Размещено на http://www.allbest.ru/

Размещено на http://www.allbest.ru/

Зміст

Вступ

Розділ 1. Світ шукає енергію

Енергія - з чого все почалося

Скільки людям потрібно енергії

Розділ 2. Альтернативні джерела енергії

Вітрова енергія

Енергія річок

Геотермальна енергія

Енергія світового океану

Енергія сонця

Атомна енергія

Воднева енергетика

Висновок

Список літератури

Вступ

Енергія - не тільки одне з найчастіше обговорюваних сьогодні понять; крім свого основного фізичного (а в ширшому значенні - природничо-наукового) змісту, воно має численні економічні, технічні, політичні і інші аспекти.

Людству потрібна енергія, причому потреби в ній збільшуються з кожним роком. Разом з тим запаси традиційних природних палив (нафти, вугілля, газу і ін.) кінцеві. Кінцеві також і запаси ядерного палива - урану і торія, з якого можна одержувати в реакторах - розмножувачах плутоній. Практично невичерпні запаси термоядерного палива - водню, проте керовані термоядерні реакції поки не освоєні і невідомо, коли вони будуть використані для промислового отримання енергії в чистому вигляді, тобто без участі в цьому процесі реакторів розподілу. Залишаються два шляхи: сувора економія при витрачанні енергоресурсів і використання нетрадиційних відновлюваних джерел енергії.

Дана робота є коротким, але широким оглядом сучасного стану енергоресурсів людства. У роботі розглянутий розвиток енергетики, як галузі народного господарства, еволюція джерел енергії, а також проблеми освоєння і використання нових ресурсів енергії (альтернативні джерела енергії). Мета роботи - перш за все ознайомитися з сучасним положенням справ в цій надзвичайно широкій проблематиці, аналіз нових шляхів отримання практично корисних форм енергії.

До нових форм первинної енергії, розглянутим в моїй роботі в першу чергу відносяться: сонячна і геотермальна енергія, приливна, атомна, енергія вітру і енергія хвиль. На відміну від викопних палив ці форми енергії не обмежені геологічно накопиченими запасами (якщо атомну енергію розглядати разом з термоядерною). Це означає, що їх використання і споживання не веде до неминучого вичерпання запасів.

Розглянуті в роботі нові схеми перетворення енергії можна об'єднати єдиним терміном «екоенергетика», під яким маються на увазі будь-які методи отримання чистої енергії, що не викликають забруднення навколишнього середовища.

Розділ 1. Світ шукає енергію

Ніякий вид енергії не обходиться так дорого, як її недостача.

Гомі Баба, 1964.

Цей вислів відомого індійського ученого ніколи не звучав так актуально, як в наші дні, коли людство, не зважаючи на величезні фінансові витрати, докладає всі зусилля до пошуку нових шляхів отримання енергії.

Проблеми, пов'язані з походженням, економічністю, технічним освоєнням і способами використання різних джерел енергії, були і будуть невід'ємною частиною життя на нашій планеті. Прямо або побічно з ними стикається кожен житель Землі. Розуміння принципів виробництва і споживання енергії складає необхідну передумову для успішного вирішення набуваючих все велику гостроту проблем сучасності і в ще більшому ступені - найближчого майбутнього.

Світ, в якому ми живемо, можна вивчати з самих різних точок зору. Нові знання ведуть до постійного їх звуження, до все більшої диференціації наукових дисциплін і відповідних їм областей людської діяльності. Результати об'єктивної оцінки «стану справ» в цих областях надто різні. Якщо говорити про існуючу і понині загрозі воєн, про мільйони голодних, про все більше зростаюче забруднення життєвого середовища, то доводиться констатувати наявність серйозних проблем, рішення яких не терпить зволікання. Проблеми ці турбують весь прогресивний світ і не дозволяють людству задовольнятися досягнутим. Якщо ж оцінювати розвиток науки і техніки саме по собі, в найширшому значенні слова, то тут успіхи надто великі і заслуговують високої поваги.

Чому ж саме зараз, як ніколи гостро, встало питання: що чекає людство - енергетичного голоду або енергетичного достатку? Не сходять із сторінок газет і журналів статті про енергетичну кризу. Через нафту виникають війни, розцвітають і бідніють держави, змінюються уряди. До розряду газетних сенсацій стали відносити повідомлення про запуск нових установок або про нові винаходи у області енергетики. Розробляються гігантські енергетичні програми, здійснення яких потребує величезні зусилля і величезні матеріальні витрати.

Якщо в кінці минулого століття найпоширеніша зараз енергія - енергетична - виконувала, загалом, допоміжну і незначну в світовому балансі роль, то вже в 1930 році в світі було вироблено близько 300 мільярдів кіловат-годин електроенергії. Цілком реальний прогноз, по якому в 2007 році буде вироблено 50 тисяч мільярдів кіловат-годин! Гігантські цифри, небувалі темпи зростання! І все одно енергії буде мало, а потреби в ній зростають ще швидше.

Рівень матеріальної, а кінець кінцем і духовної культури людей знаходиться в прямій залежності від кількості енергії, що є в їх розпорядженні. Щоб добути руду, виплавити з неї метал, побудувати будинок, зробити будь-яку річ, потрібно витратити енергію. А потреби людини весь час ростуть, та і людей стає все більше.

Так навіщо зупинка? Учені і винахідники вже давно розробили численні способи виробництва енергії, в першу чергу електричної. Давайте тоді будувати все більше і більше електростанцій, і енергії буде стільки, скільки знадобиться! Таке, здавалося б, очевидне рішення складної задачі, виявляється, таїть в собі немало підводного каміння.

Невблаганні закони природи затверджують, що одержати енергію, придатну для використання, можна тільки за рахунок її перетворень з інших форм. Вічні двигуни, нібито виробляючі енергію і нізвідки її не беручи, на жаль, неможливі. А структура світового енергогосподарства до сьогоднішнього дня склалася таким чином, що чотири з кожних п'яти вироблених кіловат виходять у принципі тим же способом, яким користувалася первісна людина для зігрівання, тобто при спалюванні палива, або при використовуванні запасеної в ньому хімічної енергії, перетворенні її в електричну на теплових електростанціях.

Звичайно, способи спалювання палива стали набагато складніші і досконаліші.

Нові чинники - збільшені ціни на нафту, швидкий розвиток атомної енергетики, зростання вимог до захисту навколишнього середовища, зажадали нового підходу до енергетики.

У розробці Енергетичної програми взяли участь найвидатніші вчені нашої країни, фахівці різних міністерств і відомств. За допомогою новітніх математичних моделей електронно-обчислювальних машин розрахували декілька сотень варіантів структури майбутнього енергетичного балансу країни. Були знайдені принципові рішення, що визначили стратегію розвитку енергетики країни на майбутні десятиліття.

Хоча в основі енергетики найближчого майбутнього як і раніше залишиться теплоенергетика на не відновлюваних ресурсах, структура її зміниться. Повинне скоротитися використання нафти. Істотно зросте виробництво електроенергії на атомних електростанціях. Почнеться використовування поки що не зворушених гігантських запасів дешевого вугілля. Широко буде застосовуватися природний газ, запаси якого в країні набагато перевершують запаси в інших країнах.

Енергетична програма країни - основа нашої техніки і економіки на в 21 столітті.

Але учені заглядають наперед, за межі термінів, встановлених Енергетичною програмою. У 21 столітті, і вони тверезо віддають собі відлік в реальностях третього тисячоліття. На жаль, запаси нафти, газу, вугілля зовсім не нескінченні. Природі, щоб створити ці запаси, потрібно мільйони років, витрачені вони будуть за сотні років. Сьогодні в світі стали всерйоз замислюватися над тим, як не допустити хижацького грабежу земних багатств. Адже лише при цій умові запасів палива може вистачити на століття. На жаль, багато нафтовидобувних країн живуть сьогоднішнім днем. Вони нещадно витрачають даровані їм природою нафтові запаси. Зараз багато хто з цих країн, особливо в районі Персидської затоки, буквально купається в золоті, не замислюючись, що через декілька десятків років ці запаси вичерпаються. Що ж відбудеться тоді -, а це рано чи пізно трапиться, - коли родовища нафти і газу будуть вичерпані? Підвищення, що відбулося, цін на нафту, необхідну не тільки енергетиці, але і транспорту, і хімії, примусило задуматися про інші види палива, придатних для заміни нафти і газу. Особливо замислювалися тоді ті країни, де немає власних запасів нафти і газу і яким доводиться їх купувати.

А поки в світі все більше вчених інженерів займаються пошуками нових, нетрадиційних джерел, які могли б узяти на себе хоча б частину турбот по постачанню людства енергією. Рішення цієї задачі дослідники шукають на різних шляхах. Найпринаднішим, звичайно, є використання вічних, відновлюваних джерел енергії-енергії поточної води і вітру, океанських приливів і відливів, тепла земних надр, сонця. Багато уваги надається розвитку атомної енергетики, учені шукають способи відтворення на Землі процесів, що протікають в зірках і забезпечують їх колосальними запасами енергії.

Енергія - з чого все почалося

Сьогодні нам може здаватися, що розвиток і вдосконалення людини відбувався неймовірно повільно. Їй в буквальному розумінні слова доводилося чекати милостей від природи. Вона була практично беззахисною перед холодом, їй безперетану загрожували дикі звірі, її життя постійно висіло на волосині. Але поступово людина розвинулася настільки, що зуміла знайти зброю, яка в поєднанні із здатністю мислити і творити остаточно прославило її над всім живим оточенням. Спочатку вогонь добували випадково - наприклад, з дерев, що горять, в які ударила блискавка, потім стали добувати свідомо: за рахунок тертя один об одного двох відповідних шматків дерева людина вперше запалила вогонь 80-150 тисяч років тому. Життєдайний, таємничий упевненість і відчуття гордості ВОГОНЬ.

Після цього люди вже не відмовлялися від можливості використовувати вогонь в боротьбі проти суворих холодів і хижих звірів, для приготування насилу здобутої їжі. Скільки спритності, наполегливості, досвіду та і просто везіння це вимагало! Уявимо собі людину, оточену незайманою природою - без споруд, які б його захищали, без знання хоча б елементарних фізичних законів, із запасом слів, не перевищуючим декількох десятків. (До речі, чи багато хто з нас, навіть володіючи солідною науковою підготовкою, зміг би запалити вогонь, не вдаючись до яких-небудь технічних засобів - хоча б сірників?) До цього відкриття людина йшла дуже довго і розповсюджувалося Воно поволі, але ознаменувало собою один з найважливіших переломних етапів в історії цивілізації.

Стремились все - открыть, изобрести,

Найти, создать… Царила в эти годы

Надежда - вскрыть все таинства природы.

Валерій Брюсов

Йшов час. Люди навчилися одержувати тепло, але не мали в своєму розпорядженні ніякої сили, окрім власних м'язів, яка допомагала б їм підпорядкувати собі природу. Та все ж поступово, мало-помалу вони стали використовувати силу приручених тварин, вітру і води. За даними істориків, перша тяглова тварина була запряжена в плуг близько 5000 років тому. Згадка про перше використання водної енергії - запуску першого млина з колесом, що приводиться в рух водяним потоком, - відноситься до початку нашого літочислення. Проте потрібно ще тисяча років, перш ніж цей винахід набув поширення. А найдавніші з відомих сьогодні вітряних млинів в Європі були побудовані в XI в.

Впродовж сторіч ступінь використання нових джерел енергії - домашніх тварин, вітру і води - залишалася дуже низькою. Головним же джерелом енергії, за допомогою якої людина будувала житло, обробляла поля, «подорожувала», захищалася і нападала, служила сила його власних рук і ніг. І так тривало приблизно до середини нашого тисячоліття. Правда, вже в 1470 р. був спущений на воду перший великий чотирьохщогловий корабель; близько 1500 р. геніальний Леонардо да Вінчі запропонував не тільки вельми дотепну модель ткацького верстата, але і проект споруди літаючої машини. Йому ж належать багато інших, для того часу просто фантастичні ідеї і задуми, здійснення яких повинне було сприяти розширенню знань і продуктивних сил. Але справжній перелом в технічній думці людства наступив порівняно недавно, небагато чим більше трьох сторіч тому.

Одним з перших гігантів на шляху наукового прогресу людства, поза сумнівом, був Ісаак Ньютон. Цей видатний англійський природодослідник все своє довге життя і неабиякий талант присвятив науці: фізиці, астрономії і математиці. Він сформулював основні закони класичної механіки, розробив теорію тяжіння, заклав основи гідродинаміки і акустики, значною мірою сприяв розвитку оптики, разом з Лейбніцем створив засади теорії числення нескінченно малих і теорії симетричних функцій. Фізику XVIII і XIX століть по праву називають ньютонівською. Праці Ісаака Ньютон багато в чому допомогли помножити силу людських м'язів і творчі можливості людського мозку.

Вслід за кембріджськими дослідженнями Ньютона в Лондоні в 1633 р. виходить книга «Сто прикладів винаходів». Її автором був мало кому відомий сьогодні лорд Едвард Сомерсет (маркіз Вустер). Багато фахівців приписують Сомерсету честь винаходу парової машини.

Джеймс Уатт винайшов парову машину, яка розкрутила колесо історії до небувалих раніше обертів.

Парову машину низького тиску Уатта удосконалювали багато майстрів і інженери.

Серед них слід виділити американця Олівера Еванса. Подолавши багато перешкод, цього талановитого механіка, сповненого ентузіазму і сміливих ідей, в 1801 г, приступив до споруди малої парової машини, в якій тиск пари вдесятеро перевищував атмосферне. Вже перші дві машини вийшли надзвичайно вдалими, і в 1802 р. Еванс відкрив у Філадельфії перший завод парових машин високого тиску. Він поставив замовникам до 50 машин потужністю від 7,4 до 29,4 кВт (10-40 л. з.).

У 1807 р. американський винахідник Роберт Фултон сконструював перший пароплав «Клермонт», який виконував регулярні рейси по річці Гудзон між Нью-Йорком і Олбані. Успіх «Клермонта» виявився настільки переконливим, що в 1819 р. в США був спущений на воду морський пароплав.

Англійський технік Джордж Стефенсон в 1823 р. заснував завод по виготовленню рухомого потягу для громадського транспорту, і в 1825 г.- через шість років після смерті Уатта - на трасі Стоктон - Дарлінгтон почала діяти перша залізниця.

У наші дні парову машину незабаром можна буде побачити тільки в технічних музеях, але і там ми дивитимемося на неї з повагою.

Італійський фізик Алессандро Вольта народився в 1745 р. Він продовжив експерименти свого земляка Луїджі Гальвані і прославився винаходом електричної батареї (1800). У його честь ми називаємо основну одиницю електричної напруги вольтом. (В). Вольтову батарею - так званий елемент - складали два різні провідники електричного струму (електроди), занурені в рідину (електроліт), через яку протікав електричний струм. Як електроди Вольта використовував мідь і цинк, а електролітом служила солона вода. Довгим і важким був шлях від цього першого джерела постійного струму до сучасної електрифікації більшої частини нашої планети. Зупинимося на деяких знаменних подіях з історії електрики.

Першим переконливим доказом корисності елементу Вольта був винахід електричного телеграфу, який найчастіше приписують німецькому лікарю і натуралісту Самуелю Земмерінгу (1809). Через два роки англійському фізику і хіміку Гемфрі Деві вдалося одержати між двома вугільними електродами електричну дугу - випромінюючий струмінь електрично заряджених частинок надзвичайно високої температури. Деві був автором і ряду інших відкриттів в області науки-електрохімії, що вивчає зв'язок між електричними і хімічними процесами і явищами, що зароджується.

Потім послідувало безліч відкриттів, пов'язаних з магнітними властивостями електричного струму. Французький фізик Андре Ампер став основоположником нової науки - вчення про електромагнетизм. Звідси залишався один крок до створення електродвигуна. Цей вирішальний крок допомогли зробити великий англійський фізик і хімік, колишній учень палітурника Майкл Фарадей, німецький фізик, що жив і працював в Росії, Герман Якобі і багато інших відомих і невідомих механіків, фізики і хіміки.

Перші електродвигуни працювали від вдосконалених елементів вольтів. Вони володіли малою потужністю і поступово були витиснені двигунами змінного струму. Для цього потрібно було створити нові джерела такого струму - генератори, а потім турбіни, щоб приводити їх в рух.

Шлях до загальної електрифікації проходив через безліч великих і незначних відкриттів і винаходів. Але це був логічний і цілеспрямований шлях. Електричну енергію легко можна передавати на великі відстані і безпосередньо використовувати для найрізноманітніших цілей. Всі колишні машини і механізми вимагали «палива», тобто джерела енергії, безпосередньо на місці: парова машина не в змозі працювати без достатньої кількості палива, вітряний млин - без вітру, водяний млин - без потоку води. А електричний двигун працює і за сотні кілометрів від джерела споживаної їм енергії.

Скільки людям потрібно енергії

Народження енергетики відбулося декілька мільйонів років тому, коли люди навчилися використовувати вогонь. Вогонь давав їм тепло і світло, був джерелом натхнення і оптимізму, зброєю проти ворогів і диких звірів, лікувальним засобом, помічником в землеробстві, консервантом продуктів, технологічним засобом і т.д.

Впродовж багатьох років вогонь підтримувався шляхом спалювання рослинних енергоносіїв (деревини, чагарників, очерету, трави, сухих водоростей і т.п.), а потім була знайдена можливість використовувати для підтримки вогню копалини: кам'яне вугілля, нафта, сланці, торф.

Прекрасний міф про Прометея, що дарував людям вогонь, з'явився в стародавній Греції значно пізніше за те, як в багатьох частинах світу були освоєні методи досить витонченого поводження з вогнем, його отриманням і гасінням, збереженням вогню і раціональним використовуванням палива.

Зараз відомо, що деревина - це акумульована за допомогою фотосинтезу сонячна енергія. При згоранні кожного кілограма сухої деревини виділяється близько 20 000 кДж тепло (ця величина в теплотехніці іменується теплотою згорання палива). Найвищою теплотою згорання володіє водень -120000 кДж/кг.

Прийшов час пояснити, що ж таке енергія, тобто величина, вимірювана кілоджоулями. Відома і інша фізична величина - робота, що має ту ж розмірність, що і енергія. Навіщо потрібні два різні поняття?

Виявляється, питання має принципове значення. Енергія - слово грецьке, що означає в перекладі діяльність.. Терміном "енергія" позначають єдину скалярну міру різних форм руху матерії. Енергію можна одержати при згоранні 1 кг вугілля або 1 кг нафти, які називаються енергоносіями. Закони фізики затверджують: та робота, яку можна одержати в реальних машинах і використати на наші потреби, буде завжди менше енергії, укладеної в енергоносії. Енергія - це, по суті справи, енергетичний потенціал (або просто потенціал), а робота - це та частина потенціалу, яка дає корисний ефект. Різницю між енергією і роботою називають диссипірованою (або розсіяною) енергією. Дотепер за традицією ще застосовують поняття потенційної і кінетичної енергії, хоча насправді через величезну різноманітність видів енергії було б доцільно користуватися єдиним терміном - енергія. Таким чином, робота здійснюється в процесі перетворення одних видів енергії в інші і характеризує корисну її частину, одержану в процесі такого перетворення. Розсіяна в процесі здійснення роботи енергія незмінно перетворюється на тепло, яке передається навколишньому простору. Оскільки процеси перетворення одних видів енергії в інші нескінченні, будь-яка робота врешті-решт переходить в тепло, тобто знецінюється. Це означає, що чим більше людство здобуває вугілля, нафти і інших енергоресурсів, тим більше воно зрештою нагріває навколишнє середовище.

Прогноз зростання потреби в енергії найчастіше пов'язують із зростанням чисельності населення Землі. При цьому припускають, що на кожного жителя рівень одержаної енергії також збільшуватиметься. 15 липня 1987 року чисельність населення Землі перейшла 5-мільярдний рубіж. Очікувалося, що до 2006 року населення складе більш ніж 6 млрд. чоловік, а на кожного жителя доводитиметься в рік в середньому близько 29 МВт·ч одержуваної енергії, тоді як загальна річна потреба в ній складе 20-200 млрд. МВт·ч.

Таким чином, можна сказати, що на одну людину в 2006 році доводиться 29МВт·ч всіх видів енергії, що виробляється. Кожен житель Землі в 2006 році споживає потужність 3 кВт. Треба помітити, що в розвинених країнах це значення вже досягнуте. Країни, що розвиваються, споживають значно менше, так що середнє світове значення в даний час не перевищує 2 кВт на людину.

Підраховано, що у 2006 році загальна споживана електрична потужність складає (1,8-2,0) 1010кВт (або 20 млрд. кВт). Були зроблені і глобальніші оцінки енергоспоживання землян в наступному тисячолітті. Більшість експертів припускають, що чисельність населення Землі і споживання енергії повинні стабілізуватися на якомусь одному рівні і що відбудеться це у середині або кінці XXI століття. Діапазон оцінок такого "стабільного" споживання електричної потужності досить широкий: від 3-1010 до 1011 кВт, що всього в 3-10 разів більше нинішнього рівня.

Очевидно, при цьому враховувалися результати існуючих прогнозів по виснаженню до середини - кінця наступного сторіччя запасів нафти, природного газу і інших традиційних енергоресурсів, а також скорочення споживання вугілля (якого, по розрахунках, повинно вистачити на 300 років) через шкідливі викиди в атмосферу, а також вживання ядерного палива, якого за умови інтенсивного розвитку реакторів-розмножувачів вистачить не менше ніж на 1000 років (через труднощі з видаленням радіоактивних відходів і похованням відпрацьованих агрегатів АЕС).

У таблиці 1 приведена наближена оцінка процентної частки окремих джерел енергії в різні періоди розвитку людства.

Таблиця 1. Частка окремих джерел енергії (%)

Період	Енергія м'язів людини	Органічні речовини	Деревина	Вугілля	Нафта	Природний газ	Водна енергія	Атомна енергія
500 000 років до н.е.	100	-	-	-	-	-	-	-
2000 р. до н.е.	70	25	5	-	-	-	-	-
Близько 1500 р. н.е.	10	20	70	-	-	-	-	-
1910 р.	-	16	16	65	3	-	-	-
1935 р.	-	13	7	55	15	3	5	-
1972 р.	-	-	10	32	34	18	5	1
2005 р.	-	-	1	20	33	26	4	16

Отже, ресурси практично невичерпні! А потреби? Мабуть, вони повинні відповідати не тільки земним потребам, але і потребам космічного будівництва, космічних шляхів сполучення по трасі Земля - орбіта, межорбітальних шляхів, освоєння Місяця, планет і астероїдів. Надалі, мабуть, потрібно величезні енергетичні витрати на виявлення і встановлення зв'язку з іншими цивілізаціями Всесвіту.

енергія використання вітровий сонячний

Світ наповнений енергією, яка може бути використана для здійснення роботи різного характеру. Енергія може знаходитися і знаходиться в людях і тваринах, в камінні і рослинах, у викопному паливі, деревах і повітрі, в річках і озерах, а ми, у свою чергу, розглянемо способи видобування цієї енергії і її перетворення.

Розділ 2. Альтернативні джерела енергії

Вітрова енергія

Ми живемо на дні повітряного океану, в світі вітрів. Люди давно це зрозуміли, вони постійно відчували на собі дію вітру, хоча довгий час не могли пояснити багато явищ. Спостереженням за вітрами займалися ще в Стародавній Греції. Вже в III в. до н.е. було відомо, що вітер приносить ту або іншу погоду. Правда, греки визначали тільки напрям вітру. У Афінах близько 100 р. до н.е. побудували так звану Башту вітрів з укріпленою на ній «розою вітрів» (башта існує до цього дня, немає тільки «рози»). У Японії і Китаї також були відомі рози вітрів: виготовлені у вигляді драконів, вони указували напрям вітру. Але головне призначення їх було інше: відлякувати злих духів - чужі вітри.

Величезна енергія рухомих повітряних мас. Запаси енергії вітру більш ніж в сто разів перевищують запаси гідроенергії всіх річок планети. Постійно і всюди на землі дмуть вітри - від легкого вітерцю, який несе бажану прохолоду в літню спеку, до могутніх ураганів, що приносять незліченну утрату і руйнування. Завжди неспокійний повітряний океан, на дні якого ми живемо. Вітри, що дмуть на просторах нашої країни, могли б легко задовольнити всі її потреби в електроенергії! Кліматичні умови дозволяють розвивати вітроенергетику на величезній території. Багаті енергією вітру північні райони уздовж побережжя Північного Льодовитого океану, де вона особливо необхідна мужнім людям, що обживають ці багатющі краї. Чому ж такий багате, доступне та до того ж екологічно чисте джерело енергії так слабо використовується? У наші дні двигуни, що використовують вітер, покривають всього одну тисячну світових потреб в енергії.

За оцінками різних авторів, загальний вітроенергетичний потенціал Землі рівний 1200 ТВт, проте можливості використовування цього виду енергії в різних районах Землі неоднакові. Середньорічна швидкість вітру на висоті 20-30 м над поверхнею Землі повинна бути достатньо великою, щоб потужність повітряного потоку, що проходить через належним чином орієнтований вертикальний перетин, досягала значення, прийнятного для перетворення. Вітроенергетична установка, розташована на майданчику, де середньорічна питома потужність повітряного потоку складає близько 500 Вт/м2 (швидкість повітряного потоку при цьому рівна 7 м/с), може перетворити в електроенергію близько 175 з цих 500 Вт/м2.

Енергія, що міститься в потоці рухомого повітря, пропорційна кубу швидкості вітру. Проте не вся енергія повітряного потоку може бути використана навіть за допомогою ідеального пристрою. Теоретично коефіцієнт корисного використання (ККВ) енергії повітряного потоку може бути рівний 59,3 %. На практиці, згідно опублікованим даним, максимальний ККВ енергії вітру в реальному вітроагрегаті рівний приблизно 50 %, проте і цей показник досягається не при всіх швидкостях, а тільки при оптимальній швидкості, передбаченій проектом. Крім того, частина енергії повітряного потоку втрачається при перетворенні механічної енергії в електричну, яке здійснюється з КПД звичайно 75-95 %. Враховуючи всі ці чинники, питома електрична потужність, яка видається реальним вітроенергетичним агрегатом, мабуть, складає 30-40 % потужності повітряного потоку за умови, що цей агрегат працює стійко в діапазоні швидкостей, передбачених проектом. Проте іноді вітер має швидкість, що виходить за межі розрахункових швидкостей. Швидкість вітру буває настільки низькою, що вітроагрегат зовсім не може працювати, або настільки високою, що вітроагрегат необхідно зупинити і вжити заходи по його захисту від руйнування. Якщо швидкість вітру перевищує номінальну робочу швидкість, частина здобутої механічної енергії вітру не використовується, з тим щоб не перевищувати номінальної електричної потужності генератора. Враховуючи ці чинники, питоме вироблення електричної енергії протягом року, мабуть, складає 15-30% енергії вітру, або навіть менше, залежно від місцеположення і параметрів вітроагрегату.

Новітні дослідження направлені переважно на отримання електричної енергії з енергії вітру. Прагнення освоїти виробництво вітроенергетичних машин привело до появи безлічі таких агрегатів. Деякі з них досягають десятків метрів у висоту, і, як вважають, з часом вони могли б утворити справжню електричну мережу. Малі вітроелектричні агрегати призначені для постачання електроенергією окремих будинків.

Споруджуються вітроелектричні станції переважно постійного струму. Вітряне колесо приводить в рух динамо-машину - генератор електричного струму, який одночасно заряджає паралельно сполучені акумулятори. Акумуляторна батарея автоматично підключається до генератора в той момент, коли напруга на його вихідних клемах стає більше, ніж на клемах батареї, і також автоматично відключається при протилежному співвідношенні.

У невеликих масштабах вітроелектричні станції стали застосовуватися декілька десятиліть тому. Найбільша з них потужністю 1250 кВт давала струм в мережу електропостачання американського штату Вермонт безперервно з 1941 по 1945 р. Проте після поломки ротора досвід урвався - ротор не стали ремонтувати, оскільки енергія від сусідньої теплової електростанції обходилася дешевше. З економічних причин припинилася експлуатація вітроелектричних станцій і в європейських країнах.

Сьогодні вітроелектричні агрегати надійно забезпечують струмом нафтовиків; вони успішно працюють в труднодоступних районах, на дальніх островах, в Арктиці, на тисячах сільськогосподарських ферм, де немає поблизу крупних населених пунктів і електростанцій загального користування. Американець Генрі Клюз в штаті Мен побудував дві щогли і укріпив на них вітродвигун з генераторами. 20 акумуляторів по 6 В і 60 по 2 В служать йому в безвітряну погоду, а як резерв він має бензиновий движок. За місяць Клюз одержує від своїх вітроелектричних агрегатів 250 кВт·г енергії; цього йому вистачає для освітлення всього господарства, живлення побутової апаратури (телевізора, програвача, пилососа, пральної машинки), а також для водяного насоса і добре обладнаної майстерні.

Широкому застосуванню вітроелектричних агрегатів в звичайних умовах поки перешкоджає їх висока собівартість. Не треба говорити, що за вітер платити не потрібно, проте машини, потрібні для того, щоб запрягти його в роботу, обходяться дуже дорого.

Зараз створені найрізноманітніші прототипи вітроелектричних генераторів (точніше, вітродвигунів з електрогенераторами). Одні з них схожі на звичну дитячу вертушку, інші - на велосипедне колесо з алюмінієвими лопатями замість спиць. Існують агрегати у вигляді каруселі або ж у вигляді щогли з системою підвішених один над одним кругових вітровловлювачів, з горизонтальною або вертикальною віссю обертання, з двома або п'ятдесятьма лопатями.

У проектуванні установки найважча проблема полягала в тому, щоб при різній силі вітру забезпечити однакове число оборотів пропелера. Адже при підключенні до мережі генератор повинен давати не просто будь-яку електричну енергію, а тільки змінний струм із заданим числом циклів в секунду, тобто із стандартною частотою 60 Гц. Тому кут нахилу лопатей по відношенню до вітру регулюють за рахунок повороту їх навколо подовжньої осі: при сильному вітрі цей кут гостріший, повітряний потік вільніше обтікає лопаті і віддає їм меншу частину своєї енергії. Крім регулювання лопатей весь генератор автоматично повертається на щоглі проти вітру.

Зберігання вітряної енергії

При використовуванні вітру виникає серйозна проблема: надлишок енергії в вітряну погоду і недолік її в періоди безвітря. Як же накопичувати і зберегти про запас енергію вітру? Простий спосіб полягає у тому, що вітряне колесо рухає насос, який накачує воду в розташований вище резервуар, а потім вода, стікаючи з нього, приводить в дію водяну турбіну і генератор постійного або змінного струму. Існують і інші способи і проекти: від звичних, хоча і малопотужних акумуляторних батарей до розкручування гігантських маховиків або нагнітання стислого повітря в підземні печери і аж до виробництва водню як паливо. Особливо перспективним представляється останній спосіб. Електричний струм від вітроагрегату розкладає воду на кисень і водень. Водень можна зберігати в зрідженому вигляді і спалювати в топках теплових електростанцій у міру потреби.

Американський учений Уїльям Херонімус вважає, що виробляти водень за рахунок енергії вітру краще всього на морі. З цією метою він пропонує встановити біля берега високі щогли з вітродвигунами діаметром 60 м і генераторами. 13 тисяч таких установок могли б розміститися уздовж побережжя Нової Англії (північний схід США) і «ловити» переважаючі східні вітри. Деякі агрегати будуть закріплені на дні мілкого моря, інші плаватимуть на його поверхні. Постійний струм від вітроелектричних генераторів живитиме розташовані на дні електролізні установки, звідки водень по підводному трубопроводу подаватиметься на сушу.

Енергія річок

Багато тисячоліть вірно служить людині енергія, укладена в поточній воді. Запаси її на Землі колосальні. Недаремно деякі учені вважають, що нашу планету правильніше було б називати не Земля, а Вода - адже близько трьох чвертей поверхні планети покриті водою. Величезним акумулятором енергії служить Світовий океан, поглинаючий велику її частину, що поступає від Сонця. Тут плескають хвилі, відбуваються приливи і відливи, виникають могутні океанські течії. Народжуються могутні річки, несучі величезні маси води в моря і океани. Зрозуміло, що людство у пошуках енергії не могло пройти мимо таких гігантських її запасів. Раніше всього люди навчилися використовувати енергію річок.

Вода була першим джерелом енергії, і, ймовірно, першою машиною, в якій людина використовувала енергію води, була примітивна водяна турбіна. Понад 2000 роки тому горці на Близькому Сході вже користувалися водяним колесом у вигляді валу з лопатками. Суть пристрою зводилася до наступного. Потік води, відведений із струмка або річки, тисне на лопатки, передаючи їм свою кінетичну енергію. Лопатки приходять в рух, а оскільки вони жорстко скріпляють з палом, вал обертається. З ним в свою чергу скріплене млинове жорно, яке разом з валом обертається по відношенню до нерухомого нижнього жорна. Саме так працювали перші «механізовані» млини для зерна. Але їх споруджували тільки в гірських районах, де є річки і струмки з великим перепадом і сильним натиском. На поволі поточних потоках водяні колеса з горизонтально розміщеними лопатками малоефективні.

Кроком вперед було водяне колесо Вітрувія (1 в. н. э.). Це вертикальне колесо з великими лопатками і горизонтальним валом. Вал колеса зв'язаний дерев'яними зубчатими колесами з вертикальним валом, на якому сидить млинове жорно. Подібні млини і сьогодні можна зустріти на Малому Дунаї; вони перемелюють в годину до 200 кг зерна.

Майже півтори тисячі років після розпаду Римської імперії водяні колеса служили основним джерелом енергії для всіляких виробничих процесів в Європі, замінюючи фізичну працю людини.

Пристрої, в яких енергія води використовується для здійснення роботи, прийнято називати водяними (або гідравлічними.) двигунами. Прості і найстародавніші з них - описані вище водяні колеса. Розрізняють колеса з верхнім, середнім і нижнім підведенням води.

У сучасній гідроелектростанції маса води з великою швидкістю спрямовується на лопатки турбін. Вода через дамбу тече - через захисну сітку і регульований затвор - по сталевому трубопроводу до турбіни, над якою встановлений генератор. Механічна енергія води за допомогою турбіни передається генераторам і в них перетвориться в електричну. Після здійснення роботи вода стікає в річку через тунель, що поступово розширяється, втрачаючи при цьому свою швидкість.

Гідроелектростанції класифікуються по потужності на дрібні (зі встановленою електричною потужністю до 0,2 МВт), малі (до 2 МВт), середні (до 20 МВт) і найбільші (понад 20 МВт). Другий критерій, по якому розділяються гідроелектростанції, - натиск. Розрізняють низького натиску ГЕС (тиск до 10 м), середнього натиску (до 100 м) і високого натиску (понад 100 м). У окремих випадках дамби високого натиску ГЕС досягають висоти 240 м. Такі дамби зосереджують перед турбінами водну енергію, накопичуючи воду і піднімаючи її рівень.

Витрати на будівництво ГЕС великі, але вони компенсуються тим, що не доводиться платити (в усякому разі, в явній формі) за джерело енергії - воду. Потужність сучасних ГЕС, спроектованих на високому інженерному рівні, перевищує 100 МВт, а К.П.Д. складає 95% (водяні колеса мають К.П.Д. 50-85%). Така потужність досягається при досить малих швидкостях обертання ротора (порядка 100 об/хв), тому сучасні гідротурбіни вражають своїми розмірами.

Турбіна - енергетично дуже вигідна машина, тому що вода легко і просто міняє поступальну ходу на обертальну. Той же принцип часто використовують і в машинах, які зовні зовсім не схожі на водяне колесо (якщо на лопатки впливає пара, то йдеться про парову турбіну).

Переваги гідроелектростанцій очевидні - постійно відновлюваний самою природою запас енергії, простота експлуатації, відсутність забруднення навколишнього середовища. Та і досвід споруди і експлуатації водяних коліс міг би надати чималу допомогу гідроенергетикам. Проте споруда дамби крупної гідроелектростанції виявилася задачею куди складнішої, ніж споруда невеликої запруди для обертання млинового колеса. Щоб привести в обертання могутні гідротурбіни, потрібно накопичити за дамбою величезний запас води. Для споруди дамби вимагається укласти таку кількість матеріалів, що об'єм гігантських єгипетських пірамід в порівнянні з ним покажеться нікчемним.

Тому на початку XX століття було побудовано всього декілька гідроелектростанцій. Поблизу П'ятигорська, на Північному Кавказі на гірській річці Подкумок успішно діяла досить крупна електростанція з багатозначною назвою "Біле вугілля". Це було лише початком.

Вже в історичному плані ГОЕЛРО передбачалося будівництво крупних гідроелектростанцій. У 1926 році почала працювати Волховська ГЕС, в наступному році - розпочалося будівництво відомої Дніпровської. Ці станції, що дають буквально океани енергії, стали центрами, навколо яких розвинулися могутні промислові комплекси.

Але поки людям служить лише невелика частина гідроенергетичного потенціалу землі. Щорічно величезні потоки води, що утворилися від дощів і танення снігів, стікають в моря невикористаними. Якби вдалося затримати їх за допомогою дамб, людство одержало б додатково колосальну кількість енергії.

Геотермальна енергія

Земля, ця маленька зелена планета, - наш спільний будинок, з якого ми поки не можемо, та і не хочемо, йти. В порівнянні з міріадами інших планет Земля дійсно невелика: велика її частина покрита затишною і цілющою зеленню. Але ця прекрасна і спокійна планета деколи шаленіє, і тоді з нею жарти погані - вона здатна знищити все, що прихильно дарувала нам з незапам'ятних часів. Грізні смерчі і тайфуни відносять тисячі життів, неприборкні води річок і морів руйнують все на своєму шляху, лісові пожежі за лічений годинник спустошують величезні території разом із спорудами і посівами.

Але все це дрібниці в порівнянні з виверженням вулкана, що прокинувся. Навряд чи знайдеш на Землі інші приклади стихійного вивільнення природної енергії, які по силі могли б змагатися з деякими вулканами.

З давніх-давен люди знають про стихійні прояви гігантської енергії, що таїться в надрах земної кулі. Пам'ять людства зберігає перекази про катастрофічні виверження вулканів, що понесли мільйони людських життів, що невпізнанно змінили вигляд багатьох місць на Землі. Потужність виверження навіть порівняно невеликого вулкана колосальна, вона багато разів перевищує потужність найбільших енергетичних установок, створених руками людини. Правда, про безпосереднє використовування енергії вулканічних вивержень говорити не доводиться - немає поки у людей можливостей приборкати цю непокірну стихію, та і, на щастя, виверження ці достатньо рідкісні події. Але це прояви енергії, що таїться в земних надрах, коли лише крихітна частка цієї невичерпної енергії знаходить вихід через огнедишні жерла вулканів.

Енергетика землі - геотермальна енергетика базується на використовуванні природної теплоти Землі. Верхня частина земної кори має термічний градієнт, рівний 20-30 °Із з розрахунку на 1 км глибини, і, за даними Уайта (1965 р.), кількість теплоти, що міститься в земній корі до глибини 10 км (без урахування температури поверхні), рівна приблизно 12,6-10^26 Дж. Ці ресурси еквівалентні тепловмісту 4,6·1016 т вугілля (приймаючи середню теплоту згорання вугілля рівної 27,6-109 Дж/т), що більш ніж в 70 тис. раз перевищує тепловміст всіх технічно і економічно видобутих світових ресурсів вугілля. Проте геотермальна теплота у верхній частині земної кори (до глибини 10 км) дуже розсіяна, щоб на її базі вирішувати світові енергетичні проблеми. Ресурси, придатні для промислового використовування, є окремими родовищами геотермальної енергії, сконцентрованої на доступній для розробки глибині, що мають певні об'єми і температуру, достатні для використовування їх в цілях виробництва електричної енергії або теплоти.

З геологічної точки зору геотермальні енергоресурси можна розділити на гідротермальні конвективні системи, гарячі сухі системи вулканічного походження і системи з високим тепловим потоком.

Гідротермальні системи

До категорії гідротермальних конвективних систем відносять підземні басейни пари або гарячої води, які виходять на поверхню землі, утворюючи гейзери, сірчисті грязьові озера і фумароли. Утворення таких систем пов'язане з наявністю джерела теплоти гарячою або розплавленою скельною породою, розташованою відносно близько до поверхні землі. Над цією зоною високотемпературної скельної породи знаходиться формація з проникаючої гірської породи, що містить воду, яка підіймається вгору в результаті її підстилаючої гарячої породи. Проникаюча порода, у свою чергу, зверху покрита непроникною скельною породою, утворюючи «пастку» для перегрітої води. Проте наявність в цій породі тріщин або пір дозволяє гарячій воді або пароводяній суміші підійматися до поверхні землі. Гідротермальні конвективні системи звичайно розміщуються по межах тектонічних плит земної кори, яким властива вулканічна активність.

У принципі для виробництва електроенергії на родовищах з гарячою водою застосовується метод, заснований на використанні пари, що утворилася при випаровуванні гарячої рідини на поверхні. Цей метод використовує те явище, що при наближенні гарячої води (що знаходиться під високим тиском) по свердловинах з басейну до поверхні тиск падає і близько 20 % рідині скипає і перетворюється на пару. Ця пара відділяється за допомогою сепаратора від води і прямує в турбіну. Вода, що виходить з сепаратора, може бути піддана подальшій обробці залежно від її мінерального складу. Цю воду можна закачувати назад в скельні породи відразу або, якщо це економічно виправдано, з попереднім вилученням з неї мінералів. Прикладами геотермальних родовищ з гарячою водою є Уайракей і Бродлендс в Новій Зеландії, Серро-Прієто в Мексиці, Солтон-сі в Каліфорнії, Отаке в Японії.

Іншим методом виробництва електроенергії на базі високо- або середньотемпературных геотермальних вод є використання процесу із застосуванням двоконтурного (бінарного) циклу. У цьому процесі вода, одержана з басейну, використовується для нагріву теплоносія другого контура (фреону або ізобутана), що має низьку температуру кипіння. Пара, що утворилася в результаті кипіння цієї рідини, використовується для приводу турбіни. Відпрацьована пара конденсується і знов пропускається через теплообмінник, створюючи тим самим замкнутий цикл. Установки, що використовують фреон як теплоносій другого контура, у теперішній час підготовлені для промислового освоєння в діапазоні температур 75-150 °С і при одиничній електричній потужності в межах 10-100 кВт. Такі установки можуть бути використані для виробництва електроенергії у відповідних для цього місцях, особливо у віддалених сільських районах.

Гарячі системи вулканічного походження

До другого типу геотермальних ресурсів (гарячі системи вулканічного походження) відносяться магма і непроникні гарячі сухі породи (зони застиглої породи навколо магми і покриваючі її скельні породи). Отримання геотермальної енергії безпосередньо з магми поки технічно нездійсненно. Технологія, необхідна для використання енергії гарячих сухих порід, тільки починає розроблятися. Попередні технічні розробки методів використання цих енергетичних ресурсів передбачають пристрій замкнутого контура з циркулюючою по ньому рідиною, яка проходить через гарячу породу (мал. 5). Спочатку пробурюють свердловину, що досягає області залягання гарячої породи; потім через неї в породу під великим тиском закачують холодну воду, що приводить до утворення в ній тріщин. Після цього через отриману таким чином зону трещиноватої породи пробурюють другу свердловину. Нарешті, холодну воду з поверхні закачують в першу свердловину. Проходячи через гарячу породу, вона нагрівається II вилучається через другу свердловину у вигляді пари або гарячої води, які потім можна використовувати для виробництва електроенергії одним з розглянутих раніше способів.

Системи з високим тепловим потоком

Геотермальні системи третього типу існують в тих районах, де в зоні з високими значеннями теплового потоку розташовується глибокозалягаючий осадковий басейн. У таких районах, як Паризький або Угорський басейни, температура води, яка поступає з свердловин, може досягати 100 °С.

Особлива категорія родовищ цього типу знаходиться в районах, де нормальний тепловий потік через грунт опиняється в пастці з ізолюючих непроникних пластів глини, що утворилися в геосинклінальних зонах, що швидко опускаються, або в областях опускання земної кори. Температура води, що поступає з геотермальних родовищ в зонах геотиску, може досягати 150-180 °С, а тиск у гирла свердловини 28-56 МПа. Добова продуктивність з розрахунку на одну свердловину може складати декілька мільйонів кубічних метрів флюїду. Геотермальні басейни в зонах підвищеного геотиску знайдені в багатьох районах в ході нафтогазорозвідки, наприклад, в Північній і Південній Америці, на Далекому і Близькому Сході, в Африці і Європі. Можливість використовування таких родовищ в енергетичних цілях поки що не продемонстрована.

Енергія світового океану

Різке збільшення цін на паливо, труднощі з його одержаному, повідомлення про виснаження паливних ресурсів - всі ці видимі ознаки енергетичної кризи викликали останніми роками в багатьох країнах значний інтерес до нових джерел енергії, зокрема до енергії Світового океану.

Теплова енергія океану

Відомо, що запаси енергії в Світовому океані колосальні, адже дві третини земної поверхні (361 млн. км) займають моря і океани - акваторія Тихого океану складає 180 млн. км. Атлантичного - 93 млн. км , Індійського - 75 млн. км . Так, теплова (внутрішня) енергія, відповідна перегріву поверхневих вод океану в порівнянні з донними, скажімо, на 20 градусів, має величину порядка 10 Дж. Кінетична енергія океанських течій оцінюється величиною порядка 10 Дж. Проте поки що люди уміють використовувати лише нікчемні частки цієї енергії, та і те ціною великих капіталовкладень, які повільно окупаються, так що така енергетика до сих пір здавалася мало перспективною.

Останні десятиліття характеризується певними успіхами у використанні теплової енергії океану. Так, створені установки міні-ОТЕС і ОТЕС-1 (ОТЕС - початкові букви англійських слів Осеаn Тhеrmal Energy Conversion, т.я. перетворення теплової енергії океану - йдеться про перетворення в електричну енергію). У серпні 1979 р. поблизу Гавайських островів почала працювати теплоенергетична установка міні-ОТЕС. Пробна експлуатація установки протягом трьох з половиною місяців показала її достатню надійність. При безперервній цілодобовій роботі не було зривів, якщо не вважати дрібних технічних неполадок, що звичайно виникають при випробуваннях будь-яких нових установок. Її повна потужність складала в середньому 48,7 кВт, максимальна -53 кВт; 12 кВт (максимум 15) установка віддавала в зовнішню мережу на корисне навантаження, точніше - на зарядку акумуляторів. Решта потужності, що виробляється, витрачалася на власні потреби установки. До їх числа входять витрати анергії на роботу трьох насосів, втрати в двох теплообмінниках, турбіні і в генераторі електричної енергії.

Три насоси потрібно з наступного розрахунку: один - для подачі теплої води з океану, другий - для підкачки холодної води з глибини близько 700 м, третій - для перекачування вторинної робочої рідини усередині самої системи, тобто з конденсатора у випарник. Як вторинна робоча рідина - застосовується аміак.

Установка міні-ОТЕС змонтована на баржі. Під її днищем поміщений довгий трубопровід для забору холодної води. Трубопроводом служить поліетиленова труба завдовжки 700 м з внутрішнім діаметром 50 см. Трубопровід прикріплений до днища судна за допомогою особливого затвора, що дозволяє у випадки необхідності його швидке від'єднання.

Вперше в історії техніки установка міні-ОТЕС змогла віддати в зовнішнє навантаження корисну потужність, одночасно покривши і власні потреби. Досвід, одержаний при експлуатації міні-ОТЕС, дозволив швидко побудувати могутнішу теплоенергетичну установку ОТЕС-1 і приступити до проектування ще могутніших систем подібного типу.

Нові станції ОТЕС на потужність в багато десятків і сотень мегават проектуються без судна.

Енергія приливів і відливів

Століттями люди роздумували над причиною морських приливів і відливів. Сьогодні ми достовірно знаємо, що могутнє природне явище - ритмічний рух морських вод викликають сили тяжіння Місяця і Сонця. Оскільки Сонце знаходиться від Землі в 400 разів далі, набагато менша маса Місяця діє на земні води удвічі сильніше, ніж маса Сонця. Тому вирішальну роль виконує прилив, викликаний Місяцем (місячний прилив). У морських просторах приливи чергуються з відливами теоретично через 6 г 12 хв 30 с. Якщо Місяць, Сонце і Земля знаходяться на одній прямій (так звана сизигія), Сонце своїм тяжінням підсилює дію Місяця, і тоді наступає сильний прилив (сизигійний прилив, або велика вода). Коли ж Сонце стоїть під прямим кутом до відрізка Земля-Місяць (квадратура) , наступає слабкий прилив (квадратурний, або мала вода). Сильний і слабкий приливи чергуються через сім днів.

Проте істинний хід приливу і відливу вельми складний. На нього впливають особливості руху небесних тіл, характер берегової лінії, глибина води, морські течії і вітер.

Найвищі і сильніші приливні хвилі виникають в дрібних і вузьких затоках або гирлах річок, що впадають в моря і океани. Приливна хвиля Індійського океану котиться проти течії Ганга на відстань 250 км від його гирла. Приливна хвиля Атлантичного океану розповсюджується на 900 км вгору по Амазонці. У закритих морях, наприклад Чорному або Середземному, виникають малі приливні хвилі заввишки 50-70 см.

Максимально можлива потужність в одному циклі прилив - відлив, тобто від одного приливу до іншого, виражається рівнянням



де р - густина води, g - прискорення сили тяжіння, S - площа приливного басейну, R - різниця рівнів при приливі.

Як бачимо з формули, для використання приливної енергії найбільш відповідними можна рахувати такі місця на морському побережжі, де приливи мають велику амплітуду, а контур і рельєф берега дозволяють влаштувати великі замкнуті «басейни».