UDŽBENICI SVEUČILIŠTA U SPLITU MANUALIA UNIVERSITATIS STUDIORUM SPALATENSIS

Izdavač

Kemijsko-tehnološki fakultet Split, Teslina 10/V

tel. 021/329440 fax. 021/329461

Recenzenti Prof. dr. sc. Mile Dželalija,

Prirodoslovno-matematički fakultet u Splitu Prof. dr. sc. Nenad Kuzmanić,

Kemijsko-tehnološki fakultet u Splitu

Uredila Mr. sc. Draga Krpan-Lisica, viša pred.

ISBN 978-953-98372-2-6 http://www.ktf-split.hr/bib/index.html Odobreno Odlukom Senata Sveučilišta u Splitu broj 01-1-71/14-2-2012. od. 29. lipnja 2012.

------------------------------------------- CIP - Katalogizacija u publikaciji S V E U Č I L I Š N A K N J I Ž N I C A U S P L I T U UDK 551.466 KRPAN-Lisica, Draga Energija mora <Elektroni čka gra ña> / Draga Krpan-Lisica. - Split : Kemijsko- tehnološki fakultet, 2012. - (Udžbenici Sveu čilišta u Splitu = Manualia Universitatis studiorum Spalatensis) Pristup: World Wide Web. URL: http://www.ktf-split.hr/bib/index.html. - Stv. nasl. s nasl. zaslona. - Publikacija u formatu PDF; sadrži 87 str. - Bibliografija. ISBN 978-953-98372-2-6 I. Energija valova -- Primjena 140807002 -------------------------------------------

Mr. sc. Draga Krpan-Lisica

Energija mora

Kemijsko-tehnološki fakultet Split, 2012.

Predgovor Važna tema gospodarstva mnogih zemalja zasigurno je energetika, u okviru koje je osobito uočljiv porast interesa za obnovljive izvore energije, za što postoji više razloga. Na prvome je mjestu sveprisutna rastuća potreba za energijom, uvjetovana, ponajprije, eksplozivnim porastom broja stanovnika i težnjom nerazvijenih zemalja za izlaskom iz siromaštva, koja se nužno temelji na sve većoj potrošnji energije, iako je povećana potrošnja energije prisutna i u razvijenim zemljama. Ne treba zanemariti ni prijepore oko nuklearne energije. Iako se povremeno čine zapretanima, ovi prijepori se, zgodimice, poput feniksa obnavljaju iz pepela. To osobito dolazi do izražaja nakon nuklearnih katastrofa ili, pak, nakon velikih elementarnih nepogoda koje mogu ugroziti rad nuklearnih elektrana (sjetimo se, primjerice, nuklearke Fukushima u Japanu, nakon potresa i katastrofalnoga cunamija, u ožujku 2011. godine). Svakako treba istaknuti da je, nakon razdoblja gotovo obijesnoga trošenja fosilnih goriva, prisutna i zastrašujuća, poput tamne sjene nad čovječanstvom natkriljena prijetnja neizbježnoga kraja zaliha fosilnih goriva, ali i suočavanje sa sudbonosnim posljedicama takvoga trošenja, zbog pojačanoga učinka staklenika. I bez daljnjega nabrajanja, već su i ovi navedeni razlozi dovoljni da opravdaju povećani interes za obnovljive izvore energije: razvijena je svijest o tome da hitno treba mijenjati načine proizvodnje energije, ali i načine njezina trošenja. Ne čudi, stoga, ni povećani interes za korištenje energije mora, što je osobito došlo do izražaja tijekom posljednjih desetljeća, kada su i neke već gotovo zaboravljene ideje doživjele renesansu. Budući da je oko 70 % Zemljine površine prekriveno morem, ono je, uistinu, najveći sunčani kolektor na Zemlji te sadrži dragocjene količine energije koje se ne smije ignorirati. Svakako, u obzir treba uzeti i onaj dio energije mora koji je posljedica gravitacijskoga djelovanja Mjeseca i Sunca. Upravo to me je navelo da napišem priručnik "Energija mora". U njemu sam, kronološki, dotaknula osnovne načine korištenja toplinske energije mora, energije morskih valova te energije plime i oseke, a uz to sam iznijela i najnovija postignuća u korištenju ovih vidova energije. Unatoč problemima koji zasad prate korištenje energije mora, možemo reći da je ono vrlo izgledno te da će u budućnosti, nedvojbeno, more predstavljati važan izvor obnovljive energije. Sveučilišni priručnik "Energija mora", kao nužna nadopuna postojeće literature, namijenjen je prvenstveno studentima Kemijsko-tehnološkog fakulteta (predmet "Energija i razvoj" na Diplomskome studiju kemijske tehnologije – smjer Zaštita okoliša i na Diplomskome studiju kemije – smjerovi Organska kemija i biokemija te Kemija okoliša, predmet "Energetika" na Stručnome studiju kemijske tehnologije – smjerovi: Kemijska tehnologija i materijali te Prehrambena tehnologija). Nadam se da će priručnik biti zanimljiv i studentima ostalih tehničkih fakulteta koji imaju predmete sličnoga programa, ali i svima onima koje zanima navedena problematika.

Sadržaj 1. Uvod....................................................................................................................................... 6 2. Korištenje toplinske energije mora .................................................................................... 9

2.1.1. Otvoreni proces (Claudov proces).......................................................................... 10 2.1.2. Zatvoreni proces..................................................................................................... 11

2.2. Komplementarni proizvodi oceanskih elektrana..................................................... 12 2.3. Problemi pri korištenju toplinske energije mora ..................................................... 14 2.4. Konstrukcija OTEC elektrana................................................................................... 15

2.4.1. Nestacionarna OTEC postrojenja........................................................................... 15 2.4.2. Stacionarna OTEC postrojenja............................................................................... 17

2.5. Povijesni pregled......................................................................................................... 18 3. Korištenje energije morskih valova.................................................................................. 24

3.1. Osnovne značajke vala................................................................................................ 25 3.2. Osnovni načini korištenja energije morskih valova................................................. 26

3.2.1. Oscilirajući vodeni stupac ...................................................................................... 26 3.2.1.1. OWC postrojenje s jednosmjernom turbinom................................................. 27 3.1.1.2. OWC postrojenje s dvosmjernom turbinom (Wellsova turbina)..................... 27

3.2.2. Oscilirajuće plutače ................................................................................................ 34 3.2.2.1. Edinburška (Salterova) patka .......................................................................... 35 3.2.2.2. AquaBuOY plutače ......................................................................................... 37 3.2.2.3. Valni stroj Pelamis .......................................................................................... 42

3.2.3. Usmjeravajući kanali (apsorberi valova)................................................................ 50 3.3. Problemi pri korištenju energije morskih valova .................................................... 54

4. Korištenje energije plime i oseke ...................................................................................... 55 4.1. Pojava plime i oseke.................................................................................................... 56 4.2. Osnovne značajke plime i oseke................................................................................. 61 4.3. Plimne elektrane.......................................................................................................... 64

4.3.1. Kopnene plimne elektrane...................................................................................... 64 4.3.1.1. Načelo rada kopnene plimne elektrane ........................................................... 65 4.3.1.2. Problemi pri radu kopnenih plimnih elektrana................................................ 66 4.3.1.3. Plimna elektrana La Rance.............................................................................. 67 4.3.1.4. Plimna elektrana Annapolis ............................................................................ 75 4.3.1.5. Projekt Severn Barrage.................................................................................... 76

4.3.2. Pučinske plimne elektrane...................................................................................... 77 4.3.2.1. Prednosti postrojenja s plimnim turbinama..................................................... 77 4.3.2.2. Projekt Seaflow ............................................................................................... 78 4.3.2.3. Projekt SeaGen................................................................................................ 79 4.3.2.4. Projekt tvrke Verdant Power ........................................................................... 84

Pogovor.................................................................................................................................... 86 Literatura................................................................................................................................ 87

6

1. Uvod

Čovik je gospodar svega, samo je mora rob, more ga ìsā do neba, more ga kàlā u grob. (Meni nepoznat autor.)

More je odvajkada inspiriralo pjesnike, potičući njihovu maštu da raširi krila. Prije približno pet stoljeća na valovima mora počela se zibati i kolijevka tek roñene hrvatske književnosti. Za čarobne, često nemirne, obale istočne strane Jadranskoga mora neraskidivo je vezan i važan dio naše povijesti, nastale u vjekovnome kovitlacu raznih naroda i kultura. Svojom veličajnošću i tajanstvenošću more je oduvijek u ljudima izazivalo divljenje i strahopoštovanje. Ni ja nisam izuzeta od toga: od kada seže moje sjećanje zatravljena sam ljepotom i ponizna pred silinom mora. Osobine mora toliko su apsolutne da mu ljudi od davnina pridaju konotacije božanskoga: nešto toliko savršeno može biti samo djelo Stvoritelja, ono je njegov materijalni dokaz. More krije neprocjenjiva bogatstva i mnoge tajne, koje ne odaje ni lako ni usputno. Samo odabrani, hrabri i najuporniji vizionari, uspijevaju otkriti poneku od njih. S obala mora kretalo se i u otkrivanje novih zemalja, ponekad, nažalost, i s tragičnim posljedicama, ali ponajčešća posljedica bilo je širenje obzora – osvajanje novih spoznaja. More je oduvijek povezivalo ljude te ga većina ljudi najbolje poznaje upravo iz toga aspekta. U sveučilišnome priručniku "Energija mora" sagledat ćemo more iz relativno novoga aspekta: mogućnost proizvodnje električne energije korištenjem energije mora.

7

I kad je mirno, ili tek blago uzbibano ...

...i kad je olujno i zastrašujuće, ...

8

...more je spremnik silne količine energije Odakle moru ta silna količina energije? Dio energije koja se od Sunca širi svemirskim prostranstvom dolazi i do površine Zemlje, nakon što proñe kroz njezinu atmosferu. Procijenjeno je da ta prizemno dozračena energija Sunčeva zračenja iznosi približno 2,661 ⋅⋅⋅⋅ 1024 J godišnje. Ta se energija raspodijeli izmeñu površine mora (oko 70 % površine Zemlje) i površine kopna (oko 30 % površine Zemlje). Uz pretpostavku jednake površinske gustoće dozračene energije, zaključujemo da do površine mora dospijeva oko 70 % ukupne energije koja od Sunca dolazi do površine Zemlje – približno 1,862 ⋅⋅⋅⋅ 1024 J godišnje. Ta se energija pojavljuje kao:

� toplinska energija mora (I. derivacija Sunčeve energije)

� energija morskih valova (II. derivacija Sunčeve energije).

Svakako, u obzir treba uzeti i

� energiju plime i oseke (posljedica gravitacijskoga djelovanja Mjeseca i Sunca).

Kako se ova energija može koristiti? Krenimo navedenim redom.

2. Korištenje toplinske energije mora (OTEC – engl. Ocean Thermal Energy Conversion)

10

2.1. Oceanske elektrane Godišnji sadržaj toplinske energije mora iznosi približno 1021 J. Dio ove energije može se koristiti za pogon toplinskih strojeva u oceanskim elektranama, zahvaljujući razlici temperatura, ∆t, izmeñu površinskoga sloja i sloja na dubini od više stotina metara (ponekad i više od tisuću metara). Zbog male razlike temperatura (tamo gdje je najpovoljnije ∆t ≈ 20 °C) mala je i djelotvornost postrojenja koja koriste toplinsku energiju mora: teorijska vrijednost djelotvornosti manja je od 7 %, dok je stvarna vrijednost najviše 4 %.

Sl.2.1. Prosječne godišnje temperaturne razlike (°C)

izmeñu tople površinske vode i vode na dubini od 1000 m: najpoželjnija područja su unutar žutih granica (∆t ≥ 20 °C)

Najpovoljnije su lokacije oceanskih elektrana u tropskome području, otprilike izmeñu:

� rakove obratnice (23,5° sjeverne geografske širine) i

� jarčeve obratnice (23,5° južne geografske širine). Za ovakav način proizvodnje električne energije najlogičnija područja su tropski otoci, jer na njima postoje:

� povoljni fizikalni uvjeti � rastuća potreba za energijom.

Oceanski temperaturni gradijent može se koristiti u postrojenjima:

� s otvorenim procesom (Claudov proces) � sa zatvorenim procesom.

2.1.1. Otvoreni proces (Claudov proces) U otvorenome procesu (slika 2.2.) radna tvar je morska voda. Topla površinska voda (temperatura približno 25 °C) izravno isparava pri niskome tlaku u vakuumskim komorama (isparivač). Nastala vodena para (desalinirana) pri ekspanziji pokreće niskotlačnu parnu turbinu, a parna turbina pokreće generator. Po izlasku iz turbine ekspandirana vodena para hladi se dubinskom vodom (temperatura oko 5 °C) i ukapljuje u ukapljivaču (kondenzator). Nastala voda, ako je u izmjenjivaču topline odijeljena od hladne dubinske morske vode, može se konzumirati ili koristiti u poljoprivredi (navodnjavanje).

11

VAKUUMSKI ISPARIVAČ TURBINA

GENERATOR

G

Hladna dubinskamorska voda

(≈ 5 °C)

UKAPLJIVAČ

Topla površinskamorska voda

(≈ 25 °C)

Pitka voda

Desaliniranavodena para(nezasićena)

Desaliniranavodena para(zasićena)

2.1.2. Zatvoreni proces U zatvorenome procesu (slika 2.3.) radna tvar je kapljevina temperature ključanja oko 20 °C, pri radnome tlaku (freoni, amonijak, propan ...). Koristeći toplinu površinske morske vode radna tvar isparava u isparivaču. Nastala para pri ekspanziji pokreće parnu turbinu, a parna turbina pokreće generator. Ekspandirana para se ukapljuje u ukapljivaču (hladnom dubinskom vodom) te se vraća u isparivač (preko crpke sa zagrijavanjem, uz povećanje tlaka).

UKAPLJIVAČ

ISPARIVAČTURBINA

GENERATOR

G

Topla površinskamorska voda

(≈ 25 °C)

Hladna dubinskamorska voda

(≈ 5 °C)

Slika 2.2. OTEC: shema otvorenoga procesa

Slika 2.3. OTEC: shema zatvorenoga procesa

12

2.2. Komplementarni proizvodi oceanskih elektrana Troškovi ulaganja u OTEC postrojenja ne mogu se namiriti današnjom cijenom proizvedene električne energije, što nužno upućuje na iznalaženje različitih načina višestrukoga korištenja ovih postrojenja. Već smo vidjeli da se u otvorenome procesu, osim električne energije, proizvodi i pitka voda (desalinacija morske vode), što je jako važno, posebice za otoke. Uz to, nakon ispuštanja iz OTEC postrojenja (i u otvorenome i u zatvorenome procesu), hladna dubinska voda, bogata hranjivim solima, može se koristi i za:

� marikulturu, primjerice uzgoj školjkaša, jastoga, lososa ... � rashladne sustave � ekstrakciju minerala (primjerice Mg, B, NaCl) koja je, inače, ekonomski upitna, ali u

kombinaciji s OTEC postrojenjem, postaje ekonomski opravdanija. Ovi komplementarni proizvodi čine OTEC postrojenja dodatno zanimljivima (slika 2.4.).

Slika 2.4. Shematski prikaz korištenja OTEC sustava:

� proizvodnja električne struje � proizvodnja pitke vode � marikultura � rashladni sustavi

alge

Marikultura:

jestive crvene alge

petrovo uho

oštrige jastozi račići losos

fitoplankton

zooplankton

električna struja

topla voda

Sunce

hladna voda

desalinirana voda

ispuštanje hladne vode

OTEC

klimatizacija zgrada

natapanje

piće

hlañenje zraka

hlañenje vode

13

Proizvodnja pitke vode korištenjem OTEC-a U otvorenome procesu izravno se proizvodi pitka voda – primjerice u postrojenju snage 1 MW može se proizvesti oko 2,271 milijuna litara pitke vode dnevno. Ova proizvodnja osobito je značajna na otocima s ograničenom količinom pitke vode. Osim za piće ta se voda može koristiti i za natapanje u poljoprivredi.

Slika 2.5. Površinski izmjenjivač topline (desalinacija vode) u OTEC postrojenju koje je radilo (1993. – 1998.) godine,

Keahole Point, otok Hawaii, SAD Proizvodnja vodika korištenjem OTEC-a Ako OTEC postrojenje nije smješteno na kopnu veliki problem predstavlja dovoñenje električne struje do kopna, podmorskim kabelima. U tome slučaju vrlo zanimljiv način korištenja električne struje, proizvedene u OTEC postrojenju, njezino je izravno korištenje za proizvodnju vodika. Osnovne faze u proizvodnji vodika su:

� elektroliza vode � ukapljivanje nastaloga vodika � otpremanje ukapljenoga vodika brodovima u svjetska industrijska središta (koristi se

kao gorivo ili u kemijskoj industriji).

14

Slika 2.6. Vodik se proizvodi elektrolizom vode na OTEC platformi, pričvršćenoj za kontinentski šelf,

te se ukapljuje i otprema brodovima (koristi se kao gorivo ili u kemijskoj industriji)

2.3. Problemi pri korištenju toplinske energije mora

� Mali je broj pogodnih lokacija, budući da treba postojati koegzistencija više čimbenika: � ∆t ≈ konst., što je ostvareno u tropskome području � dovoljna dubina mora, da bi ∆t bio što veći � blizina obale, da bi bili što manji troškovi prijenosa energije do kopna.

� Visoka su ulaganja, jer su velike dimenzije postrojenja, pri čemu se čak cca 75 %

troškova odnosi na dovod hladne dubinske morske vode, koji treba biti dovoljno dug, da bi se mogla ostvariti potrebna razlika temperatura, ∆t.

� Konstrukcijski materijali izloženi su:

� koroziji � obraštaju � vremenskim nepogodama.

� Veliki dio proizvedene energije troši se za vlastiti pogon (hladna se voda crpkama

podiže s dubine od više stotina metara, ponekad i s dubine veće od tisuću metara).

15

2.4. Konstrukcija OTEC elektrana OTEC elektrane mogu biti sagrañene kao:

� nestacionarna postrojenja � stacionarna postrojenja.

2.4.1. Nestacionarna OTEC postrojenja Ova postrojenja mogu biti izvedena kao:

� usidrene plutajuće platforme � brodska postrojenja.

Uglavnom su to postrojenja za pučinski (engl. off shore) rad; poželjnija su za sustave veće snage, ali imaju niz nedostataka:

� Kabeli i cjevovodi pričvršćeni za plutajuću platformu podložniji su oštećenju, posebice za vrijeme oluje. Na velikoj dubini, ponekad i većoj od 1000 m, teško se održavaju i popravljaju pa trebaju biti konstruirani tako da odole mnogim nedaćama.

� Ako je postrojenje predviñeno za isporuku električne energije u električnu mrežu, ono

treba biti relativno stacionarno. Sidrenje je jedan od načina da se to osigura, ali cijena sidrenja, čak i na manjim dubinama, može onemogućiti komercijalno korištenje postrojenja.

Slika 2.7. Shema rada usidrene plutajuće OTEC platforme

ispuštanje vode topla površinska voda

1000 m

SIDRENI KABEL

PRIJENOSNI KABEL

hladna voda

16

Slika 2.8. Futuristički dizajn plutajućih OTEC platformi za Queensland (Australija); autor Dean Willey, prezentirano 2005. godine inicijativom australskoga

Society for Sustainability and Enviromental Engineering (uočite ogromne dimenzije platforme – usporeñivanjem s helikopterom)

Slika 2.9.Brodska postrojenja OTEC elektrana

17

2.4.2. Stacionarna OTEC postrojenja Ova postrojenja mogu biti izvedena kao:

� pučinska postrojenja (platforma pričvršćena za kontinentski šelf) � kopnena postrojenja.

Slika 2.10. OTEC platforma pričvršćena za morsko dno (projekt Xenesys Inc., Japan)

Slika 2.11. Eksperimentalno kopneno OTEC postrojenje, Keahole Point, Hawaii, SAD

18

2.5. Povijesni pregled 1881. godina Ideju korištenja oceanskog temperaturnog gradijenta za proizvodnju električne energije prvi je iznio Jacques-Arsene d'Arsonval (turbine pogonjene amonijakom). 1920. godina Georges Claude, mlañi d’Arsonvalov suradnik, prvi je izgradio (u Francuskoj) pokusno postrojenje (koristilo je toplu vodu iz elektrane).

1930. godina Claude je konstruirao kopneno postrojenje (otvoreni proces), izlazne snage 22 kW, s niskotlačnom turbinom (zaljev Mantanzas, Kuba). Postrojenje je funkcioniralo, ali je bilo neefikasno: neto P = 0 (neto snaga je razlika izlazne i ulazne snage). 1935. godina Claude je konstruirao plutajuće postrojenje (otvoreni proces), smješteno na teretnjaku usidrenome pokraj obale Brazila. Postrojenja na Kubi i u Brazilu uništena su u olujnome nevremenu. S otvorenim procesom Claude nikad nije postigao neto P > 0.

Slika 2.12.

a) Jacques-Arsene d'Arsonval (1851. – 1940.), pripadnik staroga francuskog plemstva, znameniti fiziolog, osobito poznat po primjeni električne struje u liječenju, jedan od tvoraca Deprez-d'Arsonvalova galvanometra, začetnik ideje korištenja toplinske energije mora b) Georges Claude (1870. – 1960.), prvi koji je utjelovio d’Arsonvalovu ideju; ovaj inventivni inženjer (neki ga smatraju "francuskim Edisonom") poznatiji je po otkrićima u području ukapljivanja zraka i dr. plinova (pri čemu je otkrio i način dobivanja neona) te po izumu moderne neonske svjetiljke i neonskih reklama (nažalost, nad njim je nadvijena sjena kolaboracije s Nijemcima u 2. svjetskom ratu)

a) b)

19

Slika 2.13. Cjevovod (2 km), promjera veličine čovjeka, za opskrbu kopnenoga OTEC postrojenja hladnom dubinskom vodom,

zaljev Matanzas, Kuba, 1930. god. (zbog velikih dimenzija dovod hladne vode je vrlo skup dio postrojenja)

Slika 2.14. Polaganje Claudeova cjevovoda za hladnu vodu, zaljev Matanzas, Kuba, 1930. god.

20

1956. godina Francuski znanstvenici načinili su studiju za postrojenje u Abiñanu (Obala bjelokosti), koje je trebalo imati neto P > 0 (P = 5,5/3,5 MW). U tome je postrojenju bilo potrebno P = 2 MW samo za crpljenje hladne dubinske vode. Nažalost, postrojenje nikad nije bilo dovršeno zbog previsoke cijene, a odluci o nedovršavanju postrojenja uvelike je doprinijela i činjenica da je u blizini bila izgrañena hidroelektrana. 1979. godina – napokon uspjeh! Sve do ove godine korištenje toplinske energije mora bilo je samo ideja, stara stotinjak godina, vrlo zanimljiva i dobrano žilvernovska. U kolovozu 1979. godine proradilo je američko postrojenje MINI-OTEC (P = 52/15 kW). Postrojenje je bilo smješteno na otpisanome brodu Mornarice SAD-a, usidrenome na pučini (betonsko sidrište), na dubini od oko 900 m, udaljenome nešto više od 2,4 km od obale, ispred Keahole Pointa, na otoku Hawaii (Big Island) – savezna država Havaji, SAD. Bilo je to prvo eksperimentalno postrojenje sa zatvorenim procesom. Ujedno, ovo je bila prva uspješna OTEC proizvodnja sa zatvorenim procesom (neto P > 0) – proizvodilo se više električne energije nego što se trošilo za proizvodnju te iste energije. Struje je bilo dovoljno za osvjetljavanje broda te pogon računala i televizora. U zatvorenome procesu postrojenja MINI-OTEC crpke su podizale hladnu vodu, temperature 4,44 °C, s dubine od 760 m (oko 10 200 l/min), a koristila se i jednaka količina tople površinske vode, temperature 26,67 °C. Radna tvar je bio amonijak, koji je isparavao u pločastome izmjenjivaču topline, načinjenome od titana, koji se nalazio na ulasku tople površinske vode. Nastala para pokretala je turbinu, a turbina je pokretala električni generator. Po izlasku iz turbine para amonijaka odlazila je u drugi izmjenjivač topline (takoñer načinjen od titana), koji se nalazio na ulasku hladne dubinske vode, u kojem se amonijak ukapljivao i ponovno koristio. Dovod hladne dubinske vode, koji predstavlja i najskuplji dio cjelokupnoga postrojenja (oko 75 % ukupnih troškova), u morskoj vodi izložen je obraštaju različitim organizmima koji žive u moru, što predstavlja velik problem, zbog čega odabir konstrukcijskih materijala predstavlja velik izazov. Za smanjivanje problema obraštaja kao izrazito pogodan materijal pokazao se polietilen, koji se i zbog svojih ostalih svojstava – čvrstoće i fleksibilnosti – pokazao gotovo idealnim materijalom za izradu dovoda (korišten je i za vezu s betonskim sidrištem.) Iako je dovod hladne dubinske vode u postrojenju MINI-OTEC imao veliku duljinu, promjer dovoda bio je samo 0,61 m, zbog čega je i protok vode bio relativno skroman, a shodno tomu i izlazna snaga te neto snaga postrojenja – vjerojatno zbog toga i ono "MINI" u nazivu postrojenja. Unatoč tomu što su rezultati rada postrojenja MINI-OTEC bili izrazito slabašni, važnost ovoga postrojenja bila je u tome što je ono bilo dokaz da ideja korištenja toplinske energije mora nije samo teorijski dobra – pokazala se i ostvarivost te ideje u praksi. Postrojenje MINI OTEC bilo je proglašeno jednim od deset istaknutih inženjerskih postignuća 1980. godine u SAD-u (National Society of Professional Engineers).

21

Slika 2.15. Prvo eksperimentalno brodsko postrojenje sa zatvorenim procesom, MINI-OTEC,

na kojem je1979. godine izvršena prva uspješna OTEC proizvodnja (neto P > 0), Keahole Point, otok Hawaii, SAD

1981. godina Sagrañen je američki eksperimentalni brod-elektrana OTEC-1, snage 1 MW. Povećanjem dimenzija dovoda hladne dubinske vode (slika 2.16.) porasla je i snaga postrojenja.

Slika 2.16. Postavljanje cjevovoda za OTEC-1 (1981. god.), američki eksperimentalni brod-elektranu (1 MW)

22

1982. godina Na otoku Nauru, usred Tihoga oceana, proradilo je japansko demonstracijsko kopneno postrojenje, neto snage P > 0 (P = 100/31,5 kW). To je bilo postrojenje sa zatvorenim procesom:

� radna je tvar bio freon � cjevovod za hladnu vodu položen je do dubine od 580 m � izmjenjivač topline napravljen je od titana.

Umjesto skupoga titana za izradu golemih izmjenjivača topline kasnije su se koristile aluminijske legure. Obraštaj u hladnome moru nije problem, a u toplome moru može se kontrolirati povremenim kloriranjem (70 ppb/h dan). Razdoblje (1993. – 1998.) godine U Keahole Pointu na otoku Hawaii (SAD) u navedenome razdoblju radilo je eksperimentalno kopneno postrojenje s otvorenim procesom (P = 210/103 kW). Bilo je to najveće i najdjelotvornije kopneno OTEC postrojenje.

Slika 2.17. Eksperimentalno kopneno OTEC postrojenje s otvorenim procesom,

Keahole Point, otok Hawaii, SAD

površinski izmjenjivač topline (para →→→→ pitka voda)

23

Razdoblje (2000. – 2010.) godine U suradnji s Japanom (Saga University) u Indiji je izgrañeno brodsko OTEC postrojenje Sagar Shakti, (slike 2.18. i 2.19.). Postrojenje, sa zatvorenim procesom, smješteno je na teglenici duljine 72 m. Dovodom hladne vode, promjera 1 m, podiže se hladna voda s dubine od 1 000 m (1 415 kg/s). Snaga postrojenja je 1 MW. Godine 2004. objavljeno je da indijska vlada namjerava postaviti veliki broj OTEC ureñaja.

Slika 2.18. OTEC brod Sagar Shakti (indijsko-japanska suradnja)

Slika 2.19. OTEC brod Sagar Shakti:

2009. godine japanska firma Xenesys izradila je studiju izvodljivosti za OTEC postrojenje na Tahitiju, snage 5 MW, za koje će francuska vlada snositi pola troškova. U kolovozu 2010. godine japanska vlada objavila je da će graditi OTEC postrojenje, za koje će do 2015. god. u proračunu biti predviñeno 3 milijarde jena. Ovo postrojenje trebalo bi 2016. godine početi s komercijalnom proizvodnjom!

a) b)

a) računalno kontroliranje procesa b) turbina OTEC postrojenja

3. Korištenje energije morskih valova

25

3.1. Osnovne značajke vala Valovi su vjetrom prouzročeno kretanje vodenih masa, kod kojega je gustoća energijskoga toka puno veća od gustoće energijskoga toka vjetra koji ih uzrokuje. Prosječna gustoća energijskoga toka morskih valova iznosi 10 kWm-2. Za usporedbu s time recimo da gustoća energijskoga toka olujnoga vjetra (v = 20 ms-1) iznosi samo 2 kWm-2. Osnovne značajke vala su:

� Visina, δ (vertikalna udaljenost vrha brijega i susjednoga dola)

� Valna duljina, λ

� Frekvencija, f.

Slika 3. 1. Osnovne značajke vala Navedene značajke vala ovise o nizu čimbenika, prvenstveno o:

� brzini vjetra � dubini mora � konfiguraciji podmorja � udaljenosti od obale � konfiguraciji obale.

Kako osnovne značajke vala utječu na njegovu snagu? Snaga vala odreñena je izrazom: P = 1,26 f λ δ2 [kW] (3.1) Godišnja energija morskih valova duž svih obala procijenjena ja na približno 3 · 1019 J. Iako je ova energija naširoko rasprostranjena te nije konstantna (ni s obzirom na mjesto pojavljivanja ni s obzirom na vrijeme pojavljivanja) ispituju se različite mogućnosti njezina korištenja, posebice za proizvodnju električne energije. U razvoju elektrana pogonjenih valovima najviše su postigle visokoindustrijalizirane pomorske zemlje: Ujedinjeno kraljevstvo Velike Britanije i Sjeverne Irske (UK), Japan, Skandinavske zemlje i Australija.

brijeg dol

razina mirnoga mora

δ

λ

26

3.2. Osnovni načini korištenja energije morskih valova Energija morskih valova može se koristiti za proizvodnju električne energije na više načina, a osnovni su oni koji koriste:

a) oscilirajući vodeni stupac

b) oscilirajuće plutače c) usmjeravajuće kanale (apsorberi valova).

Slika 3.2. Osnovni načini korištenja energije morskih valova

3.2.1. Oscilirajući vodeni stupac (OWC – engl. Oscillating Water Column) Vertikalna betonska ili čelična komora, koja je djelomično pod morem, ima otvor ispod morske površine. Unutar komore je stupac vode, iznad kojega je stupac zraka. Zbog nadolaženja valova vodeni stupac u komori oscilira. Prilikom podizanja vodeni stupac potiskuje stupac zraka, stlačeni zrak pogoni zračnu turbinu, a ona pogoni električni generator. OWC postrojenje može biti:

� s jednosmjernom turbinom � s dvosmjernom turbinom (Wellsova turbina).

a) b) c)

27

3.2.1.1. OWC postrojenje s jednosmjernom turbinom Postrojenje s jednosmjernom turbinom (slika 3.3.) ima sustav jednosmjernih (nepovratnih) ventila. Pri nadiranju vode u komoru stupac vode potiskuje stupac zraka, pri čemu se zatvara jednosmjerni ventil za ulazak zraka u komoru, a otvara se jednosmjerni ventil za izlazak zraka iz komore te ulazak u prostor za stlačeni zrak. Stlačeni zrak pokreće jednosmjernu turbinu, a ona pogoni električni generator.

Slika 3.3. Načelo rada OWC postrojenja s jednosmjernom turbinom

3.1.1.2. OWC postrojenje s dvosmjernom turbinom (Wellsova turbina) Rad ovoga postrojenja (slika 3.4.) omogućio je genijalni izum prof. Alana Arthura Wellsa (Queen's University, Belfast – QUB, Sjeverna Irska, UK), koji je po njemu i dobio ime: Wellsova turbina (kasne 70-e godine 20. stoljeća). Wellsova turbina (slika 3.5.) je niskotlačna dvosmjerna zračna turbina, koja koristi usis i isis zraka (rotira uvijek u istome smjeru, neovisno o smjeru strujanja zraka – koje je aksijalno). Lopatice Wellsove turbine pružaju konstantan otpor strujanju zraka, što omogućuje izvrstan učinak u širokome rasponu strujanja, za razliku od konvencionalnih turbina, koje imaju izraziti, oštri maksimum učinkovitosti. Vrlo velika brzina rotacije, od 1500 do 3000 okretaja u minuti (pri korištenim dimenzijama), omogućuje izravnu vezu Wellsove turbine s generatorom, bez korištenja prijenosnika.

ulazak vode

betonska grañevina

jednosmjerni ventil (ulazak zraka)

jednosmjerni ventil (izlazak zraka)

stlačeni zrak turbina

obala

28

Postrojenje s Wellsovom turbinom ima prednost pred postrojenjem s ventilima:

� ventili uvjetuju odreñenu tromost postrojenja � sustav s ventilima ima manju trajnost.

Slika 3.4. Načelo rada OWC postrojenja s dvosmjernom turbinom (Wellsova turbina)

Slika 3.5. Wellsova zračna turbina rotira uvijek u istome smjeru (aerodinamični profil lopatica simetričan je u odnosu na ravninu rotacije)

morsko dno

smjer vala

stupac zraka

betonska grañevina

strujanje zraka turbina i generator

29

Prvo norveško OWC postrojenje, izgrañeno 1985. godine na istome otoku na kojem je bio i TAPCHAN (str. 50), nalazilo se unutar prirodnoga udubljenja u litici koja se obrušava u more, ali odmaknuto od same stijenke litice. Wellsova turbina, promjera 2 m, bila je izravno povezana s generatorom (600 kW). Performance postrojenja nadilazile su predviñanja. Nažalost, snažna oluja srušila je ovo postrojenje 1988. godine i ono više nije bilo obnovljeno. Iskustvo s norveškim postrojenjem pokazalo je da bi novo postrojenje trebalo biti robusnije i ugrañeno u samu liticu, kao što je i napravljeno na otoku Islay (otočje Unutarnji Hebridi, Škotska), koji su znanstvenici s QUB-a odabrali kao najpovoljniju lokaciju. Komora klinastoga oblika, od pojačanoga betona, ugrañena je u prirodni usjek u litici (engl. natural gully). Postrojenje je s prekidima radilo od 1989. do 1999. godine, kada je demontirano. Blizu Portnahavena, na zapadnoj obali otoka Islay, u rujnu 2000. godine završena je izgradnja OWC elektrane s Wellsovom turbinom, Limpet 500 (slika 3.6.), u okviru projekta LIMPET (Land Installed Marine Powered Energy Transformer). Bio je to zajednički projekt QUB-a i firme Wavegen (Inverness, Škotska), u kojem su nadiñeni nedostatci prethodnoga projekta, korištenjem dizajniranoga usjeka (engl. designer gully) i nakošenoga oblika komore (slika 3.7.). Ova komercijalne elektrana, snage 500 kW, osigurava struju za oko 300 otočnih kućanstava.

Slika 3.6. Limpet 500 (500 kW): 2 Wellsove turbine, svaka spojena s generatorom snage 250 kW

Slika 3.7. OWC elektrana Limpet 500, pogled s mora: pojačana betonska komora, ugrañena u liticu ("designer gully"),

nakošena je da bi se ublažilo razorno djelovanje mora

30

Novija, veća postrojenja su u Škotskoj (otok Lewis), Španjolskoj (Baskija) i Portugalu (otok Pico, Azori) – slike od 3.8. do 3.12.

Slika 3.8. Geografski smještaj OTEC elektrana u UK: otok Islay (Unutarnji Hebridi) i otok Lewis (Vanjski Hebridi)

Slika 3.9. Izgradnja Limpet sustava (firma Wavegen) na novom lukobranu zaljeva u Mutriku i njezin geografski smještaj (Baskija, Španjolska)

(slično se namjerava i na postojećem lukobranu na ušću rijeke Umpqua, Douglas County, Oregon, SAD)

31

Slika 3.10. OWC elektrana Pico, na vulkanskim stijenama otoka Pico, Azori, Portugal

Slika 3.11. Azori – otočje i geografski smještaj

32

Slika 3.12. Bijes silnoga Atlantika obrušava se na sićušnu elektranu Pico OWC načelo može se primijeniti i na pučini, korištenjem platforme ("umjetna obala") na koju djeluju valovi. U novije vrijeme na tome se radi u Japanu i u Australiji. Japanska firma JAMSTEC (Japan Marine Science and Technology Center) projektirala je plutajuće OWC pučinsko postrojenje, naziva Mighty Whale (110 kW). Prototip postrojenja Mighty Whale sastoji se od platforme, veličine (50 x 50) m, usidrene na 40 m dubine u zaljevu Gokasho (istok otoka Honshua), na kojoj su 3 OWC komore (slike 3.13. i 3.14.). Postrojenje djeluje i kao lukobran.

Slika 3.13. Geografski smještaj japanske OWC platforme Mighty Whalle

(pokraj otoka Honshu, Japan)

33

Slika 3.14. OWC postrojenje Mighty Whale, Japan:

a) umjetnička vizija

b) prototip (ima 3 bloka turbina-generator)

Slika 3.15. Pučinsko OWC postrojenje (1,5 MW), Australija

b) a)

34

Stacionarna obalna postrojenja imaju niz prednosti u odnosu na nestacionarna (plutajuća) pučinska postrojenja, jer je lakša izgradnja, održavanje, kontrola i zamjena dijelova:

� dostupni su kopnenim putem � nisu potrebni podmorski kabeli do obale (priključak na električnu mrežu) � nisu potrebni ni ronioci ni brodovi � mogu se koristiti prirodne pogodnosti lokaliteta � mogu služiti i kao lukobran.

Nažalost, broj pogodnih lokacija je ograničen. Nedostatak obalnih postrojenja je u tome što, zbog gubitaka, mogu koristiti manje energije valova nego plutajuća postrojenja, smještena na dubokome moru (valovi gube energiju zbog trenja s morskim dnom). Optimalna dubina sidrenja pučinskih postrojenja je (40 – 50) m (more je relativno duboko, a obala je relativno blizu). Meñutim, povećanjem dubine mora rastu i problemi:

� sidrenja � održavanja � postavljanja instalacija do kopna.

Ocem moderne tehnologije korištenja energije valova smatra se Japanac Yoshio Masuda (1928. – 2009.), pomorski kapetan. Uz čitav niz izuma, i sada korišteno OWC načelo smatra se njegovim izumom, iako je početno bilo korišteno u manjim sustavima – navigacijskim bovama. Time smo došli do sljedeće mogućnosti korištenja energije morskih valova, a to su ureñaji koji koriste oscilirajuće plutače.

3.2.2. Oscilirajuće plutače WEC (engl. Wave Energy Converter) Ovi pučinski sustavi postavljaju se na duboko more (dubina > 40 m). Koriste se različiti sofisticirani mehanizmi, kod kojih se jedan dio pomiče u odnosu na drugi, a najznačajniji su:

� Edinburška (Salterova) patka � AquaBuOY plutače � valni stroj Pelamis.

35

3.2.2.1. Edinburška (Salterova) patka Godine 1974. profesor Stephen Salter, sa Sveučilišta u Edinburgu (Škotska, UK), opisao je svoj izum novoga obećavajućeg pretvarača energije valova, snage 2 GW, koji je bio potaknut naftnom krizom 1973. godine. Ranih osamdesetih godina 20-oga stoljeća ovaj ureñaj, za koji se uobičajio naziv Edinburška patka (u literaturi nalazimo i naziv Salterova patka) uvelike se razvijao. Osnovni dio ovoga ureñaja je plovak, efikasnoga hidrodinamičkog oblika, koji podsjeća na rudimentarnu patku (odatle i naziv). U plovku (slika 3.16.) nalazi se sofisticirana elektronička i mehanička oprema.

Slika 3.16. Edinburška (Salterova) patka (model "patke" bio je testiran na legendarnome škotskom jezeru Loch Ness)

Plovak, postavljen u smjeru kretanja valova, podiže se i spušta, djelujući kao razbijač valova – terminator valova (slika 3.17.). Pri podizanju i spuštanju na valovima tijelo plovka pomiče se u odnosu na cilindričnu os, smještenu u njegovome stražnjem (krmenom) dijelu, zakrećući je uvijek u istome smjeru. Taj efekt pogoni crpke koje tjeraju radni medij (visokotlačno ulje) na turbinu, a ona pogoni električni generator.

Slika 3.17. Edinburška patka – terminator valova

smjer gibanja valova

mirno područje iza patke

36

Niska, sastavljena od više plovaka (slika 3.18.), postavlja se tako da zajednička fleksibilna cilindrična "kralježnica" bude što više paralelna valnoj fronti nadolazećih valova. Ureñaj treba biti labavo usidren, tako da se spriječi usmjereno zanošenje morskom strujom, ali ne i gibanje potrebno za pretvorbu energije. Prilikom nailaska vala svaki plovak giba se "zasebno", a relativno stacionarna i teško torzibilna "kralježnica" usrednjavanjem reakcije svih plovaka osigurava zajednički pogon za više odvojenih sustava generiranja električne energije. Prikupljanje i odvoñenje energije iz plovaka, koji su u različitim fazama gibanja, izuzetno je zahtjevan zadatak. "Kralježnica" kompletnoga postrojenja tijekom godina evoluirala je u linearni poredak razmaknutih zatvorenih cijevi, koje su meñusobno povezane aktivnim spojevima (zglobovima), koji imaju dva stupnja slobode. Tijekom provoñenja eksperimenata ustanovljeno je da se dodatna energija može dobiti od gibanja ovih spojnih zglobova, što je u novije vrijeme iskorišteno u nekim drugim ureñajima koji koriste energiju morskih valova, primjerice kod valnoga stroja Pelamis (str. 42).

Slika 3.18. Umjetnička vizija Edinburške (Salterove) patke Tipične dimenzije pojedinoga plovka, projektiranoga za uvjete sjevernoga Atlantika, bile su: promjer (10 – 15) m te širina (20 – 30) m. Zbog ovako velikih dimenzija vršena su laboratorijska ispitivanja modela načinjenoga u mjerilu (1 : 100), u za to načinjenome bazenu za hidrauličko ispitivanje (valni bazen). Prema Salterovu izvješću oko 90 % energije valova prelazi u mehaničku energiju, a oko 90 % mehaničke energiju prelazi u električnu energiju, odnosno ukupna djelotvornost korištenja energije valova prelazi 80 %. Kasnija ispitivanja ukazala su na to da postoji i mogućnost daljnjega poboljšanja djelotvornosti. (Djelotvornost novijih, sličnih, testiranih valnih ureñaja daleko je manja od djelotvornosti Salterove patke. Naime, kod tih se ureñaja nastojalo smanjiti neke složenosti svojstvene "patki", a posljedica toga je manja djelotvornost.)

37

Nažalost, prototip Edinburške patke nikad nije bio testiran u stvarnim uvjetima – na moru. Naime, nakon završetka naftne krize i smanjenoga interesa za obnovljive izvore energije, Salterova grupa izgubila je novčanu potporu namijenjenu ovomu projektu (preusmjerena je na nuklearnu energiju). Meñutim, s vremenom je interes za obnovljive izvore energije širom svijeta doživio preporod, a mnoga vizionarska rješenja Salterove grupe, osobito u području nove generacije visokotlačne uljne hidraulike, nazvane digitalna hidraulika, danas se primjenjuju u drugim obnovljivim izvorima energije. Profesor Salter smatra se začetnikom tehnologije korištenja energije morskih valova za proizvodnju električne energije. Za cjeloživotni rad i postignuća u ovome znanstvenom području nagrañen je medaljom Saltire Prize, u ožujku 2011. godine, u Glasgowu. Prilikom inauguracije profesor Salter je rekao: "Naša jedina pogrješka bila je što smo to radili prerano, ali i to je bolje negoli – prekasno". Vrijedno je spomenuti jedan noviji projekt, koji se temelji na radu profesora Saltera i njegove istraživačke grupe. Naime, ranih osamdesetih godina 20-oga stoljeća oni su razmatrali i projekt usamljenoplutajuće – solo patke (2 MW), koji je 2009. godine doveo do projekta solo patke za desalinaciju. Kod ovoga ureñaja gibanje na valovima koristi se za snižavanje tlaka, uslijed čega dolazi do isparavanja morske vode, a nastala vodena para potom se kondenzira pa nastaje desalinirana voda. Ključna je inovacija kod ovoga ureñaja u modifikaciji profila plovka. Naime, brojni hidrodinamički modeli pokazali su da se performance slične onima Edinburške patke mogu postići korištenjem pravilnoga cilindra, ali s ekscentričnom osi rotacije, pri čemu je temeljna prednost novoga dizajna znatno smanjenje troškova proizvodnje. Da bi se potvrdili teorijski izračuni performanci načinjen je umanjeni model, u mjerilu (1 : 33), koji je ispitan u valnome bazenu, u uobičajenim i u posebnim okolnostima.

3.2.2.2. AquaBuOY plutače Američka tvrtka Finavera Renewables započela je projekt pučinskih postrojenja, s planom instaliranja u Makah Bay (Washington, SAD). Riječ je o patentiranim pretvaračima energije valova, naziva AquaBuOY, koji se temelje na tehnologiji bova. Plutače AquaBuOY postavljaju se na pučinu, nekoliko kilometara od obale, na mjestima najveće energije valova. Vertikalno gibanje vala koristi se, pomoću dvotaktne crijevne crpke, za tlačenje vode i pogonjenje turbine, a turbina pogoni električni generator. Proizvedena električna struja podvodnim kabelom prenosi se do obale. Postrojenje je modularno: može biti sačinjeno od malih klastera bova AquaBuOY pa do stotina bova kombiniranih u različit raspored, prema željenoj izlaznoj snazi (od nekoliko stotina kW do više desetaka MW). Procijenjeno je da se na ovaj način može proizvoditi električna energija po cijeni usporedivoj s prosječnim cijenama proizvodnje u kopnenim i u pučinskim vjetroelektranama.

38

Osnovni dijelovi modula AquaBuOY (slika 3.19.) su:

� bova � cilindar � stap � elastično crijevo.

Bova je kućište za turbinu i električni generator. Vertikalni cilindar, otvoren na oba kraja, pričvršćen je za bovu (s donje strane). Unutar cilindra nalazi se stap. Kada bova miruje, stap je na sredini cilindra, uravnotežen napetošću dvaju elastičnih crijeva, koja su pričvršćena na suprotnim stranama stapa i rastegnuta (gornje crijevo do vrha, a donje crijevo do dna cilindra). Fleksibilna gumena ili elastomerna crijeva, pojačana čelikom, na krajevima imaju ventile.

stap

donje crijevo

gornje crijevo

cilindar

podmorski kabel

bova

Peltonova turbina u bovi

Slika 3.19. Osnovni dijelovi modula AquaBuOY

39

Pri podizanju bove prema vrhu vala (brijeg) stap se spušta i rasteže gornje elastično crijevo,

kojemu se smanjuje unutarnji obujam, zbog čega ono djeluje kao crpka:

kroz gornji ventil potiskuje se voda (donji ventil je zatvoren). Voda pokreće turbinu, koja pogoni električni generator.

Istovremeno, donje elastično crijevo se širi

i puni vodom kroz gornji ventil, dok je donji ventil zatvoren.

Pri spuštanju bove prema dnu vala (dol) stap se podiže i rasteže donje elastično crijevo,

kojemu se smanjuje unutarnji obujam, zbog čega sada ono djeluje kao crpka:

kroz donji ventil potiskuje se voda (gornji ventil je zatvoren). Voda pokreće turbinu, koja pogoni električni generator.

Istovremeno, gornje elastično crijevo se širi

i puni vodom kroz donji ventil, dok je gornji ventil zatvoren.

brijeg

dol

Slika 3.20. Podizanje bove prema vrhu vala

Slika 3.21. Spuštanje bove prema dnu vala

Što se dogaña pri harmoničkom gibanju bove na valovima prikazano je na slikama 3.20. i 3.21.

40

Slika 3.22. Niz usidrenih oscilirajućih AquaBuOY plutača meñusobno kombiniranih prema željenoj izlaznoj snazi

Nadmećući se u užarenoj utrci za proizvodnju energije iz mora, tvrtka Finavera Renewables 2007. godine predstavila je AquaBuoy 2.0, veliku bovu, promjera 4,572 m, snage 2 MW (slika 3.23.).

Slika 3.23. Prijenos i polaganje u more AquaBuoy 2.0,

Newport, Oregon, SAD

41

I već spominjana japanska tvrtka JAMSTEC intenzivno radi na izgradnji plutača koje energiju morskih valova pretvaraju u električnu energiju (slika 3.24. i slika 3.25.).

Slika 3.24. Postavljanje japanske plutače Triton u more (u grčkoj mitologiji Triton je čovjek-riba, Posejdonov sin, božanstvo morskih dubina)

Slika 3.25. Plutača Triton na radnome mjestu

42

3.2.2.3. Valni stroj Pelamis U svibnju 2007. godine škotska vlada objavila je da će European Marine Centre – EMC (otočje Orkney, sjeverna Škotska) graditi prvu farmu valova (park valova) u Ujedinjenome Kraljevstvu, ukupne snage 3 MW, najveću te vrste na svijetu: koristit će se 4 valna stroja Pelamis, svaki snage 750 kW (slika 3.26.).

Slika 3.27. Geografski smještaj otočja Orkney, Škotska, UK

Slika 3.26. Intrigantna zmijolika "kreacija" Pelamis: novo "čudovište" izronilo iz škotskih voda

43

Valni stroj Pelamis (nazvan po morskoj zmiji otrovnici latinskoga imena Pelamis platurus – slika 3.28.) razvila je škotska firma Pelamis Wave Power Ltd, UK, (ranije Ocean Power Delivery Ltd), vodeća u svijetu u ovome najnovijem području proizvodnje obnovljive energije. Ovaj novi pučinski konverter energije valova u električnu energiju znanstvenici smatraju svojevrsnim tehničkim nasljednikom Salterove patke.

Valni stroj Pelamis predstavlja nisku valjkastih tijela dopola uronjenih u more, meñusobno povezanih spojnim zglobovima – konverzijski moduli. Valovima inducirano gibanje valjkastih tijela (slika 3.29.), koje podsjeća na lelujavo gibanje morske zmije – odatle i naziv Pelamis, prenosi se preko spojnih zglobova (slika 3.30.) na klip hidrauličke crpke, koja potiskuje visokotlačno ulje kroz hidraulički motor, a on pogoni hidraulički generator, koji proizvodi električnu struju. Proizvedena električna struja, preko transformatora u nosu stroja, odvodi se do zajedničkoga podmorskog kabela, kojim se odvodi do obale i isporučuje u električnu mrežu.

Slika 3.28. Morska zmija Pelamis platurus, po kojoj je nazvan valni stroj Pelamis,

obitava u priobalnim tropskim i suptropskim morima

Slika 3.29. Valovima inducirano gibanje valnoga stroja Pelamis

BOKOCRT

konverzijski moduli

TLOCRT

smjer vala

smjer vala

44

VISOKOTLAČNI

AKUMULATOR

MOTOR/ GENERATOR

RAZVODNIK

SPREMNIK(TLAČNA POSUDA)

NJIŠUĆI ZGLOB

(VERTIKALNA OS)

PODIZNI ZGLOB

(HORIZONTALNA OS)

KLIP HIDRAULIČKE CRPKE

Sidrenje valnoga stroja Pelamis treba biti fleksibilno: sustav sidrenja je kombinacija plutača i utega, koja sprječava napetost sidrenih kabela, tako da se zadrži položaj stroja, ali da se ne spriječi zibanje na valovima (slika 3.31.). Pelamis se obično sidri u moru dubine (50 – 70) m, udaljen od obale (5 – 10) km.

Slika 3.31. Sidrenje valnoga stroja Pelamis

Radi utvrñivanja performanci ureñaja u Edinburgu je sagrañen bazen za hidrodinamičko ispitivanje – valni bazen – u kojem se simuliraju radni uvjeti. Ispitivanja u valnome bazenu vršena su s modelom valnoga stroja Pelamis (slika 3.32.), koji je 7 puta manji od prototipa. I početna ispitivanja u moru vršena su s modelom Pelamisa (slika 3.33.), a tek je nakon toga izgrañen prototip, velikih dimenzija, koji je prevezen do obale, spušten u more i odtegljen do mjesta testiranja pored otočja Orkney, što je prikazano na slikama (3.34 – 3.38.).

Slika 3.30. Konverzijski modul:

spojni zglob s ugrañenom hidrauličkom opremom

45

Slika 3.32. Model valnoga stroja Pelamis (7 puta manji od stvarnoga) u laboratorijskom bazenu za hidrodinamičko ispitivanje

(simuliranje radnih uvjeta radi utvrñivanja performanci ureñaja)

Slika 3.33. Model valnoga stroja Pelamis na moru kod Edinburga, Škotska, UK

46

Slika 3.34. Prototip Pelamisa, dug oko 150 m, promjera 3,5 m, mase 700 t

Slika 3.35. Prijevoz Pelamisa do mora

47

Slika 3.36. Pelamis spušten u more

Slika 3.37. Tegljenje Pelamisa do mjesta testiranja, EMC, Orkney, Škotska,UK

Slika 3.38. Postavljanje Pelamisa u radni položaj, EMC, Orkney, Škotska, UK

48

Pelamis u Portugalu Portugalska vlada dogovorila je s Pelamis Wave Power Ltd polaganje triju Pelamis strojeva (svaki snage 750 kW) u Atlantski ocean kod Aguçadoure, 15 km sjeverno od Póvoa de Varzim (slike od 3.39. do 3.41.). To bi trebala biti prva komercijalna farma valova u svijetu, naziva Aguçadoura, ukupne snage 2,25 MW. Početni troškovi su oko 8,5 milijuna €. U slučaju uspješnoga rada projekt predviña povećanje broja strojeva na 40 (slika 3.42.). To postrojenje, ukupne snage 30 MW, na 1 km2 površine oceana, opskrbljivalo bi strujom 20 000 kućanstava.

Slika 3.39. Geografski položaj farme valova Aguçadoura, blizu Póvoa de Varzim, sjeverno od Porta, Portugal

Slika 3.40. Pelamis strojevi za prvu komercijalnu farmu valova Aguçadoura

49

Slika 3.41. Pelamis na radnome mjestu, u nemirnome Atlantiku, pokraj Aguçadoure, Portugal

Slika 3.42. Umjetnička vizija planirane farme valova (30 MW) u Portugalu

50

3.2.3. Usmjeravajući kanali (apsorberi valova) Da bi se voda podigla na što veću visinu u stacionarnim elektranama koje koriste energiju morskih valova – Posejdonove elektrane – koriste se usmjeravajući kanali (apsorberi valova): to su kosi betonski kanali (slika 3.43.) koji se prema vrhu sužavaju. (Za cjelokupno postrojenje s apsorberom valova u literaturi susrećemo stručni termin TAPCHAN, što je skraćenica od engl. tapered channal – suženi kanal.) Suženje kanala povećava brzinu protoka, odnosno kinetičku energiju vodene mase, što omogućuje da se voda penje na visinu preljevnoga kanala i puni akumulacijski bazen elektrane. Voda se preko niskotlačne Kaplanove turbine vraća u more, pri čemu se potencijalna energija vode (temeljena na razlici razine vode u akumulacijskome bazenu i razine mora, ∆H), pretvara u električnu energiju i isporučuje u električnu mrežu. (Načelo rada Posejdonove elektrane analogno je načelu rada konvencionalne akumulacijske hidroelektrane).

Slika 3.43. Shematski prikaz rada Posejdonove elektrane Koncepcija postrojenja TAPCHAN vrlo je jednostavna, s malo pokretnih dijelova, pa su troškovi održavanja niski, a pouzdanost rada visoka. Usto, pohranjivanje vode u bazenu omogućuje izglañivanje izlazne snage, jer izlazna snaga ovisi samo o razlici razine vode u bazenu i razine mora, ∆H. (Zbog stohastičke prirode valova mnoga WEC postrojenja imaju fluktuirajuću izlaznu snagu.) U Norveškoj, na otoku Rongøyna (Toftestallen, Øygarden), 40 km sjeverozapadno od Bergena, 1985. godine norveška firma Norwave izgradila je prototip postrojenja TAPCHAN (slika 3.44.), snage 350 kW. Ulaz u 170 m dug kanal bio je širine 40 m, visina zidova bila je 10 m (od 7 m ispod površine mora do 3 m iznad površine mora) – voda se prelijevala u bazen razine 3 m iznad srednje razine mora. Pri pražnjenu bazena preko turbine pogonio se generator i proizvodila se električna struja, koja se isporučivala u mrežu. Nažalost, elektrana je porušena u snažnoj oluji u prosincu 1988. godine – slike (3.45. – 3.48.).

APSORBER VALOVA

BAZEN

ZGRADA (TURBINA -

GENERATOR)

51

Slika 3.44. Suženi kanal kojim se more prelijevalo u bazen (Toftestallen, Norveška); u pozadini se vidi zgrada elektrane

I danas, za vrijeme snažnih oluja, mnogi posjećuju ostatke TAPCHAN postrojenja u Norveškoj (Toftestallena) i fotografiraju pobješnjelo more (slike od 3.45. do 3.48.).

Slika 3.45. More na ulasku u apsorber valova, Toftestallen, Toftøy-Kvaloyna Øygarden, Norveška

(oluja, 19. siječnja 2008. god.)

52

Slika 3.46. More se diže nakošenim suženim kanalom ...

Slika 3.47. ...i puni bazen (oko 3 m iznad srednje razine mora)

53

Slika 3.48. Nailazak vala snimljen s unutarnje strane bazena, (vidljive su posljedice razornoga djelovanja oluje iz 1988. god.)

Norveška je vlada razmatrala mogućnosti smanjivanja troškova izgradnje postrojenja TAPCHAN, pri čemu je prvenstveno istaknuto sljedeće:

� Posebnu pozornost treba obratiti predviñanju pojave valova. Naime, prije nailaska velikih valova, turbina treba raditi kratko vrijeme s većom izlaznom snagom, pri čemu se smanjuje razina vode u bazenu, čime se osigurava prostor za nadolazeće velike valove. Takav režim rada omogućuje projektantima izgradnju postrojenja s manjim bazenom.

� Apsorber valova treba biti što kraći, kao što se i planira učiniti u postojećem prototipu

kod Bergena. Odabir povoljne lokacije za izgradnju postrojenja TAPCHAN vrlo je zahtjevan, jer za ekonomski povoljnu eksploataciju treba koegzistirati niz čimbenika, prvenstveno:

� postojani (trajni) valovi velike prosječne energije � duboka voda blizu obale � mali plimni raspon (manji od 1 m), jer inače niskotlačne Kaplanove turbine ne mogu

odgovarajuće funkcionirati 24 sata dnevno � pogodna i jeftina izgradnja bazena, koja obično zahtijeva prirodne pogodnosti obalne

konfiguracije. Kasnih 90-ih god. 20-oga stoljeća norveška firma Indonor AS započela je izgradnju postrojenja TAPCHAN (1,1 MW) na Javi (Indonezija), na lokaciji s gotovo idealnim uvjetima. Prirodni zaljev, iskorišten kao akumulacijski bazen, punit će se do visine 4 m kroz kosi suženi kanal, visine 7 m, duljine 60 m, koji se sužava od 7 m pri dnu do 25 cm pri vrhu.

54

3.3. Problemi pri korištenju energije morskih valova Za pretvorbu energije morskih valova u korisnu mehaničku energiju, koja se potom, ponajčešće, koristi za proizvodnju električne energije, ključno je postojanje središnje, stabilne strukture te dijela postrojenja koji se u odnosu na nju pokreće, djelovanjem valova. Upravo postojanje ove stabilne okosnice predstavlja velik problem kod plutajućih postrojenja, središnja struktura kojih treba biti izuzetno velikih dimenzija, da bi se mogla ostvariti prihvatljiva stabilnost. Budući da je, zbog surovih oceanskih uvjeta, kod WEC postrojenja i inače nužno predimenzioniranje, to ujedno znači i visoka ulaganja u postrojenje. Za razliku od stacionarnih kopnenih postrojenja, kod plutajućih postrojenja problem je i privezivanje i sidrenje te prijenos električne energije do kopna. Stacionarna postrojenja, kopnena i ona pričvršćena za kontinentski šelf, imaju niz prednosti pred nestacionarnim, plutajućim postrojenjima, jer imaju čvrstu okosnicu. Uz to, lako su pristupačna, u svrhu održavanja, te se lako priključuju na električnu mrežu. Meñutim, nedostatak u odnosu na plutajuća postrojenja je u tome što, uglavnom, rade u plićim morima, pa stoga koriste reduciranu energiju valova (gubitci energije zbor trenja s morskim dnom). Ovaj problem nije prisutan jedino kod onih kopnenih postrojenja koja su smještena na obali pored koje je dovoljna dubina mora. Nadalje, radi optimiranja izlazne snage kopnena postrojenja trebaju biti smještena na mjestima maloga plimnog raspona, da bi pogon postrojenja mogao biti cjelodnevan. Jasno je da je ograničen broj lokacija pogodnih za implementaciju kopnenih postrojenja. Uz to, svaka lokacija zahtijeva posebno dizajnirano postrojenje, prilagoñeno danoj lokaciji, što dodatno povećava investicije. Potrebno je voditi računa i o udovoljavanju strogim ekološkim zahtjevima. Posljedica svega navedenoga je relativno visoka cijena električne energije proizvedene korištenjem energije morskih valova. Širom svijeta ponuñeno je mnogo idejnih rješenja ureñaja koji koriste energiju valova, ali samo je nekoliko cjelovitih prototipova koji su testirani. Treba istaknuti da je kod većine postrojenja koja koriste energiju morskih valova, kao i kod svih obnovljivih izvora energije, proizvodnja električne energije intermitentna, a time i isporuka energije u električnu mrežu, što predstavlja ozbiljan nedostatak. Tehnologija korištenja energije morskih valova još je u fazi djetinjstva i stoga popraćena brojnim problemima svojstvenima djetinjstvu. Ipak, usprkos brojnim problemima, može se reći da je ovaj vid energije mora vrlo izgledan te da će u budućnosti, nedvojbeno, predstavljati važan izvor obnovljive energije.

4. Korištenje energije plime i oseke

56

4.1. Pojava plime i oseke Plima i oseka je periodično osciliranje razine morske vode, nastalo zbog gravitacijskog djelovanja Mjeseca i Sunca (utjecaj Mjeseca je izraženiji), a ono je podložno i utjecaju centrifugalne te Coriolisove sile, zbog rotacije Zemlje. Ova morska mijena izuzetno je složena pojava, koja ovisi o brojnim promjenjivim čimbenicima: promjenom tih čimbenika mijenjaju se i parametri koji ju karakteriziraju. Da bismo što lakše shvatili barem osnovne elemente ovoga variranja razine mora pokušajmo ga objasniti krajnje pojednostavljenim modelom: Zemlja je čvrsta nerotirajuća kugla (bez reljefa) uronjena u more (kad bi sustav bio izoliran dubina mora bila bi svugdje jednaka). Podsjetimo se: iznos privlačne gravitacijske sile razmjeran je umnošku masa koje meñudjeluju, a obrnuto je razmjeran kvadratu udaljenosti tih masa:

221

r

mmGF = (4.1)

(G je univerzalna gravitacijska konstanta, iznosa 6,67 .10-11 Nm2kg-2.) Najprije razmotrimo utjecaj gravitacijskog privlačenja Mjeseca (na slici 4.1. Mjesec je desno od Zemlje): A je točka na površini mora najbliža Mjesecu – sublunarna točka, B je točka na površini mora najudaljenija od Mjeseca – antipodalna točka, C je središte Zemlje. Prema relaciji (4.1) u točki A (najmanja udaljenost) privlačna gravitacijska sila je najveća, u točki B (najveća udaljenost) privlačna gravitacijska sila je najmanja, u točki C privlačna gravitacijska sila na Zemlju je nekog srednjeg iznosa (iznosi sila proizvoljno su odabrani).

Slika 4.1. Djelovanje gravitacijske sile Mjeseca

Za relativni pomak mora u točki A, u odnosu na središte Zemlje, odgovorna je rezultantna sila, koju dobijemo oduzimanjem sila u točkama A i C. Za relativni pomak mora u točki B, u odnosu na središte Zemlje, odgovorna je rezultantna sila, koju dobijemo oduzimanjem sila u točkama B i C.

B C A

57

Rezultat je sljedeći: sila odgovorna za relativno pomicanje mora u odnosu na središte Zemlje – plimotvorna sila – postoji i u točki A i u točki B (suprotan smjer), što znači da se plima javlja na mjestu koje je najbliže Mjesecu, ali i na mjestu koje je od njega najviše udaljeno (slika 4.2.).

Slika 4.2. Rezultantno gravitacijsko djelovanje Mjeseca na more Uzmemo li u obzir i rotaciju Zemlje možemo zaključiti da bi na odreñenome mjestu na Zemlji trebale biti 2 plime dnevno, jedna kad se ono nañe u položaju A i druga kad, zbog rotacije Zemlje, ono doñe u položaj B. Privlačnom gravitacijskom djelovanju Mjeseca treba pribrojiti i privlačno gravitacijsko djelovanje Sunca, koje je manjega iznosa (masa Sunca znatno je veća od mase Mjeseca, ali je znatno veća i udaljenost Sunca od Zemlje). Meñutim, situacija nije fiksna: zbog gibanja Mjeseca oko Zemlje te Zemlje oko Sunca promjena razine mora ovisi o meñusobnome položaju Zemlje, Mjeseca i Sunca, a on se stalno mijenja. Razmotrit ćemo 2 posebna (ekstremna) položaja:

� sizigij (syzygy) – gravitacijska privlačenja Mjeseca i Sunca poravnana su

� kvadrature (quadrature) – gravitacijska privlačenja Mjeseca i Sunca okomita su. Sizigij: gravitacijska privlačenja Mjeseca i Sunca poravnana su za mlañaka (mladi Mjesec) i za uštapa (puni Mjesec). U tim položajima gravitacijska privlačenja Mjeseca i Sunca maksimalno se podupiru pa je rezultantna plima najviša (znatno viša od srednje razine mora). Ovu pojavu najjačih (vrlo živih) morskih mijena (engl. spring tide) karakterizira najviša visoka voda (slika 4.3.). Kvadrature : gravitacijska privlačenja Mjeseca i Sunca meñusobno su okomita za prve i za posljednje četvrti Mjeseca. U tim položajima gravitacijska privlačenja Mjeseca i Sunca skoro se potiru pa je rezultantna plima najniža (znatno niža od srednje razine mora). Ovu pojavu najslabijih morskih mijena (engl. neap tide) karakterizira najniža visoka voda (slika 4.4.). U ostale dane visina plime je izmeñu ovih dviju ekstremnih visina.

B C A

58

14

�Gravitacijska privlačenja M. i S. poravnana su:maksimalno se podupiru i rezultantna plima je najviša

(znatno viša od srednje razine mora).

Ovu pojavu najjačih (vrlo živih) morskih mijena ("spring tide")karakterizira najviša visoka voda.

mlañakuštap

Slika 4.3. Sizigij – gravitacijska privlačenja Mjeseca i Sunca poravnana su

15

�Gravitacijska privlačenja M. i S. okomita su:skoro se potiru i rezultantna plima je najniža(neznatno viša od srednje razine mora).

Ovu pojavu najslabijih morskih mijena ("neap tide")karakterizira najniža visoka voda.

prva četvrt

posljednja četvrt

Slika 4.4. Kvadrature – gravitacijska privlačenja Mjeseca i Sunca okomita su

59

Meñutim, u jednakome meñusobnom položaju Zemlje, Mjeseca i Sunca razina mora neće biti uvijek jednaka, jer u obzir treba uzeti i oblik putanja. Putanje Mjeseca oko Zemlje te Zemlje oko Sunca eliptičnoga su oblika, što znači da se stalno mijenja udaljenost Mjeseca od Zemlje te Zemlje od Sunca, zbog čega se mijenja i iznos privlačnih sila, a time se mijenja i visina plime. Razmotrimo najprije putanju Mjeseca oko Zemlje (slika 4.5.):

� u perigeju (Mjesec je najbliži Zemlji) gravitacijsko privlačenje Mjeseca je najjače, što povećava visinu plime

� u apogeju (Mjesec je najdalje od Zemlje)

gravitacijsko privlačenje Mjeseca je najslabije, što smanjuje visinu plime.

Slika 4.5. Putanja Mjeseca oko Zemlje Razmotrimo sada putanju Zemlje oko Sunca (slika 4.6.):

� u perihelu (Zemlja je najbliža Suncu) gravitacijsko privlačenje Sunca je najjače, što povećava visinu plime

� u afelu (Zemlja je najdalje od Sunca)

gravitacijsko privlačenje Sunca je najslabije, što smanjuje visinu plime.

Slika 4.6. Putanja Zemlje oko Sunca

Dakle, razina mora bit će najviša kada u sizigiju bude:

� mlañak (ili uštap) u perigeju ili blizu njega � Zemlja u perihelu ili blizu njega.

Zperigej apogej

S perihel afel

60

Zašto na nekim mjestima nemamo 2 očekivane plime dnevno? Zemljina os rotacije nagnuta je 23,5º prema ravnini putanje Zemlje oko Sunca, a rezultat toga prikazan je na slici 4.7.

Slika 4.7. Pojava plime na raznim geografskim širinama Razmotrimo situaciju na geografskoj širini označenoj AA' . Samo je jedna plima dnevno – u točki A (u suprotnoj točki, A', razina mora je ispod srednje razine). Morsku mijenu na ovoj geografskoj širini nazivamo dnevna plima. Situacija je različita na geografskoj širini označenoj BB'. Dvije su plime dnevno: i u točki B i u točki B' razina mora je iznad srednje razine, ali je viša u točki B. Morsku mijenu na ovoj geografskoj širini nazivamo miješana plima. Razmotrimo i situaciju na geografskoj širini označenoj CC'. Dvije su plime dnevno: i u točki C i u točki C' razina mora je podjednako iznad srednje razine. Morsku mijenu na ovoj geografskoj širini nazivamo poludnevna plima.

N

S

A

A'

B C

B' C'

srednja razina mora

61

4.2. Osnovne značajke plime i oseke Za energetsko korištenje ove morske mijene najvažnije njezine značajke su:

� raspon

� učestalost pojavljivanja. Raspon (engl. range), R, kojega neki autori, netočno, nazivaju i amplitudom, visinska je razlika izmeñu najvišega vodostaja (visoka voda) i najnižega vodostaja (niska voda). Temeljem isključivo teorijskog razmatranja ne može se pretpostaviti iznos plimnoga raspona na odreñenome mjestu. Naime, na taj iznos, osim dosad navedenoga, utječu i neki drugi čimbenici, prvenstveno:

� topografija (zaljev, tjesnac, oblik obale, podmorski reljef ...) � vjetar � valovi � atmosferski tlak.

Za donekle pouzdano predviñanje iznosa stvarnoga raspona potrebno je dugotrajno promatranje u stvarnim uvjetima (barem čitav Sarosov period tj. 223 sinodska mjeseca, kad se Sunce i Mjesec vraćaju u isti položaj na nebu). Nasred oceana prosječan plimni raspon iznosi 0,5 m. Uz obalu, zbog utjecaja varijacija lokalne topografije, te su vrijednosti znatno veće: uz obale Atlantskoga, Indijskoga i Tihoga oceana prosječna vrijednost plimnoga raspona je (6 – 8) m. U plitkim obalnim vodama i estuarijima maksimalni plimni raspon ponegdje znatno odstupa od prosječnih vrijednosti, primjerice zabilježen je:

� R > 17 m (uz obale W Francuske i SW Velike Britanije) � R > 21 m (uz obale SE Kanade – u listopadu 1869. god.).

Spektakularne promjene razine mora na tim mjestima predstavljaju turističku atrakciju (slike od 4.8. do 4.11.), a ujedno su i osnova za energetsko korištenje ove morske mijene. Učestalost pojavljivanja različita je na različitim mjestima na Zemlji, primjerice:

� na obalama Indokine jednom je u približno 24 sata (dnevna plima) � na zapadnoeuropskoj atlantskoj obali jednom je u približno 12 sati (miješana i

poludnevna plima). (Napomena: u pojednostavljenome modelu, uz mnoge zanemarene čimbenike, nije uzeta u obzir ni nagnutost ravnine Mjesečeve putanje prema ravnini Zemljine putanje, ni utjecaj Sunca koji remeti tu putanju, zbog čega se mijenja duljina plimnoga dana – srednja vrijednost iznosi 24,8 sati.)

62

Slika 4.8. Plima i oseka u Bay of Fundy, Nova Škotska, Kanada

Slika 4.9. Turistička atrakcija Hopewell Rocks za oseke i za plime, New Brunsvick, Kanada

63

Slika 4.10. Otočić Le Mont Saint Michel za vrijeme oseke postaje dio kopna; ovaj otočić, smješten u estuariju rijeke Couesnon,

zaljev Saint-Malo, NW Francuska (granica Normandije i Bretanje), s benediktinskim samostanom iz 8. stoljeća i s tvrñavom iz 12. stoljeća,

od 1979. god. nalazi se na UNESCO-voj listi svjetske baštine

Slika 4.11. Otočić Le Mont Saint Michel za vrijeme plime povezan je s kopnom izgrañenom prevlakom; zaljev Saint-Malo karakterizira najbrže i najjače nadiranje plime u Europi, srednjega raspona oko 12 m,

koje se najavljuje zvukom sirene, da bi se izbjegle moguće tragične posljedice

64

Ukupna godišnja energija plime i oseke iznosi približno 1020 J, a dio ove energije može se koristiti. Pri korištenju plimne energije velika je prednost (u odnosu na energiju vjetra i Sunca) predvidljivost i pouzdanost ove morske mijene. Energija plime i oseke može se koristiti za pogon:

� mehaničkih ureñaja (mlinovi, crpke …) – primjere takvoga korištenja nalazimo već od 12. stoljeća na području današnjega UK, Francuske, Španjolske ...

� turbina u plimnim elektranama – u novije doba.

4.3. Plimne elektrane Plimne elektrane mogu biti:

� kopnena postrojenja (koriste potencijalnu energiju mora)

� pučinska postrojenja (koriste kinetičku energiju mora).

4.3.1. Kopnene plimne elektrane Smatra se da je približno 2 % ukupne godišnje energije plime i oseke iskoristivo za proizvodnju električne energije u kopnenim plimnim elektranama. Mnoga velika naselja smještena su uz more pa je velika vjerojatnost da će, u slučaju izgradnje kopnene plimne elektrane, ovaj izvor energije biti u neposrednoj blizini naselja, što smanjuje troškove prijenosa električne energije. Električna energija proizvedena u ovim elektranama razmjerna je s:

� kvadratom raspona, R2

� površinom akumulacijskoga bazena, A (akumulacijski bazen nastaje izgradnjom brane, na što se odnosi najveći dio troškova: idealna mjesta su ušća rijeka i uvale male širine ulaza, čime se štedi na duljini brane).

Ovaj način korištenja energije plime i oseke ekonomski je prihvatljiv na obali gdje je:

� veliki raspon plime i oseke

� pogodan zaljev, ili ušće rijeke, tako da se ekonomičnom izgradnjom brane postiže velika površina akumulacijskoga bazena.

Pogodnih lokacija za izgradnju kopnenih plimnih postrojenja je malo, zbog čega je relativno malen i ekonomski iskoristiv potencijal ove morske mijene u kopnenim plimnim postrojenjima.

65

4.3.1.1. Načelo rada kopnene plimne elektrane Pogodan zaljev ili ušće rijeke (estuarij) pregradi se branom, u koju se ugrade zapornice i turbine. Da brana ne bi onemogućila promet potrebna je i ustava (prevodnica) za brodove. Najjednostavniji način korištenja energije plime i oseke postiže se korištenjem jednosmjernih turbina, pri čemu postoje različite mogućnosti (slika 4.12.). Osnovna mogućnost prikazana je na slici 4.12.a. Prilikom nadiranja mora bazen se puni kroz zapornice. Pri pražnjenju bazena preko turbina potencijalna energija vode, temeljena na razlici razine vode u bazenu i razine mora, ∆H, pretvara se u mehaničku energiju turbina, a one pogone električni generator. U ovom slučaju turbine rade samo pri pražnjenju bazena, razina kojega se, otvaranjem ili zatvaranjem zapornica, stalno održava iznad srednje razine mora. Moguća je i obrnuta situacija: turbine rade samo pri punjenju bazena preko turbina, koristeći razliku razine mora i razine vode u bazenu, ∆H. Pri povlačenju mora bazen se prazni kroz zapornice, a razina bazena stalno se održava ispod srednje razine mora (slika 4.12.b). Bez obzira na to rade li turbine pri punjenju ili pri pražnjenju bazena, pogon se obustavlja ako je ∆H < ∆Hmin potrebne za pogon turbine. Trajanje pogona turbine vremenski je vrlo neujednačeno – intermitentno (isprekidano) te iznosi do cca 45 % perioda ove morske mijene, a preostalo vrijeme ne proizvodi se električna energija.

Slika 4.12. Dnevna promjena izlazne snage postrojenja te razine mora i bazena: a) jednosmjerni turbinski pogon (pri pražnjenju bazena) b) jednosmjerni turbinski pogon (pri punjenju bazena)

c) dvosmjerni turbinski pogon

Da bi se produljilo vrijeme pogona kopnenih plimnih elektrana koristi se dvosmjerni (reverzibilni) turbinski pogon (slika 4.13.): turbine rade u oba smjera strujanja vode, čime se postiže vremenski ujednačenija (skoro udvostručena) proizvodnja energije. Meñutim, u svakoj pojedinoj fazi dvosmjernoga pogona (i pri punjenju i pri pražnjenju bazena) izlazna snaga postrojenja je smanjena (slika 4.12.c), u odnosu na jednosmjerni pogon. Naime, prije nego što se postigne maksimalna razlika visina, ∆Hmax, zapornice se otvaraju radi pripreme sljedeće faze. Nadalje, lopatice turbina ne mogu se optimirati za rad u oba smjera, tako da to dodatno smanjuje djelotvornost. Kod dvosmjernoga turbinskog pogona razina vode u bazenu oscilira oko srednje razine mora.

66

Slika 4.13. Dvosmjerne (reverzibilne) turbine rade i pri punjenju i pri pražnjenju bazena

Za skoro neprekidnu proizvodnju predlaže se nekoliko rješenja, a spomenut ćemo neka od njih. Jedno od predloženih rješenja je dvostruki bazen: to je akumulacijski bazen velikoga kapaciteta, podijeljen pregradama na dva dijela. Višak električne energije proizvedene u jednome dijelu bazena, za vrijeme manje potražnje, koristio bi se za prebacivanje vode modificiranim turbinama-crpkama u drugi dio bazena, gdje bi se koristio za proizvodnju električne energije u vrijeme veće potražnje. Druga mogućnost su dva odvojena bazena, svaki sa svojim turbinama, koji se pune pri nadiranju mora. Pri povlačenju mora u jednome od bazena turbine bi se pogonile, dok bi drugi bazen služio kao spremnik. Turbine u drugome bazenu uključile bi se kad prestane proizvodnja u prvome bazenu. Ova i slična rješenja nisu do sada ozbiljnije razmatrana, zbog izuzetno velikih investicija (izgradnja dvostrukih brana, modificirane turbine ...).

4.3.1.2. Problemi pri radu kopnenih plimnih elektrana Skupa i dugotrajna izgradnja brane na ulazu u zaljev ili u estuarij ima značajan utjecaj na ekosustav. Zbog usporavanja plimnoga strujanja unutar bazena smanjuje se pokretljivost segmenata pa se mijenja prozirnost i uvjeti za razvoj fitoplanktona te raznih organizama koji žive u mulju, što narušava hranidbeni lanac. Unutar bazena smanjuje se salinitet pa se povećava domena obitavanja slatkovodnih riba (pomiče se nizvodno – prema moru). Migracija riba je ugrožena – primjerice, u plimnoj elektrani Annapolis, u Kanadi, uočen je znatan mortalitet ribe u turbinama pa se pribjeglo emitiranju upozoravajućih zvučnih signala, a napravljeni su i posebni prolazi za ribe. Problem predstavlja i priključivanje ovih elektrana u električnu mrežu, koju ponegdje, treba rekonstruirati. Zbog diskontinuiranoga rada ovih elektrana, posebice kod jednosmjernoga pogona, isporuka struje u električnu mrežu ne podudara se uvijek s potrebama potrošnje energije. To ne bi trebao biti preozbiljan problem u zemljama s dobro razvijenom električnom mrežom i velikim potrebama za isporukom energije. Dobra predvidljivost rada plimnih elektrana može se iskoristiti u sinergiji sa starijim, manje efikasnim termoelektranama, primjerice onima pogonjenim ugljenom, čime se postiže ušteda goriva i smanjenje emisije ugljikova dioksida. U zemljama sa slabije razvijenom električnom mrežom i manjim zahtjevima za isporukom energije, za priključivanje na mrežu pogodniji je dvosmjerni pogon.

Punjenje bazena

Pražnjenje bazena

67

4.3.1.3. Plimna elektrana La Rance Prva kopnena plimna elektrana je La Rance (P = 240 MW), u Francuskoj, izgradnja koje je dovršena 1966. godine. Da bi se realizirao ovaj projekt preko estuarija rijeke Rance, pri njezinu ušću u zaljev Saint-Malo (najveći zaljev u La Mancheu), izgrañena je brana duljine 740 m, u koju su ugrañene zapornice, ustava i 24 reverzibilne turbine, svaka snage 10 MW, koje proizvode 600 GWh godišnje (slike od 4.14. do 4.17.).

Slika 4.14. Geografski smještaj plimne elektrane La Rance (na ušću rijeke Rance u zaljev Saint-Malo, Francuska)

Slika 4.15. Estuarij rijeke Rance s plimnom elektranom La Rance (satelitski snimak)

La Manche

La Rance

68

Slika 4.16. U 740 m dugoj brani plimne elektrane La Rance smještene su 24 turbine koje proizvode 600 GWh godišnje

Slika 4.17. Projekt brane plimne elektrane La Rance

Automobilski promet izmeñu lijeve i desne obale rijeke Rance odvija se preko brane, u 4 cestovne trake koje su spojene s kopnom pokretnim mostom preko ustave (prevodnica). Ustava, smještena na lijevoj strani estuarija, omogućuje plovilima prolaženje izmeñu rijeke Rance i zaljeva Saint-Malo. Izuzetno zanimljivo prevoñenje plovila izmeñu akumulacijskoga bazena i otvorenoga mora, unatoč visinskoj razlici od nekoliko metara, prikazano je na slikama od 4.18. do 4.23.

bazen

more

69

Slika 4.18. Kretanje plovila ograničeno je na lijevu stranu estuarija na kojoj se nalazi ustava (prevodnica):

ona omogućuje plovilima prolaženje izmeñu rijeke Rance i zaljeva Saint-Malo

bazen

Slika 4.19. Preko brane se odvija promet u 4 cestovne trake, koje su spojene s kopnom pokretnim mostom (preko ustave)

bazen

70

Slika 4.20. Kad se ustavom prevode plovila cestovne brklje se spuste, pokretni most se podigne i vrata ustave se otvaraju s jedne strane (ovisno o smjeru prevoñenja plovila)

Slika 4.21. Pri prevoñenju plovila u smjeru mora, nakon što plovila uñu u ustavu, zatvaraju se vrata,

voda se ispušta do razine mora u zaljevu ...

71

Slika 4.22. ...vrata ustave se otvore i plovila odlaze prema moru

Slika 4.23. Pri prevoñenju plovila u smjeru bazena, nakon što plovila iz zaljeva uñu u ustavu, zatvaraju se vrata,

ustava se puni do razine vode u bazenu, nakon čega se otvaraju vrata radi uplovljavanja u bazen

72

Slika 4.24. Plovila su prevedena, most je spušten, brklje su podignute i promet se nastavlja –

idemo prema drugome kraju brane, na kojem se nalaze zapornice

73

Slika 4.25. Pogled s morske strane brane na zapornice kroz koje, da bi se održavali radni uvjeti potrebni za rad turbina, voda utječe u bazen ...

Slika 4.26. ...ili voda istječe iz bazena

74

Slika 4.27. Unutar središnjega dijela brane, izmeñu ustave i zapornica, smještene su 24 dvosmjerne turbine, svaka snage 10 MW ...

Slika 4.28. ...te pristupne prostorije, radionice za održavanje,

soba za upravljanje i nadzor...

Slika 4.29. Jedna od hidrauličkih turbina u kopnenoj plimnoj elektrani

75

4.3.1.4. Plimna elektrana Annapolis Ova plimna elektrana (slika 4.30.), snage 20 MW, prvo je kopneno plimno postrojenje u Sjevernoj Americi (1984. god.). Plimna elektrana Annapolis nalazi se u Kanadi, na malenome otoku na ušću rijeke Annapolis, blizu grada Annapolis Royal, uz Bay of Fundy – zaljev koji je poznat po najvišoj plimi na svijetu (slika 4.31.). Na krajnjem istoku ovoga zaljeva, u Minas Basinu, prosječan iznos raspona ove morske mijene iznosi 15 m (maksimalni raspon može dosegnuti mnogo veće vrijednosti). Elektrana isporučuje struju u električnu mrežu u ritmu nadiranja plime, približno svakih 12 sati (radi oko 5 sati, a isključena je oko 7 sati) proizvodeći oko 30 GWh godišnje, što je dovoljno za preko 4 000 kućanstava.

Slika 4.30. Plimna elektrana Annapolis (20 MW), estuarij rijeke Annapolis, Annapolis Royal, provincija Nova Škotska, Kanada

(prvo plimno postrojenje u Sjevernoj Americi, završeno 1984. god.)

Slika 4.31. Približne lokacije prosječnih vrijednosti plimnoga raspona, Bay of Fundy, Nova Škotska, Kanada

Minas Basin

76

4.3.1.5. Projekt Severn Barrage Britanska vlada objavila je namjeru izgradnje kopnene plimne elektrane, ukupne snage 8640 MW, u estuariju rijeke Severn, pri dnu Bristolskoga kanala (slika 4.32.), koji je poznat po jakim morskim mijenama. Projekt, koji će se realizirati izgradnjom brane od Weston-super-Mare (Engleska) do Cardiffa (Wales), predviña 216 jednosmjernih turbina, nazivne snage 40 MW.

Slika 4.32. Mjesto planirane izgradnje brane za kopnenu plimnu elektranu u estuariju rijeke Severn, pri dnu Bristolskoga kanala, UK

Slika 4.33. Most izmeñu Engleske i Walesa, preko estuarija rijeke Severn, poznatoga po jakim morskim mijenama

77

4.3.2. Pučinske plimne elektrane U kopnenim plimnim postrojenjima hidrauličke turbine koriste potencijalnu energiju mora. U novije vrijeme sve više privlači pozornost mogućnost izravnoga korištenja kinetičke energije mora u pučinskim plimnim elektranama (slika 4.34.). Izgradnju pučinskih plimnih elektrana omogućio je razvitak tehnologije plimnih turbina, koje koriste kinetičku energiju strujanja mora pri nadiranju i povlačenju plime. Plimne turbine mogu se usporediti s vjetrenim turbinama, koje koriste kinetičku energiju strujanja zraka. Osnovna razlika je u tome što je gustoća mora veća od gustoće zraka (više od 800 puta), što ima za posljedicu znatno veću snagu plimnoga postrojenja u odnosu na vjetreno postrojenje, pri jednakoj brzini strujanja, odnosno plimne turbine trebaju imati mnogo manje dimenzije nego vjetrene turbine, uz jednaku izlaznu snagu.

Slika 4.34. Postrojenje s plimnom turbinom (usporedivo s vjetroturbinom)

4.3.2.1. Prednosti postrojenja s plimnim turbinama Kopneni plimni energetski sustavi zahtijevaju velike investicije, posebno za izgradnju brane, koja, ujedno, ima i znatan utjecaj na okoliš, osobito na život u vodi (primjerice u estuariju). Pučinska postrojenja znatno su jeftinija, lako se održavaju (turbine se mogu podignuti iz mora), zanemariv je vizualni utjecaj (veći dio ureñaja je pod morem), a imaju i znatno manji utjecaj na ekosustav (zanemariv utjecaj na morska bića). Smatra se da nijedan drugi sustav ne može koristiti energiju plimnoga kretanja mora bolje od pučinskih plimnih postrojenja.

78

4.3.2.2. Projekt Seaflow Britanska firma Marine Current Turbines Ltd – MCT (Bristol, UK) pionir je u razvoju tehnologije korištenja morskih plimnih struja. Prototip turbine s jednim rotorom, snage 300 kW, instaliran je 2003. godine pri ulazu u Bristolski kanal, pokraj Lynmoutha, na sjeveru Devona (slika 4.35.), i još uspješno radi.

Opis postrojenja Seaflow Prototip postrojenja (slika 4.36.) ima jedan rotor, promjera 11 m, koji se nalazi na golemome čeličnom stupu, ukopanome duboko u morsko dno:

� maksimalna snaga postrojenja je 300 kW (pri v = 2,7 ms–1 = 5,5 kn) � srednja snaga postrojenja je 100 kW (pri srednjoj brzini plimnoga strujanja).

Podvodno održavanje turbine je nemoguće, zbog jakoga strujanja, pa se turbina i generator mogu hidrauličkim dizalicama, po vodilicama, izvući iznad morske površine i popraviti, što je važna odlika ove tehnologije (slika 4.37.).

Slika 4.36. Prototip turbine Seaflow s jednim rotorom (2R=11 m),

u moru pored Lynmoutha, sjever Devona, UK

Slika 4.35. Geografska lokacije postrojenja Seaflow, ulaz u Bristolski kanal, sjever Devona, UK

79

Slika 4.37. Turbina Seaflow može se podignuti iz mora radi održavanja, što je važna odlika ove tehnologije (izrazito je jako plimno strujanje)

4.3.2.3. Projekt SeaGen Ispitivanje postrojenja Seaflow u radnim uvjetima pružilo je podatke bitne za projektiranje i izgradnju većega postrojenja, namijenjenoga komercijalnoj proizvodnji električne energije, u okviru projekta SeaGen. U nemirnome Irskom moru, uz obalu Sjeverne Irske, u tjesnacu Strangford (slika 4.38.), firma Marine Current Turbines Ltd u travnju 2008. godine počela je instalirati najveću plimnu turbinu na svijetu, koja će biti spojena s električnom mrežom.

Slika 4.38. Geografski smještaj projekta SeaGen u tjesnacu Strangford, Sjeverna Irska,UK

SeaGen

SeaGen

80

Opis postrojenja SeaGen Turbine, pokretane kinetičkom energijom nadiranja i povlačenja plime, pokretat će električni generator, koji će proizvoditi električnu struju (18 – 20) sati dnevno. Planirana snaga postrojenja u punome pogonu je 1,2 MW, što će opskrbljivati strujom oko 1000 obližnjih kućanstava, a to je 4 puta više od postrojenja Seaflow, snage 300 kW, pokraj Lynmoutha u Devonu (takoñer firma MCT). Ureñaj ima dvije turbine, promjera 16 m (slika 4.39.), koje se mogu okretati dvosmjerno, (10 – 15) puta u minuti – relativno sporo, da ne bi došlo do ozljeñivanja riba i morskih sisavaca (brodski propeleri su oko 10 puta brži).

Slika 4.39. Rotori podvodnih turbina postrojenja SeaGen

Ureñaj SeaGen izgrañen je u brodogradilištu u Belfastu (slika 4.40.a) – u istome onom u kojem je izgrañen i Titanic. Belgijskom teglenicom Rambiz, s dizalicom, dopremljen je na pažljivo odabrano mjesto postavljanja (slika 4.40.b), oko 400 m od obale, gdje je učvršćen za morsko dno (čelično postolje s klinovima duljine oko 9 m).

Slika 4.40. a) izrada čeličnoga nosivog stupa za SeaGen, u Belfastu

b) teglenica na mjestu postavljanja, u tjesnacu Strangford

a)

b)

81

Čitava konstrukcija, teška oko 1000 t, sastoji se od čeličnoga stupa, promjera 3 m, s bočnim izdancima (poput krila) na koje su montirane turbine (slike 4.41. i 4.42.).

Slika 4.41. Postrojenje SeaGen na radnome mjestu

Slika 4.42. SeaGen turbine mogu se podignuti iz mora radi održavanja

82

Ureñaj SeaGen je prototip: MCT planira izgradnju komercijalnih farmi plimnih turbina, snage i do 500 MW. Naime, iako pojava plime i oseke nije najizdašniji izvor obnovljive energije, na nekim područjima može dati znatne količine energije, primjerice:

� uz obale Škotske, Irske i Walesa � na zapadnoj i istočnoj obali Kanade.

U skladu s time MCT planira 2012. godine početak izgradnje plimne farme, snage 10,5 MW (7 SeaGen turbina snage 1,5 MW), u sjevernome Walesu (slika 4.43.). Odabrana je lokacija pored nenastanjenoga stjenovitog otočja, s vrlo oskudnom vegetacijom, The Skerries, koje leži na pučini, oko 3 km sjeverozapadno od otoka Anglesey (najveći otok u Irskome moru).

Slika 4.43. Lokacija planirane farme plimnih turbina pored otočja The Skerries, sjeverni Wales, UK

Planira se instalirati i najmanje 3 turbine snage 1,2 MW u Campbell River (otok Vancouver, Britanska Kolumbija, Kanada). U ovome području Kanade (slika 4.44.) procijenjeni energetski potencijal iznosi oko 4000 MW (meñu ponajboljima je na svijetu). Namjerava se iskoristiti i iznimno jake plimne struje u Bay of Fundy (Nova Škotska, Kanada) na nizu lokacija, ukupne snage 330 MW. Osobito je obećavajuće područje Minas Passage (166 MW), pri ulazu u Minas Channel, na istoku zaljeva Fundy (slika 4.45.). Pri instaliranju plimnih turbina, osim što treba udovoljiti strogim ekološkim uvjetima, treba voditi računa i o postojećim trajektnim vezama te o potrebama raznih športskih udruga (ribolovaca, jedriličara, surfera ...).

83

Slika 4.44. Planirani položaj plimne turbine, Campbell River, otok Vancouver, Britanska Kolumbija, SW Kanada

Slika 4.45. Planirani položaj plimne turbine snage 166 MW, Minas Passage, Bay of Fundy, Nova Škotska, SE Kanada

84

4.3.2.4. Projekt tvrke Verdant Power I američka tvrtka Verdant Power 2006. godine montirala je 6 plimnih turbina u East Riveru, pokraj otoka Roosevelt, u saveznoj državi New York, SAD (slike od 4.46. do 4.49.). Ovaj plimni tjesnac poznat je po izrazito jakim plimnim strujama, koje se pokušavaju iskoristiti da bi se osiguralo cca 200 kW za supermarket Gristedes s pripadajućom garažom (na otoku Roosevelt). To je prvi od planiranih projekata ove vrste u New Yorku.

Slika 4.46. New York's East River, SAD (plimni tjesnac)

Roosevelt Island M

anhat

tan

Long

Isla

nd

East River

Hudson River

Slika 4.47. Roosevelt Island (New York's East River)

85

Slika 4.48. Spuštanje plimne turbine u more pored otoka Roosevelt (New York's East River)

za vrijeme kratkotrajne "mrtve mijene"

Slika 4.49. Plimna turbina, izložena moćnim plimnim strujanjima pored otoka Roosevelt,

pričvršćena je (pomoću 8 vijaka) za čelično sidrište u morskome dnu; nakon havarije prvotnih lopatica turbine, nove lopatice načinjena su od legure (Al+Mg)

86

Pogovor Ovime je završen pregled najvažnijih načina korištenja energije mora. Od širom svijeta ponuñenih brojnih idejnih rješenja različitih ureñaja koji koriste energiju mora, spomenuti su samo testirani prototipovi. O gotovo nadnaravnoj ljepoti mora nije bilo ni spomena – svakoga pojedinog čitatelja prepuštam njegovu vlastitom doživljaju pri susretu s morem, želeći, pritom, da mu more pruži barem onoliko zadovoljstva koliko ga pruža meni. Zahvaljujem svima koji su mi na bilo koji način pomogli, osobito meni nepoznatim autorima fotografija i pojedinih crteža koje sam koristila: slažući ovaj priručnik osjećala sam se sićušna, poput mravka koji se poslužio mrvicama s carske trpeze interneta. Iako sam se čitav život osjećala anakrono – trebala sam biti roñena barem jedno stoljeće ranije, ipak, po ne znam koji put, zahvaljujem Bogu na tome što živim u doba interneta, koji je moju intelektualnu znatiželju doveo do hipertrofije. Čini mi se da su se izbrisale granice mogućega, ali sam, istovremeno, i silno zastrašena, jer se ne mogu se zaustaviti. Ipak, kad od studenata dobijem povratnu informaciju – kad mi nakon položenoga ispita spontano iskažu zadovoljstvo udžbenikom iz kojega su učili – tada znam da činim pravu stvar i da će barem poneki ugarak iz vatre mojega zanosa upaliti istovjetan zanos. Uz to, kad mi kolege, ili, čak, nepoznati ljudi upute e-mail s toplim osvrtom na moje mrežne uratke, tada sam sigurna da moj trud nije bio uzaludan. (Znam da će zvučati neskromno, ali sam osobito ponosna na osvrt gospodina akademika Gordana S. Karamana: "...Veoma su me impresionirali Vaši lijepi prilozi o Cetini, Na krilima vjetra i Hommage Lisi Meitner, koje sam dobio preko Blindeca, a koji su napisani jednostavnim, a tako lijepim i sugestivnim stilom. Pregledao sam ih s uživanjem. Nadam se da ćete nastaviti s takvim sastavima ... "). A, iznad svega, kad su recenzenti zadovoljni mojim radom – mojoj sreći nema kraja. Dragim recenzentima, prof. dr. sc. Mili Dželaliji i prof. dr. sc. Nenadu Kuzmaniću od srca zahvaljujem na primjedbama, ali i na iskazanome zadovoljstvu mojim radom – zadovoljstvo je, uistinu, obostrano. Moj voljeni sin Toni prečesto me je zatekao za tipkovnicom, ali nikad nije prigovorio. Štoviše, strpljivo je podnosio moje emocionalne oscilacije, pozamašnoga raspona (od krilatoga ushita do duboke malodušnosti), pruživši mi uvijek bezrezervnu podršku. Na njegovoj plemenitosti i nesebičnosti toliko sam zahvalna da to nisam u stanju izraziti riječima. Pri kraju sam svojega radnog vijeka, povremeno se suočavajući sa zebnjom zbog neminovnih promjena, a nazire se i sve bliži kraj životnoga puta. Na profesionalni dio toga puta, kojim je bitno odreñen i čitav moj privatni život, uputio me je pokojni prof. Josip Ghemo-Tudorić. On me je potakao da budem znatiželjna, da uvijek postavljam pitanja (kako? zašto? ...) te da ne posustajem u traženju odgovora. Neizmjerno sam mu zahvalna na tome – osjećam da visoke godine ne znače starost dokle god postoji barem iskrica intelektualne znatiželje i dok je živo nastojanje da joj se udovolji.

87

Literatura Boyle, G. (editor), Renewable energy, Oxford University press, Oxford, 2004 Charlier, R. H., Tidal energy, Van Nostrand Reinhold, New York; London, 1982 Collinson, A., Renewable energy, Steck-Vaughn Company, Austin, Texas, 1991 Falnes, J., Kondo, H., Research and Development in Ocean-Vawe Energy in Norway, Ocean and energy development ̶ for overcoming energy and environmental crises, Muroran, Japan, 1993, 27-40 Krpan-Lisica, D. Osnove energetike, Hinus, Zagreb, 2001 Lucas, B. et al., Performance Optimisation of a modifiednduck through optimal mass distribution, Proceedings of the 8th European Wave and Tidal Energy Conference, Uppsala, Sweden, 2009 Murph, D., Wave-powered Edinburgh Duck desalinates seawater, http://www.engadget.com/2006/11/08/wave-powered-edinburgh-duck-desalinates-seawater/ (2006.Nov.08) Talley, L. D. et al., Descriptive Physical Oceanography, Sixth Edition, Elsevier, Amsterdam etc, 2011 Trenka, A. R., Kondo, H., Research and Development in Ocean Thermal energy Conversion in the USA, Ocean and energy development ̶ for overcoming energy and environmental crises, Muroran, Japan, 1993, 19-26. Korištene internetske stranice http://blogs.solidworks.com/solidworksblog/2009/07/harnessing-the-power-of-the-oceans-to-generate-renewable-energy-resources.html (2012.Nov.15) http://bluerevolutionhawaii.blogspot.com/2011_09_01_archive.html (2011.Sep.20) http://deepseanews.com/2008/10/wave-snakes/ (2012.Nov.15) http://en.wikipedia.org/wiki/Bay_of_Fundy (2012.Sept.07) http://en.wikipedia.org/wiki/Jacques-Ars%C3%A8ne_d'Arsonval (2012.Sept.07) http://en.wikipedia.org/wiki/Ocean_thermal_energy_conversion (2011.Jun.12) http://greenupgrader.com/2340/there-is-energy-offshore-not-oil-grampa-tidal-power/ (2012.Nov.23)

88

http://hydropower.inel.gov/hydrokinetic_wave/pdfs/day1/10_heave_wave_devices_1_aw.pdf (2006.Jan.31) http://inventorspot.com/articles/ireland_installs_worlds_largest_sea_turbine_12553 (2012.Nov.23) http://kids.britannica.com/comptons/art-58722/Georges-Claude?&articleTypeId=31 (2012.Sept.07) http://museumvictoria.com.au/discoverycentre/infosheets/snakes-found-in-victoria/yellow-bellied-sea-snake-ipelamis-platurusi/ (2012.Nov.14) http://news.bbc.co.uk/2/hi/programmes/working_lunch/7256687.stm (2012.Nov.15) http://nnmrec.oregonstate.edu/book/export/html/89 (2012.Nov.23) http://nnmrec.oregonstate.edu/technology (2012.Nov.23) http://people.bath.ac.uk/tp263/pelamis.htm (2012.Nov.15) http://peswiki.com/index.php/Directory:AquaBuOY (2011.Dec.06) http://planetearthandhumanity.blogspot.com/2011/09/what-ever-happened-to-otec.html (2011.Dec.07) http://pl.wikipedia.org/wiki/Plik:Elektrownia_OTEC_Indie.jpg (2012.Nov.22) http://techcrunch.com/2007/12/19/mother-ocean-to-juice-our-xboxes-tvs-etc/ (2007.dec.19) http://technologystudent.com/energy1/tidal1.htm (2011.Dec.07) http://thefraserdomain.typepad.com/energy/2008/04/largest-tidal-s.html (2008. Apr.06) http://webberenergyblog.blogspot.com/2008/03/first-commercial-tidal-stream-turbine.html (2008.Mar.23) http://www.astunit.com/tutorials/tides.htm (2001.Aug.25) http://www.best-solar-energy.com/renewable/one-pelamis-generages-750-kw/ (2012.Nov.15) http://www.carbonzeroplanet.org/renewables/wave-tidal-oceanthermal.php (2011.Dec.07) http://www.changingideas.com/Pelamis-Wave-Energy-Converter/Electricity.html (2012.Nov.15) http://www.computescotland.com/sea-power-progress-pelamis-in-portugal-openhydro-off-eday-1711.php (2012.Nov.15) http://www.consumerenergyreport.com/2009/11/25/potential-markets-and-benefits-from-ocean-thermal-energy/ (2011.Dec.06)

89

http://www.contitech.de/pages/produkte/luftfedersysteme/lufe-industrie/wellenkraft_en.html (2012.Nov.15) http://www.eots.co.uk/reports/Bore/bore.htm (2011.Dec.06) http://www.greendiary.com/entry/concept-otec-power-plant/ (2008.Oct.20) http://www.greenhouse.gov.au/renewable/reis/technologies/ocean/wave.html (2012.Nov.06) http://www.lyntonandlynmouth.com/turbine.html (2011.Dec.06) http://www.meleassociates.com/c/517/ocean-energy-thermal-conversion-otec (2011.Dec.06) http://www.makai.com/p-otec.htm (2012.Nov.22) http://www.marinebuzz.com/2007/10/25/what-is-ocean-thermal-energy-conversion-otec/ (2012.Nov.22) http://www.motherearthnews.com/renewable-energy/ocean-power-zmaz80mjzraw.aspx (2012.Nov.22) http://www.offinf.com/what_is_otec.htm (2011.Dec.06) http://www.offshore247.com/news/art.aspx?id=12464 (2008.Dec.22) http://www.offshoreenergyresearch.ca/OEER/StrategicEnvironmentalAssessment/BayofFundyTidalPotential/tabid/122/Default.aspx (2012.Sept.07) http://www.pelamiswave.com/ (2012.Nov.15) http://www.power-technology.com/projects/pelamis/pelamis6.html (2012.Nov.15) http://www.reuk.co.uk/Worlds-First-Open-Sea-Tidal-Turbine.htm (2011.Dec.06) http://www.shetlandcomposites.com/pelamis/pelamis.jpg (2012.Nov.15) http://www.shpegs.org/background.html (2011.Dec.06) http://www.srh.noaa.gov/jetstream/ocean/fundy_max.htm (2011.Dec.06) http://www.srh.noaa.gov/jetstream/ocean/tides.htm (2011.Dec.06) http://www.treehugger.com/corporate-responsibility/pge-becomes-first-utility-to-purchase-wave-energy.html (2007.Dec.19) http://www.tunliweb.no/Bilder_SM/_album_hav/c1.JPG http://www.tunliweb.no/Bilder_SM/_album_hav/c2.jpg

90

http://www.tunliweb.no/Bilder_SM/_album_hav/d3.JPG http://www.tunliweb.no/Bilder_SM/_album_hav/e1.jpg http://www.worldenergy.org/publications/survey_of_energy_resources_2007/tidal_energy/755.asp (2011.Dec.06) http://www.wwn-oneworld.co.uk/OTEC/main.html (2011.Dec.06)