Energija oceanov

● Plimovanje● Valovanje● Pretvarjanje oceanske toplotne 

energije (Ocean thermal energy conversion ­ OTEC)

   

Toplotna energija

● Oceani prekrivajo 70% Zemljinega površja

● Večina svetlobe se absorbira v zgornjih plasteh 

➔ Velika temperaturna razlika     –> toplotni stroj

   

● Zajemanje vode na 700­1000 metrov globoko● Temperaturna razlika vsaj 20˚C – tropski predeli● Nizki izkoristki (1­3% ­ Rankinov cikel)

   

Pretok vode

● Elektrarna z 1 MW, T = 20˚C, Tv = 300 K● P = (T/Tv)***C*T● volumski pretok,gostota vode, C toplotna kapaciteta 

vode, (T/Tv) izkoristek Carnotovega stroja➔ = P*Tv/(T^2**C) = 650 t/h 

   

Vrste OTEC elektrarn

● Zaprti krog

● Delovni plin amoniak● Ogromni toplotni izmenjevalci● Korozija toplotnih izmenjevalcev

   

● Odprti krog

● Uparjanje tople morske vode pri znižanem tlaku – potrebne dodatne črpalke

● Ni potrebe po toplotnem izmenjevalcu za toplo vodo● Nizek pritisk pare (0.02 bar) ­> velike turbine (1 MW ~ 

12m)● Stranski produkt – razsoljena voda

   

● Hibridni sistem

● uparjanje površinske vode pri znižanem tlaku (potrebne dodatne črpalke)

●  uparjanje delovnega plina preko toplotnega izmenjevalnika (šibkejša korozija)

● višji pritisk delovnega plina (6­9 bar) ­> manjše turbine (1 MW ~ 1.1 m)

● stranski produkt razsoljena voda

   

Prednosti in slabosti OTEC

● tehnična zahtevnost (toplotni izmenjevalniki ­ korozija, črpanje vode iz globin, namestitev, prenos energije)

● neprekinjeno in stabilno delovanje● pridobivanje razsoljene vode● uporaba hladne vode za ribogojništvo (bogata s hranili), 

poljedelstvo (hlajenje zemlje, namakanje),  klimatizacijo

   

Obstoječe OTEC elektrarne

● Keahole Point, Havaji (210 kW in voda za morske kulture)● Elektrarna na otoku Nauru (120 kW)● Več delujočih pilotnih projektov● Projekt v Indiji z močjo 1 MW

   

Energija plimovanja

● Francija, 12. stoletje ­ plimovanje za pogon mlinov● S. Amerika, 17. stoletje – prvi naseljenci● V 20. letih 20. stoletja začetki projekta v Franciji – La 

Rance● V 30. letih 20. stoletja neuresničeni načrti v ZDA

   

Plimovanje

● Gravitacijski sili Lune in Sonca● Vpliv Lune približno 2x večji od 

Sončevega● 12.5 urni cikel● Spremenljivost amplitude● Lokalne resonance

   

Energija plimovanja

● Kinetična energija● Potencialna energija Energija v bazenu s površino A, višinsko razliko h

➔ E pot = M*g*h/2 = A**g*h^2/2➔ razpoložljiva energija narašča kot h^2

   

Elektrarna La Rance● Prva (1966) in največja delujoča plimska elektrarna na 

svetu

   

Elektrarna La Rance● 750 m dolg jez● Zajezena površina 22.5 km^2●Povprečna višina plime 8 m● 24 dvosmernih turbin, skupna moč 240 MW, povprečna 68 MW● Cena elektrike nižja kot iz NE

   

Pregradne elektrarne

● Izpustna – generiranje elektrike med oseko● Poplavna – delovanje med plimo (slabši izkoristek)● Dočrpavanje – med plimo● Dvobazenska – večja časovna prilagodljivost● Izkoristek do 80%

   

Podvodne vetrnice

● nizke hitrosti tokov – 4­5 vozlov● premer 15 – 20 metrov● moč ~ 300 kW● V načrtu “nasad” na 

Norveškem s skupno močjo 10 MW (l. 2008)

   

● Podvodne pregrade z “mlini”● Speljane čez ožine (v načrtih do 300 m)● moč 40 – 100 MW

   

Stingray

   

Prednosti in slabosti plimskih elektrarn

● Nizki stroski obratovanja, visoki stroski gradnje● Ne proizvaja skodljivih produktov● Nizka cena električne energije● Predvidljivost in zanesljivost● Gradnja prizadane obsežno območje● Malo primernih lokacij● Časovna neusklajenost z viškom porabe

   

Energija valovanja

● Valove povzroča veter (posredno gre za sončno energijo)● S seboj nosijo kinetično in potencialno energijo (E  h^2)● Svetovni potencial za pridobivanje energije iz valov ~ 2 

TW ­> ~1/5 trenutne svetovne porabe● Najugodnejši pogoji na zemljepisnih širinah 40˚­60˚ 

(zaradi najmočnejših vetrov)

   

Načini izkoriščanja valov

● Zahtevna pretvorba energije – nizke hitrosti, velike sile, različne smeri gibanja

● V 70. letih prof. Salter razvil “Salterjevo raco” ­ izredno visok izkoristek (80 %), tehnično zahtevna

   

● Nihajoči vodni stolpec (oscillating water column)

   

● Sistemi s plovci in hidravliko

   

● Pelamis P­750 (moč 750 kW, izkoristek ~ 15%)● Trenutno največja valovna elektrarna na svetu z močju 

2.25 MW (Portugalska)● Načrti za večjo elektrarno na Škotskem

   

●TAPCHAN● Pretvarjanje kinetične energije v 

potencialno● Zbiranje vode nad nivojem morja● Vodna turbina (hidroelektrarna)● Enostaven koncept

   

Prednosti in slabosti valovnih elektrarn

● Zasedejo malo prostora● Brezplačen in obnovljiv vir 

energije● Zaščita obalnih območij 

pred erozijo● Nastanek območij z mirno 

vodo (ugodno za ptice)

● Oceansko okolje je zahtevno za stroje

● Velike obremenitve med viharji

● Zapleteni sistemi pretvorbe energije

● Slabo raziskani stroški vzdrževanja in zamenjave