潮bar
潮bar弾は、潮の力によって湾や川を出入りする大量の水からエネルギーを取り込むために使用されるダムのような構造です。
従来のダムのように一方の側に水をせき止める代わりに、潮barにより、満潮時に水が湾や川に流れ込み、干潮時に水を放出します。これは、潮流を測定し、潮cycleサイクルの重要な時期に水門を制御することにより行われます。これらの水門にはタービンが配置され、水が出入りするときにエネルギーを捕捉します。
潮bar弾は、潮力発電の最も古い方法の1つであり、6世紀には早くも潮millが開発されています。 1960年代に、ロシアのキスラヤグバに1.7メガワットのキスラヤグバ潮力発電所が建設されました。
生成方法
潮energyエネルギーを抽出する集中砲火方法は、潮流の影響を受ける湾または川を横切る集中砲火を構築することを含む。弾幕の壁に設置されたタービンは、河口の流域、湾、または川に水が出入りするときに電力を生成します。これらのシステムは、静的水頭または圧力水頭（水圧の高さ）を生成するハイドロダムに似ています。流域またはラグーンの外側の水位が内側の水位に対して変化すると、タービンは電力を生成できます。
弾幕の基本的な要素は、ケーソン、堤防、水門、タービン、船のロックです。水門、タービン、船の鍵はケーソン（非常に大きなコンクリートブロック）に収容されています。堤防は、ケーソンで封じられていない場所で盆地を封印します。潮力に適用できる水門は、フラップゲート、垂直上昇ゲート、放射状ゲート、上昇セクターです。
そのような植物はわずかしかありません。最初はフランスのランス川にあるランス潮力発電所で、1966年以来稼働しており、240MWを発電しています。大規模な254MWのプラントは、2011年に韓国のSihwa湖で操業を開始しました。小さなプラントには、ファンディ湾のアナポリスロイヤルジェネレーションステーションと、ロシアのキスラヤグバにある小さな入り江にある別のステーションが含まれます。イングランドのブリーンダウンからウェールズのカーディフ近くのラバーノックポイントまで、セバーン川を渡る集中砲火に関する多くの提案が検討されています。
弾幕システムは、実際にダムが河口システム全体に配置されることに関連する高い民間インフラストラクチャのコストに依存しています。人々が環境問題を認識するようになったため、多くの種の生息地である大規模な生態系の変化に伴う悪影響のため、彼らは弾幕に反対しました。
衰退世代
流域は満潮まで水門を通して満たされます。その後、水門が閉じられます。 （この段階では、レベルをさらに上げるための「ポンピング」があります）。タービンゲートは、弾幕全体に十分な水頭を作るために、海面が下がるまで閉じたままになります。ヘッドが再び低くなるまでタービンが生成されるように、ゲートが開かれます。次に、水門が開かれ、タービンが切断され、水盤が再び満たされます。サイクルは潮で繰り返されます。潮の流れが潮の方向を変えると生成が発生するため、エブ生成（流出生成とも呼ばれます）がその名前を取ります。
洪水発生
流域は、潮flood時に発生するタービンを通して満たされます。流域の上半分（エブ生成が動作する場所）に含まれる体積は下半分（洪水生成中に最初に満たされる）の体積よりも大きいため、これは一般にエブ生成よりもはるかに効率が低くなります。このため、弾幕の流域側と海側の間の利用可能なレベル差（生成されるタービン出力にとって重要）は、引き潮の発生時よりも急速に減少します。流域に流れ込む川は、引き潮のようにエネルギーを高めるのではなく、エネルギーの可能性をさらに低下させる可能性があります。もちろん、これは川の流入のない「ラグーン」モデルの問題ではありません。
ポンピング
タービンは、グリッド内の過剰なエネルギーによって逆方向に電力を供給され、満潮時の流域内の水位を上昇させることができます（減水発電用）。電力出力は頭部に強く関係しているため、このエネルギーの多くは生成中に返されます。 10フィート（3 m）の満潮で揚水して2フィート（61 cm）上昇した場合、干潮時には12フィート（3.7 m）上昇します。
二流域スキーム
エネルギー弾幕構成のもう1つの形式は、デュアルベイスンタイプです。 2つの盆地では、1つは満潮で満たされ、もう1つは干潮時に空になります。タービンは盆地の間に配置されます。 2流域スキームは、生成時間を高い柔軟性で調整でき、ほぼ連続的に生成することもできるという点で、通常のスキームよりも優れています。しかし、通常の河口の状況では、2流域の計画は余剰の弾幕の費用のために構築するのに非常に高価です。ただし、このタイプのスキームに適した好ましい地域がいくつかあります。
タイダルラグーンパワー
潮poolプールは、高水位の河口域に建てられた独立した囲い込み弾幕であり、高水を閉じ込めて放出し、約3.3W / m2の単一プールを生成します。異なる時間間隔で動作する2つのラグーンは、約4.5W / m2の連続出力を保証できます。強化された揚水貯水池の一連のラグーンは、満潮よりも水位が高くなり、約7.5W / m2の揚水に断続的な再生可能エネルギーを使用します。すなわち、10×10 km2は、750MWの常時出力を24時間365日提供します。これらの独立した弾幕は、川の流れを妨げません。
環境への影響
河口への弾幕の配置は、流域内の水と生態系に大きな影響を及ぼします。多くの政府は、潮bar弾幕の承認を許可することを最近嫌がっています。潮dal植物について行われた研究を通じて、河口の河口に建設された潮bar弾は、大きなダムと同様の環境的脅威をもたらすことがわかっています。大きな潮dal植物の建設により、河口内外の塩水の流れが変わり、水文学と塩分が変化し、河口を生息地として使用する海洋哺乳類に悪影響を与える可能性がありますフランス北部のブルターニュ海岸沖のラランス工場世界で最初で最大の潮ti弾薬工場でした。また、20年間稼働している潮力発電システムの生態学的影響の全面的な評価が行われた唯一の場所です。
フランスの研究者は、潮bar弾幕の建設段階での河口の隔離は、動植物にとって有害であることを発見しました。 10年後、「新しい環境条件に対する生物学的調整の程度が変化しました」
ラランスの建設により生息地を失った種もいましたが、放棄されたスペースに他の種が定着し、多様性の変化を引き起こしました。また、建設の結果として、砂州が消失し、セントセルバンのビーチはひどく損傷し、ゲートによって制御された水路である水門の近くに高速流が発達しました。
濁度
濁度（水中の懸濁液中の物質の量）は、水盤と海の間で交換される水の量が少なくなる結果として減少します。これにより、太陽からの光が水にさらに浸透し、植物プランクトンの状態が改善されます。変化は食物連鎖を伝播し、生態系に一般的な変化を引き起こします。
潮fenceとタービン
潮fenceフェンスとタービンは、適切に建設されていれば、潮bar弾よりも環境への脅威が少ない。潮流発電機などの潮fenceフェンスとタービンは、潮流の運動に完全に依存しており、水路や河口を塞ぐためにダムや弾幕を使用しません。弾幕とは異なり、潮fenceは魚の移動を妨げたり、水文学を変えたりしないため、これらのオプションは環境への深刻な影響なしにエネルギー生成能力を提供します。潮fenceフェンスとタービンは、フェンスとタービンが環境に関して建設されているかどうかに応じて、さまざまな環境影響を与える可能性があります。タービンの主な環境影響は、魚への影響です。 25-50 rpmの低速度など、タービンが十分にゆっくりと動いている場合、魚の死滅が最小限に抑えられ、沈泥やその他の栄養素が構造物を流れることができます。たとえば、セントローレンス水路に建設された20 kWの潮力タービンプロトタイプ1983年に、魚が殺されないことを報告した。潮dalが水路を塞いでいるため、魚や野生生物がこれらの水路を通って移動することは困難です。魚の死滅を減らすために、ケーソンの壁とローターのフォイルの間のスペースが魚を通過させるのに十分な大きさになるようにフェンスを設計することができます。アザラシやイルカなどの大型の海洋哺乳類は、フェンスまたは海洋哺乳類が検出されたときにタービンを自動的にシャットダウンするソナーセンサー自動ブレーキシステム
塩分
海との水交換が少ないため、流域内の平均塩分は減少し、生態系にも影響を及ぼします。 「潮dal礁」はこの問題の影響を受けません。
堆積物の動き
河口では、河川から海へと大量の堆積物が移動します。河口への弾幕の導入により、弾幕内に堆積物が蓄積し、生態系と弾幕の運用に影響を与える可能性があります。
魚
魚は水門を安全に移動できますが、水門が閉じられると、魚はタービンを探し出し、それらを通り抜けようとします。また、一部の魚はタービンの近くの水速度から逃れられず、吸い込まれます。最も魚に優しいタービン設計でも、パスあたりの魚の死亡率は約15％です（圧力損失、ブレードとの接触、キャビテーションなど）。代替の通過技術（魚のはしご、魚のリフト、魚のエスカレーターなど）は、これまで潮extremelyの問題を解決できず、非常に高価なソリューションを提供するか、魚のごく一部のみが使用するソリューションを提供していました。魚の音ガイダンスの研究が進行中です。オープンセンタータービンはこの問題を軽減し、魚がタービンのオープンセンターを通過できるようにします。
最近、フランスで川式タービンの運転が開発されました。これは、ある角度で取り付けられた非常に大きな低速回転のカプラン型タービンです。魚の死亡率のテストでは、魚の死亡率が5％未満であることが示されています。このコンセプトは、海流/潮流タービンへの適応にも非常に適しているようです。
エネルギー計算
弾幕から得られるエネルギーは水の量に依存します。大量の水に含まれるポテンシャルエネルギーは次のとおりです。
E =12Aρgh2{\ displaystyle E \、= \、{\ tfrac {1} {2}} \、A \、\ rho \、g \、h ^ {2}}どこ：
- hは垂直潮range範囲、
- Aは、集中砲台の水平エリアです。
- ρは水の密度= 1立方メートルあたり1025 kg（海水は1立方メートルあたり1021〜1030 kgの間で変化します）
- gは、地球の重力= 9.81メートル毎秒による加速度です。
要因の半分は、流域がタービンを通って空になると、ダム上の水頭が減少するという事実によるものです。最大水位は、高水位が盆地にまだ存在すると仮定して、低水時にのみ利用可能です。
潮力発電の計算例
仮定：
- 特定の場所での潮の干満の範囲は32フィート= 10 m（約）
- 潮energyエネルギー利用プラントの表面は9km²（3 km×3 km）= 3000 m×3000 m = 9×106 m2
- 海水の密度= 1025.18 kg / m3
海水の質量=海水の体積×海水の密度
=（面積×潮range範囲）×質量密度=（9×106 m2×10 m）×1025.18 kg / m3 = 92×109 kg（約）満潮時の流域内の水のポテンシャルエネルギー量=½×面積×密度×重力加速度×潮ti範囲の2乗
=½×9×106 m2×1025 kg / m3×9.81 m / s2×（10 m）2 = 4.5×1012 J（約）現在、毎日2つの満潮と2つの干潮があります。干潮時には、ポテンシャルエネルギーはゼロです。
したがって、1日あたりの総エネルギーポテンシャル=単一の満潮のエネルギー×2
したがって、平均発電ポテンシャル=エネルギー生成ポテンシャル/ 1日の時間
= 9×1012 J / 86400秒= 104 MW電力変換効率を30％と仮定：生成される1日の平均電力= 104 MW * 30％
= 31 MW（約）利用可能な電力は、潮range範囲の二乗によって異なるため、弾幕は非常に高振幅の潮のある場所に配置するのが最適です。適切な場所は、ロシア、米国、カナダ、オーストラリア、韓国、英国にあります。ファンディ湾では、最大17 m（56フィート）の振幅が発生します。ここでは、潮の共鳴が潮の範囲を増幅します。
経済
潮bar弾力スキームは、資本コストが高く、ランニングコストが非常に低い。結果として、潮力スキームは長年にわたって利益を生まない可能性があり、投資家はそのようなプロジェクトへの参加に消極的かもしれません。
政府は潮bar力に資金を供給することができるかもしれないが、多くは投資回収までの遅延時間と高い不可逆的なコミットメントのために資金を供給したくない。たとえば、英国のエネルギー政策は、潮energyエネルギーの役割を認識しており、地方自治体が潮projectsプロジェクトの承認における再生可能エネルギーのより広範な国家目標を理解する必要性を表明しています。英国政府自体は、利用可能な技術的実行可能性と立地オプションを高く評価していますが、これらの目標を前進させる意味のあるインセンティブを提供できませんでした。
