Energija morja

Pod pojmom pridobivanje energije iz morja si predstavljamo različne načine pridobivanja, ki se združujejo od mehansko toplotne in fizikalno-kemijske energije, ki se nahaja v velikih količinah deroče vode in je nakopičena v svetovnih morjih. Njihova tehnična izraba tiči šele na začetkih. Energijo morja oziroma odgovarjajočo tehnično napredovanje pri pridobivanju je lahko v prihodnosti pomemben prispevek za oskrbo z energijo, ki jo potrebuje človeštvo za svoj obstoj.

Morska veriga (elektrarne na valovih)

Morska veriga (po grško: Pelamis) pomeni v prihodnosti izvedbo elektrarn, ki bodo delovale s pomočjo valovanja. Prvi prototip in delovanje takšne elektrarne je bil predstavljen leta 2004 na Škotski obali.

Izgradnja

Elektrarna stoji na številnih cevnih segmentih, ki jo sestavljajo številni zglobi. Na hidravlični zglob je nameščena hidravlična črpalka, ki je priključena na generator za proizvodnjo električne energije. Tako lahko na podoben način kot vetrnica, neposredno s pomočjo morskih valov proizvaja električno energijo. Eksistencialni prototip ima dolžino 120 metrov in je sestavljen s treh segmentov s premerom 3,5 metra, ki proizvaja okoli 750 kW električne energije. Za preprečevanje ekoloških tveganj mora delovati brezhibno, da se lahko uporabljene hidravlične tekočine dobro biološko razgrajujejo.

Prednosti pred vetrno energijo:

• pri gradnji ne potrebujemo žerjavov,
• ne potrebuje temeljev, zgolj dobro sidranje z verigo.
• pri dosedanjih napravah, ki delujejo s pomočjo valovanja predstavlja ključni problem velika in robustna naprava zaradi monstrunskega valovanja. Pri sedanjih konstrukcijah so ti problemi združeni, medtem ko veliki plovci prehajajo skozi valove.

Obstoječe elektrarne

Slika 1 – Elektrarna v sredini oktobra leta 2004

Že zgrajene elektrarne:

• Elektrarne na Škotskem z močjo 750 kW.
• Elektrarna Varzimna v severnem delu Portugalske Porto vor Pavao, oddaljena 5 km od obale in 40 m globoko v morsko globino. Tri naprave z močjo po 750 kW. Elektrarna je v sredini meseca oktobra leta 2007 uspešno prestala zadnji test in še istega leta pričela z rednim delovanjem. Na Portugalski obali računajo z izgradnjo elektrarn s skupno močjo do 15 GW.

Elektrarne v izgradnji

Slika 2 – Elektrarna med zadnjim testom v pristanišču Peniche na Portugalskem

- Elektrarna EMECOrkney pred Škotsko obalo. Štiri elektrarne bodo s skupno močjo proizvedle 3 MW električne energije. Skupina elektrarn, ki jo bo sestavljalo 40 elektrarn, bodo nameščene na enem kvadratnem kilometru morske površine bodo lahko proizvedle preko 30 MW električne energije. Cena za proizvedeno energijo je leta 2004 znašala okoli 10 Centov, ki pa bo s porastom elektrarn še drastično upadala.

Ena od možnosti izrabe energije z gubanjem valov soplavajoče naprave, ki so povezane s pregibnimi sklopi in nameščene na površini morja. Tako lahko morski valovi kompletno napravo zvijajo. Med posameznimi sklopi je nameščen hidravlični cilinder. Skozi premikanje teče delovna tekočina skozi cev, v katero je integrirana turbina in generator, ki je stisnjen v izravnalni cilinder. Proizvodnja električne energije je nehomogena in se določa s pomočjo številnih instrumentov.

S podobno konstrukcijo je nekoč delovala elektrarna Salter-Enten. Dvigovanje in spuščanje valov se je odvijalo s pomočjo odmičnega vzvoda s predimenzionirano osjo.

Pionirsko delo je pred nekaj leti opravilo podjetje Pelamis Wave Powe iz Edinburga na Škotskem. Razvili so projekt pod imenom »PELAMIS«. Elektrarna je po zunanjem videzu podobna kači. Zato je tudi dobila ime »Pelami«, kar po Grško pomeni morska kača. Štiri dolge jeklene cevi in trije »energijski pretvorni moduli« z močjo 250 kW dajejo skupno moč okoli 750 kW/h. Naprava po imenom P-750 je dolga 150 m s premerom 3,5 m in s skupno maso 700 ton.

V začetku oktobra leta 2007 ležijo tri naprave P-750 001, P-750 002 in P-750 003 pripravljene za zadnji preizkus v pristanišču Peniche,90 km severno od Lizbone.

Elektrarna Wave Dragon

Projekt Wave Dragon sestavlja valovni zbiralnik, ki valove usmerja skozi dve napravi v obliki črke v in se v sredini med njima nahaja pregrada za koncentracijo valov. Tako lahko povečani valovi tečejo skozi pregrado navzgor. Od tam teče voda preko turbine kjer poganja generator nazaj v morje.

Slika3 – Skica elektrarne Wave Dragon

Celotna naprava oziroma elektrarna je plavajoča in odmaknjena od obale ter tako ni povezana z obalo. Prototip elektrarne je bil predstavljen na Danskem na severnem delu fjorda Nissum Bredning leta 2003.

Težave

Veliko naprav je bilo v poskusnem obdobju zaradi silovitih vetrov poškodovanih ali uničenih. Predvsem je bila težava v tem, da elektrarna ni bila skozi celo leto enako obremenjena, zaradi česar je v nekaterih primerih znašala obremenitev tudi do stokrat več. Težave so se pojavljale predvsem še zaradi ne dovolj velikega poznavanja valovanja med različnimi letnimi obdobji. Zaradi še nezadostnega poznavanja delovanja elektrarn na valovih in s premajhnimi izkušnjami, vemo le o ekoloških učinkih, na primer o morskih živih bitjih, do sedaj le malo.

Slika 4 – Vizija za prihodnost morskih elektrarn

Evropski potenciali inrazvoj

V Evropi lahko po sedanjih ocenah predvidevamo približno 2-3% aktualne izrabe električne energije, ki jo proizvedemo s pomočjo naprav morskega valovanja. Največji potencial izgradnje elektrarn v prihodnosti se pričakuje v Veliki Britaniji. Tako se predvideva, da bodo v Veliki Britaniji že v kratkem pokrivali približno z 20 % vseh potreb po električni energiji. V Nemčiji so ta pričakovanja veliko manjša. Kot edini kraj, ki je namenjen za tovrstne znanstvene raziskave se nahaja južno od mesta Sylt. Na tem področju je sicer tudi globina morja prenizka za izgradnjo večjih morskih elektrarn.

V splošnem lahko ugotovimo, da gre razvoj v Evropi v smeri, da se zgradijo velike naprave v sklopu parka in so medsebojno povezane (podobnokot vetrna polja). V Združenih državah Amerike razvijajo tudi manjše elektrarne, ki bodo deloma priključene direktno na končnega potrošnika električne energije.