素描碳中和:潮汐能
2021-12-06 23:47:59
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春江潮水连海平,海上明月共潮生……

潮汐能(tide energy),是指海水周期性涨落运动中所具有的能量;其水位差表现为势能,其潮流的速度表现为动能;这两种能量都可以利用,是一种可再生能源。

月球引力的变化,引起潮汐现象。潮汐是一种世界性的海平面周期性变化的现象,由于受月亮和太阳这两个万有引力源的作用,海平面每昼夜有两次涨落。这种有规律的自然现象为人类的航海、捕捞和晒盐提供了方便。

潮汐导致海水平面的升高与降低呈周期性。每一月份满月和新月的时候,太阳、地球和月球三者排列成一直线。此时由于太阳和月球累加的引力作用,使得产生的潮汐较平时高,此种潮汐称为春潮。当地球、月球和地球、太阳成一直角,则引力相互抵消,因此而产生的潮汐较低,是为小潮。

潮汐导致海水平面周期性地升降,因海水涨落及潮水流动所产生的能量便是潮汐能。潮汐能是由潮汐现象产生的能源,它与天体引力有关,地球-月亮-太阳系统的吸引力和热能是形成潮汐能的来源。潮汐能是由日、月引潮力的作用,使地球的岩石圈、水圈和大气圈中分别产生的周期性的运动和变化的总称。由于海水各种运动中潮汐最守信并最具规律性,涨落于岸边所以很久之前就为人们所认识和利用,这种永恒的、无污染的能量,在各种海洋能的利用中是最成熟的。

海洋潮汐中蕴藏着巨大的能量。涨潮的过程中汹涌而来的海水具有很大的动能,随着海水水位的升高,就把海水的巨大动能转化为势能;在落潮的过程中,海水奔腾而去,水位逐渐降低,势能又转化为动能。世界上潮差的较大值约为13—15m,但一般说来,平均潮差在3m以上就有实际应用价值。潮汐能因地而异,不同地区常常有不同的潮汐系统,他们都是从深海潮波获取能量,但具有各自独特的特征。尽管潮汐很复杂,但是人类的科学技术水平足以对于任何地方的潮汐进行准确预报。

潮汐能作为可再生的新能源,可以间接使大气中的CO2含量的增加速度减慢。潮汐能的利用方式主要是发电。潮汐发电的主要原理是利用天体引潮力导致海水发生水平流动的动能来制造电能,给人类生活带来光明和动力。

潮汐发电,具体是利用海湾、河口等有利地形,建筑水堤形成水库以便于大量蓄积海水,并在坝中或坝旁建造水利发电厂房,通过水轮发电机组进行发电。潮汐能的能量与潮量和潮差成正比,潮汐能和水力发电相比的能量密度较低,相当于微水头发电的水平。只有出现大潮而且能量集中时,并且在地理条件适于建造潮汐电站的地方,从潮汐中提取能量才有可能。而且并不是所有的海边都适宜开发潮汐能,但是世界很多国家都已选定了相当数量的适宜开发潮汐电站的站址。

“春江潮水连海平,海上明月共潮生”,唐朝诗人张若虚在创作长诗《春江花月夜》时,做梦都不会想到他笔下的潮汐,千年之后竟然可以发电,成为碳中和产业领域的清洁能源。

张闻素2021/12/06

 
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