Eng Ru
Отправить письмо

На гребне волны: как работает приливная энергетика. Приливная энергия


Энергия приливов и отливов — Мегаобучалка

Очень мощным источником энергии являются приливы и отливы. Если верить цифрам, они могут дать человечеству около 70 миллионов миллиардов кВт/ч в год. Если сравнивать, то это примерно столько энергии, сколько можно получить из всех разведанных запасов бурого и каменного угля. В 1977г. вся экономика СССР базировалась на 1150 миллиардах кВт/ч, экономика США - на 200 миллиардах кВт/ч. Так что, в теории, только приливы и отливы могли обеспечить энергетическое процветание 6000 СССР, но это сухие цифры не имеющие ничего общего с реальностью.

Технология гидроэлектростанций, основанных на приливах и отливах, досконально проработаны в инженерном плане, многие варианты уже опробованы в некоторых странах, даже в Кольском полуострове. Выдвинута даже оптимальная стратегия использования такой энергии: во время приливов накапливать воду в водохранилищах, а во время максимальной нагрузки на энергодобывающую сеть, разгружать ее, используя энергию, накопленную при приливе.

В наше время приливные электростанции, конечно же, значительно уступают тепловой энергетике, ведь легче получить коротко-срочную прибыль, закупив дешевую нефть в странах третьего мира. Однако приливная энергия обладает всеми качествами, которые помогут ей в будущем стать одной из самых важных составляющих мировой энергетики.

Чтобы построитьПЭС даже в самых приспособленных для этого местах, где уровень воды колеблется от 1 до 16 метров, нужны десятилетия. Но все-таки ПЭС должны потихоньку отвоевывать долю мировой добычи энергии.

Самая первая ПЭС, имеющая мощность 240 МВт, была построена в 1966 г. в устье реки Ранс во Франции, эта река впадает в пролив Ла-Манш, средний показатель перепадов уровня воды там составляет 8.4 м. Хоть она и обошлась стране в 2.5 раза дороже, чем строительство гидроэлетространции такой же мощности, сразу после начала ее эксплуатации стала очевидна ее экономическая выгодность. В настоящее время Французская ПЭС используется и приносит энергию в энергосистему страны.

Созданы проекты крупнейших ПЭС: мощностью 4000 МВт - Мезенская на Белом море, и Кольская - мощностью 330 МВт. В будущем планируется использовать большой энергетический потенциал Охотского моря, там приливы достигаю почти 13 м.

Очень хорошие предпосылки для распространения и развития добычи энергии из приливов дает геликоидная турбина Горлова. С ее помощью можно строить приливные электростанции и добывать энергию не сооружая плотины - это в разы уменьшает издержки на строительство.

 

Под влиянием приливообразующих сил Луны и Солнца в океанах и морях возбуждаются приливы. Они проявляются в периодических колебаниях уровня воды и в ее горизонтальном перемещении (приливные течения). В соответствии с этим энергия приливов складывается из потенциальной энергии воды, выведенной из положения равновесия, и из кинетической энергии движущейся воды. Величины потенциальной и кинетической энергии имеют примерно один и тот же порядок и равны около 5*25*1024 эрг. При расчетах энергетических ресурсов Мирового океана для их использования в конкретных целях, например для производства электроэнергии, вся энергия приливов оценивается в 1 млрд. кВт, тогда как суммарная энергия всех рек земного шара равна 850 млн. кВт. Колоссальные энергетические мощности океанов и морей представляют собой очень большую природную ценность для человека.

С давних времен люда стремились овладеть энергией приливов. Уже в средние века ее начали использовать для практических целей. Первыми сооружениями, механизмы которых приводились в движение приливной энергией, были мельницы и лесопилки, появившиеся в X-XI вв. на берегах Англии и Франции. Принцип их действия был основан на использовании потенциальной энергии приливов. Несложна была и конструкция этих устройств. Обычно небольшая бухта на морском побережье перегораживалась дамбой, отделявшей бассейн от моря. В дамбе располагались отверстия с затворами и приливная мельница. Во время прилива вода через открытые отверстия в дамбе заполняла бассейн. При отливе уровень воды со стороны моря понижался, но в бассейне вода задерживалась, так как отверстия в дамбе закрывались. Уровень воды в бассейне в это время был выше, чем в море, и вода из бассейна, устремляясь в море через отверстия в мельничном колесе, вращала его. Во время прилива затворы в отверстиях дамбы открывались и вода вновь наполняла бассейн. Разность уровней в море и в бассейне исчезала, и мельница переставала работать. С отливом начинался следующий цикл работы мельницы. Такой прерывистый ритм работы был допустим для примитивных сооружений далекого прошлого, которые выполняли простые, но полезные для своего времени функции.

Однако он малоприемлем для современного промышленного производства, поэтому энергию приливов попытались использовать для получения более удобной электрической энергии. Но для этого надо было создать на берегах океанов и морей приливные электростанции (ПЭС).

Однако создание их сопряжено с большими трудностями. Прежде всего они связаны с характером приливов, на которые влиять невозможно, гак как они зависят от астрономических причин, от особенностей очертаний берегов, рельефа дна и т.п. В одних районах полная и малая вода наступает один раз в сутки (суточный прилив). В других районах это происходит дважды в сутки (полусуточный прилив). Есть районы, где сроки наступления полной и малой воды смещаются (смешанный прилив). Кроме того, в течение семи дней, когда Луна, Солнце и Земля находятся на одной прямой, создается наибольший (сизигийный) прилив, а когда прямые, соединяющие Землю с Луной и Солнцем, образуют прямой угол, наступает наименьший (квадратурный) прилив. На одних участках побережья Мирового океана уровень воды во время прилива повышается на 15-18 м, на других его высота достигает лишь 10-20 см. Цикл приливов определяется лунными сутками, тогда как режим энергопотребления связан с производственной деятельностью и бытом людей и зависит от солнечных суток, которые короче лунных на 50 минут. Отсюда максимум и минимум приливной электроэнергии наступает в разное время, что очень неудобно для ее использования. И наконец, энергетическое значение имеют приливы, в результате которых разность уровней в полную и малую воду составляет 0,5 м. Это встречается далеко не везде и не всегда.

Несмотря на все эти трудности, люди настойчиво пытаются овладеть энергией морских приливов. К настоящему времени предложено около 300 различных технических проектов строительства ПЭС. Наиболее рациональным и экономически эффективным решением специалисты считают применение в ПЭС поворотно-лопастной (обратимой) турбины, идея которой впервые была предложена ещё советскими учеными.

Такие турбины — их называют погруженными или капсульными агрегатами — способны действовать не только как турбины на оба направления потока, но и как насосы для подкачки воды в бассейн. Это позволяет регулировать их эксплуатацию в зависимости от времени суток, высоты и фазы прилива, удаляясь от лунного ритма приливов и приближаясь к периодичности солнечного времени, по которому живут и работают люди. С помощью этих агрегатов вода подкачивается в бассейн и ночью, когда ПЭС может работать не на полную мощность, так как потребность в энергии невелика, а вода используется для производства электроэнергии в основном в часы «пиковых» нагрузок. Тем самым решается один из существенных экономических вопросов эксплуатации ПЭС: окупаются затраты на электроэнергию, питающую насосы.

Однако обратимые турбины не компенсируют уменьшение силы прилива от сизигии к квадратуре, что вызывает периодическое изменение мощности ПЭС и затрудняет ее эксплуатацию. Действительно, немалые сложности возникнут в работе территориальной энергосистемы, если в нее включена электростанция, мощность которой изменяется 3-4 раза в течение двух недель. Особенно неблагоприятны такие пульсации для электростанций больших мощностей.

Советские энергетики показали, что эту трудность можно преодолеть, если совместить работу приливных и речных электростанций, имеющих водохранилища многолетнего регулирования. Ведь энергия приливов непостоянна в течение суток и от суток к суткам, но в среднемесячных величинах она постоянна для любого месяца и года. Энергия рек колеблется по сезонам и из года в год. При спаренной работе ПЭС и ГЭС энергия моря придет на помощь ГЭС в маловодные сезоны и годы, а энергия рек заполнит межсуточные провалы в работе ПЭС.

Далеко не в любом районе земного шара есть условия для строительства гидроэлектростанций с водохранилищами многолетнего регулирования, поэтому с такими ГЭС рентабельно объединять приливные станции только большой мощности. Они должны входить в объединенные энергосистемы крупных районов, стран и даже континентов. Использование в едином комплексе приливных, речных, тепловых и атомных электростанций не только позволит увеличить выработку электроэнергии, но и обеспечит возможность наиболее эффективной работы станций последних двух видов. Это в свою очередь служит определенным экономическим обоснованием более высокой стоимости сооружения ПЭС по сравнению с ГЭС. Исследования показали, что передача приливной электроэнергии из прибрежной зоны в центральные части материков будет оправданной для некоторых районов Западной Европы, США, Канады, Южной Америки. В этих районах ПЭС можно объединить с ГЭС, уже имеющими большие водохранилища, или создать ГЭС. В таком комплексном инженерном (капсульные агрегаты) и природно-климатическом (объединенные энергосистемы) подходе лежит ключ к решению проблемы использования приливной энергии. В настоящее время началось практическое освоение энергии приливов, чему в немалой степени способствовали усилия ещё советских ученых, позволившие реализовать идею превращения приливной энергии в электрическую в промышленном масштабе.

Первая в мире промышленная ПЭС мощностью 240 тыс. кВт построена и введена в действие в 1967 г. во Франции. Она расположена на берегу Ла-Манша, в Бретани, в устье реки Ране, где величина, прилива (разность уровней в полную и малую воду) достигает 13,5 м. Ширина реки здесь 750 м. Плотина ПЭС пролегает между мысом Ла-Бреби на левом и мысом Бриангэ на правом берегу с опорой на островок Шалибер. В теле плотины находятся 24 капсульных агрегата мощностью по 10000 кВт каждый. Площадь бассейна — 22 км2. Во время прилива в него поступает 184 млн. м3 воды. Почти вся мощность этой ПЭС вырабатывается в часы «пикового» потребления электроэнергии и достигает 544 млн. кВт-ч в год, но стоимость ее пока еще выше, чем на атомных электростанциях. Вместе с тем энергия в часы «пик» стоит здесь довольно дорого, что послужило одним из аспектов для обоснования сооружения ПЭС в этом районе Франции.

Многолетняя эксплуатация первенца приливной энергетики доказала реальность сооружения, выявила достоинства и недостатки (в частности, относительно небольшая мощность) таких станций. В связи с этим во многих странах созданы и продолжают разрабатываться новые проекты мощных и сверхмощных промышленных ПЭС. По определению специалистов, в 23 странах мира имеются подходящие районы для их строительства. Однако, несмотря на множество проектов, промышленные ПЭС еще не сооружаются.

Широкое развитие приливной энергетики в настоящее время помимо природных трудностей сдерживают серьезные экономические и социально-политические причины. Строительство ПЭС требует крупных первоначальных капиталовложений, что не всегда возможно осуществить. Рентабельны приливные станции мощностью 3-15 млн. кВт и выше в сочетании с электростанциями других типов, для чего требуются большие энергопотребляющие предприятия. Далеко не все страны располагают высокоразвитым энергоемким производством и достаточно мощными электростанциями, способными быть партнерами для ПЭС. Поэтому в рамках международного или межгосударственного сотрудничества предпринимаются попытки создать на правах долевого участия объединенные энергосистемы с включением в них ПЭС и совместно использовать их электроэнергию. Однако противоречия между капиталистическими странами затрудняют реализацию этих проектов. При всех достоинствах ПЭС (для них не требуется создания водохранилищ и затопления полезных территорий суши, их работа не загрязняет окружающую среду и т. п.) их доля практически неощутима в современном энергетическом балансе. Однако прогресс в освоении приливной энергии уже отчетливо выражен и в перспективе станет более значительным

 

Энергия волн океана

 

Энергия волн - это энергия, которая заключена в волнах на поверхности океана. Ее можно использовать для совершения механической работы, а следовательно - перекачки воды, добычи электроэнергии. Такой вид энергии является на 100% возобновляемым.

Мерой измерения мощности волновой энергии является кВт на погонный метр - кВт/м. Удельная мощность энергии волн в разы больше ветровой и солнечной энергии. Обычная средняя мощность волнения океанов составляет около 15 кВт/м. Мощность растет с ростом высоты волн и при 2 м может достигать 80 кВт/м. Конечно, всю энергию преобразовать в электричество невозможно, однако коэффициент преобразования выше, чем у воздуха, и может доходить до 85%.

Если сравнивать источники, то мощность энергии Солнца конечно же больше, чем мощность всех океанов. Однако удельная мощность генераторов, работающих на волнах, может быть в разы больше других альтернативных источников.

Несмотря на схожую природу процесса, энергию волны отличают от энергии океанических течений и приливов. В данный момент добыча энергии из волн находится только на стадии развития. Проводятся эксперименты и исследования в этой сфере.

megaobuchalka.ru

Энергия приливов и отливов

Электростанциями этого типа являются особого вида гидроэлектростанции, использующие энергию приливов, а фактически кинетическую энергию вращения Земли. Приливные электростанции строят на берегах морей, где гравитационные силы Луны и Солнца дважды в сутки изменяют уровень воды.

Для получения энергии залив или устье реки перекрывают плотиной, в которой установлены гидроагрегаты, которые могут работать как в режиме генератора, так и в режиме насоса (для перекачки воды в водохранилище для последующей работы в отсутствие приливов и отливов). В последнем случае они называются гидроакумулирующая электростанция.

Преимуществами ПЭС является экологичность и низкая себестоимость производства энергии. Недостатками — высокая стоимость строительства и изменяющаяся в течение суток мощность, из-за чего ПЭС может работать только в единой энергосистеме с другими типами электростанций.

Энергия волн

Волновые электростанции используют потенциальную энергию волн переносимую на поверхности океана. Мощность волнения оценивается в кВт/м. По сравнению с ветровой и солнечной энергией энергия волн обладает большей удельной мощностью. Несмотря на схожую природу с энергией приливов, отливов и океанских течений волновая энергия представляет собой отличный от них источник возобновляемой энергии.

Энергия солнечного света

Данный вид энергетики основывается на преобразовании электромагнитного солнечного излучения в электрическую или тепловую энергию.

Солнечные электростанции используют энергию Солнца как напрямую (фотоэлектрические СЭС работающие на явлении внутреннего фотоэффекта), так и косвенно — используя кинетическую энергию пара.

Крупнейшая фотоэлектрическая СЭС Topaz Solar Farm имеет мощность 550 МВт. Находится в штате Калифорния, США.

К СЭС косвенного действия относятся:

  • Башенные — концентрирующие солнечный свет гелиостатами на центральной башне, наполненной солевым раствором.

  • Модульные — на этих СЭС теплоноситель, как правило масло, подводится к приемнику в фокусе каждого параболо-цилиндрического зеркального концентратора и затем передает тепло воде испаряя её.

  • Солнечные пруды— представляют собой небольшой бассейн глубиной в несколько метров имеющий многослойную структуру. Верхний — конвективныйслой — пресная вода; ниже расположен градиентный слой с увеличивающейся книзу концентрацией рассола; в самом низу слой крутого рассола. Дно и стенки покрыты чёрным материалом для поглощения тепла. Нагрев происходит в нижнем слое, так как рассол имеет более высокую по сравнению с водой плотность увеличивающуюся при нагреве из-за лучшей растворимости соли в горячей воде, конвективного перемешивания слоёв не происходит и рассол может нагреваться до 100 °C и более. В рассольную среду помещён трубчатый теплообменник по которому циркулирует легкокипящая жидкость (аммиак,фреон и др.) и испаряется при нагреве передавая кинетическую энергию паровой турбине. Крупнейшая электростанция подобного типа находится в Израиле, её мощность 5 Мвт, площадь пруда 250 000 м2, глубина 3 м.

Схема 1. Схема солнечного пруда: 1 — слой пресной воды; 2 — градиентный слой; 3 — слой крутого рассола; 4 — теплообменник.

studfiles.net

Энергия прилива | Статья в сборнике международной научной конференции

Библиографическое описание:

Картамышева Е. С., Иванченко Д. С., Сердюкова А. Ф., Барабанщиков Д. А. Энергия прилива [Текст] // Науки о Земле: вчера, сегодня, завтра: материалы II Междунар. науч. конф. (г. Москва, июнь 2016 г.). — М.: Буки-Веди, 2016. — С. 2-6. — URL https://moluch.ru/conf/earth/archive/201/10664/ (дата обращения: 24.08.2018).



В статье исследованы современные проблемы в сфере энергосбережения. Проанализированы направления энергосбережения, которые осуществляются путём внедрения новых технологий и оборудования, позволяющих сокращать потери энергоресурсов, в частности, использование энергии приливов путём установления и эксплуатации приливных электростанций. Акцентировано внимание на том, что в последние годы в отечественной энергетике накопилось немало сложных проблем, требующих эффективного и быстрого решения. Среди них первоочерёдными являются проблемы надёжного и качественного энергообеспечения, повышение энергетической безопасности, разработки и внедрения энергосберегающих технологий, поиск новых источников энергии, развития возобновляемой энергетики, совершенствование структуры энергетики, интеграция энергетики страны с Европейской энергетической системой, повышение безопасности эксплуатации энергетических объектов.

В работе сделан вывод о том, что обострение энергетических и экологических проблем современности обусловливает принципиально новое отношение к альтернативной энергетике и обусловливает поиск перспективных направлений в достижении первоочерёдных жизненно важных задач человечества. В настоящее время следует рассматривать потенциал всевозможных источников энергии. Это касается и энергии приливов и отливов, которая в будущем, вероятно, станет экологически чистым и легко возобновляемым источником энергии.

Ключевые слова:энергосбережение, приливы, технологии, притяжение, экология, энергетика, энергия.

По причине ограниченности ресурсов общество всегда стоит перед проблемой: как распределить их таким образом, чтобы достичь наилучшего результата. Вопрос исчерпаемости ресурсов касается и энергетики. Несмотря на то, что львиную долю в общем объёме производства энергии занимают традиционные источники, удельный вес альтернативной энергетики с каждым годом увеличивается. Ещё во II половине XIX в. В. Джевонс отметил, что повышение энергоэффективности приводит к повышению спроса на используемый источник энергии. Итак, сегодня остро стоит вопрос не только о повышении эффективности использования традиционных источников энергии и их безотходное использование, а о поисках новых видов энергии. По нашему мнению, решить эту проблему можно с помощью развития альтернативной энергетики. На мировом рынке спрос на альтернативную энергию имеет устойчивую тенденцию к росту, это связано с ограниченностью ресурсов для получения энергии из традиционных источников, постоянным подорожанием топливно-энергетических ресурсов, необходимостью охраны окружающей среды, наличием доступа к дешёвым источникам производства энергии. Необходимо отметить, что развитие экономики Российской Федерации в значительной степени зависит от решения задачи обеспечения энергоносителями. В условиях сокращения мировых запасов углеводородов и роста на них цен, решение энергетических проблем приобретает всё более актуальный характер [1, c. 14].

Сегодня мир пытается решать проблему энергоносителей на основе новых подходов, в основе которых являются: во-первых, улучшение технологического процесса с точки зрения энергоёмкости производства; во-вторых, развитие энергосбережения; в-третьих, расширение производства энергии за счёт восстанавливающих источников. В экономически развитых странах доля энергии, производимой на восстанавливающих источниках, растёт.

Эффективное использование энергии — один из интегральных показателей развития экономики, науки и социокультурного развития нации. По этому показателю Россия находится в числе государств, где стагнация существующего положения может спровоцировать серьёзный экономический кризис со следующими масштабными социальными потрясениями. Существенное повышение энергоэффективности национальной экономики Российской Федерации является одним из основных путей обеспечения национальной безопасности, наполнения бюджета, повышение конкурентоспособности отечественной продукции как на внутреннем, так и на внешнем рынках, решения социальных вопросов. Таким образом, внедрение энергосберегающих технологий может нивелировать политическое давление на нашу страну.

Необходимо особое внимание уделить дальнейшему развитию нетрадиционных и возобновляемых источников энергии. Их безоговорочным преимуществом является неисчерпаемость и экологическая чистота. Неслучайно страны Европейского Союза постепенно переходят на использование энергии биомассы, ветра, солнца и воды. В энергетическом балансе некоторых стран удельный вес нетрадиционных источников достигает 40 %. Страны ЕС в целом достигли примерно 12 % взноса возобновляемых источников энергии уже к 2010 году. Доля возобновляемых источников энергии в некоторых странах мира, достигнута еще в 2001, составляла: Норвегия — 45 %, Швеция — 29,1 %, Новая Зеландия — 25,8 %, Финляндия — 23 %, Австрия — 21,5 %, Канада — 15,6 %, Дания — 10,4 %. Практически все страны мира имеют целью значительный рост использования возобновляемых источников энергии на ближайшие десятилетия [7].

Социально-экономическая необходимость обеспечения России энергоносителями остро ставит проблему поиска альтернативных видов топлива. Как известно, к альтернативным источникам энергии относят энергию солнца, ветра, морей и океанов, тепла земли, биомассы, малых рек и вторичных ресурсов, которые существуют постоянно или периодически возникают в окружающей среде. Несомненным преимуществом возобновляемых источников энергии является тот факт, что их потенциал постоянно восстанавливается, а, следовательно, срок использования не ограничен. До недавнего времени энергия морей и океанов была практически незадействованной, но сегодня считается, что производство экологически безопасной энергии морей и океанов внесёт значительную долю в удовлетворение энергетических потребностей человека.

Интерес к исследованиям, посвящённым проблемам разработки и внедрения энергосберегающих технологий, в последние годы стремительно возрастает в ведущих мировых научных центрах. Множество исследований по разработке и внедрению технологий, позволяющих использовать энергию приливов, было проведено в исследовательских центрах стран Великобритании, Франции, США и т. д.

Целью данной работы является изучение перспектив использования энергии прилива.

Энергия приливов и отливов является одной из древнейших форм энергии, используемых человеком. Действительно, использование приливов для получения энергии на испанских, французских и английских берегах датируются ещё 787 годом н. э. [4, c. 20]

Одними из главных условий получения энергии от гидроэнергетики является наличие приливов с увеличенной амплитудой, наличие энергии волн, достаточной для использования и освоения наиболее мощных течений. Энергия приливов вырабатывается всплеском океанских вод во время подъёма и падения приливов и отливов. Приливная энергия является возобновляемым источником энергии. Приливы появляются вследствие действия силы притяжения Луны и Солнца. В силу своей близости к Земле, Луна играет доминирующую роль в контроле приливов и диктует свои циклы каждый день. Электростанций, использующих энергию приливов, не так и много. Первая мощная электростанция такого типа была построена во Франции, мощность её составляет 240 МВт.

Традиционно для использования энергии приливов через устье реки строятся плотины, которые блокируют входящий и исходящий поток. Идеальным вариантом для использования мощности океана с использованием недавно разработанных подводных турбин подходят воды у Тихоокеанского Северо-Запада. Берега Аляски, Британской Колумбии и Вашингтона, в частности, имеют исключительный энергопроизводящий потенциал. На Атлантическом побережье отличным местом для производства приливной энергии является остров Мэн. Следует учитывать, что подводная среда враждебна, поэтому машины должны обладать высокой надёжностью и отлаженностью.

Приливные электростанции (ПЭС) являются экологически чистыми, надёжными и, в отличие от ветра и волн, приливно-отливные течения являются вполне предсказуемыми. Хотя изменения землепользования в районе станций, флоры и фауны акватории, поверхностные выбросы загрязнённых вод относят к неблагоприятным экологическим последствиям работы приливных электростанций. Как показала эксплуатация ПЭС «Ля Ранс» (Франция), этого можно избежать, если применить в проекте однобассейную схему двухстороннего действия (максимально сохраняется естественный цикл колебаний бассейна и гарантируется тем самым экологическая безопасность приливной энергии).

В настоящее время, хотя и имеются надёжные технологии для использования энергии приливов, приливные электростанции стоят очень дорого, поэтому функционирует лишь одна основная электрическая станция, которая использует для производства электроэнергии энергию приливов. Это станция, которая находится в устье реки Ранс на северном побережье Франции и вырабатывает электроэнергии в 240 мегаватт (1 МВт = 1 МВт = 1 млн ватт) (атомная электростанция производит около 1000 МВт электроэнергии). Станция находится в эксплуатации с 1966 года и является очень надёжным источником электроэнергии для Франции. Предполагалось, что Ля Ранс должна была быть одной из многих приливных электростанций во Франции, но в конце 1960-х годов ядерная программа Франции была значительно расширена и потребность в строительство ПЭС отпала. ПЭС «Ля Ранс» долгое время удерживала мировое лидерство и по мощности, но в августе 2011 года уступила южнокорейской Сихвинской ПЭС. Эта приливная электростанция мощностью 254 МВт, способна обеспечить электрической энергией город, число жителей которого составляет 500 тысяч человек. С её помощью Южная Корея сможет экономить более 860 тыс. баррелей нефти в год. Однако намерения Южной Кореи идут дальше, и она не собирается останавливаться на достигнутом [6].

В королевстве Аннаполис в Новой Шотландии функционирует экспериментальная установка, вырабатывающая 20 МВт электроэнергии. Власти Шотландии приняли проект строительства первой очереди приливной электростанции (ПЭС) Pentland Firth, этот проект станет крупнейшим в Европе среди электростанций такого типа. Проект шотландской ПЭС сможет генерировать энергию мощностью в 400 МВт. Первая очередь станции будет завершена в 2020 году [3].

В российском Мурманске работает ПЭС с мощностью 0,4 МВт. Уже много лет ведётся проектирование Северной ПЭС на Кольском полуострове мощностью 12 МВт, но сроки ввода её в эксплуатацию неизвестны. Существует также проект строительства гигантской Мезенской ПЭС мощностью до 8 ГВт. [5] Теоретический потенциал приливной энергетики в России оценивается более чем в 100 ГВт по мощности и более 250 млрд кВт∙ч по среднегодовой выработке. Подавляющая часть этого потенциала сконцентрирована в трёх створах — Мезенском (Белое море), Тугурском и Пенжинском (Охотское море) [2]. На стадии реализации проходит внедрение проектов по установке ПЭС в Великобритания.

Были проведены исследования с целью изучения возможностей размещения приливных электростанций по всему миру, в ходе которых было подсчитано, что заграждение через реку Северн в западной части Великобритании может обеспечить целых 10 % потребностей страны в электроэнергии (12 ГВт). Британские власти отмечают, что использование энергии приливов даст возможность обеспечивать электроэнергией 15 миллионов домохозяйств, сохранит 70 миллионов тонн угля и создаст 16 тыс. рабочих мест. Следует отметит, что власти Великобритании серьёзно намерены получить мировое лидерство в использовании энергии приливов [6].

В заливе Фанди, Кука на Аляске, и Белого моря в России были обнаружены несколько участков, которые обладают потенциалом для выработки большого количества электроэнергии с использованием энергии прилива.

Основными преимуществами применения ПЭС является стабильность и независимость от условий природы. Недостатком же — стоимость и значительные площади построения таких установок. Энергия приливов является возобновляемым источником электроэнергии, которая не приводит к выбросам газов, способствующим глобальному потеплению или выпадению кислотных дождей, которые сопровождают выработку электроэнергии из ископаемого топлива. Использование приливной энергии может также снизить потребность в ядерной энергии и связанные с ней радиационные риски. Однако, изменение приливных потоков посредством запруживания заливов или устьев рек может привести к негативным последствиям для водных экосистем и береговых линий, а также для навигации и отдыха.

Несколько исследований, которые были проведены до настоящего времени для определения воздействия на окружающую среду приливной схемы питания определили, что каждая конкретная зона отличается и воздействие на экосистему в значительной степени зависит от местной географии. Местные приливы изменились лишь незначительно из-за заграждения Ла Ранс, и воздействие на окружающую среду было незначительным, но это не значит, что такая же ситуация будет наблюдаться на всех остальных зонах. Было подсчитано, что в заливе Фанди сооружение приливных электростанций может привести к снижению местных приливов на 15 см. Такая ситуация является неприемлемой, если учесть, что природные явления, такие как ветры, могут изменить уровень приливов и отливов на несколько метров.

Спрос на электроэнергию из электрической сети изменяется в зависимости от времени суток. Подача электричества от приливной электростанции никогда не будет соответствовать потребности в системе. Но учитывая то, что приливные течения, в силу Лунного цикла и гравитации, надёжны и предсказуемы, их использование может иметь ценный вклад в электрическую систему. Использование энергии приливов может быть использовано в качестве альтернативы выработки электроэнергии из невозобновляемых источников (уголь, нефть, природный газ), тем самым снижая выбросы парниковых газов и выпадение кислотных дождей, а также сберегая ресурсы нашей планеты.

Использование морских течений является одной из самых захватывающих новых форм использования возобновляемых источников энергии. Морские течения, в отличие от многих других видов возобновляемых источников энергии, являются последовательным источником кинетической энергии, вызванной регулярными приливными циклами под влиянием фаз Луны. Перемежаемость является проблемой ветра, волн и солнечной энергии, так как солнце не всегда светит, а ветер не всегда дует. Эти источники возобновляемой энергии часто требуют «подстраховки» со стороны традиционных форм производства энергии. Присущая предсказуемость энергии приливов является весьма привлекательной для энергетической системы, так как устраняет необходимость в резервных установках, работающих на ископаемом топливе.

В последние годы приливная энергетика получила дальнейшее развитие. Она пополняется принципиально новыми типами приливных электростанций. Главным их отличием является отсутствие дорогой плотины. Перспективные для строительства ПЭС участки есть в России, Великобритании, Франции, Норвегии, Южной Корее, Китае, Аргентине, США. К недостаткам традиционных приливных электростанций можно отнести их высокую стоимость, однако к преимуществам ПЭС можно отнести её экологичность и низкую себестоимость производства энергии.

Литература:
  1. Возобновляемые источники энергии и смягчение воздействий на изменение климата / Специальный доклад межправительственной группы экспертов по изменению климата. — 247 с.
  2. Приливные электростанции. Экологическая карта России // Вокруг Света [Электронный ресурс]. Режим доступа: http://map.vokrugsveta.ru/tidal-power/
  3. Самая большая приливная электростанция Европы будет построена в Шотландии // Электровести [Электронный ресурс]. Режим доступа: http://elektrovesti.net/27891_samaya-bolshaya-prilivnaya-elektrostantsiya-evropy-budet-postroena-v-shotlandii
  4. Сибикин Ю. Д. Нетрадиционные и возобновляемые источники энергии. / Ю. Д. Сибикин, М. Ю. Сибикин. — М.: Кнорус, 2010. — 228 с.
  5. Tidal and wave energy development in Russia on the basis of free-floating mode of construction and new orthogonal turbine application // Ocean energy: technologies, market motivations, strategy of development. — № 18, 2014. — P. 46.
  6. Tidal energy // Ocean Energy Council [Electronic source]. Access mode: http://www.oceanenergycouncil.com/ocean-energy/tidal-energy/
  7. World Energy Outlook Special Report 2015: Energy and Climate Change — Executive Summary — Russian version. — [Электронныйресурс]. Режим доступа: http://www.iea.org/publications/freepublications/publication/weo-2015-special-report-energy-climate-change---executive-summary---russian-version.html

Основные термины (генерируются автоматически): возобновляемый источник энергии, энергия приливов, использование энергии приливов, приливная энергия, окружающая среда, электростанция, Россия, альтернативная энергетика, приливная электростанция, Южная Корея.

moluch.ru

Приливная энергия

Приливная энергия

Энергия морских приливов преобразовывается в электрическую энергию с использованием приливных электростанций, использующих перепад уровней "полной" и "малой" воды во время прилива и отлива. При совместной работе в одной энергосистеме с мощными тепловыми (в т. ч. и атомными) электростанциями энергия, вырабатываемая ПЭС, может быть использована для участия в покрытии пиков нагрузки энергосистемы, а входящие в эту же систему ГЭС, имеющие водохранилища сезонного регулирования, могут компенсировать внутримесячные колебания энергии приливов. Основное преимущество электростанций, использующих морские приливы, состоит в том, что выработка электроэнергии носит предсказуемый плановый характер и практически не зависит от изменений погоды.

На возможность использования приливной энергии на побережьях России впервые обратил внимание проф. Ляхницкий В.Я. в своей работе “Синий уголь”, опубликованной в 1926 г. [25]. В дальнейшем, начиная с 1938 г. исследование проблемы в России велось Л.Б. Бернштейном, который провел рекогносцировку побережья Баренцева и Белого морей для выявления створов возможного строительства приливных электростанций (ПЭС). Он же разработал модель эффективного использования приливной энергии – наплавную конструкцию здания ПЭС [7], обеспечивающую удешевление строительства, и в дальнейшем руководил сооружением опытной Кислогубской ПЭС, где была осуществлена эта конструкция, а также руководил проектированием мощных ПЭС в институте Гидропроект.

Сущность новой модели заключается в реализации такой важной особенности приливной энергии как неизменность ее среднемесячного значения, не зависящего от водности в годовом и многолетнем разрезах. Благодаря этому качеству приливная энергия, несмотря на прерывистость в суточном цикле и неравномерность в течение лунного месяца, представляет собой довольно мощный энергетический источник, который может быть использован при объединении его с речными гидроэлектростанциями, имеющими водохранилища.

При таком объединении пульсирующие прерывистые, но неизменно гарантированные потоки приливной энергии, зарегулированные энергией речных ГЭС, способны обеспечить ощутимый вклад в покрытие переменной части графика нагрузки энергосистемы, облагораживая тем самым работу действующих ТЭС и АЭС и вытесняя строительство новых электростанций на органическом топливе, загрязняющих окружающую среду.

Определение потенциала приливной энергии и его порайонная характеристика в отличие от оценки валового теоретического потенциала гидроэнергии рек имеет свои особенности. Для речного водотока валовый теоретический потенциал определяется как взятое с определенным коэффициентом произведение среднеарифметического бытового расхода за многолетний период на валовый напор на всем падении реки. Но если для речного водотока в его естественном состоянии энергия растрачивается на трение, турбулентное перемешивание и эрозионную переработку русла, то для приливного бассейна его энергопотенциал выражается в работе, проводимой приливом в течение года при подъеме и опускании уровня в течение каждого приливного цикла. При этом основными аргументами для выражения мощности установки являются не расход и напор (которые могут быть получены в дальнейшем расчете после регулирования энергии прилива), а площадь бассейна и величина прилива.

Приливные электростанции являются источником экологически чистой энергии. Это принципиальное суждение основано на том факт, что ПЭС работает по однобассейновой схеме двухстороннего действия и не меняет ритм природных приливных колебаний. Она исключает загрязнение среды обитания вредными выбросами, неизбежными при эксплуатации тепловых электростанций. ПАС не требует каких-либо затоплений, неизбежных при строительстве крупных ГЭС на равнинных реках.

Как показал опыт почти 40-летней эксплуатации промышленной ПЭС Ранс (Франция), плотина ПЭС защищает реки от штормовых волн, нагонов воды, ведущих к разрушению берегов, способствует улучшению природных условий (уменьшению мутности, развитию биоценоза планктона, развитию марикультуры). Регламентированный режим работы этой ПЭС улучшил условия судоходства, а плотина явилась удобной транспортной магистралью, сокращающей расстояние между прибрежными городами.

За последнее десятилетие потребление электроэнергии во многих регионах России после имевшего место спада вновь начало расти. Холодная морозная погода января 2006 года выявила явную нехватку электрических мощностей в Центральном, Северо-Западном и других районах страны. Очевидно, что в связи с оживлением промышленного производства рост энергопотребления сохранится, а, значит, дефицит электроэнергии будет нарастать. Решение этой проблемы возможно путем строительства новых энергетических объектов на органическом топливе (ТЭС, ТЭЦ, ПГУ и др.). Однако нельзя сбрасывать со счетов и возможности вовлечения в энергобаланс такого возобновляемого источника энергии, как энергия приливов. Серия энергетических и энерго-экономических расчетов показала, что экономически наиболее перспективно использование средних и крупных приливных электростанций, поскольку при этом меньше удельные постоянные затраты, связанные со строительной базой, обустройством поселка строителей, организацией его энергоснабжения. Значительно меньше в этом случае и удельные затраты на регулирование колебаний энергоотдачи ПЭС. Техническое проектирование и технико-экономические расчеты, проведенные по Кольской и Лумбовской ПЭС, а также по Мезенской и Тугурской ПЭС выявили, что экономический эффект существенно возрастает, если с помощью водохранилищ гидроэлектростанций (ГЭС) или гидроаккумулирующих электростанций (ГАЭС) преобразовать неравномерную в суточном и внутримесячном цикле энергию в обеспеченную, гарантированную. Дополнительные затраты в сооружение регулирующих водохранилищ и в линии электропередачи, связывающие гидроэнергетические объекты с ПЭС, окупаются благодаря возможности полноценно заменить с помощью энергии ПЭС часть установленной мощности ТЭС (до 20% из расчета на 1 кВт установленной мощности ПЭС). Проектные исследования по российским и зарубежным приливным электростанциям показали, что для сооружения уникальных по мощности ПЭС (Мезенской, Тугурской в России, Фанди в Канаде) необходимо предварительное возведение небольших опытных ПЭС для испытания на них гидротурбинного оборудования. Именно в этом плане было оправдано строительство в Канаде ПЭС Аннаполис (78 МВт), а в России – вначале Кислогубской ПЭС с капсульным агрегатом 0,4 МВт и в дальнейшем проектируемой Кольской ПЭС с двумя агрегатами по 16,2 МВт.

Интересно почитать

ecoteco.ru

Энергия приливов

Использование энергии приливов началось уже в Х1 в. для работы мельниц и лесопилок на берегах Белого и Северного морей. До сих пор подобные сооружения служат жителям ряда прибрежных стран. Сейчас исследования по созданию приливных электростанций (ПЭС) ведутся во многих странах мира (см. таблицу1 и карту1).

Два раза в сутки в одно и то же время уровень океана то поднимается, то опускается. Это гравитационные силы Луны и Солнца притягивают к себе массы воды. Вдали от берега колебания уровня воды не превышают 1 м, но у самого берега они могут достигать 13 м, как, например, в Пенжинской губе на Охотском море.

Приливные электростанции работают по следующему принципу:

в устье реки или заливе строится плотина, в корпусе которой установлены гидроагрегаты. За плотиной создается приливный бассейн, который наполняется приливным течением, проходящим через турбины. При отливе поток воды устремляется из бассейна в море, вращая турбины в обратном направлении. Считается экономически целесообразным строительство ПЭС в районах с приливными колебаниями уровня моря не менее 4 м. Проектная мощность ПЭС зависит от характера прилива в районе строительства станции, от объема и площади приливного бассейна, от числа турбин, установленных в теле плотины.

В некоторых проектах предусмотрены двухи более бассейновые схемы ПЭС с целью выравнивания выработки электроэнергии.

С созданием особых, капсульных турбин, действующих в обоих направлениях, открылись новые возможности повышения эффективности ПЭС при условии их включения в единую энергетическую систему региона или страны.

При совпадении времени прилива или отлива с периодом наибольшего потребления энергии ПЭС работает в турбинном режиме, а при совпадении времени прилива или отлива с наименьшим потреблением энергии турбины ПЭС либо отключают, либо они работают в насосном режиме, наполняя бассейн выше уровня прилива или откачивая воду из бассейна.

В 1968 г. на побережье Баренцева моря в Кислой губе сооружена первая в нашей стране опытно-промышленная ПЭС. В здании электростанции размещено 2 гидроагрегата мощностью 400 кВт.

Десятилетний опыт эксплуатации первой ПЭС позволил приступить к составлению проектов Мезенской ПЭС на Белом море, Пенжинской (см. рис. 4) и Тугурской на Охотском море.

Использование великих сил приливов и отливов Мирового океана, даже самих океанских волн - интересная проблема. К решению ее еще только приступают. Тут многое предстоит изучать, изобретать, конструировать.

ПЭС РАНС

В 1966 г. во Франции на реке Ранс построена первая в мире приливная электростанция, 24 гидроагрегата которой вырабатывают в среднем за год

502 млн. кВт. час электроэнергии. Для этой станции разработан приливный капсульный агрегат, позволяющий осуществлять три прямых и три обратных режима работы: как генератор, как насос и как водопропускное отверстие, что обеспечивает эффективную эксплуатацию ПЭС. По оценкам специалистов, ПЭС Ранс экономически оправдана. Годовые издержки эксплуатации ниже, чем на гидроэлектростанциях, и составляют 4% капитальных вложений.

                 

www.o8ode.ru

Энергия приливов - возобновляемый источник электроэнергии

Энергия приливов как активность океана относится к  возобновляемой энергии. Исследование показало, что энергия океана может обеспечить 10% мощности к 2050 году. План стратегических энергетических технологий Европейской комиссии признает потенциальную роль энергии океана в Европе для будущего энергобаланса и предполагает укрепление регионального сотрудничества в части энергии приливов.

Использование энергии приливов

морские источники энергииИспользование энергии приливов было реализовано во Франции (240 МВт в устье реки Ранс, начиная с 1966 года), Канаде (20 МВт в Аннаполисе в Заливе Фанди, начиная с 1984 года) и России (Белое море, 1,7 МВт) и может быть реализовано в некоторых других областях где есть большой прилив.

Приливная вода может использоваться для вращения турбин, когда она будет выпущена через приливное заграждение в любом направлении.

энергия приливов

Уход воды — отлив

морская энергия

Приход воды — прилив

Во всем мире эта технология, как представляется имеет определенный потенциал, главным образом из-за экологических ограничений. Некоторые утверждают, что таким образом тормозится врущение Земли.

Однако свободностоящая турбина при крупных прибрежных приливных течениях, как представляется, имеет большой потенциал и энергия приливов в настоящее время изучается и применяется.

Средняя скорость приливной волны 2-3 метра в секунду является идеальной для преобразования кинетической энергии волны. Это означает, что 1 МВт можно выработать на приливных турбинах где ротора меньше 20 м в диаметре, по сравнению с 60 м на 1 МВт ветровых турбин. Турбины приливных волн меньше, чем ветряные турбины и расположены ниже поверхности и избегают ущерба от бури.

Приливные электростанции

  • первая приливная электростанция была Ранс приливная электростанция построена в течение 6 лет с 1960 по 1966 в Ла-Ранс, Франция. Она имеет мощность 240 МВт.
  • самая мощная в мире в Южной Корее  приливная энергетическая установка в мире Sihwa Lake Tidal 254 МВт. Строительство было завершено в 2011 году;
  • в Канаде Annapolis Royal в 1984 году на входе в залив Фанди мощность 20 МВт;
  • приливная электростанция Jiangxia, к югу от столицы провинции Чжэцзян города Ханчжоу в Китае действует с 1985 года с текущей установленной мощностью 3,2 МВт;
  • в Северной Ирландии вводена в строй первый коммерческий прототип приливной электростанции SeaGen. Она производит мощность 1,2 МВт 18-20 часов в день и управляется дочерней компанией Siemens, введена в эксплуатацию в конце 2008 года на Странгфорд Лох;
  • индийский штат Гуджарат строит первую в промышленных масштабах приливную электростанцию в Южной Азии. Компания Atlantis Resources планирует установить 50МВТ приливную ферму в заливе Кач на западном побережье Индии. Самая большая в мире

    Самая мощная в мире в Южной Корее приливная энергетическая установка Sihwa Lake Tidal 254 МВт

 

Некоторые генераторы приливного потока не вращаются, а колеблются, используя приливные потоки для перемещения гидротурбин вверх и вниз. Прототип был установлен у берегов Португалии.

Другой экспериментальный дизайн использует для ускорения потока вентиляционное отверстие, в котором размещается турбины. Так используется энергия морских течений. Этот принцип был опробован в Австралии и Британской Колумбии.

В России существует приливная электростанция: Килогубская ПЭС на побережье Баренцевого моря, работающая с 1968 года. Среднегодовая мощность станции составляет порядка 1,7 МВт. В настоящее время строится еще одна приливная электростанция в Мурманской области, на побережье Баренцева моря на губе Долгая-Восточная на Кольском полуострове мощностью 12 МВт.

Энергия приливов ближе всех к периодически возобновляемым источникам в состоянии обеспечить постоянное и предсказуемое количество электроэнергии и планируется увеличить до 35 миллиардов МВт в 2030 году (включая волновую энергию).

beelead.com

На гребне волны: как работает приливная энергетика

Пока единственная в России приливная электростанция - Кислогубская ПЭС (Фото blog.rushydro.ru)

Пока единственная в России приливная электростанция — Кислогубская ПЭС (Фото blog.rushydro.ru)

Долгие века наши предки размышляли о специфике и происхождении приливов и отливов в океане, пытаясь направить это природное явление на пользу человечеству. Сейчас нам уже известно, что периодическое поднятие и опускание поверхности моря или океана происходит под воздействием силы гравитации Луны и Солнца. Два раза в сутки притяжение этих небесных светил заставляет частицы морской воды совершать вертикальные и горизонтальные движения, в итоге чего образуется прилив и отлив.

Еще в средние века люди определили, что это природное явление может стать мощным генератором энергии. Так, в старинных хрониках тысячелетней давности упоминается об использовании механизмов, которые приводились в действие силой приливов и отливов, ими были приливные мельницы. Записи  Лудбриджского прихода 1170 года говорят о том, что такая мельница работала на Британских островах. Ими пользовались в различных уголках на побережьях средневековой Западной Европы. В России первое упоминание о подобных мельницах датируется 17 веком. Середина прошлого столетия отмечена большим интересом человечества к технологиям преобразования приливной энергии в электрическую. А в сегодняшние дни эта тема приобрела особую актуальность.

Мировые потребности в электроэнергии увеличиваются огромными темпами. Запасы угля, нефти и газа в соответствии с этими потребностями уменьшаются в геометрической прогрессии. А эти ресурсы, как мы знаем, имеют свойство заканчиваться. Легкодоступные месторождения сырья в своем большинстве уже отработаны. Разработка «сложных» мест неизбежно влечет за собой удорожание продукции. Общая тенденция такова, что исчерпаемых источников энергии совсем скоро на нашей планете не станет вообще. А современные экологические проблемы (парниковый эффект, сжигание лесов, ухудшение здоровья людей ) ставят под вопрос использование оставшихся. Человечество остро  нуждается в альтернативных источниках энергии, таких как солнце, ветер, вода, в том числе приливы и отливы.

Мировой океан занимает две трети земной поверхности, соответственно, и запас энергии в нем колоссален. Эксперты Greenpeace подсчитали, что этот ресурс превышает сегодняшние потребности человечества в электроэнергии в 5000 раз. Цифры говорят о том, что энергия приливов и отливов может дать людям 70 млн. млрд. кВт/ч в год. Столько же энергии дадут все разведанные запасы бурого и каменного угля. Прогнозы специалистов на сегодняшний день таковы, что к 2050 году приливная энергетика сможет обеспечить 5% мирового энергопотребления.

Россия обладает большим потенциалом для строительства и получения энергии приливных станций. Ученые выяснили, что только прибрежные части  Дальнего Востока дадут более 120 ГВт мощности.  Но, тем не менее, возможности приливной энергетики, как в России, так и во всем мире развиты очень слабо. Чтобы разобраться в данной ситуации, давайте сначала выясним, что представляют собой приливные электростанции (ПЭС), каков принцип их работы и в чем основные плюсы и минусы их использования.

Турбина на Кислогубской ПЭС (Фото blog.rushydro.ru)

Турбина на Кислогубской ПЭС (Фото blog.rushydro.ru)

Итак, ПЭС – вид гидроэлектростанции, работающий на энергии приливов, т.е. кинетической энергии вращения Земли. Такие станции располагаются на побережьях, где уровень воды во время приливов и отливов характеризуется максимальным перепадом. По подсчетам ученых, чтобы станция работала эффективно, перепад должен быть больше четырех метров. Отличное место для строительства  ПЭС — неширокий морской залив, который отделяется от океана плотиной, оснащенной водопропускными отверстиями и гидротурбинами. Выработка электроэнергии во время прилива и отлива происходит при перемещении воды через гидроагрегаты станции в залив и обратно.

Иными словами, прилив и отлив образуют с разных сторон плотины перепад уровня воды, которая в свою очередь с более высокого уровня стремится попасть в нижний, тем самым, приводя в действие реверсивные турбины, которые вращаются то в одну, то в другую стороны. Энергия при такой работе производится и во время прилива, и во время отлива. В промежуток между ними движение агрегатов станции останавливается. Для того, чтобы  решить вопрос с вынужденными перебоями в работе ПЭС было предложено связать ее с тепловой или атомной электростанцией, которые во время паузы возьмут на себя нагрузку.

ПЭС "Ля Ранс" во Франции

ПЭС «Ля Ранс» во Франции

Огромный плюс приливной энергии в том, что она не может иссякнуть, потому что генерируется космической силой гравитации. ПЭС, которая построена один раз, может бесперебойно выдавать энергию тысячи лет. Нарушить ее деятельность могут только геологическая катастрофа, по причине которой вероятно изменение уровня моря или же космическая катастрофа, изменившая взаимодействие сил тяготения солнечной системы. Еще одно большое преимущество ПЭС по сравнению с другими источниками энергии в том, что они не оказывают вредного воздействия на человека:

— вредные выбросы и радиационная опасность отсутствуют;

— в ходе воздействия на ПЭС природных катаклизм и социальных потрясений (наводнения, ураганы, войны) нет угрозы для населения в прилегающих к станции районах.

Помимо этого приливные электростанции экологически безопасны:

— их конструкция биологически проницаема, рыба через плотину передвигается почти без всякого препятствия;

— гибнущий планктон составляет 5-10%, в то время как на ГЭС эта цифра составляет 83-99%;

— снижение солености воды бассейна ПЭС, которая определяет экологическое состояние морской фауны и льда 0,05 – 0,07%, что совершенно несущественно;

— размывание дна стабилизируется во время первых двух лет работы;

— нет выброса вредных газов, радиоактивных и тепловых отходов, не требуется транспортировка, переработка, сжигание и захоронение топлива, не сжигается кислород воздуха, не происходит затопление территорий.

Очевидна и экономическая выгода в использовании ПЭС:

– их  электроэнергия самая дешевая в энергетической системе;

—  они не занимают участки земли, так как полностью располагаются в морской акватории;

— использование ПЭС возможно с другими типами энергосистем.

Но, несмотря на такие существенные плюсы, минусы в сфере строительства и использования данных станций тоже не менее весомы:

— стоимость строительства ПЭС в 2,5 раза больше стоимости ГЭС с аналогичной выработкой энергии;

— возможность постройки ПЭС только на берегу моря или океана. В случае отдаленного ее нахождения от крупного центра использования энергии, нужны будут дорогостоящие линии электропередач;

— специфика работы ПЭС такова, что она выдает энергию четырьмя пиками в сутки, поэтому могут потребоваться дополнительные регулирующие энергетические мощности.

Сихвинская ПЭС в Южной Корее (Фото Zogin)

Сихвинская ПЭС в Южной Корее (Фото Zogin)

Но в любом случае, в долгосрочной перспективе людям все же придется перейти на альтернативные источники энергии. Поэтому ученые всего мира сейчас усиленно работают над их усовершенствованием и удешевлением. Например, турбины ПЭС, которые во время прилива и отлива должны работать в двух направлениях – весьма сложны по конструкции и очень дороги в производстве. Российские ученые и инженеры ОАО «ГидроОГК» создали турбину, которая во время приливов и отливов не меняет направление вращения.

Так называемая ортогональная турбина отличается высокой эффективностью, ее КПД составил 63%, а это в 1,5 раза больше, чем у зарубежных аналогов. Также российские ученые решили проблему затратности строительства приливных станций. Они разработали наплавной метод, при котором самые трудоемкие работы по сборке частей выполняются в промышленных центрах, и уже после этого готовые блоки доставляются по воде к месту установки. Такой способ снижает стоимость работ на 30-40 %.

На сегодняшний день использовать энергию приливов планируют в 139 створах побережья Мирового океана. Это должно обеспечить 12% потребления энергии в мире. В России самые удобные места для строительства ПЭС с большими приливами находятся в Охотском море – Пенжинская и Тугурская губы, а также в Мезинской губе Белого моря. Ученые подсчитали, что российский потенциал приливной энергетики  — 100 ГВт мощности и 250 млрд. кВтч выработки в год. В мире на данный момент работают 10 ПЭС и 20 находятся в стадии проектировки. Первая такая электростанция была построена в 1913 году около Ливерпуля. В заливе Пассамакводи в США начали возводить ПЭС в 1935 году, но не закончили по причине плохого грунта. ПЭС есть во многих странах, таких как Франция, Великобритания, Канада, Китай, Индия, США и других.

ПЭС Аннаполис в Канаде (Фото Hartmut Inerle)

ПЭС Аннаполис в Канаде (Фото Hartmut Inerle)

Самая крупная действующая приливная электростанция Ля Ранс находится во Франции. Она построена еще в 1966 году, имеет плотину длиной 800 метров и выдает мощности в 240 МВт. В 2011 году в Южной Корее введена в работу ПЭС Сихва мощностью в 254 МВт, которая может обеспечить электроэнергией населенный пункт в 500 тыс. человек и тем самым сэкономить 860 тыс. баррелей нефти в год. Давно и успешно работают канадская ПЭС Аннаполис и российская Кислогубская ПЭС. Последняя была запущена в 1968 году в Мурманской области. На тот момент ее мощность составляла 0,4 МВт. Но в 2004-2007 годах после реконструкции и установки новых ортогональных агрегатов мощность возросла до 1,5 МВт.

В стадии проектировки находится Северная ПЭС мощностью 12 МВт. Еще в советские времена были разработаны несколько проектов, которые сегодня хотят завершить к 2020 году. Это строительство ПЭС в Мезенской губе на Белом море мощностью 11 000 МВт, Тугурском заливе Охотского моря мощностью 8000 МВт, и Пенжинской губе этого же моря мощностью 87 ГВт. Пенжинская ПЭС может стать самой мощной электростанцией в мире.

Приливная энергетика – это инновационный вид деятельности для науки и промышленности России. Без тепловой и атомной энергетики в ближайшее тысячелетие нам не обойтись. Но переход от традиционных энергетических ресурсов к альтернативным неизбежен, поэтому, чтобы его смягчить, там, где есть возможность, следует внедрять возобновляемые ресурсы. И энергетическая стратегия России предусматривает такой переход. Успешные результаты в этой области обеспечат энергетическую независимость страны и выступят как залог энергобезопасности на долгое время. Энергия приливов – это достойный альтернативный источник энергии, который может гарантировать постоянство в энергетической сфере на протяжении многолетних периодов.

Еще по этой теме

Метки: Кислогубская ПЭС, мировой океан, ортогональная турбина, Пенжинская губа, приливная энергетика, приливная энергия, приливы и отливы, ПЭС

Интересная статья? Поделитесь ей с друзьями:

novostienergetiki.ru


© ЗАО Институт «Севзапэнергомонтажпроект»
Разработка сайта