揭开“潮汐能”的神秘面纱

近年来，随着温室气体浓度的不断升高、海平面的持续上升、冰川加速消融和极端天气发生的次数不断增多，国际社会中对新能源开发利用的呼声越来越高。新能源主要包括太阳能、生物质能、水能、风能、地热能、波浪能、洋流能和潮汐能，以及海洋表面与深层之间的热循环等。除此之外，还有氢能、沼气、酒精、甲醇等。今天我们就先来看看潮汐能，揭开“潮汐能”的神秘面纱

何为潮汐？潮汐就是海水每天有规律的涨落，而且这种涨落的时间与高度呈现周期性的变化，人们将海水的这种垂直涨落叫做“潮汐”。白天海水的涨落叫做“潮”，夜晚海水的涨落叫做“汐”。

何为潮汐能？顾名思义，潮汐能就是存在于潮汐中的能量。海水的潮汐中蕴含着巨大的能量，涨潮过程中，大量的海水汹涌而来，具有很大的动能，随着海水水位的升高，海水的动能转化为势能；落潮时，海水奔腾而归，水位陆续下降，势能又转化为动能。这样就行成了潮汐能。

潮汐图

人们是怎样利用潮汐的呢？潮汐发电（如图1）与普通水力发电（如图2）的原理是类似的，潮汐发电站主要是利用水库，在涨潮时 将海水储存起来，以势能的方式保存，然后在落潮的时候放出海水，利用海水的涨落及其造成的潮差来推动水轮机，再由水轮机旋转，带动发电机发电。

图1 图2（剖面）

让我们来仔细观察一下上文两幅图片的区别：图一中水流的方向是双向的，而图2中水流的方向是单向的。也就是说，潮汐发电站一个周期的潮涨潮落有两次将动能和势能转化为电能的机会，即涨潮时一次，落潮时一次。在涨潮时，可以利用水力推动水轮机发电，在落潮时，也可以利用水力推动水轮机发电。图1中的水库，其实是天然的水库，并不需要人类特地建造，在水库与海洋之间建造了一条大坝，把靠海的河口或者海湾隔开，这样就形成了水库。在大坝中间留下一个缺口，并在缺口处安装上水轮发电机组，这样就建成了潮汐发电站。

潮汐能的发电原理。在涨潮时，海平面的水位比蓄水池的水位高，大量的海水会通过缺口流进蓄水池当中，潮汐发电站利用海平面与蓄水池的落差，将海水中的动能和势能通过水轮机转化成机械能，带动水轮机运动，再将水轮机的机械能转化成电能；在落潮时，蓄水池的水位比海平面的水位高，海水又从水库中通过缺口注入大海，海水可以从相反的方向打动发电机，海潮汐发电站利用蓄水池水面与海平面的落差，将蓄水池中海水的势能转化成水轮机的机械能，带动水轮机运动，再将水轮机的机械能转化成电能。

让我们再回到文章开头：潮汐就是海水每天有规律的涨落。你是否产生了疑问，为什么潮汐是有规律的潮水涨落呢？下面我们就来看看潮汐是怎么形成的。

原来，海水随着地球自转也在旋转，而旋转的物体都受到一种力的作用，使它们 有离开旋转中心的倾向，这就好像旋转张开的雨伞，雨伞上水珠将要被甩出去一样。同时海水还要受到月球、太阳及其他天体的吸引力，因为月球离地球最近， 所以月球的吸引力较大。这样海水在这两个力的共同作用下形成了引潮力。由于 地球、月球在不断运动，地球、月球与太阳的相对位置在发生周期性变化，因此 引潮力也在周期性变化，这就使潮汐现象期性地发生。当某片海域与月球相对或 相背时，海水会被“吸走”，同时，与月球成直角的地区的海域的海水会上涨。 一日之内，地球上除南北两极及个别地区外，各处的潮汐均有两次涨落，每次周 期12小时25 分，一日两次，共24小时50分，因为月亮每天升起的时间总比前一天晚50分钟，所以潮汐涨落的时间每天都要推后50分钟。一昼夜之间大部分海水有一次面向月亮，一次背对月亮，海水自然有两次涨落。我们知道潮汐现象是月亮起主导作用，但也不能忽略太阳的影响，在天体运动过程中，月亮、地球和太阳形成直角时，由于月球和太阳的引潮力，相互抵消了一部分，海面的涨落差距很小，这就是小潮；当太阳、月亮和地球处在一条直线上时，月亮引潮力和太阳的引潮力齐心合力，引潮力就大，这就是大潮；每年春分和秋分的季节，地球离太阳最近，加上月亮的力量，就形成特大潮。

随着地球自转，两部分相对的水流绕着地球表面运行，在短短24小时之内就会产生两个大潮和两个小潮。

潮汐形成图

潮汐能的特点：

1、 总量大。全世界最大的潮汐发电站法国的朗斯潮汐电站，耗资三百亿，年发电量达5亿5200万千瓦。2、可再生。3、污染小。4、较强的规律性和可预测性。

潮汐的其他用处。

潮汐不仅可以用于发电、捕鱼、产盐及航运、海洋生物养殖等，还能用于作战。比如1661年郑成功带兵收复台湾时，就是借助涨潮成功登岛的；第二次世界大战时的“诺曼底登陆”也利用了潮汐。

参考：《潮汐原理极其潮汐能的利用》 刘 凯