Wie funktioniert es?
Der Tidenhub kann unterschiedliche Höhen von 4,5 bis 12,4 m je nach Ort aufweisen. Ein Tidenhub von mindestens 7 m ist für den wirtschaftlichen Betrieb und für eine ausreichende Wassersäule für die Turbinen erforderlich. Die traditionelle Gezeitenstromerzeugung umfasst den Bau eines Absperrdamms in einem Ästuarium, der einfließende und ausfließende Wasserströme blockiert. Der Absperrdamm schließt eine Schleuse, die geöffnet wird, damit die Flut in die Bucht fließen kann, die Schleuse wird dann geschlossen, und wenn der Meeresspiegel sinkt, bringt die Wassersäule (erhöhter Wasserstand in der Bucht) mittels traditioneller Wasserkraft-Technologie die Turbinen in Bewegung, um so Strom zu erzeugen. Staudämme können entweder nur in Ein-Richtungs-Betrieb (Ebbstrom oder Flutstrom) oder in Beiden-Richtungs-Betrieb arbeiten.
Es gibt mehrere Wege, um Strom mittels Kraft der Gezeiten zu erzeugen: Bauen von Absperrdämmen und Ausbeutung der natürlichen Gezeitenströme und Gezeiten-Zäune (eine abgespeckte Version der Gezeitendämme). Allerdings erfordern alle diese Techniken große finanzielle Investitionen und haben eine lange Amortisationszeit. Darüber hinaus gibt es auch dokumentierte negative Auswirkungen auf die Umwelt, die berücksichtigt werden müssen.
Die Technologie zur Umwandlung der Gezeitenenergie in die Elektrizität ist sehr ähnlich der Technologie, die in den traditionellen Wasserkraftwerken angewandt wird. Die erste Voraussetzung ist ein Damm, der durch eine Meeresbucht oder ein Ästuarium gebaut wird. Die besten Gezeitenstandorte sind solche, bei denen eine Bucht eine schmale Öffnung hat, die durch den Damm verringert wird. An bestimmten Stellen entlang der Talsperre sind die Tore und Turbinen installiert. Wenn eine ausreichende Differenz des Wasserstands auf verschiedenen Seiten des Staudamms entsteht, sind die Tore geöffnet. Diese “Wassersäule” zwingt Wasser durch die Turbinen zu fließen, wobei Rotationsenergie vom elektrischen Generator in Stromenergie umgewandelt wird. Strom wird durch das in die Bucht und aus der Bucht fließende Wasser erzeugt. Genauso wie es zwei hohe und zwei niedrige Gezeiten jeden Tag gibt, ist Stromerzeugung aus Gezeitenkraftwerken durch Perioden der maximalen Stromerzeugung alle zwölf Stunden gekennzeichnet. Zwischen der erneuten Stromerzeugung liegen immer sechs Stunden. Alternativ können die Turbinen zum Pumpen zusätzlichen Wassers in das Becken hinter dem Absperrdamm genutzt werden, während die Nachfrage nach Strom gering bleibt. Dieses Wasser kann dann je nach Bedarf freigegeben werden, so dass das Gezeitenkraftwerk mit einigen der Merkmale eines “Pumpspeicherkraftwerks” ausgestattet ist.
Das lässt uns auf die Gezeitenturbinen blicken. Die Gezeitenturbine arbeitet unter dem Wasser ähnlich wie Windradmühlen an der Luft. Ihre Wasserdichte ist 800mal höher und dadurch üben sogar langsame Wasserbewegungen während der Gezeiten viel mehr Kraft aus als der Wind an der Turbine. Deshalb kann die Gezeitenturbine einen viel kleineren Rotordurchmesser als eine Windturbine mit gleicher Ausgangsleistung haben, wobei Kosten für Herstellung und Transport niedrig gehalten werden.
Die Gezeiten lassen sich im Vergleich zum Wind vorhersagen und können Kraft mehrmals am Tage erzeugen. Zum anderen sind Windturbinen vom Wetter stark abhängig.
Die Herstellungskosten für Gezeitenturbinen sind ziemlich niedrig. Eine beliebige Anzahl von Turbinen kann jederzeit gebaut und installiert werden, und somit kann eine Gezeitenturbinenfarm unter Wasser aufgebaut und nach Bedarf erweitert werden. Unterwasser-Turbinen sind per Definition außer Sicht und es wird vermutet, dass ihre Auswirkung auf die Umwelt dank ihrer langsamen Drehzahlen von nur 10-30 Umdrehungen pro Minute (10-mal langsamer als die von Schiffsschrauben) gering ist.
Eine Gezeiten-Turbine ist ein Verfahren zur Erzeugung von Strom durch Strömungen der Gezeiten. Eine Turbine in einer strategischen Gezeitenzone wird verwendet, um mechanische Energie des bewegten Wassers in elektrische Energie umzuwandeln, die dann an die Verbraucher verteilt wird.
Es gibt drei Haupttypen der Gezeitenturbinen:
Die Rohrturbine
Die Rohrturbine ist eine Turbine mit einem eingebauten Generator, welcher vor allem mehr Effizienz in Bezug auf Raum und Größenklassen bietet. Der Einbau des Generators in die Turbine erspart das separate Gehäuse für den Generator selbst. Die Turbinengröße fällt dadurch weniger auf.
Eine Wartung ist nicht möglich, ohne den Wasserstrom dabei zu unterbrechen. Wenn die unvermeidliche Wartung anfällt, muss erst mal dafür gesorgt werden, die Stromerzeugung während der Wartung abzustellen
Die Rim Turbine
Generator ist unabhängig von der Turbine selbst und wird durch eine Welle mit ihr verbunden, wobei sich die Welle mit der Turbine zusammen bewegt. Das bedeutet, dass die Wartungsarbeiten einfacher durchgeführt werden können. Allerdings sind die Turbinen empfindlicher. Es ist schwieriger, Wasser zu pumpen und die Menge an zu produzierenden Strom zu regulieren. Wo die Rohrturbine winterhart, aber schwierig zu warten ist, ist die Rim Turbine das genaue Gegenteil.
Die Tubular Turbine
Die Tubular Turbinen sind Turbinen, die bereits häufig in Wasserkraftwerken genutzt werden. Anstatt den Generator direkt auf die Turbine zu montieren, ist er in einem 45-Grad-Winkel von ihr angebracht.
Der eigentliche Vorteil einer Tubular Turbine ist jedoch, dass die Schaufeln angepasst werden können. Dies bedeutet, dass sie geändert werden können, um Strom ausreichend zu liefern, schmale Schaufeln können weniger Energie erzeugen, während größere Schaufeln mehr Leistung generieren. Dies erlaubt der Turbine effizienter zu arbeiten, indem sie nur die Menge an Energie erzeugt, die benötigt wird, ohne übermäßige Abnutzung und Verschleiß zu verursachen.
Geothermische Energie gibt es seit dem Beginn der Erde. “Geo“ bedeutet die Erde und „thermal“ bedeutet die Wärme. „Geothermal“ bedeutet die Wärme der Erde.
Haben Sie schon einmal ein gekochtes Ei in zwei Hälften aufgeschnitten? Die Erde sieht dem Ei innen ähnlich. Das Eigelb ist mit dem Erdkern vergleichbar. Das Eiweiß ist der Erdmantel. Die dünne Eischale um das Ei ist die Erdkruste.
Unter der Erdkruste, der obersten Schicht des Erdmantels ist heiße verflüssigte Gesteinschmelze. Die Erdkruste liegt auf der flüssigen Magma im Erdmantel. Wenn Magma durch die Erdoberfläche im Vulkan bricht, heißt es Lava.
Für jede 100 Meter unter der Erde wird die Temperatur der Felsen ungefähr 3 °C erhöht, oder der für jede 328 Schritte unter der Erde erhöht die Temperatur um 5.4 Grad Fahrenheit. So, if you went about 10,000 feet below ground, the temperature of the rock would be hot enough to boil water.Wenn man also ungefähr 10 000 Schritte in die Tiefe geht , ist die Temperatur der Steine heiß genug, um Wasser zum Kochen zu bringen.
In der Tiefe der Erde sucht sich Wasser manchmal seinen Weg nicht weit von heißen Gesteinsschichten und verwandelt sich in kochendes Wasser oder Dampf. Die Wassertemperaturen können mehr als 300°Fahrenheit (148°C)erreichen. Das ist viel heißer als kochendes Wasser (212°F/100°C). Es verdampft nicht, da es nicht in Berührung mit Luft kommt.
Wenn dieses Heißwasser durch einen Riss in der Erde hoch kommt, nennen wir es eine heiße Quelle, wie Emerald Pool im Yellowstone Nationalpark, auf der linken Seite abgebildet. Oder es explodiert manchmal in der Luft als ein Geysir, wie der Old Faithful Geysir auf der rechten Seite abgebildet.
Vor 10.000 Jahren benutzten Paleo-Indianer heiße Quellen in Nordamerika für das Kochen. Ihren Kriegsregeln nach waren die Gebiete um die heißen Quelle neutrale Zonen. Die Krieger der konfrontierten Volksstämme haben in Frieden zusammen gebadet.
In anderen Orten der Welt dienen heiße Quellen den Menschen zum Ausruhen und Entspannen. Die alten Römer bauten aufwendige Gebäude um heiße Bäder zu genießen, und die Japaner entspannen sich seit Jahrhunderten in natürliche heiße Quellen.
