Choć najczęściej elektrownie wodne kojarzą nam się z ogromnymi zaporami na rzekach, takimi jak tama w Solinie czy chińska Zapora Trzech Przełomów, to potężne zasoby energii drzemią również w morzach i oceanach. Odpowiedź brzmi: tak, istnieją elektrownie wodne budowane na morzu, choć ich konstrukcja i zasada działania znacząco różnią się od tych śródlądowych. Wykorzystują one nie tylko ruch wody wynikający z grawitacji, ale przede wszystkim zjawiska pływowe, fale oraz różnice temperatur.

Elektrownie pływowe – morski odpowiednik zapór rzecznych

Najbardziej zbliżone do tradycyjnych elektrowni wodnych są elektrownie pływowe (ang. tidal barrage). Buduje się je zazwyczaj w zatokach lub ujściach rzek, gdzie amplituda przypływów i odpływów jest bardzo duża. Działają one na prostej zasadzie: podczas przypływu woda wpływa do zbiornika przez turbiny, a podczas odpływu jest z niego wypuszczana, ponownie generując prąd.

Największą tego typu instalacją na świecie jest obecnie Sihwa Lake Tidal Power Station w Korei Południowej. Jej moc wynosi aż 254 MW. Innym słynnym przykładem jest francuska elektrownia La Rance, która działa nieprzerwanie od 1966 roku i przez dekady dzierżyła palmę pierwszeństwa pod względem wydajności.

Turbiny nurtowe, czyli podwodne wiatraki

Innym podejściem do pozyskiwania energii z morza są turbiny nurtowe (ang. tidal stream generators). W tym przypadku nie buduje się wielkich zapór, lecz umieszcza się turbiny bezpośrednio na dnie morskim w miejscach, gdzie występują silne prądy morskie. Wyglądają one i działają bardzo podobnie do turbin wiatrowych, z tą różnicą, że woda jest znacznie gęstsza od powietrza, co pozwala na generowanie dużej mocy przy mniejszych rozmiarach łopat.

Przykładem pionierskiego projektu w tej dziedzinie jest MeyGen w Szkocji. To największa na świecie farma turbin pływowych, która dostarcza czystą energię do brytyjskiej sieci energetycznej, wykorzystując potężne prądy cieśniny Pentland Firth.

Energia fal – nieustanny ruch oceanu

Kolejną kategorią są elektrownie falowe. Tutaj inżynierowie wykazują się największą kreatywnością, ponieważ istnieje mnóstwo metod "łapania" energii fal. Niektóre systemy wykorzystują pływaki poruszające się w górę i w dół, inne bazują na tzw. kolumnie wody oscylującej (OWC), gdzie fala wtłacza powietrze do komory, napędzając turbinę powietrzną.

Choć technologia ta jest wciąż w fazie intensywnego rozwoju i boryka się z problemem trudnych warunków pogodowych (sztormy potrafią zniszczyć najtrwalsze konstrukcje), istnieją działające instalacje, jak np. elektrownia Mutriku w Hiszpanii, która jest zintegrowana z falochronem portowym.

Morskie elektrownie szczytowo-pompowe

To fascynujący koncept, który łączy technologię morską z magazynowaniem energii. Klasyczna elektrownia szczytowo-pompowa posiada dwa zbiorniki na różnych wysokościach. W przypadku wersji morskiej, dolnym zbiornikiem jest samo morze, a górnym – sztuczny zbiornik zbudowany na klifie lub wyspie.

W latach 90. w Japonii, na Okinawie, działała pilotażowa morska elektrownia szczytowo-pompowa (Okinawa Yanbaru). Woda morska była pompowana do zbiornika położonego 150 metrów nad poziomem morza w czasie niskiego zapotrzebowania na prąd, a spuszczana przez turbiny w godzinach szczytu. Projekt ostatecznie zamknięto z powodów ekonomicznych, ale obecnie podobne rozwiązania (np. budowa sztucznych wysp-magazynów energii) są rozważane w Belgii i Holandii.

Dlaczego nie budujemy ich wszędzie?

Mimo ogromnego potencjału, elektrownie morskie stanowią ułamek światowej produkcji energii. Wynika to z kilku kluczowych wyzwań:

• Korozja: Słona woda morska jest niezwykle agresywnym środowiskiem dla metalowych części i elektroniki.
• Logistyka: Budowa i serwisowanie czegokolwiek pod wodą lub na pełnym morzu jest wielokrotnie droższe niż na lądzie.
• Ekologia: Wielkie zapory pływowe mogą zmieniać lokalne ekosystemy, wpływając na migracje ryb i osadzanie się mułu.

Ciekawostka: Energia z różnicy temperatur (OTEC)

Czy wiesz, że prąd można czerpać nawet z tego, że woda na powierzchni morza jest cieplejsza niż ta głęboko pod nią? Systemy OTEC (Ocean Thermal Energy Conversion) wykorzystują tę różnicę temperatur do odparowywania cieczy o niskiej temperaturze wrzenia (np. amoniaku), która napędza turbinę. Największe instalacje tego typu testowano na Hawajach oraz w Japonii. To technologia o ogromnym potencjale w krajach tropikalnych, gdzie różnice temperatur między powierzchnią a głębiną sięgają ponad 20 stopni Celsjusza.