動態潮汐能

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2010年2月,共同發明人之一的Kees Hulsbergen在清華大學北京,就DTP原理進行演講。

動態潮汐能 DTP是最新的潮汐能發電技術。它涉及到建立大型水壩型建築物,從海岸一直延伸到海洋並在遠端建立垂直的屏障,形成一個龐大的『T'形。

這個T型長壩干擾與海岸平行振盪的沿大陸架海岸的潮汐波,含有強大的落差流(常見於例如 中國韓國英國)。[1][2][3][4]

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。[5]

描述[編輯]

DTP大壩俯視圖。藍色和暗紅色分別表示潮汐高和低。

動態潮汐能大壩(DTP)是一種全新且尚未實踐過的潮汐發電技術。工程主體是一個至少長為30公里,垂直於海岸的大壩。在大壩深入海洋的一段還可建設橫壩,最終形成巨大的「T」型。DTP 大壩通過干擾海浪運動,從而在壩體的兩端形成水位差,並且推動壩體內的雙向渦輪機進行發電。在中國,朝鮮和英國的海岸線上,這種沿大陸架運動,而且能夠產生巨大水流的潮波十分常見。

優點[編輯]

一個大壩的裝機容量能達到8000兆瓦以上,對年預估發電230億千瓦時(83PJ每年)的大壩,生產能力利用率達30%。[6] 例如,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340萬歐洲人提供能源。[7] 若正確安裝兩大壩間的距離(相隔約200公里),兩者可平衡各自的輸出量從而相互補足(一個壩完全輸出時,另一個不發電)。和傳統的潮汐壩相比較,由於不被沿海區包圍,T型動態潮汐能壩大大減少了對社會和環境的影響。動態潮汐發電不需要很高的天然潮位變幅,因此有更多的地點可供使用。其總體可用性在有適當條件的國家很高,如韓國、中國和英國(中國的總體可用性估計達8–15萬兆瓦)。

技術發展[編輯]

大多數的潮汐水輪機和風力渦輪機很類似,常見的是HAWT-型。

儘管建設大壩的所有所需技術已經可以實現,DTP大壩還從未被建成過。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。在大型工程項目中,潮汐和長壩間的交互作用已經被觀察和記錄下來,如荷蘭的三角洲工程和Afsluitdijk 。眾所周知潮汐流和自然形成的半島間的相互作用,這些數據也被用於矯正潮汐的數值模型。計算附加質量的公式被應用於開發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。[1] 預測由DTP大壩產生的水位差現在可以達到有效的精確度。

所需的關鍵要素包括:

  • 低水頭高容量雙向水輪機(能夠雙向發電)。 操作運轉部件存在海水環境的應用程序,效能超過75%。
  • 大壩建設方法可以通過模塊化流動沉箱(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。

挑戰[編輯]

一個主要的挑戰是,示範工程幾乎無法發電,即使是1公里左右長的大壩,因為發電量隨大壩長度的平方增長(水頭和體積兩者都隨大壩長度的增加多多少少呈線性增長趨勢,導致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。 其他關注點包括:海運航線,海洋生態,沉積物和風暴潮。

另請參閱[編輯]

參考文獻[編輯]

  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. (原始內容使用|archiveurl=需要含有|url= (幫助)存檔於2012-03-14). 
  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]. (原始內容存檔於2016-02-06) (荷蘭語). 
  3. ^ Rijkert Knoppers. Dertig kilometer electriciteit [Thirty kilometers of electricity]. NRC Handelsblad. 16 January 1999 [2010-04-15]. (原始內容存檔於2012-07-08) (荷蘭語). 
  4. ^ Bas Keijts. Meer vermogen met eb en vloed [More power from low and high tides]. Land en Water 12. 1998 (荷蘭語).  外部連結存在於|newspaper= (幫助)
  5. ^ WO 9801670 
  6. ^ Ocean Energy EC Contractors Meeting (PDF). Bremerhaven, Germany. October 25, 2006 [11 November 2010]. (原始內容 (PDF)存檔於2012年11月3日). 
  7. ^ Nuclear Power in France. [2010-11-25]. (原始內容存檔於2011-07-19).