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潮汐力 (Tidal Power)

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潮汐力 (Tidal Power)
台東專校化學科鍾玉峰退休老師/國立中山大學化學系張祖辛副教授責任編輯

潮汐力(Tidal Power)有時候稱為潮汐能(Tidal energy),是水力(Hydropower)的一種,其能量可以轉變成電力或其他有用的能量形式。潮汐能雖尚未廣泛地應用,但潮汐比風能與太陽能更可信賴,在發電上具有潛力。潮汐能發電是海洋能發電的一種,遠在羅馬時代的歐洲就有使用潮汐能的磨坊。

潮汐的起源,來自地球與月亮、太陽的相對運動,它們之間有重力(gravitational force)的彼此交互作用,週期性的水位變化與潮汐水流,是受到月亮與太陽的重力吸引所致。由於月亮與太陽的吸引產生的潮汐力量(tidal forces),結合地球的轉動,形成了潮汐現象,因此潮汐能可說是取之不竭的再生能源(renewable energy source)。潮汐發電就利用這個現象的水位升降來發電,潮汐愈強,即水位越高或水流速度(current velocity)愈大,產生潮汐能就愈強。

潮汐能發電可以分成三種方式:
1. 潮汐流 (Tidal stream)系統:它是利用潮汐中,水流的動能來推動渦輪機,就如流動的風,推動風車磨坊一般,其原理與風力發電相同。但水的密度是空氣密度的832倍,若渦輪機的發電量隨著介質的密度以及介質速度的立方而改變,顯而易見的水流速度只要風速的 1/10就可產生相同的作用,然而在實際運用時還是有些限制。這個方法,因為它的成本低,對生態衝擊較小,故日漸普及。

2. 攔水堤壩(Barrage):將海灣或河口與海洋隔開構成水庫,再在壩內或壩房安裝水輪發電機組,然後利用潮汐漲落時海水位的升降,使海水通過輪機,轉動水輪發電機組發電,其原理與水力發電相同。但它需要非常高價的建設費用,而且對生態環境衝擊較大。

3. 潮汐瀉湖(Tidal lagoon):類似攔水堤壩,但建造費用不那麼高,不用橫跨整個河口,其建構成本較低,且對環境衝擊較小。

現代渦輪機的技術進步,或許不久即可見到由海中獲取的大量電力。不只是使用潮汐流系統(Tidal stream system)中的潮流(Tidal currents)也可使用主要暖流系統中的黑潮或是墨西哥灣流。潮汐流渦輪機通常佈署在潮汐水流集中的高速地區,如加拿大的東西岸與Gibraltar海峽等。然而,潮汐流系統的技術還不夠成熟,目前尚未有標準技術問世,也沒有商業化的經營;倒是有許多的相關設計與技術正在構思與實驗階段,如英國早就想在英格蘭沿岸與威爾斯沿岸的Severn潮汐河口蓋個攔水堤壩(Barrage)來作潮汐能發電,但由於龐大工程與成本,一直未付諸實行。

參考資料:
1. http://en.wikipedia.org/wiki/Tidal_Power
2. http://en.wikipedia.org/wiki/Severn_Barrage

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