Energia z księżyca.pdf

hit numeru

Nie ma co ukrywać zasoby naturalnych surowcìw energe-

tycznych, takich jak węgiel kamienny i brunatny, torf, gaz

ziemny czy ropa naftowa, a nawet uran, są przy wspìłcze-

snym i przewidywanym wzrastającym poziomie ich zużycia

bardzo ograniczone. Wielu ekspertìw ostrzega, że wydobycie

ropy zacznie maleć już w roku 2010, co z punktu widzenia

energetyki jest bardzo niemiłą perspektywą.

cza pr¹d do 30 gospodarstw domo-

wych w pobli¿u miasta Hammerfest.

System przypomina wiatraki

ze œmig³ami o œrednicy 10 m, które

wprowadzane s¹ w ruch przez pr¹-

dy p³ywowe. Obracaj¹ce siê œmig³a

napêdzaj¹ generatory wytwarzaj¹-

ce pr¹d elektryczny, dostarczany

nastêpnie do sieci energetycznej.

Konstruktorzy twierdz¹, ¿e do wy-

twarzania energii elektrycznej wy-

ale istniej¹ ju¿ elektrownie

wytwarzaj¹ce pr¹d dziêki

Ksiê¿ycowi. Chodzi oczywiœcie o wy-

korzystanie zjawiska p³ywów - czyli

morskich przyp³ywów i odp³ywów,

które powstaj¹ skutkiem oddzia³y-

wania grawitacyjnego Ksiê¿yca

(i w pewnym stopniu tak¿e S³oñca)

na wody naszej planety. W czasie

przyp³ywu ogromne masy wody

Alaska

KANADA

Quebec

KANADA

Halifax

Quebec

Ottawa

STANY

ZJEDNOCZONE

STANY

ZJEDNOCZONE

ATLANTYK

ENERGIA Z KSIĘŻYCA

p³yn¹ w jedn¹ stronê, a przy odp³y-

wie - w drug¹. Podczas p³ywów

ró¿nica poziomu morza na otwar-

tych akwenach osi¹ga 14 m, a w

w¹skich zatokach dochodzi nawet

do 21 m. S³ynna jest zatoka Fundy

Bay, le¿¹ca w po³udniowo-wschod-

nim rejonie Kanady, gdzie notowa-

ne by³y rekordowe wartoœci ró¿nicy

poziomów wody (28 m). Œrednia

moc p³ywów jest szacowana w

skali globalnej na 7500 terawatów,

co przekracza 3000-krotnie moc

zainstalowan¹ we wszystkich

elektrowniach œwiata.

Jerzy Chmielewski

starczaj¹ pr¹dy wodne o prêdkoœci

wynosz¹cej zaledwie 0,5 m/s. Ca³y

system jest zakotwiczony do dna za

pomoc¹ stalowej kolumny o d³ugo-

œci 20 m. Energia elektryczna wy-

twarzana jest w sposób niemal ci¹-

g³y przez 24 godziny na dobê,

z krótk¹ przerw¹, kiedy nastêpuje

zmiana kierunku p³ywu.

Je¿eli ten eksperyment po-

wiedzie siê, to powstanie nowsza

generacja elektrowni wodnych, a za

piêæ lat u wybrze¿y Hammerfest

bêdzie dzia³a³a farma 20 podwod-

nych wiatraków, wprowadzanych

w ruch dziêki grawitacyjnemu od-

dzia³ywaniu Ksiê¿yca na Ziemiê.

Szacuje siê, ¿e potencjalne zasoby

energii p³ywowej na pó³nocy Nor-

wegii przekraczaj¹ 2 miliony mega-

watogodzin (2 TWh). Bior¹c pod

uwagê, ¿e przeciêtne zapotrzebo-

wanie roczne gospodarstwa domo-

wego wynosi 25 000 kWh, to ener-

gii tej wystarcza³oby dla 80 000 go-

spodarstw. W skali ca³ej Europy mó-

wi siê o mo¿liwoœci uzyskania po-

nad 100 TWh. Komisja Europejska

wytypowa³a ju¿ 106 potencjalnych

lokalizacji dla takich elektrowni.

PODWODNE WIATRAKI

W ostatnim czasie na pó³nocy

Norwegii uruchomiono i pod³¹czono

do sieci elektroenergetycznej pierw-

sz¹ umieszczon¹ na otwartym morzu

prototypow¹ hydroelektrowniê p³y-

wow¹ o mocy 300 kW, która dostar-

Schemat konstrukcji elektrowni pływowej

M o¿e siê to wydawaæ ¿artem,

Podczas pł ywìw rìż nica poziomu morza na otwartych

akwenach osią ga 1 4 m

Przekrój elektrowni Limpet 500

Komora przechwytująca fale wykonana

z betonu zbrojonego i osadzona

w zboczu klifu.

Powietrze w komorze jest sprężane lub rozprężane przez oscylującą kolumnę wody

(OWC). To powoduje, że powietrze jest wdmuchiwane do turbiny Wellsa,

a potem powraca przez tę samą turbinę.

Turbina Wellsa wiruje zawsze

w tym samym kierunku - nieza-

leżnie od kierunku przepływu

powietrza. Dzięki temu genera-

tor wytwarza energię elektrycz-

ną niezależnie od tego, czy ko-

lumna wodna podnosi się, czy

opada.

O ile pomys³ wykorzystania

energii Ksiê¿yca - dziêki p³ywom -

jest nowy, to warto uœwiadomiæ so-

bie, ¿e ludzie od wielu lat usi³uj¹ wy-

korzystaæ energiê fal morskich, które

czêsto przejawiaj¹ g³ównie swoj¹

niszczycielsk¹ moc. Od dawna w za-

tokach i fiordach o sprzyjaj¹cej konfi-

guracji geologicznej budowano elek-

trownie wykorzystuj¹ce energiê fal

morskich. Dziœ energetycy rozwa¿aj¹

wiele ró¿nych sposobów wykorzy-

stywania „niebieskiej” energii. Ek-

sperci Œwiatowej Rady Energetycz-

nej (miêdzynarodowego konsorcjum

promuj¹cego wykorzystywanie ener-

gii odtwarzalnej) twierdz¹, ¿e fale

oceaniczne mog³yby zapewniæ dwu-

krotnie wiêcej energii elektrycznej

od zu¿ywanej na ca³ym œwiecie

obecnie. Na deskach kreœlarskich

konstruktorów mo¿na zobaczyæ ró¿-

ne dziwne konstrukcje. Warto mieæ

na uwadze fakt, ¿e w miejscowo-

œciach znajduj¹cych siê na wielu ma-

³ych wysepkach Zjednoczonego Kró-

lestwa do wytwarzania energii elek-

trycznej wykorzystuje siê ma³e lokal-

ne elektrownie z silnikami spalino-

wymi na ropê. Przetwarzanie energii

fal morskich w energiê elektryczn¹

oznacza zatem mo¿liwoœæ uzyskania

du¿ych oszczêdnoœci paliwa. Na

szkockiej wyspie Islay w pobli¿u

portu Portnhaven zainstalowano

pierwszy w œwiecie system wytwa-

rzaj¹cy energiê elektryczn¹ bezpo-

œrednio z morskich fal. Instalacja

o nazwie „Limpet” (Land-Installed

Marine-Powered Energy Transfor-

mer) ma moc 500 kW, co wystarczy

do zaspokojenia potrzeb oko³o 400

gospodarstw domowych.

W danej konstrukcji zastoso-

wano oryginalne podejœcie, polega-

j¹ce na przetwarzaniu ruchu mor-

skich fal w oscyluj¹cy s³up wody

(Oscillating Water Column). Fale do-

p³ywaj¹ce do brzegu wpychaj¹ ma-

sy wody do du¿ej, czêœciowo zanu-

rzonej pod wod¹ szczelnej komory

betonowej wbudowanej w zbocze

wybrze¿a. Podnosz¹cy siê s³up wo-

dy wypycha powietrze znajduj¹ce

siê w górnej czêœci tej komory, do

otworu wlotowego turbiny po-

hit numeru

30-METROWE

Dotychczas istnienie gigan-

tycznych fal by³o traktowane na

równi z opowieœciami o wê¿ach

morskich, krakenach i innych strasz-

liwych monstrach, a jako miejsce ich

najczêstszego wystêpowania wska-

zywano tawerny portowe.

Takim w³aœnie falom, o wiel-

koœci dziesiêciopiêtrowej kamieni-

cy, przypisywano winê za niewyja-

œnione znikniêcia statków. W ci¹gu

ostatnich 20 lat zniknê³o lub zato-

nê³o ponad 200 supertankowców

i kontenerowców, jednostek o d³u-

goœciach przekraczaj¹cych 200 me-

trów. W dokumentach ubezpiecze-

niowych jako przyczynê zatopienia

podawano zazwyczaj „z³e warunki

pogodowe”. Jednak statki tego ro-

dzaju powinny móc sobie poradziæ

z najwiêkszym sztormem, a poza

tym zatoniêcia mia³y miejsce tak¿e

w czasie niezbyt z³ej pogody. Prze-

ciêtnie ton¹ dwa du¿e statki tygo-

dniowo, lecz wypadki te nie s¹ tak

dok³adnie badane, jak katastrofy

lotnicze - jak podsumowa³ problem

Wolfgang Rosenthal z centrum ba-

dawczego GKSS w Niemczech.

Marynarze ocalali z takich

katastrof mówili o gigantycznych

falach, które nagle materializowa³y

siê, wypiêtrza³y z morza niczym

wie¿e i zwala³y na pok³ad. Obecnie

konstruowane statki pe³nomorskie

s¹ budowane z myœl¹ o spotkaniu

z falami o wysokoœci do 15 metrów.

Tymczasem te, o których opowiada-

Wirnik turbiny Wellsa

obraca siê zawsze :

a) zgodnie z kierunkiem p³ywu

b) w t¹ sam¹ stronê

c) zgodnie z kierunkiem

przep³ywu powietrza

wietrznej. Kiedy fala siê cofa, wtedy

opadaj¹cy poziom wody zasysa po-

wietrze z tunelu turbiny w odwrot-

nym kierunku. Kluczowym elemen-

tem tego systemu jest specjalny ro-

dzaj turbiny powietrznej (turbina

Wellsa), której wirnik obraca siê za-

wsze w tym samym kierunku, nie-

zale¿nie od kierunku przep³ywu po-

wietrza. Obracaj¹cy siê wirnik tur-

biny napêdza generator wytwarza-

j¹cy pr¹d elektryczny.

Na œwiecie istnieje wiele re-

jonów, gdzie linia brzegowa i wy-

stêpuj¹ce tam fale morskie stwarza-

j¹ korzystne warunki do budowy

tak nietypowych hydroelektrowni.

Dotyczy to np. Wielkiej Brytanii, Ja-

ponii, Australii, Ameryki czy Nowej

Zelandii i w wielu miejscach opra-

cowywane s¹ perspektywiczne pla-

ny inwestycyjne. Pilotowa instala-

cja Limpet zosta³a wpisana w wy-

brze¿e w sposób niemal niezauwa-

¿alny. Wiêksze obiekty z pewnoœci¹

bêd¹ wymaga³y robót budowlanych

na znacznie wiêksz¹ skalê, ale trze-

ba pamiêtaæ o tym, ¿e zapotrzebo-

wanie na energiê elektryczn¹ bê-

dzie stale wzrastaæ, zaœ paliw ko-

palnych bêdzie coraz mniej.

SK¥D SIÊ BIOR¥ P£YWY?

I dlaczego z obu stron Ziemi?

Mówimy, ¿e Ksiê¿yc obraca siê wo-

kó³ Ziemi. W rzeczywistoœci Ziemia

i Ksiê¿yc - przyci¹gaj¹c siê wzajem-

POTWORY ISTNIEJ¥

li marynarze, mia³y byæ a¿ dwukrot-

nie wy¿sze. Ich obserwacje po-

twierdza³y tak¿e dane prowadzone

z platform wiertniczych. Pierwsze-

go stycznia 1995 platforma wiertni-

cza na Morzu Pó³nocnym zosta³a

uderzona przez falê o wysokoœci 26

metrów, jednak zdarzenie uznano

za jednostkowe, a podan¹ wyso-

koœæ za przesadzon¹ w wyniku „ze-

spo³u powik³añ posylwestrowych”.

Wkrótce póŸniej, w lutym

1995 r. luksusowy liniowiec Queen

Elizabeth II zosta³ uderzony przez

falê 29-metrow¹. Kapitan Ronald

Warwick powiedzia³, i¿ by³a to

ogromna œciana wody, wygl¹daj¹ca

jak Bia³e Klify Dover.

Pomimo to naukowcy nie da-

wali za bardzo wiary tym zezna-

niom, gdy¿ symulacje komputerowe

wykazywa³y, i¿ zjawiska takie mo-

g¹ siê pojawiaæ przeciêtnie raz na

tysi¹c lat.

Aby rozwiaæ w¹tpliwoœci

(nêkaj¹ce tak¿e Lloyda i inne firmy

ubezpieczeniowe), konsorcjum 11

organizacji z szeœciu krajów euro-

pejskich sfinansowa³o i uruchomi³o

program œledzenia fal „MaxWave”.

Wolfgang Rosenthal, specjalista od

wielkich fal wraz z kolegami zebra³

dane dostarczone przez bliŸniacze

satelity Europejskiej Agencji Ko-

smicznej, ERS-1 i 2. Wykorzystuj¹

one technikê tzw. syntezy fal rada-

rowych, umo¿liwiaj¹c¹ pomiar wy-

sokoœci fal.

Uzyskano zdumiewaj¹ce wy-

niki - w ci¹gu trzech tygodni na

zdjêciach satelitarnych na ca³ej Zie-

mi dostrze¿ono dziesiêæ gigantycz-

nych fal o wysokoœci przekraczaj¹cej

25 metrów. To doda³o globalnego

wymiaru do informacji zebranych z

ró¿nych platform wiertniczych (urz¹-

dzenia radarowe na polu naftowym

Goma na Morzu Pó³nocnym wykry³y

466 wielkich fal w ci¹gu 12 lat).

W czasie, gdy satelity poszu-

kiwa³y fal-gigantów, te, z niemal

choreograficzn¹ synchronizacj¹ sta-

ranowa³y na Po³udniowym Atlanty-

ku dwa statki turystyczne, Bremen

i Caledonian Star, oddalone od sie-

bie o 1000 kilometrów. Okna na

mostkach obu statków zosta³y wy-

bite, a Bremen bez napêdu i ³¹czno-

œci dryfowa³ przez ponad dwie go-

dziny.

cy d³ugo w jednym kierunku przez

ponad 12 godzin mo¿e tworzyæ nie-

zwykle wielkie fale.Osoby ¿yj¹ce na

po³udniowo-zachodnim wybrze¿u

USA widuj¹ wielkie fale na kilka dni

przed nadci¹gaj¹cym huraganem.

Nowe badania wykaza³y, ¿e

niektóre fale podró¿uj¹ synchronicz-

nie z wiatrem, napotykaj¹c dosko-

na³e warunki wzrostu. Szybkie fale

poruszaj¹ siê przed czo³em sztor-

mu, a wolniejsze pozostaj¹ w tyle,

co powoduje ich wzmacnianie.

Obecnie trwaj¹ badania nad tym,

w jakim stopniu mo¿na przewidy-

waæ pojawianie siê fal-zabójców.

„Znamy niektóre warunki powsta-

wania wielkich fal, lecz nie znamy

ich wszystkich” - tak Rosenthal

podsumowuje obecny stan badañ.

(mu)

nie - obracaj¹ siê wokó³ wspólnego

œrodka masy, który znajduje siê oko-

³o 4700 km od œrodka Ziemi (licz¹c w

kierunku Ksiê¿yca). Ten „taniec” wy-

twarza niewielkie przyœpieszenie od-

œrodkowe, które zmienia siê stosow-

nie do odleg³oœci od œrodka masy. W

efekcie po stronie bliskiej Ksiê¿ycowi

dzia³a przyœpieszenie bêd¹ce sum¹

przyœpieszenia odœrodkowego i przy-

œpieszenia powodowanego przyci¹-

ganiem Ksiê¿yca. Po przeciwleg³ej

stronie wypadkowe przyœpieszenie

jest ró¿nic¹ przyœpieszenia odœrod-

kowego i oddzia³ywania grawitacyj-

nego Ksiê¿yca. W efekcie fale p³ywo-

we na powierzchni Ziemi wystêpuj¹

dwa razy w ci¹gu ka¿dego dnia.

Poniewa¿ Ksiê¿yc przesuwa

siê w tym samym kierunku, w któ-

rym obraca siê Ziemia, wykonuj¹c

pe³ne jej okr¹¿enie w ci¹gu 27 dni

i 8 godzin, to okres miêdzy dwoma

wysokimi wodami (lub niskimi) wy-

nosi 12 godzin i 26 minut. Na p³ywy

ma równie¿ wp³yw S³oñce, ale jest

on mniejszy - z uwagi na znacznie

wiêksz¹ odleg³oœæ. Dok³adn¹ wie-

dzê na ten temat ju¿ dawno dosko-

nale opanowali ¿eglarze.

Obecnie zespó³ Rosenthala

zamierza okreœliæ przyczyny wystê-

powania morskich potworów i miej-

sca ich najczêstszego tworzenia

siê. Najprawdopodobniej formuj¹

siê one tam, gdzie normalne fale

napotykaj¹ silne pr¹dy oceaniczne,

jak wykazuj¹ analizy. Pr¹d mo¿e

koncentrowaæ energiê fal, powodu-

j¹c ich wzrost. Równie¿ seria szyb-

kich fal, która dopêdzi seriê fal wol-

nych, mo¿e, dziêki interferencji,

wyrosn¹æ w pojedyncz¹ bestiê.

Wielkie fale rozwijaj¹ siê tak-

¿e z frontów pogodowych i obsza-

rów niskiego ciœnienia. Wiatr wiej¹-

Plik z chomika:

Inne pliki z tego folderu:

Inne foldery tego chomika: