能源與環境題目:潮汐能源的應用姓名:彭建瑋.楊曜鴻指導老師:張崴縉目錄潮汐現象的發生潮汐發電原理潮汐發電站類型台灣的潮汐發展國外的潮汐發展結論資料來源潮汐發生的現象潮汐的發生,基本上是由於地球與其他天體的萬有引力所造成,主要的影響來自月球,其次為太陽。萬有引力大小乃是與天體的質量成正比,與兩者距離三次方成反比。太陽的質量是月球的27,154,000倍,日地距離是月地距離的390倍,所以月球對地球的萬有引力大約是太陽的2.2倍。至於其餘行星及恆星對地球的萬有引力則小很多。詳細而言,引起潮汐發生的力量稱為「引潮力」。在地球的質心(即地心)處,某天體對地球的萬有引力(向著天體方向),與該天體相對於地球之圓周運動的離心力(背著天體方向),大小相等,方向相反,其合力為零;但在地球表面各處,萬有引力與離心力其合力並不為零,兩力之向量和就是造成海水運動的引潮力。在地球表面向著該天體的一邊,距離天體較近,萬有引力大於離心力,於是產生一向著該天體而提升海水的引潮力;但在地球表面背向該天體的另一邊,離心力則大於萬有引力,於是產生一背離該天體而也是提升海水的引潮力。整個地球表面各處引潮力作用的結果,使地球海水面形成一個對稱的潮汐橢圓。如以只有月球存在為例來說明「漲潮」現象,因地球一天自轉一周,在地表某地一天中,當月亮在正上空或在地球背面時都是漲潮時(實際情況是漲潮時與月亮在正上空有一延遲時間,稱為「月潮漲潮間隙」);而當月亮在升或降時則是海水位較低時。「大潮」、「小潮」則因月球、太陽及地球之相對位而造成。在農曆朔或望時,月球、太陽及地球在一直線上,月球及太陽在地球同側或兩側,由於月球及太陽的引潮力同時相加結果,發生一個月中兩次最大的漲潮即為「大潮」(實際情形是延遲至朔或望後兩天)。在農曆的上下弦時,則是一個月中最小的滿潮即為「小潮」。除了地球、月球的自轉與公轉週期因素外,還要考慮其他所有天體各種天文上的長短週期變化,以及當地海岸、海底地形、海流等因素來決定。潮汐發電原理潮汐是因地球、太陽和月亮問的引力作用,使得海水的水位有了高低變化而形成之;海水受地球離心力和月球的引力作用,而往月球方向和相反方向凸出,這種現象稱為漲潮,由於地球每日自轉一周,所以普遍每日有漲潮、退潮各兩次。潮汐發電便是利用潮汐漲退所形成的落差,來從事發電,如下圖所示。潮汐發電就是利用海水水位高低所產生的位能,將它轉換成為電能,其方式是在海灣或河口地區圍築蓄水池,並且在圍堤的適當地點,建築可供海水流通的可控制閘門,在閘門的地方設置水輪發電機,當漲潮時,海水經由此閘門流入蓄水池並推動水輪發電機發電,退潮時海水亦經由此閘門再推動水輪發電機發電,亦即是利用海水漲潮和退潮時的水位差所產生的大量動力,來推動水輪發發電機電。潮汐發電站原理一、單庫單向型潮汐發站:只建一水庫,漲潮時進水,退潮時放水,驅動水輪發電機組以發電。二、單庫雙向型潮汐發站:只建一水庫,但其水輪電機組的結構在漲潮或退潮時均可發電,也就是只要水庫內外有電位差的存在,就可以發電。三、雙庫雙向型潮汐發站:建兩個相鄰的水庫。水輪發電機組位於兩水庫間的隔壩內,一水庫只在漲潮時進水,另一個只在退潮時放水。兩水庫水位始終保持不同,故可全日發電。另外潮汐發電條件為:足夠的潮差、可供蓄水的海灣或河口及負載的建壩寬度。台灣的潮汐發展1、雖四面環海但沿海地區潮差均小:台灣沿海之潮汐,最大潮差發生在金門、馬祖外島,約可達5公尺潮差,其次為新竹南寮以南、彰化王功以北一帶的西部海岸,平均潮差約3.5公尺,其他各地一般潮差均在2公尺以下,與經濟性理想潮差6~8公尺仍有相當差距。2、苗栗後龍至台中濱海地區有最大5.6m,平均4m的潮差,但由於台灣西部海岸大都為平直沙岸,亦缺乏可供圍築潮池的優良地形,雖不具發展潮差發電之優良條件,但乃可進一步考慮利用現有的港灣地形開發應用。3、對金門及馬祖來說,其潮差條件雖非極優越,但因該兩離島之供電成本較昂貴,若以邊際能源之效益而言,發展潮差發電即具經濟誘因,尤其金門地區更可利用現有濱海水庫,如慈湖水庫即可成為一個極適宜開發潮差發電的理想潮汐池,故台灣的潮差發電發展方向應以金門、馬祖兩離島為先驅廠址,其可供開發之潛力約有一萬瓩以上。國外的潮汐發電20世紀初,歐、美一些國家開始研究潮汐發電。第一座具有商業實用價值的潮汐電站是1967年建成的法國郎斯電站。該電站位於法國聖馬洛灣郎斯河口。郎斯河口最大潮差13.5米,平均潮差8米。一道750米長的大壩橫跨郎斯河。壩上是通行車輛的公路橋,壩下設置船閘、泄水閘和發電機房。郎斯潮汐電站機房中安裝有24台雙向渦輪發電機,漲潮、退潮都能發電。總裝機容量24萬千瓦,年發電量5億多度,輸入國家電網。1968年,前蘇聯在其北方摩爾曼斯克附近的基斯拉雅灣建成了一座800千瓦的試驗潮汐電站。1980年,加拿大在芬地灣興建了一座2萬干瓦的中間試驗潮汐電站。試驗電站、中試電站,那是為了興建更大的實用電站做論證核准備用的。法國朗斯電站到目前為止,由於常規電站廉價電費的競爭,建成投產的商業用潮汐電站不多。然而,由於潮汐能蘊藏量的巨大和潮汐發電的許多優點,人們還是非常重視對潮汐發電的研究和試驗。據海洋學家計算,世界上潮汐能發電的資源量在10億千瓦以上,也是一個天文數字。潮汐能普查計算的方法是,首先選定適合建潮汐電站的站址,再計算這些地點可開發的發電裝機容量,疊加起來即為估算的資源量。世界上適合建設潮汐電站的20幾處地方,都在研究、設計建設潮汐電站。其中包括:美國阿拉斯加州的庫克灣、加拿大芬地灣、英國塞文河口、阿根廷聖約瑟灣、澳大利亞達爾文范迪門灣、印度坎貝河口、俄羅斯遠東鄂霍茨克海品仁灣、韓國仁川灣等地。隨著技朮進步,潮汐發電成本的不斷降低,進入2l世紀,將不斷會有大型現代潮汐電站建成使用。英國科學家在德文郡北部距海岸1.5公里的海洋中,建造了世界首座潮汐渦輪發電機。這台潮汐發電機為單轉子發電系統,裝有一個11米長的葉片,可產生300千瓦的電力。發電機主體部分安裝在一個活動支架上,發電時處於水下,需維修時可浮出水面。這座潮汐渦輪發電機同時也是一台實驗機,將為今後大規模開發潮汐渦輪發電機提供實驗數據。這項英國貿工部和歐盟投資300萬鎊的項目由英國洋流渦輪發電機公司負責開發。公司人員馬丁.懷特稱,這種潮汐發電機的樣子與現代風力發電機很相像,工作原理也完全相同。所不同的是,風力發電機以風為動力,而潮汐發電機則以海洋洋流為動力。據估計,英國沿岸的潮汐能量至少有1000萬千瓦,大約是英國現有核電站所發電力的一半。如能充分加以利用,對實現英國的再生能源計劃具有現實意義。潮汐發電的支持者們認為,潮汐發電將成為風力發電的有力競爭對手,因為海流要比風力更加穩定可靠,而且潮汐發電機的主要部分都在水下,只有一小部分露出水面,不會像風力發電機那樣破壞自然景觀。此外,潮汐發電機的葉片轉速很慢,只有每分鐘20轉,不會對魚等海洋動物造成傷害。以前,科學家曾建造過一些實驗性潮汐發電機,但真正作為永久性潮汐發電裝置這還是第一個。科學家們希望,這台發電機所發電力能於今年8月並入全國電網。年底,他們將把目前的單轉子潮汐發電系統改裝為由兩台渦輪發電機組成的雙轉子系統,如運轉情況良好,他們計劃在該海域建立一個潮汐發電機組義大利發明潮汐發電機可減輕環境污染。結論所謂的潮汐發電~就是運用海水位的落差來發電的~這就跟太陽能發電一樣是是屬於天然資源~所以使用起來是不會破壞自然生態..以未來趨勢來看~潮汐的發展運用~應該會成為主流來代替許多會破壞生態的發電方式.資料來源://140.128.171.6/resource/science/resource/power/total/total4.htm://pck.bio.ncue.edu.tw/pckweb/database/pckchem/pollute.htm
本文标题:能源与环境
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