¿Cuál es la razón por la que las mareas no se pueden aprovechar plenamente?
2.1 Energía de las mareas
La energía de las mareas es un fenómeno de fluctuaciones naturales periódicas del agua del mar provocadas por la gravedad de la luna, el sol y otros cuerpos celestes. Es la energía oceánica más antigua. Reconocido y utilizado por el ser humano. Los principios y componentes de la generación de energía mareomotriz y la generación hidroeléctrica son básicamente los mismos. Los generadores hidroeléctricos utilizan la energía del agua para generar electricidad. El problema es cómo utilizar la altura del agua y la corriente generada por la marea para impulsar el funcionamiento del generador de turbina. Las fluctuaciones verticales del agua del mar se llaman mareas y el movimiento horizontal del agua del mar se llama corrientes de marea. La gente suele referirse a la energía mecánica contenida en las mareas y corrientes como energía de las mareas. La utilización de la energía de las mareas se divide generalmente en dos formas: una es utilizar la energía cinética de la marea y utilizar directamente la fuerza de avance de la marea para impulsar ruedas hidráulicas, bombas de agua o turbinas generadoras; la otra es utilizar el potencial de las mareas; energía cuando existen desfases aguas arriba y aguas abajo de la central. Desviar agua para generar electricidad. Esta última forma se utiliza a menudo para la generación de energía mareomotriz debido a la dificultad e ineficiencia de aprovechar la energía cinética de las mareas. Las centrales de energía mareomotriz utilizan la diferencia entre la subida y bajada de los niveles de las mareas oceánicas y los niveles de agua de los embalses para generar energía mareomotriz. Hay tres formas de generación de energía mareomotriz: banco único unidireccional, banco único bidireccional o banco único bidireccional.
La generación de energía mareomotriz comenzó a utilizarse en el extranjero, en Europa, Alemania y Francia comenzaron a estudiar la generación de energía mareomotriz a principios del siglo XX. La central mareomotriz más antigua del mundo es la central mareomotriz de Bussum, construida en Alemania en 1912, mientras que Francia construyó la central mareomotriz del estuario de Rance en la isla de Siltanimi en 1966, con un desnivel máximo de 13,5 m, una longitud de presa de 750 m y un total de Capacidad instalada de 13,5 millones. ¿La capacidad es de 240.000 kW y la generación de energía promedio anual es de 544 millones de kW? h, poniendo en práctica la central mareomotriz. Desde entonces, Estados Unidos, Reino Unido, Canadá, la ex Unión Soviética, Suecia, Dinamarca, Noruega, India y otros países han desarrollado sucesivamente tecnología de generación de energía mareomotriz y han construido centrales de energía mareomotriz únicas con gran éxito.
La costa de China continental tiene 18.000 kilómetros de largo. La costa es sinuosa y sinuosa, con numerosos ríos de marea y abundante energía de las mareas. El desarrollo moderno de la utilización de la energía mareomotriz comenzó a finales de los años cincuenta. Desde 1958, mi país ha construido docenas de centrales mareomotrices en Shunde, Guangdong, Dongguan, Rushan, Shandong, Chongming, Shanghai y otros lugares. Entre ellas, la central mareomotriz experimental de Jiangxia, situada en la bahía de Yueqing, en el extremo suroeste de la ciudad de Wenling, provincia de Zhejiang, tiene la mayor capacidad instalada, con una potencia de 3.200 kW. Es la central de energía mareomotriz más grande de Asia, sólo superada por la. Central mareomotriz de Reims en Francia y Central mareomotriz de Annapolis en Canadá. Las principales centrales mareomotrices actualmente construidas en el país y en el extranjero se muestran en la Tabla 2.
Tabla 2 Principales centrales mareomotrices construidas en el país y en el extranjero
Capacidad instalada (MW) del nombre de la estación, modo de funcionamiento y tiempo de finalización
Reims Francia 24 × 10 almacén único de dos vías 1967
Annapolis, Canadá 1×20 almacén único de un solo sentido 1984
Kislo Bay, antigua Unión Soviética, 2×0,4, depósito único, dos- camino 1968
Jiangxia China Zhejiang 1×0,5 1×0,6 3×0,7 almacén único bidireccional 1985.
Haishan, Zhejiang, China 2×0,075, viaje continuo en depósito de dos coches, 1975.
Baishakou, Shandong, China, 0,96, almacén único, unidireccional 1978.
China Jiangsu Liuhe 2×0,075 almacén único bidireccional 1976
Zhenkou China Guangdong 6×0,026 almacén único bidireccional 1972
Guozishan China Guangxi 0,04 sencillo Hasta 1977 almacén único.
La generación de energía mareomotriz es una empresa con un enorme potencial. Después de años de práctica, el principio de funcionamiento y la estructura general se han formado básicamente y pueden entrar en la etapa de desarrollo y utilización a gran escala. Con el avance continuo de la ciencia y la tecnología y la creciente escasez de recursos energéticos, la generación de energía mareomotriz se desarrollará rápidamente en el futuro cercano y la generación de energía mareomotriz tiene amplias perspectivas.
2.2 Energía de las olas
La generación de energía de las olas es la medida de utilización de energía marina de más rápido crecimiento después de la generación de energía de las mareas. La energía de las olas es un tipo de ola que sube y baja periódicamente debido a la interacción de la atmósfera y el océano. Esta onda tiene cierta cantidad de energía cinética y potencial. La energía de las olas es proporcional al cuadrado de la altura de la ola y al área de agua afectada por la ola. Actualmente, Japón, Reino Unido, Estados Unidos, Alemania, Canadá, China, etc. Todos están estudiando la generación de energía de las olas, y países como Japón, el Reino Unido y Noruega tienen niveles relativamente altos de desarrollo y utilización.
La clave para resolver el problema de la generación de energía de las olas es el dispositivo de conversión de energía de las olas. En la actualidad, los métodos más utilizados incluyen la generación de energía de las olas aerodinámica, la generación de energía de las olas hidráulica, la generación de energía de las olas con almacenamiento de agua, etc. La generación de energía neumática de las olas utiliza la fuerza de las olas para convertir uniformemente la energía de las olas en energía de flujo de aire, impulsando así la turbina de aire para generar electricidad. El primer pequeño dispositivo neumático de generación de energía undimotriz del mundo fue inventado por el japonés Masuda en 1964. El dispositivo de generación de energía de las olas hidroeléctricas convierte la energía de las olas en energía hidráulica y luego genera electricidad a través de un motor hidráulico. Un ejemplo típico es el dispositivo de energía de las olas "pato que cabecea", inventado por el Dr. británico Salter. La eficiencia del "cuerpo del pato" para absorber la energía de las olas puede alcanzar el 80% ~ 90%. En 1985, el Reino Unido construyó una central de energía undimotriz de columna de agua oscilante de 75 kW en Isla, Escocia. En 1995, construyó una central de energía undimotriz con una potencia de 2 MW, que puede satisfacer las necesidades de energía de 2.000 hogares. La generación de energía de las olas con almacenamiento de agua utiliza el principio de una bomba de aire para "recoger" las olas, elevar la altura de las olas y luego verterlas en el depósito en la orilla alta y luego usar la altura alta del agua para impactar el motor hidroeléctrico. para generar electricidad.
China es rica en recursos de energía de las olas, que se estima superan los 500 millones de kilovatios.
La investigación de mi país sobre la generación de energía de las olas comenzó relativamente tarde. En 1990, se construyó la primera central eléctrica experimental de energía de las olas en la isla de Dawanshan.
2.3 Energía termoeléctrica
La energía termométrica es la energía generada por la diferencia de temperatura entre el agua de mar profunda y el agua de mar superficial. La generación de energía termoeléctrica es similar a la generación de energía geotérmica. Hay tres formas: la primera es un ciclo abierto, es decir, el agua de mar se evapora directamente a baja presión para generar vapor que impulsa un generador de turbina para generar electricidad. El francés Arsonval propuso por primera vez la idea de la generación de energía termoeléctrica de ciclo abierto. Su alumno Claude experimentó con éxito con la generación de energía por diferencia de temperatura del agua de mar en 1926 y construyó la primera central eléctrica del mundo por diferencia de temperatura del agua de mar en la costa de Cuba en 1930, con una potencia de 10 kW. En 1948, Francia construyó una central eléctrica con diferencia de temperatura del agua de mar de 7000 kW en Costa de Marfil, África. Además de electricidad, la generación de energía de ciclo abierto también puede obtener grandes cantidades de agua dulce y subproductos. El segundo tipo es un ciclo cerrado, es decir, las sustancias de bajo punto de ebullición (como freón, amoníaco, etc.) se producen utilizando la diferencia de temperatura entre el agua de mar superior e inferior, y luego el vapor se utiliza para impulsar un generador de turbina para producir electricidad. La central eléctrica de circuito cerrado fue propuesta por Anderson y sus hijos en Estados Unidos en 1964. En 1979, Estados Unidos construyó oficialmente una central eléctrica de circuito cerrado en Hawaii con una capacidad de generación de energía de 50 kW. La generación de energía de ciclo cerrado puede mejorar en gran medida la diferencia de presión de admisión y escape y la eficiencia de trabajo de la turbina. El tercer tipo es el ciclo mixto, que tiene las características de los dos métodos de generación de energía anteriores y es más eficiente.
En la actualidad se han construido ocho centrales térmicas en todo el mundo. Se estima que en 2010 habrá 1.030 centrales eléctricas por diferencia de temperatura oceánica en todo el mundo. Estados Unidos, Japón y otros países son países avanzados en el estudio de la generación de energía termoeléctrica. Estados Unidos ha construido una central térmica de circuito cerrado en Hawaii con una potencia de 50 kW y también construirá una central térmica con una capacidad de generación de 16.000 kW. En la década de 1980, Japón construyó centrales térmicas de 100 kW y MW en la isla de Nauru y Kagoshima en el Pacífico Sur, respectivamente. La zona marítima de mi país es vasta y la temperatura media del agua en el Mar de China Oriental, el Mar Amarillo y el Mar de China Meridional es relativamente alta, especialmente en el Mar de China Meridional, que puede alcanzar más de 36 °C en verano, y la profundidad del agua en la mayoría de las zonas está por encima de los 1.000 m. Se puede obtener agua fría a 5°C entre 500 y 1.000 m sobre la superficie terrestre, y las condiciones para utilizar las diferencias de temperatura del agua de mar para generar electricidad son excelentes y tienen amplias perspectivas. El Instituto de Energía de Guangzhou, de la Academia de Ciencias de China, llevó a cabo investigaciones de simulación sobre dispositivos abiertos de energía termoeléctrica en el laboratorio a mediados de los años 1980.
2.4 Diferencia energética de sal
El agua de mar es agua salada, que contiene una gran cantidad de sales minerales, y el agua de río es agua dulce. Por lo tanto, cuando los ríos terrestres desembocan en la zona límite del mar, cuando el agua salada y dulce se mezclan, se formará una diferencia de salinidad y una mayor presión osmótica, el agua dulce penetrará en el agua salada hasta alcanzar la salinidad de las dos. alcanza el equilibrio y los dos cuerpos de agua La superficie de contacto generará nueva energía física y química. Utilizar esta energía para generar electricidad es la energía diferencial de la sal marina.
La generación de energía por diferencia de sal fue propuesta por primera vez por los estadounidenses en 1939. En la actualidad, sólo Israel ha construido un dispositivo experimental de generación de energía con diferencia de salinidad de 150 kW, y aún no ha aparecido una central eléctrica práctica de energía con diferencia de salinidad. Parece que todavía es un proceso largo para que los humanos utilicen la energía de diferencia de sal para generar electricidad a gran escala.
2.5 Energía de la corriente oceánica
La corriente oceánica, también conocida como corriente oceánica, se refiere al flujo continuo de agua de mar en el océano en una dirección, al igual que un río con una ruta de flujo fija. , que producirá una imperceptible potencia de corriente oceánica. Las corrientes oceánicas se distribuyen principalmente en el borde occidental del Océano Atlántico, donde existen fuertes Corrientes Oscuras y Corrientes Mexicanas. Además, en el mundo existen la corriente de Japón, la corriente del Pacífico Norte, la corriente Antártica, etc.
El principal uso de la energía de las corrientes oceánicas es la generación de electricidad. Su principio de generación de energía es utilizar el impacto de las corrientes oceánicas para hacer girar la turbina a alta velocidad y luego impulsar el generador para generar electricidad. Estados Unidos ha diseñado el dispositivo más ambicioso para aprovechar la energía de las corrientes oceánicas, que se coloca en la corriente mexicana frente a la península de Florida. También ha amarrado a la fuerte corriente oceánica un capitán impulsado por corrientes oceánicas para generar electricidad. La generación de energía con corriente oceánica en mi país comenzó tarde. En 1994, se construyó la primera central eléctrica con corriente oceánica en la isla Guanshan, condado de Daishan, provincia de Zhejiang. En la actualidad, la tecnología de generación de energía de corrientes oceánicas del mundo todavía se encuentra bajo investigación experimental.