TEMA BROJA

Vesna Bosanac

Obnovljive energije / Ekološka energija iz mora

Plima i oseka kao izvorišta"

Pre više decenija, stručnjaci su osmislili načine dobijanja električne energije iz plimnih talasa, mada smo u fazi ranog razvoja. Napori su sada usmereni na tehološke finese kako bi posebni tipovi generatora korišćeni za uslove plima-oseka davali što više struje, smanjili uticaj na prirodnu sredinu i omogućili firmama uključenim u posao da ostvare zaradu.

Za sada je količina struje dobijene iz plimnih talasa mala. U svetu postoji svega nekoliko plimnih elektrana za koje se može reći da posluju komercijalno. Prva je napravljena u estuaru reke Rans, u Francuskoj. Najveće postrojenje je plimna elektrana na jezeru Sihva, u Južnoj Koreji. U SAD postoji nekoliko mesta gde bi struja iz plime-oseke mogla da se proizvodi po razumnim cenama. Veruje se da Kina, Francuska, Engleska, Kanada i Rusija imaju mnogo veći potencijal za korišćenje pomenutog izvora energije, i da svet može da računa na oko 40 lokacija pogodnih za gradnju plimnih elektrana.

Pokretanje biliona litara vode

Plima-oseka spadaju u alternativne izvore energije i mogu se ubrojiti u “obnovljive izvore energije”. Pošto Zemlja, njen Mesec i Sunce kruže jedni oko drugih, gravitaciono kretanje Meseca i Sunca u odnosu na Zemlju uzrokuje premeštanje ogromne količine vode u morima i okeanima naše planete, stvarajući periodična pomeranja vodene mase (vertikalna pomeranja čine plima i oseka).

Položaj Meseca i Sunca za vreme plime

Kada se linije gavitacije Zemlje i Meseca međusobno slože, uticaj dve gravitacione sile postaje veoma jak i izaziva pokretanje biliona litara vode ka obali, stvarajući tako “veliku plimu”. Slično tome, kada se linije gavitacije Zemlje i Meseca postave međusobno na 90 stepeni, uticaj dveju gravitacionih sila biva slabiji pa se voda udaljava od obala, pošto se vodena masa premešta na drugi deo Zemlje - tako nastaje “niska plima”. Plima i oseka dešavaju se dva puta tokom svakog perioda Zemljine rotacije.
Kada je Mesec u savršenom poravnanju sa Zemljom i Suncem, gravitacione sile Meseca i Sunca zajedno postaju mnogo jače nego obično, tako da velika plima postaje još izraženija, a mala plima još slabija, u svakom plimnom ciklusu. Ta se plima događa se kada je Mesec pun ili mlad.
S druge strane postoji kvadraturna plima, kada gravitacione sile Meseca i Sunca deluju jedna nasuprot drugoj pa dolazi do slabijeg dejstva na vodenu masu, tako da su razlike između plime i oseke mnogo manje - plimni talasi su slabiji. Kvadraturna plima se događa u fazama prve i poslednje četvrti Meseca.  
Plima-oseka je predvidiv fenomen koji se javlja u pravilnim razmacima: svakog dana događaju se dve jake i dve slabe plime. Jedan plimni ciklus traje oko 12 sati i 24 minuta (zove se “dnevni ciklus”). Stručnjaci mogu tačno da predvide plimu i oseku u svim okeanima naše planete mnogo godina unapred, za razliku od recimo jačine Sunca ili vetra, drugih alternativnih izvora energije. Što su plimni talasi jači, to se iz njih može dobiti više energije. Razlika u visini plime i oseke varira između 4,5 i 12,5 m, zavisno od geografskog položaja. Procenjuje se da je za ekonomičnu proizvodnju potrebna visina od bar 7 m.

Načini proizvodnje energije

Za razliku od hidrocentrala, kod plime-oseke voda teče u oba pravca, tj. uliva se u turbine i izlazi iz njih. Zato su plimni generatori napravljeni tako da proizvode struju kada se lopatice rotora okreću u bilo kom smeru (reverzibilni električni generatori su mnogo skuplji od jednosmernih).
Danas postoje tri osnovna načina za dobijanje energije iz mora: korišćenje plimnih struja, baraža i laguna.
Plimne struje: U najvećem broju slučajeva, turbine se postavljaju usred plimnih struja vodene mase koja se zbog plime-oseke veoma brzo kreće. Turbina je uređaj koji stvara energiju iz (pro)toka fluida (to može biti vazduh-vetar ili tečnost-voda). S obzirom da je voda znatno gušća od vazduha, plimna energija ima veću snagu od energije vetra.
Postavljanje turbine u plimne struje je složen posao zbog velikih dimenzija uređaja koji moraju bitiu stanju da izdrže jačinu vodene stuje. Uticaj na čovekovu okolinu može biti ozbiljan, zavisno od veličine turbine i mesta na kojem se postavlja.Najveći učinak se postiže u plitkim vodama: dobija se veća količina energije, a plovila mogu lako da zaobiđu turbine. Lopatice turbine se okreću sporo i predstavljaju malu opasnost po živi svet u moru.
Prva plimna elektrana na svetu izgrađena je 2007. u Severnoj Irskoj. Turbine su postavljene u uskom tesnacu između rukavca Strengford Laug i Irskog mora. Plima tu može da dostigne brzinu od 4 m/sec.
Baraža (brana): Potrebno je sagraditi relativno nizak zid brane nazvan “baraža”, pa voda može da se preliva preko njega ili kroz turbine. Baraže se mogu podići preko reka, zaliva i estuara.
Turbine unutar baraže koriste snagu vode na isti način kao što rečna brana zauzdava snagu reke. Kapije na brani se otvaraju dolaskom plime. Kada ona dostigne maksimum, kapije se zatvaraju i stvara se bazen ili plimna laguna. Voda se zatim ispušta kroz turbine u brani i dobija se struja (čija količina može da se drži pod kontrolom).
S druge strane, baraže mogu značajno uticati na čovekovu okolinu. Zemljište u plimnom području se remeti. Promena nivoa vode u laguni može štetno da deluje na biljni i životinjski svet. Salinitet unutar lagune se smanjuje, što utiče na bića koja tu žive. Osim toga, ribe i drugi morski organizmi mogu stradati od lopatica turbina. Ako ponestane ribe za ishranu, ptice bi mogle da potraže druga staništa.
Laguna: Reč je o delu mora delimično zaklonjenom prirodnom ili veštačkom barijerom. To mogu biti i estuari u koje se ulivaju reke, tj. postoji dotok vode. Generator u plimnoj laguni radi slično kao kod baraže. Suštinska razlika je ta što lagune mogu biti sagrađene duž prirodne obale, a elektrana u laguni mogla bi kontinuirano da proizvodi struju. Turbine rade dok se laguna puni ili prazni vodom.
Osim toga, uticaj lagune na čovekovu okolinu je veoma mali. Za njihovu gradnju mogu se koristiti prirodni materijali poput stena. Krupnije morske životinje mogu da plivaju oko zida, a manje i unutar njega. Velike grabljivice poput ajkula ne bi mogle da uplivaju u lagunu, pa bi opstale manje ribe, a zahvaljujući njima bilo bi i ptica. S druge strane, količina električne energije dobijene na ovaj način je mala i još nije isprobano u praksi. Na pomenutom principu, Kina gradi postrojenje na reci Jalu, blizu granice sa Severnom Korejom.

“Hidroavion” na dnu mora

Jaki plimni talasi i morske struje, kao što je recimo Golfska, mogli bi da se koriste za dobijanje električne energije uz pomoć podvodnih postrojenja: turbine bi se nalazile neposredno ispod površine mora ili pričvršćene za morsko dno. Princip je veoma sličan dobijanju struje iz energije vetra, sem što u ovom sučaju vodena struja teče preko lopatica rotora turbine, slično kao što snaga vetra okreće lopatice turbine na vetar. Delovi morskog dna korišćenog na pomenut način ličili bi na podvodne vetro-parkove. Pošto je voda mnogo gušća od vazduha i teče sporije, turbine koje koriste morske struje imaju manji prečnik u poređenju sa turbinama na vetar. Jedna od negativnih strana je ta što bi turbine smeštene ispod površine vode mogle da predstavljaju i opasnost za plovidbu. Stručnjaci predlažu i gradnju plimnih brana, unutar kojih bi se postavile vertikalne turbine, koje u potpunosti blokiraju kanal i navode vodu da prolazi kroz njih. Postoje projekti i za “oscilirajuće plimne turbine”: to je fiksirano krilo velikih dimenzija nazvano “hidroavion”, koje se postavlja na morsko dno. Plimna struja izaziva njegovo oscilovanje, te se ono pokreće slično kitovom repu, prateći kretanje plimnih struja. Pomeranje krila je bitno za dobijanje električne energije. Jedno od novijih rešenja predstavlja dinamsko plimno postrojenje (DTP): ogromne brane, do 50 km dužine, prostirale bi se od obale do otvorenog mora, usmeravajući plimne struje ka postojenju za dobijanje energije.

Vesna Bosanac

Kompletni tekstove sa slikama i prilozima potražite u magazinu
"PLANETA" - štampano izdanje ili u ON LINE prodaji Elektronskog izdanja
"Novinarnica"