动态潮汐能

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2010年2月,共同发明人之一的Kees Hulsbergen在清华大学北京,就DTP原理进行演讲。

动态潮汐能DTP是最新的潮汐能发电技术。它涉及到建立大型水坝型建筑物,从海岸一直延伸到海洋并在远端建立垂直的屏障,形成一个庞大的‘T'形。

这个T型长坝干扰与海岸平行振荡的沿大陆架海岸的潮汐波,含有强大的落差流(常见于例如 中国韩国英国)。[1][2][3][4]

这个概念是1997年由荷兰海岸工程师 Kees Hulsbergen 和 Rob Steijn 发明并获得专利的。[5]

描述[编辑]

DTP大坝俯视图。蓝色和暗红色分别表示潮汐高和低。

动态潮汐能大坝(DTP)是一种全新且尚未实践过的潮汐发电技术。工程主体是一个至少长为30公里,垂直于海岸的大坝。在大坝深入海洋的一段还可建设横坝,最终形成巨大的“T”型。DTP 大坝通过干扰海浪运动,从而在坝体的两端形成水位差,并且推动坝体内的双向涡轮机进行发电。在中国,朝鲜和英国的海岸线上,这种沿大陆架运动,而且能够产生巨大水流的潮波十分常见。

优点[编辑]

一个大坝的装机容量能达到8000兆瓦以上,对年预估发电230亿千瓦时(83PJ每年)的大坝,生产能力利用率达30%。[6] 例如,一个欧洲人平均每年消耗约6800千瓦时,因此一个DTP大坝可以为约340万欧洲人提供能源。[7] 若正确安装两大坝间的距离(相隔约200公里),两者可平衡各自的输出量从而相互补足(一个坝完全输出时,另一个不发电)。和传统的潮汐坝相比较,由于不被沿海区包围,T型动态潮汐能坝大大减少了对社会和环境的影响。动态潮汐发电不需要很高的天然潮位变幅,因此有更多的地点可供使用。其总体可用性在有适当条件的国家很高,如韩国、中国和英国(中国的总体可用性估计达8–15万兆瓦)。

技术发展[编辑]

大多数的潮汐水轮机和风力涡轮机很类似,常见的是HAWT-型。

尽管建设大坝的所有所需技术已经可以实现,DTP大坝还从未被建成过。已有多种数学和物理模型对动态潮汐能坝的‘水头'或水位差进行了模拟。在大型工程项目中,潮汐和长坝间的交互作用已经被观察和记录下来,如荷兰的三角洲工程和Afsluitdijk 。众所周知潮汐流和自然形成的半岛间的相互作用,这些数据也被用于矫正潮汐的数值模型。计算附加质量的公式被应用于开发DTP的分析模型。观测到的水位差与当前的分析数字模型紧密匹配。[1] 预测由DTP大坝产生的水位差现在可以达到有效的精确度。

所需的关键要素包括:

  • 低水头高容量双向水轮机(能够双向发电)。 操作运转部件存在海水环境的应用程序,效能超过75%。
  • 大坝建设方法可以通过模块化流动沉箱(混凝土砌块)来实现。这些沉箱会先在岸上制造好,并随后漂浮到大坝的位置。

挑战[编辑]

一个主要的挑战是,示范工程几乎无法发电,即使是1公里左右长的大坝,因为发电量随大坝长度的平方增长(水头和体积两者都随大坝长度的增加多多少少呈线性增长趋势,导致发电量以平方次增长)。预计当大坝长度达到30公里时才可实现经济可行性。 其他关注点包括:海运航线,海洋生态,沉积物和风暴潮。

另请参阅[编辑]

参考文献[编辑]

  1. ^ 1.0 1.1 K. Hulsbergen, R. Steijn, G. van Banning, G. Klopman. Dynamic Tidal Power – A new approach to exploit tides. 2nd International Conference on Ocean Energy (PDF). Brest, France. 2008. 
  2. ^ Marieke Aarden. Getijdenkracht lift mee naar Schiphol in zee [Tidal power gets a free ride to Schiphol in the sea]. Volkskrant. 28 November 1998 [2010-04-15] (Dutch). 
  3. ^ Rijkert Knoppers. Dertig kilometer electriciteit [Thirty kilometers of electricity]. NRC Handelsblad. 16 January 1999 [2010-04-15] (Dutch). 
  4. ^ Bas Keijts. Meer vermogen met eb en vloed [More power from low and high tides]. Land en Water 12. 1998 (Dutch).  外部链接存在于|newspaper= (帮助)
  5. ^ WO 9801670 
  6. ^ Ocean Energy EC Contractors Meeting (PDF). Bremerhaven, Germany. October 25, 2006 [11 November 2010]. 
  7. ^ Nuclear Power in France