Sjávarfallavirkjun

Sjávarfallavirkjanir eru einkum tvenns konar; virkjun sem nýtir straumhraða sjávar og virkjun sem nýtir fallhæð sjávarins. Sjávarfallavirkjanir nýta sjávarföll og hafstrauma til raforkuframleiðslu og teljast þær vera sú tegund auðlindar sem skilgreinist sem umbreytanlegur straumur, þar sem sjávarföllum er umbreytt í rafmagn. Þessar tvær leiðir felast annarsvegar í því að stífla sund og firði og virkja hæðarmun sjávarfalla og hinsvegar með því að virkja hreyfiorku streymisins þegar sjávarföll þrýsta sér í gegnum sund og þrengingar. Sjávarföllin stýrast af gangi jarðar um sólu og gangi himintunglanna sem að veldur því að sjávarföllin eru fyrirsjáanleg og þar af leiðandi orkan frá þeim einnig.

Ólíkar tegundir sjávarfallavirkjana.

Sjávarfallavirkjanir eru líkt og flestar aðrar sjávarvirkjanir á frum- og tilraunastigi. Þessi endurnýtanlega orka er umfangsmikil enda er meira en 70% af yfirborði jarðar sjór. Því er hægt að nýta þessa orku í mun meira mæli en nú er gert án teljandi umhverfisáhrifa. Ríki heims beina sjónum í auknum mæli að sjávarorku með það að markmiði að draga úr notkun jarðefnaeldsneytis .

Sjávarstífluvirkjanir.

Sjávarfallavirkjunum er skipt í flokka eftir eðli þeirra, staðsetningu og virkni. Sjávarstífluvirkjanir eru þær elstu en nýjustu virkjanirnar eru alfarið staðsettar neðanjarðar. Í þeim virkjunum hefur mesta þróunin átt sér stað. Annars vegar eru það strandavirkjanir og hins vegar sundavirkjanir. Sundavirkjanir þurfa mun meiri straumhraða en strandavirkjanirnar og styðjast þær við skrúfuhverfla sem svipar til vindmylla sem framleiða rafmagn. Gallinn við slíka tegund af virkjunum er sá að ekki eru margir staðir heppilegir fyrir þær og er álagið á þau tæki sem notuð eru við orkuframleiðsluna gríðarlegt. Í dag eru sundavirkjanir tengdar inn á dreifikerfi rafmagns, eins og til dæmis í Noregi en strandavirkjanir eru ekki nýttar til rafmagnsframleiðslu enn sem komið er. Strandavirkjanir verða þó líklega í framtíðinni alfarið neðansjávar. Þær styðjast við þverstöðurafal og eru einna helst staðsettar í röstum við annes. Helsti galli þeirra er að á 6 tíma fresti dettur straumur sjávarfalla niður en við því er þó hægt að bregðast, enda fyrirsjáanlegt.. Þessar gerðir af virkjunum flokkast sem straumvirkjanir. Helstu gerðir af búnaði sem notaður er í straum virkjunum er:

Ölduvirkjanir.

Ölduvirkjanir kallast þær virkjanir sem byggja á hreyfiorku sjávar vegna ölduhreyfinga. Vindorka orsakar öldugang og þar sem vindur og veðrakerfin verða til af sólarorku mun því aldrei verða skortur á öldugangi, svo lengi sem sólin skín á jörðina. Aftur á móti er vindhraði mismikill og því er framleiðslugeta þeirra virkjana breytileg samhliða öldugangi og veðurfari.Þessar virkjanir fljóta oftast á yfirborði sjávar sem nokkurs konar prammar eða baujur, sem virkja ölduganginn.

Strandlengjuvirkjanir.

Strandlengju virkjanir eru nálægt strandlengju. Þær eru ýmist nánast alveg neðansjávar og sitja fastar á botni sjávar eða sem fljótandi baujur eða prammar, sem festir eru við botn með strengjum. Virkjanir nálægt strönd (e. nearshore) kallast þær virkjanir sem staðsettar eru á nokkuð grunnum svæðum ekki langt frá strönd. Slíkar virkjanir eru oftast neðansjávar og sitja á sjávarbotni. Virkjanir lengra frá strönd kalllast (e. offshore) og eru staðsettar þar sem dýpra er til botns.

Sjávarvirkjanir við Ísland.

Ísland er stór vogskorin eyja í Atlandshafi og þar með eru miklir öldu- og sjávarfalla kraftar við strendur Íslands. Stærstur hluti nýrra endurnýtanlegra orkugjafa er í formi vatnsorku eða 3,9% en þegar að horft er til endurnýtanlegra orkugjafa í rafmagnsframleiðslu eingöngu er hlufallið 22,8%. Ísland er á meðal fremstu þjóða þegar kemur að endurnýtanlegri orku til rafmagnsframleiðslu enda er 99% af allri raforku Íslendinga fengin með endurýtanlegri orku frá fallvatns- og jarðvarmavirkjunum. Mikil tækifæri eru til staðar fyrir Íslendinga við nýtingu sjávarfallavirkjana. Til samanburðar má geta þess að virkjanleg orka frá fallvatns- og jarðvarmavirkjunum er 123 TWst/ári samkvæmt Orkustofnun. Rannsóknir um heildarumfang sjávarfallaorku á Íslandi benda til að framleiðslugeta sé allt að 337 TWst/ári Engar sjávarvirkjanir eru við strendur Íslands en rannsóknir hafa verið gerðar á nýtingarmöguleikum á virkjun sjávarorku til rafmagnsframleiðslu.

Rannsóknir og prófanir.

Helstu rannsóknir og tilraunir, sem hafa verið framkvæmdar, hafa verið að frumkvæði fyrirtækja eins og Valorku, Sjávarorku og Vesturorku. Valorka er íslenskt frumkvöðlafyrirtæki stofnað af Valdimari Össurarsyni til að þróa tæki til að virkja sjávarorku. Valdimar og Valorka eru að þróa hægstraumshverflar ásamt annarri tækni í þessum efnum. Valorka telur að sú tækni, sem þar er þróuð, sé samkeppnishæf á við önnur þróunarverkefni í þessum efnum á heimsvísu. Sjóprófanir á tækni Valorku hófust í Hornafirði 2013.

Hvammsfjörður.

Sjá einnig grein Hvammsfjörður

Sjávarorka var stofnað árið 2001 í Stykkishólmi og er RARIK einn af eigendum þess. Sjávarorka fékk þann 15. janúar 2010 leyfi til rannsókna í Hvammsfirði í Breiðarfirði. Með leyfinu var Sjávarorku heimilt að framkvæma rannsóknir og mælingar með tilliti til nýtingar á sjávarfallsvirkjun. Í röstinni við mynni Hvammsfjarðar í Breiðafirði er talið að straumhraði sé allt að 12 m/s. Um 875 milljón rúmmetrar af sjó flæða um mynni Hvammsfjarðar á 6,2 tímum, eða tæplega 40 þúsund rúmmetrar á sekúndu í stórstreymi að meðaltali. Við þær aðstæður eru töluverðir möguleikar á virkjun og slíkur straumhraði gerir það að verkum að mun fleiri gerðir virkjana koma til greina. Svokallaðir Gorlov hverflar hafa komið til álita í þeim efnum en þeir flokkast undir sundavirkjanir og er alfarið sökkt í sjó. Þó eru slíkir hverflar ekki í notkun neinstaðar í heiminum í dag. Fyrsta hugmynd Sjávarorku var þó að reisa brú þvert yfir Hvammsfjörð og nota svo kallaða Darrius hverfla, sem hanga niður úr brúnni. Horfið var frá þeim hugmyndum þar sem hentugra þykir að hafa hverfla neðansjávar.

Vegþverun í Þorskafirði.

Sjá einnig grein Þorskafjörður

Sprotafyrirtækið Vesturorka var sérstaklega stofnað til að kanna nýtingarmöguleika á sjávarorku. Eigendur Vesturorku eru Atvinnuþróunarfélag Vestfjarða, Orkubú Vestfjarða, Nýsköpunarmiðstöð Íslands og Bjarni M. Jónsson. Fyrirtækið gerði rannsókn á því hver áhrif og afköst af þverbrúun á fimm fjörðum á Vestfjörðum. Helsta rannsóknin fór fram í Þorskafirði þar sem meðal flóðhæð mældist 3,60 metrar og hæsta flóðhæð mældist 5,66 metrar. Þverbrúun felst í því að byggt er mannvirki þvert yfir fjörðinn og í miðju þess er rafall eða svo kölluð Bulb turbine. Áætlað er að með 10 slíkum túrbínum/rafal sé hægt að framleiða allt að 254MW af rafmagni. Áætlaður kostnaður við slíkar vélar eru 44 milljónir á hvert MW. Miðað við 60MW sem hægt væri að setja upp í Þorskafirði, með stöðvarbyggingum og öðrum mannvirkjum, yrði heildar kostnaður um 13,8 milljarðar króna með 40% óvissu.

Aðrir mögulegir staðir.

Aðrir staðir sem nefndir hafa verið sem mögulegar staðsetningar fyrir sjávarfallavirkjun eru meðal annars í fjörum utan við álverið í Straumsvík, Kollafjörð norðan Viðeyjar, Hvalfjörð og Hrútafjörð.

Umhverfisáhrif.

Neikvæð úthrif sjávarfallavirkjana eru hverfandi og þá helst ef möguleg mannvirki á landi hindra gæði útsýnis. Sjávarfallavirkjanir skapa ekki gróðurhúsalofttegundir við framleiðslu rafmagns og valda ekki loftmengun. Staðsetning þeirra er mikilvæg vegna umhverfisáhrifa, enda gætu þær lent á á vistfræðilega næmum svæðum. Mikilvægt er að bein nýting skaði ekki lífríki og þar með efnahagslegt og vistfræðilegt gildi þess. Neikvæð úthrif gætu enn fremur falist í breytingum á vatnafari og seltu sjávar, sem aftur gæti haft neikvæð áhrif á dýra og plöntulíf á svæðinu. Eins gætu sjávarfallavirkjanir haft áhrif á fiskistofna og farleiðir þeirra.

Ölduvirkjanir gætu valdið mengun sjávar t.d vegna lekahættu en slíkar virkjanir nota vökva og glussakerfi mikið sem hluti af virkjununum. Einnig felst ákveðin mengun í tæringu málmefna virkjana en það á við um öll mannvirki sem eru í beinum tengslum við hafið. Jafnframt má benda á að ölduvirkjanir geta valdið sjónmengun. Að teknu tilliti til þessara þátta væri hægt að lágmarka fyrirsjáanleg og neikvæð úthrif virkjana af þessu tagi. Jákvæð úthrif gætu falist í bættri ímynd landsins, þar sem minna mengandi orkugjafa er skipt út fyrir annan, sem mengar meira. Það á til dæmis við í þeim tilvikum þar sem nýting jarðefnaeldsneytis er veruleg.