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潮汐能:未来能源结构的关键要素

2024-10-24 14:59

英国是受潮汐影响最大的地区之一。地球上只有一个地方的潮汐范围比英格兰西南部更高,那里的潮汐每天涨落 10 米。与此同时,潮汐通过苏格兰、奥克尼群岛和设得兰群岛之间的狭窄缝隙将大量的水带到大西洋和北海之间。

潮汐能的工作原理是将水引导到涡轮机中。最成熟的方法是使用水库,水库在涨潮时充满,在退潮时排空。涡轮机由水流驱动。当双向运转时,能源供应几乎是恒定的。这就是潮汐磨坊的原理,它是中世纪早期沿海社区的特色。直到十九世纪,东英吉利都有许多潮汐磨坊,用于磨谷物和缩绒布,而伍德布里奇仍然保留着英格兰最后一座正常运行的潮汐磨坊。

但现在潮汐能正在被更大规模地考虑用于发电。这一原理已在布列塔尼地区得到成功应用,1966 年,人们在朗斯河口筑坝发电,目前仍能生产 240 兆瓦的电力。废弃的塞文河大坝也计划采用这一原理,该大坝可以捕获塞文河口巨大的潮汐能量,但成本高昂,环境成本也高昂。最近,有人提议在沃什河对岸修建这样的大坝,它还将提供新的港口设施,以及从诺福克到林肯郡的直达公路。

但这并不是利用潮汐能的唯一方法。一些实验性的“潮汐流”项目一直在海中安装涡轮机,这些涡轮机位于潮汐自然形成强大水流的通道中。其中最有希望的项目位于苏格兰北部附近,那里的水流速度可达每小时 8 英里。

直到最近,这些都是实验项目,旨在测试不同的方法、材料和工程解决方案。与风能和太阳能相比,制造能够在极其恶劣的环境下可靠运行的大型移动机器的技术挑战要大得多。

已经有三个重大项目。MayGen项目运行着安装在彭特兰湾海床上的四台涡轮机,目前发电量足以为 6,000 户家庭供电。Orbital Marine采取了不同的方法。为了解决组装和维护海床设备的问题,他们将涡轮机安装在浮动平台上,锚定在奥克尼群岛外一个非常湍急的潮汐流中。第三家公司Nova Innovation已经在设得兰群岛的布鲁梅尔湾试用了六台设备,并计划在奥克尼群岛附近新建一个由 16 台设备组成的阵列。这些截然不同的项目已经证明潮汐能实际上可以发挥作用,而各公司现在正转向商业化生产。在最近三轮可再生能源合同谈判中,政府已批准旨在产生 122 兆瓦潮汐能的项目。与风能和太阳能相比,这个数字非常小,但对于一项新技术而言却是重要的一步。与此同时,欧盟正在资助 Nova Innovation 的新奥克尼项目。

可再生能源供应的未来不会依赖单一技术。相反,它将需要多种能源,适应特定的领域和情况。大多数评论家都认为,潮汐能与规模大得多的风能和太阳能一起,对总能源做出适度但重要的贡献。

计划中的开发项目预计到 2029 年将为英国生产 130 兆瓦电力,理论上的发电潜力为 11 千兆瓦,相当于英国当前消耗量的 11%。这将对能源结构做出重大贡献,特别是在没有风、没有太阳的时候提供可靠的基本负荷发电。与风能和太阳能不同,英国在这些领域远远落后于国际竞争对手,而我们在这个领域拥有技术领先优势,并且拥有世界上最大的潜在潮汐资源之一。

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