Tidal energy solutions for renewable electric power generation

This thesis systematically investigates tidal energy technologies; tidal barrage, tidal lagoon, and tidal stream to propose viable solutions for their expanded role as a reliable, predictable source of renewable electric power. It addresses the challenge of achieving large-scale commercial viability by comparing the technical, economic, and environmental trade-offs inherent in each solution. The study finds that energy extraction is based on converting gravitational potential energy (tidal range) or kinetic energy (tidal stream). it confirms the reliability of the Tidal Barrage. The Tidal Lagoon (e.g., proposed Swansea Bay) is identified as the optimal compromise, significantly reducing environmental impact while maintaining resource predictability5. Crucially, analysis shows that advanced operational modes like electrical pumping can transform the basin into a large-scale Pumped Hydro Storage (PHS) unit, boosting Annual Energy Output (AEO) by up to 52% through optimized ebb generation. Finally, Tidal Stream systems offer the lowest civil engineering costs and highest grid predictability. The thesis concludes that moving the sector forward requires adopting new, environmentally friendly turbines like the Archimedes Screw, and prioritizing coupled hydrodynamic-electrical optimization to maximize efficiency and secure the necessary social license for global deployment

Questa tesi analizza in modo sistematico le tecnologie per l’energia mareomotrice — diga mareale, laguna mareale e corrente di marea — al fine di proporre soluzioni praticabili per un loro ruolo ampliato come fonte affidabile e prevedibile di energia elettrica rinnovabile. L’elaborato affronta la sfida della sostenibilità commerciale su larga scala, confrontando i compromessi tecnici, economici e ambientali insiti in ciascuna tecnologia. Lo studio evidenzia che l’estrazione di energia avviene tramite la conversione dell’energia potenziale gravitazionale (escursione di marea) o dell’energia cinetica (corrente di marea) e conferma l’affidabilità della diga mareale. La laguna mareale (ad esempio il progetto proposto di Swansea Bay) emerge come soluzione di compromesso ottimale, capace di ridurre significativamente l’impatto ambientale mantenendo al contempo la prevedibilità della risorsa. In particolare, l’analisi dimostra che modalità operative avanzate, come il pompaggio elettrico, possono trasformare il bacino in un sistema di accumulo idroelettrico a pompaggio (PHS) su larga scala, incrementando la produzione energetica annua (AEO) fino al 52% grazie all’ottimizzazione della generazione di riflusso. Infine, i sistemi a corrente di marea offrono i costi di ingegneria civile più bassi e la massima prevedibilità della rete. La tesi conclude che il progresso del settore richiede l’adozione di nuove turbine ecocompatibili, come la vite di Archimede, e la priorità all’ottimizzazione idrodinamico-elettrica integrata per massimizzare l’efficienza e ottenere il consenso sociale necessario alla diffusione globale.