Az árapályerőmű egyike a kevésbé ismert megújuló energiaforrásoknak. Mi is ez? Hogy működik? Milyen lehetőségek rejlenek benne? Cikkünkből kiderül!

Mi az árapályerőmű és milyen energiát hasznosít?

Az árapályerőmű egy, a környezetünkből nyerhető, speciális energiára támaszkodó erőmű, ami egy régóta ismert természeti jelenségre épül.

Ahhoz, hogy megértsük, mi is az árapályerőmű működésének a lényege, először magával az árapály fogalmával kell tisztába kerülnünk: azzal, a Földön tapasztalható jelenséggel, amely más égitestek kölcsönhatásaként jön létre. A Földet körülvevő vízburok szintjében naponta kétszer bekövetkező változást a Nap és a Hold tömegvonzása okozza. Amikor emelkedés tapasztalható, akkor dagályról, vagyis árról, amikor csökkenés észlelhető, akkor apályról van szó.

A Nap-Hold-Föld kölcsönhatás következtében az óceán közepén a jellemző ár-apály különbség értéke 0.5 méter lenne. Azonban a Föld tengely körüli forgásából és keringéséből, valamint a tengerek és óceánok, továbbá a kontinensek szabálytalan eloszlásából következik, hogy szintkülönbség váltakozásában térben és időben nagy eltérések mutatkoznak meg.  Ezt a szintmozgást, változást, pontosabban az ebből keletkező mechanikai energiát használja ki az emberiség már a középkor óta. Gyakorlatilag tehát egy speciális vízenergiáról beszélhetünk.

Kezdetben ezeket az energiákat úgy használták fel, hogy az ideális folyótorkolatokba a gabona őrlésére és fa fűrészelésére alkalmas malmokat építettek. Napjainkban ennek az energiának a felhasználása erőművek által történik: a megfelelő gátrendszerek kialakítása mellett vízturbinák segítségével elektromos energia állítható elő.

Milyen elven működik az árapályerőmű és mennyi energiát termel?

Az árapály jelenséget gát építésével és turbina elhelyezésével hasznosítják:

1. A tengerbe ömlő folyók folyási irányával szemben feljövő dagályhullám egy gáttal szabályozhatóvá válik.
2. Ahogy emelkedik a tenger vízszintje, zsilipek segítségével a víz a gát túloldalára engedhető és a dagály tetőpontján lezárható.
3. Apálykor a gát tenger felőli oldalán apad a vízszint, tehát a folyótorkolatban rekedt víz fokozatosan átkerül az erőmű túloldalára.
4. Az energiatermelés alapmechanizmusa pedig innen már a vízerőművekéhez hasonlít, vagyis a víz a turbinán átfolyva meghajtja a generátort, ami elektromos áramot termel.

A fő különbség a vízerőművek és árapályerőművek között (a sósvízi környezettől eltekintve) az, hogy az utóbbi esetében a turbináknak változó mennyiségű vizet kell hasznosítania.
Az, hogy egy árapályerőmű mennyi idő alatt mennyi energiát termel, függ

• a turbinák mértékétől,
• típusától,
• a környezeti tényezőktől,
• illetve a környezeti sajátosságok által meghatározott szintemelkedés és csökkenés mértékétől is.

A torkolat bejáratánál a maximális árapály szint elérheti a 13 métert, ennek az energiának a hatékony hasznosítására legalább 240 MW-os erőművet kell építeni.

Mennyire biztosít stabil termelést?

Az árapályerőművek esetében a stabilitást a természeti jelenség biztosítja: a gát és a jelenség segítségével 24.8 órás periódusonként 2x lehet energiát termelni. Az árapályerőművek elvileg sokkalta stabilabb termelést biztosítanak, mint a változékonyabb szélre és napsütésre építő telepek. Ám egy turbina forgási sebessége általában alacsony, 50-100 fordulat/perc. Mivel az erőművön viszonylag rövid idő alatt igen nagy mennyiségű víz folyik át, így az ideális kihasználtság eléréséhez sok turbinára van szükség.

Mennyire elterjedt ez a megoldás?

A világon egyre több helyen alkalmaznak árapályerőművet, azonban ezen a téren rendkívüli technológiai fejlesztések váratnak magukra. A természeti jelenség hasznosítása több évszázados múltra tekinthető vissza, ám jelenlegi módja és formája még viszonylag gyermekcipőben jár.

Hol találhatóak árapályerőművek a világon?

Erőmű a Sihwa-tavon

2003 és 2010 között épült fel Dél-Koreában a jelenleg legnagyobb, működő árapályerőmű, amely 254 MW teljesítményével közel 250 000 ember áramellátását biztosítja. Egy 12,5 kilométer hosszú tengeri gáton alakították ki, amelyet még 1994-ben az áradások megfékezésére és mezőgazdasági célokra emeltek.  Éves energiatermelő képessége 552.7GWh.

A környezeti tényezőket figyelembe véve a tulajdonosok egy olyan rendszer mellett döntöttek, amelyben az energiatermelésre csak a beáramló vizet hasznosítják, a kiáramlót egyszerűen leeresztik. Az áramot 10, 25.4 MW teljesítményű merülőturbina segítségével állítják elő, az áradás víztöbbletét egy 30km² területű medencébe vezetik, majd 8 zsilipen keresztül engedik ki.

Erőmű a Rance-folyón

240 MW-os teljesítményével a világ második legnagyobb erőműve. 1961-ben kezdték el építeni, 1966 óta üzemel, és ezzel a modern értelemben vett első árapályerőmű a világon.  Az elektromosságot 24 forgatható turbina biztosítja, melyek teljesítménye egyenként 10 MW. Az általa termelt elektromosságot a 225kV-os nemzeti hálózatba csatornázzák, mely évente körülbelül 130 000 háztartást lát el. Az erőmű éves teljesítménye 540 GWh.

Készülő árapályerőmű a Swansea-öbölben

A briteknek a Swansea-öbölbe, szintén 240 MW-osra tervezett, lagúna-jellegű vízerőműve még napjainkban is készülő projekt. Az erőmű átlagosan 8,5 méteres árapálykülönbséggel dolgozik majd, 9,5 km-es gátat építenek hozzá. Évi 400 GWh kapacitással fog rendelkezni a tervek szerint.

A készülő skóciai MeyGen árapályerőmű

 Caithness északi partjainál található, és jelenleg a világ legnagyobbnak ígérkező, víz alatti turbinákkal üzemelő erőműve lesz. Teljesítményét 398 MW-ra tervezik, az erőmű részét képezi majd 61 víz alatti turbina, ami 42 ezer otthon energiaellátását biztosíthatja.

A készülő Severini árapályerőmű

A 8.6 GW-osra tervezett severni erőmű 16 km hosszan nyúlna el az itt található tölcsértorkolatban. A Románia és Szerbia határán elhelyezkedő 2 vízerőmű, a Vaskapu I. (Románia) és Vaskapu II. (Szerbia) mellé most szerb oldalon tervezik a 3. erőmű megépítését.

Milyen irányba tart az árapályerőművek jövője, van-e bennük potenciál?

Az árapályerőművek nagy jövő előtt állnak a fenntartható energiaforrásokon belül is, mivel megfelelő technológiával gazdaságosan működtethetők és számottevő kapacitással rendelkeznek. De ahogy más környezeti erőforrásnak, ennek is megvan a maga hátulütője. Amellett, hogy eredményesen, látványosan használja fel a természet energiáit, befolyásolja a környezete flórájának és faunájának életterét, életkörülményeit is.  Az árapályerőművek kapcsán tehát a következő kérdés feltárása is várat magára: önmagukban mennyire lehetnek veszélyesek a helyi vízi élővilágra és mennyire károsíthatják azt? Tudományos adatok itt.

Forrás: https://xforest.hu/arapalyeromu/

Kiemelt kép: Pixabay