysin sopimatonta syrjäisille tai harvaan asutuille alueille. Muita ongelmia ovat:
- vuorovesivoimalaitoksen vaihteleva voima, joka johtuu vuorovesien korkeuden muutoksesta (ja myös vuoroveden energia muuttuu) kahden viikon välein;
- aurinkopäivän tavanomaisen ajanjakson ja vuoroveden esiintymisajan välinen ero;
-
vaihto optimaalisen energian tuotantoajan ja kulutuksen välillä;
- joissakin tapauksissa lisävirtalähteitä tarvitaan vuorovesivoimalaitoksen lähellä.
On myös olemassamielipide, että vuorovesivoimaloiden aktiivinen toiminta johtaa ihmiskunnalle aiemmin tuntemattomiin ympäristöongelmiin - Maan pyörimisen hidastumiseen. Jälkimmäistä ei ole vahvistettu arvov altaisilla lähteillä tieteellisissä piireissä. Useiden TPP:iden toiminta lisää vuorokauden pituutta yhdeksän kertaa vähemmän kuin vuoroveden energia (luonnollinen vuorovesivastus).
Vuorovesivoimaloiden rakentamisen edut
Ydinvoimalaitoksilla harvoin sattuvien, mutta itsestään pitkäksi aikaa muiston jättävien katastrofien ja onnettomuuksien taustalla vaihtoehtoiset energialähteet näyttävät turvalliselta vaihtoehdolta. Vaikka vuorovesivoimaloiden rakentamiseen liittyy monia haasteita, sillä on myös monia etuja:
- Kestävä kehitys. PES:n tapauksessa ihmisen aiheuttaman katastrofin todennäköisyys ja laajojen alueiden saastuminen vähenee lähes nollaan. Polttoaineen palamisesta ei myöskään pääse haitallisia päästöjä ilmakehään.
- Luotettavuus. Vuorovesivoimalaitokset toimivat tasaisesti sekä vakiotilassa että huippukuormituksella.
- Alhaiset energiakustannukset. Verrattuna muuntyyppisiin voimalaitoksiin PES:n energiakustannukset ovat alhaiset, minkä vahvistivat todelliset toiminnan tulokset.
- Suuri tehokkuus. Luonnonenergian hyötysuhde käyttökelpoiseksi energiaksi on 80 %, kun taas tuulivoimalat tuottavat jopa 30 % ja aurinkoenergia- keskimäärin 5-15%, mutta joissain tapauksissa oli mahdollista korjata 35% tehoa.
La Rance: Ensimmäinen vuorovesivoimala
Vuorovesivoimaloiden leviämisen vertailukohta oli vuosi 1967, jolloin La Rance, ensimmäinen Ranskassa, historiallisella Bretagnen alueella sijaitseva lämpövoimalaitos, otettiin käyttöön. Vuorovesienergian käyttö täällä johtui merkittävistä vuorovedistä, jotka olivat kolmetoista ja puoli metriä korkeat ja tavallisesti kahdeksan metriä.
La Rance TPS:n kapasiteetti on 240 MW, ja yhden energiayksikön (kWh) hinta on puolitoista kertaa alhaisempi kuin ranskalaisilla voimalaitoksilla. Voimalaitoksen pato ei ainoastaan takaa energialaitoksen keskeytymätöntä toimintaa, vaan se on myös silta, jonka yli tie kulkee yhdistäen Dinardin ja St. Malon kaupungit. Lisäksi "La Rance" on suosittu turistikohde, joka houkuttelee jopa kaksisataatuhatta matkustajaa Ranskaan.
PES Etelä-Koreassa: tehokkain voimalaitos
Sikhvinskaya TPP on toinen erinomainen vaihtoehtoisen energian laitos, joka sijaitsee Etelä-Korean luoteisrannikolla keinotekoisessa lahdessa. Voimalaitos otettiin käyttöön vuonna 2011, ja se nosti nopeasti maailman ensimmäisen voimalaitoksen kapasiteetilla mitattuna toiselle sijalle.
Suoraan voimalaitoksen rakentamista edelsi tarve luodamakean veden säiliö. Myöhemmin veden laatu alkoi huonontua, ja vuonna 1997 (merentutkimuslaitoksen aavistuksen vahvistamisen ja ratkaisujen kehittämisen jälkeen) patoon päätettiin tehdä reikä. Tämä mahdollisti laskujen ja virtausten energian käytön. TPP:n rakentaminen aloitettiin vuonna 2003 ja sen oli määrä käynnistyä vuonna 2009. Rakentamisen viivästysten vuoksi voimalaitos otettiin käyttöön vuonna 2011.
Vuorovesivoimalaitokset muualla maailmassa
Ebb- ja flow-maat eivät rajoitu edistykselliseen Ranskaan ja teknisesti edistyneeseen Etelä-Koreaan. Vuorovesivoimalaitokset toimivat:
- UK;
- Norja;
- Kanada;
- Kiina;
- Intia;
- Yhdysvallat.
Jotkut osav altiot suunnittelevat tällaisten tilojen rakentamista.
Vuorovesivoimalaitokset Venäjällä
Venäjällä vuorovesienergiaa on käytetty vuodesta 1968 osana Barentsinmeren Kisla Gubassa sijaitsevan kokeellisen voimalaitoksen toimintaa (kuvassa). Neuvostoliiton aikana kehitettiin hankkeita kolmen muun vuorovesivoimalaitoksen rakentamiseksi (yksi Valkoiselle merelle ja kaksi Okhotskinmerelle). Molempien laitosten nykytilasta ei tiedetä mitään, kun taas Arkangelin alueelle suunniteltavalla Mezenin voimalaitoksella on mahdollisuus nousta maailman tehokkaimmaksi vuorovesivoimalaitokseksi. Suunnitteluvaiheessa on myös Kuolan niemimaalla sijaitseva pohjoinen voimalaitos.
Suunnitelmia tulevaa käyttöä varten
Ebb and flow -energia on maailman yhteisön tunnustettu lupaavaksi lähteeksi, joten useita TPP-hankkeita kehitetään aktiivisesti eri puolilla maailmaa. Näin ollen lähitulevaisuudessa on tarkoitus rakentaa vuorovesivoimaloita Etelä-Koreaan, Skotlantiin, Intian Gujaratin osav altioon, New Yorkiin ja Swansean kaupunkiin Iso-Britanniaan. Tällaisen resurssin järkevä käyttö vähentää merkittävästi perinteisellä tavalla saadun energian osuutta kohti ympäristöystävällisempää, luotettavampaa ja turvallisempaa ratkaisua.
