Использование энергии взаимодействия Земли и Луны. Приливные волны или приливы.

По всей Земле непрерывно бегут приливные волны с частотой вращения Луны вокруг Земли. В соответствии с законом всемирного тяготения Земля притягивает к себе Луну, а Луна притягивает к себе Землю, поднимая и опуская различные участки земного шара. Воду и сушу. В центральных районах океанов вода поднимается всего на несколько сантиметров, но на окраинах океанов при благоприятных условиях разница уровней воды при приливе и отливе достигает 18 м (залив Фэнди в Канаде), 13,4 м в Пенжинской губе Охотского моря, 9 м в Мезенской губе Белого моря. По запасам приливной энергии на одном из первых мест в мире стоит Россия: Мезенская приливная электростанция (ПЭС) (до 15 млн. кВт), Тугурская (6 млн. кВт), Пенжинская (30-100 млн. кВт).

С 1967 года работает промышленная ПЭС в Рансе (Франция), с 1968 года опытная Кислогубская ПЭС в Россие, 1981-83 годов ПЭС Цзянси в Китае, с 1984 года ПЭС в Анаполисе в Канаде. Построены ПЭС в Австралии, Индии, Великобритании, опытно-промышленная Кольская ПЭС (38000 кВт) в Россие.

Возможная к использованию мощность ПЭС на всех побережьях планеты оценивается в 600 млн. кВт. Однако приливные волны на побережьях Украины весьма незначительны и промышленного значения не имеют.

Волновые электростанции

Покататься на волнах - любимое занятие отдыхающих на побережьях морей и океанов, но волны с высотой более 70-80 см настолько много содержат энергии, что уже сбивают купающихся с ног. Наибольшей высоты ветровые волны достигают на просторах океанов. Еще в 1952 году многие специалисты считали, что волны выше 7 м редки, а волны больше 10 м не существует. Однако более поздние исследования подтвердили слова отдельных моряков о наличии волн высотой более 30 м. 7 февраля 1933 года моряки танкера "Рамано", шедшего по маршруту Манила - Сан-Диего зафиксировали волны высотой 36 м.

Ветровые волны с достаточной энергией часто наблюдаются в прибрежной полосе стран, нуждающихся в электроэнергии. Ветровые волны и зыбь удобны тем, что для использования их энергии обычно не надо искать специальных мест с особо благоприятными географическими условиями, как для приливных, не надо строить больших и дорогих плотин. Положительной особенностью волновой энергетики является то, что в осенне-зимний период (шесть месяцев в году), когда особенно нужна электроэнергия, средняя мощность волн возрастает почти вдвое.

Мощность волны на единицу длины её фронта определяется формулой

N = 0,125 х ( х g x h x )/ T ; (1)

где  - плотность воды, кг/ м ; g - ускорение свободного падения, м/ с ; h - высота волны, м;  - длина волны, м; T - период волны, с.

Известны также следующие соотношения:

h  0,2  /g; (2)

  2  x  /g; (3)

T  2  x  /g. (4)

Из формулы (2)

 = .

Подставив полученное значение в формулы (3) и (4) получаем:

  10  x h ,

T  2  /g.

Подставив полученные значения  и Т в формулу (1) получим:

N  0,3 g h ,

где N -мощность волны на единицу длины её фронта, Вт/м.

Принимая  = 1000 кг/ м , g = 30,8 получаем

N  10000 h , [Вт/м].

Для рекордной волны высотой 36 м

N  10000 x 36 = 7776 x 10 Вт/м  77 МВт/м.

При скорости ветра равной 6 м/с, среднегодовой характерной для побережий Черного и Азовского морей

h  0,2  /g = 0,2 х 6 /9,81 = 0,734 м,

N  10000 x 0,734 = 4615,7 Вт/м.

В Тихом океане для средней высоты волн 1,25 м мощность составляет 75 кВт/м. В Атлантическом океане средняя мощность волн за год равна 100 кВт/м. Но зимой она достигает 600 кВт/м, а в сильные штормы до 5 МВт/м.

Мощность волн заметно падает при их приближении к берегам

Глубина, м	44	20-25	15
Мощность N, кВт/м	48	32	17

Мощность электрической энергии, которую можно получить от свободной энергии волн, зависит от к.п.д. преобразователя. Реальным считается достижение к.п.д. равного 20-25%.