Приливная электростанция

Что происходит

Дамба отсекает от моря 10 км². Уровень моря каждые 12 ч 25 мин поднимается и опускается на 3 м относительно среднего; уровень в бассейне (лагуне) меняется только через дамбу — через водопропускные затворы (шлюзы) площадью 1500 м² и через восемь капсульных гидроагрегатов диаметром 7 м, и каждое из этих отверстий пропускает Q = C·A·sqrt(2g·Δh). Оператор держит затворы закрытыми, пока колебания уровня моря создают напор между морем и бассейном, а затем пропускает воду через турбины, которые превращают ρg·Q·Δh в электроэнергию с КПД 88 %, причём мощность каждой ограничена 20 МВт. При генерации на отливе бассейн наполняется через шлюзы, пока вода прибывает, а энергия вырабатывается, пока вода убывает; двусторонняя генерация использует обе фазы.

Генерация на отливе, начинающаяся при напоре 3 м, даёт 311 МВт·ч за приливный цикл; двусторонняя генерация — 409 МВт·ч; генерация на отливе с началом при 2 м даёт 283 МВт·ч, при 4 м — 328 МВт·ч. Бассейн, наполненный в полную воду и опорожнённый в малую воду, запасал бы ρg·A·(2a)²/2 = 503 МВт·ч: ожидание напора стоит напора, а генерация требует времени.

Модель: бассейн — единый уровень над постоянной площадью, A·dh/dt = Q; расходы — истечение через отверстия, сглаженное на последних 5 см напора; прилив — одна гармоника; RK4 с шагом 10 с. Без волн, без инерции воды в водоводах, без зависимости КПД турбин от напора.

Что попробовать

Пронаблюдайте весь приливный цикл при генерации на отливе: бассейн наполняется, удерживает воду и вырабатывает энергию, пока море отступает. Переключитесь на двустороннюю генерацию и сравните энергию последнего цикла.