Elektrownia pływowa

Co się dzieje

Grobla odcina od morza 10 km². Co 12 h 25 min poziom morza podnosi się i opada o 3 m powyżej i poniżej średniego; poziom w zbiorniku zmienia się tylko przez groblę – przez śluzy o przekroju 1500 m² i przez osiem turbin gruszkowych o średnicy 7 m, a każde z tych przejść to otwór przepuszczający Q = C·A·sqrt(2g·Δh). Operator trzyma śluzy zamknięte, gdy pływ wytwarza spad między morzem a zbiornikiem, a potem przepuszcza wodę przez turbiny, które zamieniają ρg·Q·Δh na energię elektryczną ze sprawnością 88 % i mają moc ograniczoną do 20 MW każda. Przy pracy na odpływie zbiornik napełnia się przez śluzy, gdy woda przybiera, a energia powstaje, gdy woda opada; praca dwukierunkowa wykorzystuje obie fazy.

Praca na odpływie rozpoczynana przy spadzie 3 m daje 311 MWh na pływ; praca dwukierunkowa – 409 MWh; na odpływie z rozpoczęciem przy 2 m otrzymuje się 283 MWh, przy 4 m – 328 MWh. Zbiornik napełniony przy wysokiej wodzie i opróżniony przy niskiej zawierałby ρg·A·(2a)²/2 = 503 MWh: czekanie na spad kosztuje spad, a wytwarzanie energii wymaga czasu.

Model: zbiornik to jeden poziom nad stałą powierzchnią, A·dh/dt = Q; przepływy są wypływami przez otwory, wygładzonymi na ostatnich 5 cm spadu; pływ to jedna harmoniczna; RK4 z krokiem 10 s. Bez fal, bez bezwładności wody w kanałach przepływowych, bez zmiany sprawności turbin ze spadem.

Co wypróbować

Obejrzyj cały pływ przy pracy na odpływie: zbiornik się napełnia, czeka, a potem wytwarza energię, gdy morze opada. Przełącz na pracę dwukierunkową i porównaj energię ostatniego pływu.