Wasser- und Gezeitenkraftwerke sind derzeit vielversprechende Energieanlagen. Dieses Material behandelt die Energie von Ebbe und Flut: die Vor- und Nachteile von Gezeitenkraftwerken, das Funktionsprinzip, den Betrieb von TPPs und für den Bau geplante Objekte.
Alternative Energiequellen auf einen Blick
Vielversprechende Energiequellen beschäftigen heute nicht nur Umweltschützer und Wissenschaftler, sondern auch Geschäftsleute, Ingenieure und Investoren. Alternative Energiequellen (Ebbe und Flut, Sonne, Wind) sind aufgrund ihrer Rentabilität und relativ geringen Gefährdung der Umweltsicherheit von Interesse. Im Jahr 2010 machten nicht-traditionelle Energiequellen etwa 5 % des gesamten Energieverbrauchs der Menschheit aus. Knapp 2 % (des globalen Wertes) wurden von Gezeitenkraftwerken erzeugt.
Wie Gezeitenkraftwerke funktionieren
Ebbe und Flut interessieren die Menschheit in erster Linie wegen ihrer EnergieUnerschöpflichkeit. Die ersten Versuche, es für immer zu nutzen, wurden seit dem zehnten Jahrhundert unternommen, als man begann, kleine Dämme mit Wasserreservoirs und später Getreidemühlen zu bauen. Ähnliche Prototypen moderner Gezeitenkraftwerke werden immer noch in der Volkswirtschaft eingesetzt.
Mit der Entdeckung der Elektrizität wurden mechanische "Kraftwerke" durch bekanntere ersetzt, die dem modernen Menschen vertraut sind. Heute dreht die Energie der Meeresgezeiten die Schaufeln riesiger Turbinen und wird in elektrische Energie umgewandelt. Somit wird das gleiche Prinzip wie vor mehreren Jahrhunderten verwendet, nur geringfügig modifiziert, um modernen Bedingungen und gestiegenen Anforderungen gerecht zu werden.
Energieprobleme bei Ebbe und Flut
Der Bau von Gezeitenkraftwerken ist ein sehr kostspieliges Unterfangen. Zudem ist aus finanzieller Sicht der Bau großer TKW vorteilhaft, was für abgelegene oder dünn besiedelte Regionen völlig ungeeignet ist. Andere Probleme sind:
- schwankende Leistung des Gezeitenkraftwerks, aufgrund der Änderung der Gezeitenhöhe (und auch der Energie der Gezeiten ändert sich alle zwei Wochen);
-
Diskrepanz zwischen dem gewöhnlichen Zeitraum des Sonnentages und dem Zeitpunkt des Auftretens von Gezeiten;
- Wechsel zwischen optimaler Energieerzeugungszeit und -verbrauch;
- teilweise werden zusätzliche Stromquellen in der Nähe des Gezeitenkraftwerks benötigt.
Existiert auchdie Meinung, dass der aktive Betrieb von Gezeitenkraftwerken zu Umweltproblemen führen wird, die der Menschheit bisher unbekannt waren - der Verlangsamung der Erdrotation. Letzteres wird von maßgeblichen Quellen in wissenschaftlichen Kreisen nicht bestätigt. Der Betrieb einer großen Anzahl von TPPs verlängert die Tageslänge um das Neunfache der Energie der Gezeiten (natürlicher Tidenwiderstand).
Vorteile des Baus von Gezeitenkraftwerken
Vor dem Hintergrund von Katastrophen und Unfällen, die in Kernkraftwerken selten passieren, aber lange in Erinnerung bleiben, erscheinen alternative Energiequellen als sichere Alternative. Während es beim Bau von Gezeitenkraftwerken viele Herausforderungen gibt, gibt es auch viele Vorteile:
- Nachh altigkeit. Im Fall von PES wird die Wahrscheinlichkeit einer von Menschen verursachten Katastrophe mit anschließender Kontamination großer Gebiete auf nahezu Null reduziert. Es gibt auch keine schädlichen Emissionen in die Atmosphäre durch die Kraftstoffverbrennung.
- Zuverlässigkeit. Gezeitenkraftwerke arbeiten sowohl im Normalbetrieb als auch bei Spitzenlasten stabil.
- Niedrige Energiekosten. Im Vergleich zu anderen Kraftwerkstypen hat PES niedrige Energiekosten, was durch die realen Betriebsergebnisse bestätigt wurde.
- Hohe Effizienz. Der Wirkungsgrad der Umwandlung natürlicher Energie in nutzbare Energie erreicht 80 %, während Windkraftanlagen einen Wirkungsgrad von bis zu 30 % und Solarenergie bieten- im Durchschnitt 5-15 %, aber in einigen Fällen war es möglich, einen Wirkungsgrad von 35 % zu erreichen.
La Rance: Erstes Gezeitenkraftwerk
Der Bezugspunkt für die Verbreitung von Gezeitenkraftwerken war das Jahr 1967, als La Rance, das erste TKW in Frankreich, in der historischen Region Bretagne, in Betrieb genommen wurde. Die Nutzung der Gezeitenenergie war hier auf erhebliche Gezeiten zurückzuführen, die dreizehneinhalb Meter bei einer üblichen Höhe von acht Metern erreichten.
Die Kapazität des TPS La Rance beträgt 240 MW, und die Kosten für eine Energieeinheit (kWh) sind eineinhalb Mal niedriger als für französische Kraftwerke üblich. Der Damm des Kraftwerks erfüllt nicht nur die Funktion, den unterbrechungsfreien Betrieb der Energieanlage sicherzustellen, sondern ist auch eine Brücke, über die die Straße führt und die Städte Dinard und St. Malo verbindet. Darüber hinaus ist "La Rance" eine beliebte Touristenattraktion, die bis zu zweihunderttausend Reisende nach Frankreich lockt.
PES in Südkorea: das stärkste Kraftwerk
Sikhvinskaya TPP ist eine weitere herausragende Anlage alternativer Energie, die sich an der Nordwestküste Südkoreas in einer künstlichen Bucht befindet. Das Kraftwerk wurde 2011 in Betrieb genommen und verdrängte das weltweit erste TKW schnell auf die zweite Position in Bezug auf die Kapazität.
Direkt dem Bau des Kraftwerks ging die Notwendigkeit zur Schaffung vorausFrischwasserreservoir. Später begann sich die Wasserqualität zu verschlechtern, und 1997 (nach Bestätigung der Vermutungen und Entwicklung von Lösungen durch das Meeresforschungsinstitut) wurde beschlossen, ein Loch in den Damm zu bohren. Dadurch war es möglich, die Energie der Ebbe und Flut zu nutzen. Der Bau des TPP begann 2003 und sollte 2009 in Betrieb gehen. Aufgrund von Bauverzögerungen wurde das Kraftwerk 2011 in Betrieb genommen.
Gezeitenkraftwerke anderswo auf der Welt
Ebbe-und-Flut-Länder sind nicht auf das fortschrittliche Frankreich und das technologisch fortschrittliche Südkorea beschränkt. Gezeitenkraftwerke betrieben in:
- UK;
- Norwegen;
- Kanada;
- China;
- Indien;
- Vereinigte Staaten von Amerika.
Einige weitere Bundesstaaten planen den Bau solcher Einrichtungen.
Gezeitenkraftwerke in Russland
In Russland wird die Gezeitenenergie seit 1968 im Rahmen des Betriebs eines experimentellen TPP auf Kisla Guba in der Barentssee genutzt (Bild). Während der Sowjetzeit wurden Projekte für den Bau von drei weiteren Gezeitenkraftwerken (eines im Weißen Meer und zwei im Ochotskischen Meer) entwickelt. Über den aktuellen Status beider Anlagen ist nichts bekannt, während das Wärmekraftwerk Mezen, das in der Region Archangelsk geplant wird, die Chance hat, das leistungsstärkste Gezeitenkraftwerk der Welt zu werden. Ebenfalls in der Entwurfsphase befindet sich das nördliche TPP auf der Kola-Halbinsel.
Pläne für zukünftige Nutzung
Ebbe- und Flutenergie wird von der Weltgemeinschaft als vielversprechende Quelle anerkannt, so dass mehrere TPP-Projekte in verschiedenen Ländern der Welt aktiv entwickelt werden. So sind in naher Zukunft Gezeitenkraftwerke in Südkorea, Schottland, dem indischen Bundesstaat Gujarat, New York und der Stadt Swansea in Großbritannien geplant. Die rationelle Nutzung einer solchen Ressource wird den Anteil der auf herkömmliche Weise gewonnenen Energie erheblich reduzieren, hin zu einer umweltfreundlicheren, zuverlässigeren und sichereren Lösung.
