Приливные электростанции: Что такое Приливная электростанция (ПЭС)?

Самые крупные ПЭС в мире

В условиях постоянного роста энергопотребления изыскиваются все новые способы получения электричества. Все они относятся к альтернативным источникам и в своей работе используют силы природы – солнце, ветер, подземное тепло и другие. В этом же ряду стоят и приливные электростанции, строительство которых успешно ведется в наиболее удобных прибрежных зонах. ПЭС имеют свои достоинства и недостатки, но тем не менее способны обеспечить электроэнергией целые районы. Данное направление считается достаточно перспективным, поэтому многие страны выделяют значительные средства на проведение исследований в этой области.

Содержание

Как работает приливная электростанция

Принцип работы приливных электростанций заключается в разнице уровней воды во время приливов и отливов. Для того чтобы система заработала, она должна составлять как минимум 4 метра. В некоторых местах этот показатель достигает 16-18 метров. Чем выше будет перепад высот, тем более высокую мощность сможет развить электростанция.

Выбор места под строительство в первую очередь обусловлен береговым рельефом, представляющим собой своеобразный бассейн в виде закрытой акватории, расположенной в границах суши. Поэтому энергетические объекты чаще всего размещаются в устьях рек или морских заливах.

Выбранный участок акватории отделяется от моря путем возведения плотины. Ее конструкция предусматривает специальные ниши с установленными в них гидротурбинами и генераторами. Все оборудование заключено в капсулу обтекаемой формы. По своей функциональности – это устройства двойного действия. Когда через них проходят водные потоки, они производят электроэнергию. В случае необходимости они переключаются и становятся насосами, перекачивающими воду в «бассейн». Таким образом, создаются водные запасы на период времени между приливом и отливом, и выработка электроэнергии не прекращается.

Режимы действия приливных электростанций:

• Простой цикл, продолжительностью от 1 до 2 часов – от начала и до конца прилива.
• Сложный цикл, продолжающийся 4-5 часов и захватывающий полное время прилива и отлива.

Каждый из этих циклов повторяется четыре раза в течение суток. Во время приливов водохранилище станции наполняется водой. Водяные потоки проходят через узкие ниши плотины и создают высокое давление. Под его влиянием лопасти турбинных агрегатов начинают вращаться и генераторы вырабатывают электрический ток. С началом отлива вода покидает бассейн и вновь проходит через плотину, приводя в движение лопасти турбин.

При одинаковом уровне воды в хранилище и открытом море, происходит закрытие впускных клапанов. Когда возникает хотя-бы минимальный перепад, срабатывает автоматика и они открываются.

Мощность приливной электростанции от силы и цикличности приливов, количества и объемов водохранилищ, а также от численности турбин и генераторов, установленных в плотине. Недорогим и перспективным вариантом считается «приливная мельница», не требующая возведения плотины. Вместо турбин здесь используются лопасти огромных размеров – от 10 до 20 метров, опущенные в воду и вращаемые силой приливов-отливов.

Виды приливных электростанций

Одна из разновидностей установок представлена генераторами приливного потока (рис. 1). Каждый из них выполнен в виде отдельной установки, извлекающей кинетическую энергию воды во время прилива. Иногда они монтируются на опоры мостов, и в этом случае уже не требуется отдельных установочных конструкций, а водные ресурсы используются более рационально. Такие устройства устанавливаются в проливах и других наиболее удобных местах. Выпускаются в вертикальном или горизонтальном исполнении, открытого типа или с обтекателями.

Динамические приливные электростанции ПЭС (рис. 2) одновременно используют в своей работе кинетическую и потенциальную энергию проходящих волн. Однако данный проект требует возведения плотины прямо в открытом море, а ее средняя протяженность должна быть в пределах 35-55 км. Движение воды будет осуществляться в одном направлении через многочисленные турбины низкого давления.

Существуют также приливно-отливные электростанции (рис. 3), использующие в своей работе потенциальную энергию, образованную разной высотой водного потока во время прилива и отлива. Основным элементом конструкции служит плотина, удерживающая массу воды, поступающей в прилив. В дальнейшем, с наступлением отлива, поток возвращается обратно в море, и эта энергия обеспечивает вращение турбин и выработку генераторами электрического тока.

В определенных условиях строятся приливные электростанции по типу лагуны (рис. 4). Они сооружаются в виде круговых плотин с установленными в них турбинами. Получается замкнутый водоем, напоминающий предыдущий вариант. Основным отличием является полностью искусственное происхождение объекта.

Плюсы и минусы приливных установок

Несомненные достоинства этих электростанций дали серьезный толчок к их дальнейшему развитию и совершенствованию. Практически все приливные электростанции отличаются следующими положительными качествами:

• Экологическая чистота, отсутствие каких-либо вредных выбросов.
• Достаточно продолжительный срок эксплуатации.
• Возможность предварительных расчетов по количеству выработанной электроэнергии, независимость объема используемой воды от времени года.
• Более мягкий ледовый режим, отсутствие торосов в водохранилище и предпосылок их появления. Аварийное разрушение плотины не приводит к катастрофе, как это может случиться на обычной ГЭС.
• Энергия приливов и отливов действует постоянно, независимо от времени года.
• Невысокая стоимость получаемой электроэнергии.
• Берега дополнительно защищены от воздействия штормов, турбины расположены на дне и не несут угрозы морскому транспорту. Рыба тоже может свободно передвигаться по установленным маршрутам.
• Меньший объем документации, отсутствует необходимость в отчуждении земель для устройства бассейна.
• Большинство изменений и вмешательств в природу имеют местное значение и не наносят существенного вреда.
• На приливных плотинах при необходимости прокладываются железные или автомобильные дороги.

Минусы которые следует учитывать, когда планируется строительство приливных электростанций:

• Нерегулярное действие, которое связано с цикличностью приливов и отливов, находящихся в активной фазе всего лишь 4-5 часов. Также существует пассивная фаза перед началом прилива и сразу после отлива, продолжительностью 1-2 часа.
• Установки окупаются в течение длительного времени, поскольку они недостаточно эффективны.
• Побережье, занятое приливными электростанциями, оказывается непригодным для отдыха и туризма, которые нередко бывают более выгодными, чем производство электричества. Поэтому такие объекты строятся преимущественно в северных регионах.
• Специфические трудности строительства, поскольку наиболее подходящие места расположены на побережьях с изрезанной береговой линией.

Самые крупные ПЭС в мире

Одной из наиболее известных приливных электростанций считается установка, которая построена во Франции, возле города Сен-Мало в устье реки Ранс (рис. 1). В течение длительного времени она удерживала первенство по всем основным показателям, и лишь сравнительно недавно ее обогнала южнокорейская установка.

Место под строительство было выбрано не случайно. В устье реки приливы очень часто достигали 8 метров, а максимальная отметка составила более 13 метров. Объект строился в 1963-1966 годах, а стоимость работ достигла показателя в 150 млн долларов.

Величина установленной мощности находится в пределах 240 мВт. На станции задействовано 24 турбины, работающие примерно 2200 часов в течение года. Себестоимость электроэнергии, произведенной на этой ПЭС, примерно в 1,5 раза меньше, чем на французских АЭС. Основным конструктивным элементом является плотина протяженностью 800 метров. Кроме того, она выполняет функции моста с проложенной высокоскоростной трассой.

Единственная приливная электростанция в России – Кислогубская (рис. 2). Она расположена на побережье Баренцева моря в наиболее узком месте Кислой Губы, неподалеку от населенного пункта Ура-Губа Мурманской области. Данная установка считается экспериментальной, ее первоначальная мощность составляла 0,4 МВт, в настоящее время – 1,7 МВт. Взята на государственный учет в качестве памятника науки и техники. Конструкция включает две части: старую, построенную в 1968 году и новую, возведенную в 2006 году.

Ветровые и приливные электростанции — Wikov

Wikov разрабатывает, изготавливает, поставляет комплектное портфолио приводов для ветряной и приливной энергетики, а так же оказывает сервисные услуги.

Предлагаем надёжные и лёгкие редукторы с применением технологии гибкого вала для всех подветренных условий – от 1 MW и до более 10 MW. Уникальная технология применения гибкого вала, проверенная при реальной эксплуатации, позволяет значительно экономить средства на эксплуатацию и обеспечивает надежность целого  агрегата.

Контакты

Fedor Vlačiha

Директор по Коммерции и Развитию стран СНГ

T  +420 244 016 866
M +420 602 455 609

[email protected]

Контактная информация

Продукты

• Все
• Ветряные электростанции мощностью до 3MW
• Турбины мощностью от 3 и более 10MW
• VRS-система переменной передачи
• Решение для экстремальных условий эксплуатации
• Приливные электростанции

Редуктор с интегрированным валом ротора

Решение для экстремальных условий эксплуатации , Ветряные электростанции мощностью до 3MW

Подробнее о продукте

Редуктор с валом-ступицей

Ветряные электростанции мощностью до 3MW, Турбины мощностью от 3 и более 10MW , Решение для экстремальных условий эксплуатации

Подробнее о продукте

Редуктор с ротационным корпусом

Турбины мощностью от 3 и более 10MW , Решение для экстремальных условий эксплуатации

Подробнее о продукте

Система с изменяющейся передачей

VRS-система переменной передачи, Ветряные электростанции мощностью до 3MW, Решение для экстремальных условий эксплуатации , Турбины мощностью от 3 и более 10MW

Подробнее о продукте

Планетраные редукторы приливных электростанций

Приливные электростанции , Решение для экстремальных условий эксплуатации

Подробнее о продукте

Система с изменяющейся передачей

VRS-система переменной передачи, Ветряные электростанции мощностью до 3MW, Решение для экстремальных условий эксплуатации , Турбины мощностью от 3 и более 10MW

Подробнее о продукте

Редуктор с интегрированным валом ротора

Решение для экстремальных условий эксплуатации , Ветряные электростанции мощностью до 3MW

Подробнее о продукте

Редуктор с валом-ступицей

Ветряные электростанции мощностью до 3MW, Турбины мощностью от 3 и более 10MW , Решение для экстремальных условий эксплуатации

Подробнее о продукте

Редуктор с ротационным корпусом

Турбины мощностью от 3 и более 10MW , Решение для экстремальных условий эксплуатации

Подробнее о продукте

Система с изменяющейся передачей

VRS-система переменной передачи, Ветряные электростанции мощностью до 3MW, Решение для экстремальных условий эксплуатации , Турбины мощностью от 3 и более 10MW

Подробнее о продукте

Планетраные редукторы приливных электростанций

Приливные электростанции , Решение для экстремальных условий эксплуатации

Подробнее о продукте

Редукторы для:

Редукторы ветряных турбин (мощностью до 3 MW)

• Редукторы с интегрированным валом ротора
• Редукторы с валом-ступицей
• Интегрированные приводы со средним количеством оборотов (редуктор+генератор)

Редукторы турбин морских ветряных  электростанций (3–10MW+)

• Специфическое решение для морских условий эксплуатации
• Редукторы с ротационным корпусом
• Редукторы с входным валом-ступицей
• Интегрированные приводы со средним количеством оборотов (редуктор+генератор)

VRS – система переменной передачи

• Продукт испытанный в условиях реальной эксплуатации  (более 5 лет опыта использования)
• Интегрированная в главный редуктор система или
• Самостоятельный элемент

Решение  для экстремальных условий эксплуатации

• CCC (Cold Climate Conditions = Холодные климатические условия) – возможность испытаний редуктора в специальной морозильной камере
• HCC (Hot Climate Condtitions = Условия эксплуатации при высоких температурах) – решение для эксплуатации в пустынях

Редукторы приливных электростанций

• 250 kW – 2000 kW
• Специальные решения для эксплуатации в экстремальных и сложных условиях эксплуатации
• Продукт испытанный в условиях реальной эксплуатации (более 7 лет опыта использования)

Бенефиты

Файлы для скачивания

• Редукторы Приливных электростанций — флайер

  (PDF; 1,39 MB)

• Редукторы ветряных электростанций — флайер

  (PDF; 1,16 MB)

Энергетические ресурсы: приливная энергия

Можно ли использовать его для производства электроэнергии?

Ветровая, солнечная, гидроэнергия и другие виды возобновляемой энергии становятся важной частью перехода к зеленой энергии во всем мире. Только энергосистема Техаса получает до 38% электроэнергии из источников с нулевым выбросом углерода. Но есть один тип энергии, о котором вы редко слышите: приливная энергия.

Энергия приливов и отливов получается из подъема и опускания океанских вод, поэтому она более предсказуема, чем другие виды возобновляемой энергии, и менее вредна для окружающей среды, чем ископаемое топливо, такое как сырая нефть, уголь и природный газ. Так почему же он не используется более широко для производства электроэнергии?

Давайте посмотрим на плюсы и минусы приливной энергии и почему существуют препятствия для развертывания производства приливной энергии во многих частях мира.

Что такое приливная энергия?

Приливная энергия относится к энергии, производимой естественным движением океана, обычно за счет установки приливных турбин. Эти турбины вырабатывают электричество, поскольку течение чередуется между приливами и отливами.

Приливная энергия может принимать форму кинетической или потенциальной энергии. Разница в уровне воды считается потенциальной или запасенной энергией, а движение течения считается кинетической энергией.

Поскольку приливы вызываются гравитационным притяжением Луны, они не зависят от погодных систем Земли, как солнечная энергия и энергия ветра. Приливы и отливы происходят естественным образом в предсказуемое время дня, что делает приливную энергию хорошим кандидатом для выработки электроэнергии в районах с достаточным диапазоном приливов.

Как генерируется приливная энергия?

источник

Энергия приливов производится с помощью приливных турбин, которые очень похожи по конструкции на ветряные турбины, за исключением того, что они приводятся в движение приливными течениями. Вода является более мощным источником энергии, чем энергия ветра, потому что она более плотная и может производить большую силу. В мире используются три различных типа систем приливной энергии. Давайте подробнее рассмотрим каждый из них.

Приливная плотина 

Приливная плотина очень похожа на плотину гидроэлектростанции, за исключением того, что она открывается и закрывается в зависимости от приливов и отливов.

Ворота остаются открытыми, чтобы океанское течение заполнило территорию за плотиной. Затем ворота закрываются, задерживая воду в лагуне.

Вода может течь обратно в океан с контролируемой скоростью, проходя по пути через турбины — точно так же, как в случае гидроэлектростанции на реке.

Почтовый индекс

Приливное течение 

Приливное течение – это районы, в которых приливы естественным образом вызывают сильное океанское течение. Установив приливные турбины в стратегически важных местах в реке, их можно использовать для выработки электроэнергии без необходимости в крупномасштабной инфраструктуре.

Приливные турбины можно размещать на морском дне, но они должны располагаться таким образом, чтобы не препятствовать судоходным путям или естественному потоку наносов на морское дно.

Приливная лагуна

Третья технология приливной энергии — приливная лагуна. В этом случае приливные турбины размещаются в естественной лагуне, а не создают ее с искусственным заграждением.

Этот подход менее разрушительный, чем строительство заграждения, но не генерирует столько энергии, поэтому в настоящее время нет действующих систем приливной лагуны.

Почему энергия приливов не используется чаще?

источник

Если энергия приливов и отливов является таким надежным способом производства электроэнергии, почему она не так популярна в качестве возобновляемого источника энергии? Хотя на горизонте есть несколько проектов, связанных с приливной энергетикой, пока что приливных электростанций очень мало.

Вот три причины, по которым производство приливной энергии все еще находится в зачаточном состоянии.

Недостаточно мест 

Приливные электростанции нельзя строить в любом месте на побережье. По данным Министерства энергетики США, подходящие места должны иметь диапазон прилива не менее 10 футов между приливом и отливом.

Даже в странах, имеющих выход к океану, просто недостаточно мест, где можно установить приливную энергию, чтобы сделать их жизнеспособным вариантом.

Когда подходящее место будет найдено, проекты, связанные с приливной энергетикой, могут по-прежнему сталкиваться с юридическими проблемами и нормативными препятствиями, прежде чем они смогут начать разработку.

Воздействие на окружающую среду 

Проекты, связанные с приливной энергетикой, также могут оказать негативное воздействие на окружающую среду, если не будут предприняты шаги для защиты морской жизни и хрупких экосистем.

Хотя приливные электростанции не производят парниковых газов, они могут иметь другие экологические последствия, такие как изменение уровня моря или качества воды.

Крупномасштабные плотины могут быть особенно разрушительными для экосистемы, поскольку они могут изменить соленость лагуны или помешать перемещению морской жизни.

Стоимость разработки 

Наконец, проекты приливной энергетики просто дороже, чем другие чистые источники энергии, по сравнению с количеством энергии, которую они производят.

Приливные турбины должны быть более прочными, чем ветряные, чтобы выдерживать океанские течения, а строительство приливных плотин может стоить миллионы.

По оценке Министерства энергетики, энергия приливов и отливов стоит 130–280 долларов за мегаватт-час (МВтч), а энергия ветра может стоить всего 20 долларов за МВтч.

В настоящее время в США нет действующих проектов по использованию морских возобновляемых источников энергии, но ситуация может измениться, если технология станет более рентабельной.

Что такое волновая энергия?

Энергия приливов — не единственный вид энергии, которую люди могут добывать из моря. Энергия волн также может быть использована для выработки электроэнергии. В то время как энергия приливов возникает под действием гравитации, энергия волн создается воздействием ветра на поверхность океана.

Энергия волн может быть собрана одним из нескольких способов: 

• Осциллирующий водяной столб (OWC), который использует сжатый воздух для привода турбины 
• Устройство с поворотным клапаном, в котором волна входит в камеру и выходит из нее
• Устройства с коническим каналом, в которых энергия волн загоняет морскую воду в резервуар
• Плавучее заякоренное устройство, вращающееся на поверхности воды 

Хотя в США нет приливных электростанций, на Гавайях и в Орегоне были испытаны устройства, работающие на энергии волн. Эти устройства более мобильны, чем турбины, и могут быть развернуты дальше от берега. Поскольку они могут плавать и вращаться, они могут использовать энергию волн как в горизонтальном, так и в вертикальном направлениях. Если испытания пройдут успешно, их можно будет подключить к электросети с помощью подводных кабелей.

Сколько в мире приливных электростанций?

источник

Несмотря на свои ограничения, в настоящее время в эксплуатации находятся по крайней мере восемь приливных электростанций, и в Канаде и Великобритании планируются новые проекты. Давайте совершим экскурсию по крупнейшим в мире приливным электростанциям, чтобы увидеть, как они выглядят в действии.

Приливная электростанция на озере Сихва (Южная Корея) 

Приливная электростанция на озере Сихва в Южной Корее является крупнейшим действующим в настоящее время проектом по производству приливной энергии с генерирующей мощностью 254 МВт.

Чтобы представить это число в перспективе, массив приливных течений Блумалл Саунд в Шотландии производит всего 0,4 МВт и является более типичным примером приливной энергии.

Генератор Sihwa Lake был открыт в 2012 году, его стоимость составила 560 миллионов долларов США. Правительство Южной Кореи выбрало это место для проекта, потому что качество воды уже ухудшилось после того, как в 1994 году была построена дамба. сила в действии.

Приливная электростанция Ла-Ранс (Франция)

Самая старая приливная электростанция, используемая в настоящее время, — это приливная плотина Ла-Ранс в Бретани, Франция, которая работает с 1966 года. Она всего на несколько мегаватт меньше электростанции на озере Сихва. , с генерирующей мощностью до 240 МВт.

Он расположен в устье реки Ранс со средним диапазоном приливов и отливов 26,2 фута и максимальным диапазоном 44,3 фута, что идеально подходит для выработки электроэнергии. Несмотря на это, он по-прежнему производит только 0,012% электроэнергии страны.

В отличие от электростанции на озере Сихва, станция Ла-Ранс оказала пагубное воздействие на экосистему, прежде всего из-за заиливания и изменения солености.

Почтовый индекс

Приливная электростанция MyGen (Шотландия) 

Несмотря на то, что размер приливной электростанции MyGen далеко не такой, как у двух предыдущих приливных электростанций, на приливной электростанции MyGen в Шотландии установлена ​​самая большая в мире приливная турбина.

При весе 680 метрических тонн и длине более 240 футов он может генерировать два мегаватта электроэнергии, что достаточно для питания 2000 домов в течение года.

Эта турбина является лишь одной из растущего числа турбин, которые будут добавлены к массиву, что сделает его крупнейшим проектом такого рода в Соединенном Королевстве.

Pempa’q Instream Tidal Energy Project (Канада)

На побережье залива Фанди в Новой Шотландии было реализовано несколько проектов приливной энергетики, в том числе Королевская генерирующая станция в Аннаполисе, которая закрылась в 2019 году. станция произвела 200 МВт, но оказала значительное воздействие на морскую жизнь.

Ожидается, что предстоящий проект Pempa’q Instream Tidal Energy Project будет производить девять мегаватт электроэнергии с использованием новой технологии, которая предлагает более мобильное и адаптируемое решение для сбора энергии океана.

Тем временем Центр исследований океана Фанди в области энергетики (FORCE) в Новой Шотландии проводит экологические исследования и мониторинг, чтобы гарантировать, что этот и будущие проекты в области приливной энергии сведут к минимуму их воздействие на окружающую среду.

Обеспечьте свой дом возобновляемой энергией 

источник

Энергия приливов – один из самых мощных и надежных источников энергии на планете. Но высокие первоначальные затраты и потенциальное воздействие на окружающую среду означают, что в ближайшее время они вряд ли составят большую часть нашего энергоснабжения. Другие возобновляемые источники энергии, такие как ветер и солнце, более рентабельны в расчете на мегаватт-час.

Если вы хотите обеспечить свой дом энергией из возобновляемых источников, подпишитесь на план электроснабжения в Just Energy.