为什么潮起潮落也能用来发电?
你听说过“海宁观潮”吗?它指的是在浙江杭州湾海宁附近钱塘江入海口处,奇特的潮汐景观吸引了许多人前来观潮。每逢农历的八月十八日前后潮汐现象达到最高峰,海浪从东海滚滚而来,在钱塘江入海口处形成滔天的涌潮,最高超过了10米,声势巨大,汹涌雄奇。这就是典型的潮汐现象,它是由于日、月引力的共同作用,再加上河口的特殊地形,从而形成的一种自然景观。
其实,潮汐现象每个昼夜都在发生。根据万有引力定律,地球上的海水会受到月球、太阳和其他天体的吸引力作用,由于月球距离地球最近,它对海水的吸引力起到主要作用。然而,地球和月球都是在不断地运动的,地球、月球和太阳的相对位置会发生周期性变化,所以它们对海水的吸引力也在发生周期性变化,即在一天之内会产生两次潮起潮落的潮汐现象。这种潮起潮落的过程,就像是海洋在有节奏地进行“呼吸”,而且永不衰竭。和波浪一样,潮汐的涨落中也蕴藏着巨大的能量,只是波浪能源于海风,而潮汐能源于日月引力。涨潮时,海水将汹涌的动能转化成势能;退潮时,处于高位的海水又将势能转化成奔散远去的动能。能不能对这种朝夕永恒的能量加以利用呢?
其实,潮汐能发电技术比海浪发电技术更为成熟,世界各地已有数百座潮汐发电站投入运行。它的发电原理与水力发电相似,只要在海湾或河口建造一座有拦水堤坝的水库,涨潮时将汹涌而来的海水储存在水库内,然后在落潮时将海水放出,利用高、低潮位之间的落差,便可把海水的巨大势能转化为动能,用来推动水轮机旋转,最终带动发电机发电。为了使潮汐发电站能够全天连续发电,可以采用双水库方式,即建两个相邻的水库,水轮发电机组放在两个水库之间的隔坝内,一个水库负责涨潮时进水,另一个水库只在落潮时放水,两个水库之间始终保持有水位差,这样就可以全天发电了。
潮汐能是一种用之不竭的再生能源,它无需消耗燃料,不形成污染。和波浪能的利用相比,潮汐能发电更加实际方便。因为潮汐周期可以提前预测,不像波浪的变动性那样不可捉摸;潮汐能水电站主要建造在陆地江河的入海口附近,而波浪能发电设施则需要在海上作业。
【知识点】波浪能的早期探索者
法国人吉拉德父子在1799年获得了波浪能利用最早的专利,不过,他们的研究和设计只是利用波浪为机械装置提供动力。1910年,一位法国人在海滨设计出一个特别的装置,将密闭的管道通到海里,利用波浪的起伏压缩或抽空管道内的空气,使得活塞做往复运动,带动发电机旋转,产生了1千焦的电能。这是利用波浪能发电的最早记录了。