Приливные электростанции

Раздел: Учебники

Мировой океан, как и его части (отдельные океаны и моря), в среднем находится в состоянии энергетического равновесия, т. е. в среднем для него и его частей выполняется условие баланса между приходом и расходом приливной энергии. Осредненные во времени потоки энергии W, которые получает извне или теряет данный бассейн, называют элементами или статьями (положительными либо отрицательными) его энергетического баланса. Поскольку указанные потоки характеризуются скоростью переноса энергии, элементы энергетического баланса являются мощностными характеристиками.

В общем случае приливный энергетический баланс бассейна определяется следующими основными статьями:

1)         работой приливообразующих сил WQ\

2)         энергообменом со смежными бассейнами через жидкие границы (если таковые существуют)

3)         энергообменом с твердым телом Земли WE и атмосферой WA,

4) диссипацией энергии силами трения Wo-

Первые статьи могут приводить как к поступлению энергии, так и к ее потерям, тогда как диссипация может приводить только к потерям и является отрицательным элементом баланса.

Поскольку процессы диссипации приурочены к мелководьям шельфо- вой зоны океанов, где приливные движения особенно интенсивны, эта зона является районом устойчивого «стока» приливной энергии. В то же время области открытого океана в основном являются районами поступления приливной энергии за счет работы приливообразующих сил, т. е. районами «энергетических источников». Разделение океана на зоны энергетических источников и стоков приводит к образованию горизонтальных потоков энергии от первых зон к вторым в форме приливных волн. Именно эти волновые потоки обеспечивают энергообмен между смежными бассейнами через жидкие границы (статья 2 энергетического баланса Ww)-

Неполное выполнение баланса в табл. 2.1, дающее «невязку» около 0,3 ТВт, может объясняться либо недостаточно точным учетом действующих факторов, либо наличием дополнительных механизмов диссипации в океане.

В окраинных морских бассейнах и бассейнах типа залива, представляющих наибольший практический интерес, энергетический баланс формируется принципиально иным образом. Главным источником приливной энергии для таких бассейнов является как раз волновой поток Ww, осуществляющий внутреннее перераспределение энергии в глобальном океане.

Мощностные характеристики волнового потока зависят от сечения потока, колебаний уровня и скорости, а также угла сдвига их фазы р, определяющего коэффициент мощности (cos Р). Угол сдвига Р определяет характер волны: прогрессивный при совпадении фаз уровня и скорости (cos j3 = 1 мощность потока активная) и стоячий при cos р = 0 (мощность потока реактивная). При смешанной приливной волне (0 < J0J < л/2)

мощность потока имеет как активную, так и реактивную составляющие. На  2.1 показано изменение мгновенных и средних мощностей в Ла-Манше при различном угле Р 190].

Диссипативный поток энергии в окраинном морском бассейне WD определяется либо как остаточный член при суммировании значгний Ww по всем жидким границам (метод потоков), либо путем прямого расчета (фрикционный метод) силы донного —трения по площади бассейна по квадратичному закону сопротивления. В первом случае при отсутствии данных о приливных течениях по всей площади бассейна диссипативный поток энергии приравнивается волновому Ww и тогда для опреде- ления Wp достаточно знать колебание уровня £ и течений и, v только на входе в залив.

Значения диссипации приливной энергии (гармоника М2) в некоторых окраинных бассейнах Мирового океана выражаются следующими данными, ГВт: Северное море— 29; Ирландское море — 16; Ла-Манш — 62; Бенгальский залив — 60; Желтое море — 60; Патагонский шельф — 130; зал. Фанди — 19; зал. Мэн-Фанди — 54; Бристольский залив—11; зал. Сен-Мало — 42; Мезенский залив и воронка Белого моря — 24; Пен- жинская губа — 40