動態潮汐能

動態潮汐能(DTP)是一種全新但尚未實際套用的潮汐能發電技術。這個概念是1997年由荷蘭海岸工程師 Kees Hulsbergen 和 Rob Steijn 發明並獲得專利的。

動態潮汐能(DTP)是一種全新但尚未實際套用的潮汐能發電技術。項目主體為大型垂直於海岸的水壩型建築物,它從海岸一直延伸到海洋並可在大壩遠端建立與海岸平行的壩體,從而形成一個龐大的“T ”形。
T型長壩將干擾與海岸平行運動的潮汐波,從而創造壩體兩側的水位差,並帶動壩體內的雙向渦輪機進行發電。這種沿大陸架,蘊含大量能量的潮波常見於 中國韓國英國
這個概念是1997年由荷蘭海岸工程師 Kees Hulsbergen 和 Rob Steijn 發明並獲得專利的。

描述

DTP是一個至少長為30公里的大壩。大壩垂直於海岸,直伸入大海,並且沒有在沿岸形成封閉海域。在世界上許多沿海地區,主要的潮汐運動是平行於海岸的,所有海水整體向一個方向加速,並在當天晚些時候轉變為相反方向。DTP大壩必須足夠長,從而對水平潮汐運動產生影響,由而在大壩兩側產生水位差(水頭)。通過安裝在大壩上的一系列的低水頭水輪機,水頭可以被轉換成電能。

最大水頭

不同的壩體構造會對水頭最大值產生影響。科學家可以通過數字模型的分析工具對水頭最大值進行估算。通過測量大壩兩側的水頭可以獲得決定是否適合建設大壩的一手信息。

優點能量產出大

一個大壩的裝機容量能達到15000兆瓦以上. 裝機容量在8000兆瓦,利用率為30%的DTP大壩,年發電可達21太瓦時。舉例來說,一個歐洲人平均每年消耗約6800千瓦時,因此一個DTP大壩可以為約309萬歐洲人提供能源。

供能穩定

基於潮汐本身的特性,動態潮汐能發電具有很強的可預測性,且不受天氣和氣候影響。漲潮或退潮會對發電產生影響,這可以通過建立兩個相距150-200公里的大壩組解決。兩個大壩相互交替,產生最大能量。與風能或太陽能不同,動態潮汐能為電網提供了穩定持續的基本負荷。

可用性強

動態潮汐能發電不需要很高的浪高,但是需要開闊的海域,從而海浪可以傳播。這樣的自然條件在世界範圍內廣泛存在,因此,理論上講,動態潮汐能的實操性非常強。以中國海岸為例,發電總量預計為800-1500億瓦。

全方位套用

一條長壩還可發揮多種功能,例如實現海岸線保護,用作深海港口或液化氣港口,裝設水產養殖設施,圍海造地,以及用作連線大陸和海島的通道。這些功能可以減少投資成本,進一步降低電價。

技術發展

儘管建設大壩的所有所需技術均以成熟,世界範圍內還沒有DTP大壩建成。已有多種數學和物理模型對動態潮汐能壩的‘水頭'或水位差進行了模擬和估算。在大型工程項目中,潮汐和長壩間的互動作用已經被觀察和記錄下來,如荷蘭三角洲工程和Afsluitdijk 。潮汐流和自然形成的半島間的相互作用也已被熟知,同時,這些數據也被用於糾正潮汐的數值模型。計算附加質量的公式被套用於開發DTP的分析模型。觀測到的水位差與當前的分析數字模型緊密匹配。 預測由DTP大壩產生的水位差現在可以達到相當的精確度。
所需的關鍵要素包括:
● 低水頭高容量環境下的雙向水輪機(能夠雙向發電)。 操作運轉部件應能夠在海水環境中套用,效能超過75%。
● 大壩建設方法可以通過模組化流動沉箱(混凝土砌塊)來實現。這些沉箱會先在岸上製造好,並隨後漂浮到大壩的位置。
● DTP大壩示範項目的選址。DTP大壩的示範性項目應當與海岸發展的規劃相結合,例如跨海大橋,島嶼連線通道,深海港建設,圍海造地項目,遠洋風能發電等。這些都為DTP示範項目創造有力環境。

挑戰

一個主要的挑戰是,小規模的示範工程,即使是1公里左右長的大壩,都幾乎無法發電。因為發電量隨大壩長度的平方增長而增長。(水頭和容積兩者都隨大壩長度的增加而呈線性增長,因此發電量以平方次增長)。預計當大壩長度達到30公里時才可實現經濟可行性。

最新進展

2011年,荷蘭經濟,農業和創新部(EL&I)為POWER團隊提供資金補貼。POWER團隊是由Strukton牽頭,並由Arcadis進行管理的。補貼總額達到930000歐元,並且由其他團隊合伙人共同出資。通過與其他中國大學和研究機構進行合作,POWER團隊利用三年的時間,對中國的動態潮汐能發展進行了詳盡的可行性研究。

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