Živimo na planetu, kjer je 70 % površine Zemlje prekrite z vodo, od tega 97,6 % takšnih površin pripada morjem in oceanom. To, pogosto spregledano dejstvo kaže, da je naš obstoj tesno povezan z vodami, ki nas obdajajo. V današnjem času je ta pomen še narasel, saj se morja in oceani poleg vira hrane in drugih surovin ter obsežnega transportnega sistema s številnimi pomorskimi potmi, izkazujejo tudi kot potencialni energetski vir, zlasti z vidika možnosti izkoriščanja energije plimovanja.

Kaj je energija plimovanja?

Energija plimovanja je vir obnovljive energije, ki je posledica periodičnega gibanja morja in oceanov zaradi plimovanja. Plimovanje je periodično odzivanje vodovja (pa tudi trdne zemeljske skorje in ozračja) na motnje v težnostnem polju, ki jih povzročata privlačni sili Lune in Sonca. Ker so te anomalije v zemeljski skorji in ozračju zelo majhne, so običajno zanemarjene. Nasprotno pa je plimovanje morja in oceanov zelo pomembno, tudi zaradi energije plimovanja. Menjava med plimo in oseko se zgodi dvakrat na dan. Plime in oseke so naravni pojavi, ki jih povzročajo gravitacijske sile, ki delujejo med Luno, Zemljo in Soncem.

Kako lahko plimovanje ustvarja elektriko?

Energija plimovanja temelji na razliki v višini gladine morja med plimo in oseko. Ta razlika ustvarja stalen pretok vode, ki se lahko uporablja za pogon turbin in proizvodnjo električne energije. Za razliko od drugih obnovljivih virov energije, kot sta sonce ali veter, je energija plimovanja predvidljiva in stalna. Na globalnem nivoju so območja z izrazitimi plimnimi razlikami najbolj primerna za izkoriščanje plimne energije. V Jadranskem morju so plime in oseke manj izrazite, kar omejuje potencial za plimno energijo, vendar so še vedno prisotne in pomembne za lokalne ekosisteme.

Izkoriščanje energije plimovanja za energetske namene

Vodovje (zlasti morja in oceani, pa tudi večji vodotoki (veletoki)) se periodično odziva na motnje v težnostnem polju, ki jih povzročata privlačni sili Lune in Sonca na naš planet. Ta sila »deformira« vodna telesa, pojavi se plimovanje, kot opisano v prejšnjem odstavku. Energija plimovanja izkorišča ta nihanja vode za pridobivanje energije.

Tipi objektov, ki izkoriščajo energijo plimovanja

Objekti na območju plimovanja, so podobni hidroelektrarnam, prilagojenim morskemu okolju. Z izgradnjo enega ali več podpornih sten (jezov) za ustvarjanje umetne razlike v nivoju vode se voda ujame skozi polnilne kanale, ko nastopi plima. Poplavljena zapornica je v dvignjenem položaju glede na naravno gladino vode, ko začne plima upadati. Na tej točki se odprejo kanalska vrata, ki omogočajo pretok vode skozi turbine. Lopatice turbin se začnejo vrteti in poganjajo generator, ki proizvaja elektriko.

Proces je na prvi pogled enostaven, vendar gradnja takih objektov zahteva specifične pogoje. Težko je najti ustrezne lokacije za  namestitev tovrstnih objektov. Tovrstni objekti imajo velik vpliv na morsko okolje, saj spreminjajo rabo zalivov. Pomembna je namreč tudi podporna električna oprema in omrežje.

Dve največji svetovni elektrarni, ki izkoriščata energijo plimovanja, sta v Južni Koreji in Franciji z zmogljivostjo za proizvodnjo električne energije 254 MW oziroma 240 MW. Naslednja največja pa je v Kanadi in ima veliko manjšo proizvodno zmogljivost z 20 MW.

Generator plimovanja je naprava, sestavljena iz niza generatorjev, zasidranih na morsko dno, ki jih je mogoče primerjati z vetrnimi turbinami in so zasnovani tako, da izkoriščajo gibanje vode na podoben način kot vetrne turbine. Z vidika vplivov na morsko okolje gre za objekt z nekoliko manjšimi vplivi, prav tako so zanj značilni nižji investicijski stroški, v primerjavi z drugimi možnostmi. Posledično postopoma pridobiva tržni delež pred drugimi rešitvami.

Objekti za dinamično plimovanje (DTP oz. »Dynamic Tidal Power«): njihov cilj je izkoristiti interakcijo med kinetično in potencialno energijo, ki jo ustvarjajo plimski tokovi. Da bi to dosegli, so predlagani veliki jezovi, običajno dolgi od 30 do 50 kilometrov od obale do morja. Tovrstni jezovi ne zaprejo območja kot tradicionalni jezovi, pač pa ustvarijo nasip v obliki črke T, ki ustvarja razliko v gladini morja na obeh straneh daljšega nasipa. Turbine se nato uporabijo za zajemanje prenosa vode z ene strani na drugo.

Prednosti izkoriščanja energije plimovanja

Izkoriščanje energije plimovanja ima več prednosti v primerjavi z izkoriščanjem drugih obnovljivih virov energije:

• Gre za 100% obnovljivo energijo.
• Gre za (sorazmerno) predvidljiv in stalen vir energije, saj plimovanje sledi pravilnemu in razmeroma znanemu vzorcu.
• Stroški vzdrževanja proizvodnih naprav so relativno nizki.
• Življenjska doba objektov za izkoriščanje energije plimovanja je ocenjena na 75 do 100 let, kar zmanjšuje letne obratovalne stroške.
• Neodvisnost od podnebnih dejavnikov, kot sta veter ali sončno sevanje, zaradi česar gre za bolj zanesljiv in stabilen vir energije.
• Ne ustvarja emisij toplogrednih plinov ali drugih onesnaževal.

Kljub svojim prednostim pa izkoriščanje energije plimovanja predstavlja tudi izzive in pomisleke:

• Gradnja elektrarn na plimovanje je lahko draga in zahteva skrbno načrtovanje za zmanjšanje vplivov na okolje.
• Razvoj plimskih nizov in njihovo povezovanje z električnim omrežjem zahteva obsežno in drago inženirsko in proizvodno delo ter investicijo.
• Izvedba tovrstnih proizvodnih naprav za proizvodnjo električne energije je možna samo na obalnih območjih z močnim plimovanjem, kar omejuje njegovo uporabo le na določena območja.
• Umeščanje tovrstnih proizvodnih naprav za proizvodnjo električne energije, lahko vpliva na morske ekosisteme in selitev vrst, zato je pred njihovo izvedbo potrebno izvesti študije vplivov na okolje.

Glavni cilj raziskovalnih naložb na področju energije plimovanja je doseči znižanje stroškov, razviti naprave, ki lahko prenesejo oceanske sile, ter zmanjšati vplive na okolje, kar bo izboljšalo komercialno vzdržnost te vrste energije.

Nedavni napredek na področju izkoriščanja energije plimovanja s predstavitvijo izbranih primerov

Projekt plimovanja MeyGen, ki se nahaja v Inner Soundu Pentland Firth na Škotskem, je največji načrtovani projekt izkoriščanja energije plimovanja na svetu.

Ogromen projekt izkoriščanja energije plimovanja z načrtovano zmogljivostjo 398 MW v treh fazah razvija podjetje Simec Atlantis Energy.

Ob doseganju polne zmogljivosti naj bi projekt izkoriščanja plimske energije MeyGen proizvedel dovolj električne energije za približno 175.000 škotskih gospodinjstev.

Prav tako več projektov s tovrstnega področja poteka v Walesu. Razvoj vključuje vrhunski center za pomorski inženiring, ki sta ga odobrili vladi Združenega kraljestva in Walesa leta 2020 in bo vključeval 90-kilometrov dolgo demonstracijsko območje, ki bo omogočilo uporabo prihodnjih tehnologij za izkoriščanje energije plimovanja in proizvodnjo električne energije.

V državah, vključno s Škotsko, Francijo, Japonsko, Korejo, Kitajsko, Kanado in Združenimi državami Amerike, so v različnih fazah razvoja še drugi pilotni projekti uvajanja tovrstnih tehnologij, saj razvijalci predstavljajo nove in izboljšane tehnologije izkoriščanja energije plimovanja.