Перспективы пэс в россии

Описание и принцип работы

Приливная станция представляет собой комплекс инженерных сооружений, который позволяет преобразить энергию движения воды (кинетическую энергию) в электроэнергию.

ПЭС отличается своей цикличностью, которая обуславливается периодичностью приливов и отливов. Когда турбина находится в спокойном состоянии (это происходит после отлива сразу после начала прилива), кинетической энергии воды становится недостаточно. Длится это, как правило, не более 2-ух часов. Активный же период обычно длится до 4-х часов – в это время энергия воды и преобразуется в электроэнергию.

Основным элементом любой станции, который позволяет получить электричество, является генератор. Однако механизм, приводящий генератор в движение, у каждой электростанции разный. Здесь им является гидротурбина.

Производительность приливной электростанции зависит от следующих факторов:

  1. Характер и мощность приливов и отливов.
  2. Количество и объём резервных водоёмов.
  3. Количество и мощность турбин.

Раньше электростанции такого рода пользовались малой популярностью и считались ненадёжными, однако сегодня, с развитием новых технологий, они стали отличным источником электричества. Теперь они оснащаются большими современными турбинами, которые по своей конструкции напоминают ветряки. Только здесь лопасти приводятся в движение при помощи воды, а у ветряков – при помощи ветра.

Крупные приливные станции России

Современный принцип работы приливной электростанции заключается в проходе воды через турбины. Только он происходит исключительно в момент повышения уровня воды. Ни одна река не подойдет для строительства такого здания, ведь для работы требуется морской прилив. Хотя сейчас ученые возводят плотины, дающие схожий эффект, что подтвердили иностранные специалисты. Какие же объекты встречаются в России?

  • Кислогубская — 1,7 МВт;
  • Северная — 12 МВт;
  • Пенжинская — 87 ГВт.

Пенжинская ПЭС — это не отдельный объект, а глобальный проект РАО «ЕЭС» России. В нее входят новые приливно-отливные электростанции, объединенные в цельную сеть. Это даст постоянный поток энергии, способный обеспечить целый регион без материальных затрат.

Интересуясь тем, в каком регионе России построена приливная электростанция, несложно отметить, что строительство осуществляется в северной части страны. Это связано с силой воздействия Луны, которая в этих местах делает перепады максимальными. Полученные данные стали лучшим подтверждением, так что нынешняя работа ориентировано только на определенные регионы.

Принцип функционирования приливных электростанций

Приливная станция имеет следующий принцип работы: полезная энергия, создаваемая водными массами, перерабатывается в электрическую и затем поступает к потребителям. Процесс работы подобных станций цикличен, так как приливы – периодическое явление. Период покоя – время после завершения отлива, когда приток воды начинается и еще не набрал силу. Это время считается периодом покоя.

Вторая часть цикла – активный период, когда прилив находится в своей активной фазе. Эта часть цикла длится около 4-5 часов. В это время и происходит преобразование механической энергии течения воды в электрическую. Во время отлива сооружение продолжает работать на силе воды, которую успела набрать в резервные хранилища. Этот процесс, как правило, длится 1-3 часа. В течение одного дня оно совершает до 5 циклов.

Движущим элементом любой приливной электростанции (ПЭС) будет генератор. В случае с приливными используются гидротурбины. Для таких сооружений специально выбирается место, где сила прилива имеет большую интенсивность. Затем возводится плотина, отделяющая основные воды от береговой зоны.

В сооруженную плотину встраиваются гидротурбины, основная функция которых – преобразование кинетической энергии водных приливов в полезную энергию. Для повышения КПД всего сооружения строятся специальные водохранилища, которые заполняются излишками воды.

Ключевой показатель любой электростанции – мощность. Она зависит от следующих показателей:

  • Периодичности и силы приливов;
  • Количества и размера водохранилищ;
  • Количества турбин.

Недостатки приливных ГЭС

  • Строительство приливной плотины требует значительных инвестиций, однако поддержание ее в рабочем состоянии не так дорого.
  • Сооружение донных турбин осложняется тем, что наилучшие места для их установки (районы приливно-отливных течений) находятся в ненадежных водах, у сильно изрезанных берегов.
  • Приливные ГЭС могут оказывать негативное влияние на морскую флору и фауну. Крупная рыба, черепахи и морские животные могут погибнуть, попав под лопасти турбины, а особо крупный «улов» такого рода может повредить турбину. Особенную опасность для морских обитателей представляют приливные ГЭС с плотинами.
  • Приливная плотина создает водный резервуар вне естественных границ залива или лимана, изменяя его характеристики. Это оказывает влияние на мутность воды и на уровень ее седиментации (отложения наносов на дне).
  • Ошибки при строительстве и эксплуатации приливной ГЭС могут вызвать локальное наводнение.

Почему для обеспечения постоянной работы приливной ГЭС нужны две работающие попеременно системы? Разве невозможно разработать приливную ГЭС с одним бассейном, которая использовала бы как приливное, так и отливное течение, производя электричество бесперебойно?

Можно создать систему с приливной плотиной и одним резервуаром, которая будет производить энергию почти бесперебойно, но добиться постоянной выработки невозможно из-за технической специфики приливов-отливов. Предположим, есть система с двумя шлюзами (назовем их впускной шлюз и выпускной шлюз), через каждый из которых вода подводится к соответствующей турбине. Предположим также (для простоты), что система сконструирована таким образом, что резервуар наполняется целиком с отставанием в одну четверть полного приливного цикла (т. е. вода в резервуаре достигает своего наивысшего уровня на одну четверть полного цикла прилива позже, чем сам прилив достигает своего гребня). Когда уровень воды в резервуаре выше, чем уровень моря, вода проходит через выпускной шлюз; впускной шлюз в это время закрыт. Когда уровень воды в резервуаре ниже, чем уровень моря, вода проходит через впускной шлюз; выпускной шлюз в это время закрыт. Таким образом, резервуар и море создают «приливные волны» одинаковой силы, отстоящие друг от друга по времени. Энергия, производимая в данный конкретный момент времени, зависит от разности высот между уровнем моря и уровнем воды в резервуаре. Точки пересечения кривых отражают моменты, когда уровень моря и уровень воды в резервуаре одинаков — в это время энергия не вырабатывается. К сожалению, подобная система производит энергию неравномерно. Более того, она не способна выработать за один цикл прилива больше энергии, чем обычная приливная ГЭС с одной турбиной. Наиболее эффективный и экономически целесообразный способ получать энергию с помощью приливной ГЭС состоит в эксплуатации двух или более попеременно работающих систем, причем они должны иметь независимые резервуары, а их циклы работы должны быть рассчитаны таким образом, чтобы в любой момент времени функционировала хотя бы одна из них.

Принцип работы приливной электростанции

Приливная электростанция – это комплекс инженерных систем, при помощи которых энергия от движения воды, или кинетическая энергия воды, преобразуется в электрическую.

Характер работы – цикличный, это обусловлено периодичностью приливов и отливов. В период покоя, а это происходит когда отлив заканчивается, или только начинается прилив, кинетическая энергия воды мала, и ее недостаточно. Этот период длится 1-2 часа. В активный период, ее продолжительность 4-5 часов, энергия водных масс, преобразуется в электрическую энергию. Циклы, в течение суток повторяются 4 раза.

Основным элементом любой электростанции служит генератор, который вырабатывает электрический ток, разница лишь в механизме, приводящем его во вращательное движение. В варианте приливной электростанции, этим механизмом становится гидротурбина.

Для того чтобы повысить КПД такого сложного комплекса, как приливная электростанция, выбирается местоположение, где регистрируются максимальные приливы. Затем монтируется плотина, которая отделяет акваторию самого моря от прибрежной зоны.

В тело построенной плотины монтируются гидротурбины, которые преобразуют кинетическую поступательную энергию воды, в кинетическую вращательную энергию. Также, чтобы повысить коэффициент использования, изготавливаются резервные водохранилища, которые во время прилива наполняются морской водой.

Во время отлива, набранная водная масса увеличивает количество вырабатываемой электрической энергии, за счет увеличения объема, который проходит через турбину. В качестве механизма, обеспечивающего набор воды во время прилива, выступают также гидротурбины.

Показателем работы электростанции любого типа является ее мощность, которая зависит от технических показателей и вида преобразуемой энергии.

У приливных электростанций мощность установки зависит от:

  • характера приливов и отливов, а также их мощности;
  • количества и объема резервных водохранилищ;
  • количества и мощности гидротурбин.

Количество турбин и их мощность напрямую зависят от характеров приливов и объема резервных хранилищ.

В связи с тем, что сооружение плотин сильно увеличивает стоимость строительства станции, то и развитие гидроэнергетики этого типа шло довольно медленно

Последние десятилетия появились новые материалы и новые технологии, которые не обошли своим вниманием и энергетику, в свете этого, появились новые типы приливных электростанций

Принцип действия приливных электростанций нового поколения остался прежним, это преобразование движения водных масс, отличие же в том, что на специальной конструкции, которая закрепляется на дне, монтируются лопасти большого диаметра. Они вращаются при движении водных масс и через редукторы передают вращательное движение на генераторы. По конструкции электростанции такого типа напоминают ветряные генераторы, с той лишь разницей, что источником энергии у ветряных установок служит ветер, а у приливных станций – вода.

Задачи

Всего планируется возведение двух очередей объекта:

  • «Северный створ» (Пенжинская ПЭС-1) растянется на 32 км на глубинах до 26 м. Его мощность составит по расчетам 21 ГВт, что равняется 72 млрд кВт·ч электроэнергии в год.
  • «Южный створ» (ПЭС-2) будет еще масштабнее: глубины до 67 м, протяженность порядка 72 км. Мощность второй очереди станет невероятной – 87,4 ГВт (более 200 млрд кВт·ч).

Введение в строй станции позволит не только решить энергетический вопрос всего дальневосточного региона России, но и обладает невероятным экспортным потенциалом. Впрочем, до практической реализации проекта еще требуется обсудить много сложных задач: от вопросов строительства и эксплуатации в сложных климатических условиях (толщина льдов в зимний период достигает 1,5 м), до передачи электричества на большие расстояния.

Технология получения приливной энергии

Колебания океана возникают вследствие взаимного притяжения между Луной, Землей и Солнцем. Величина прилива под воздействием Луны в 2,2 раза больше солнечного. Амплитуды и формы волн на разных побережьях различаются. ПЭС используют естественно возобновляемую энергию приливов. Она вращает лопасти турбин и преобразуется в энергию электрическую.

Приливную энергию получают с помощью:

  • генератора приливного потока;
  • приливных плотин.

Генератор приливного потока

Турбины, которые устанавливают в направлении потока, раскручивают генераторы. Приливные плотины при отливе пропускают воду через турбину. При этом генератор вырабатывает электроэнергию. У ветрового агрегата такой же принцип действия. Только в этом случае используется энергия перемещающегося воздуха.

Некоторые генераторы не вращаются, а колеблются. В этих конструкциях приливные потоки перемещают турбины вверх, вниз.

Виды турбин:

  • открытые;
  • с обтеканием лопастей;
  • горизонтальные;
  • вертикальные.

Приливная плотина

Плотины строят для удержания воды при приливе. Она забирает и задерживает воду, которая проходит через турбины, а затем — возвращает ее назад. Существуют динамичные приливные плоты, которые строят далеко в море. При этом вода прилива и отлива перемещается в одном направлении. Приливная лагуна — разновидность динамичной конструкции.

Плюсы применения

Запасы нефти и газа истощаются, а их использование связано с загрязнением окружающей среды. Энергии приливов и отливов относятся к неисчерпаемым ресурсам.

Достоинства:

  • неиссякаемость источника;
  • отсутствие необходимости в добыче топлива;
  • доступность;
  • безопасность;
  • экологическая чистота производства;
  • надежность;
  • отсутствие зависимости от сезонности;
  • стабильность работы ПЭС;
  • высокий КПД;
  • зоны затопления не создаются;
  • естественный бассейн.

Затраты на строительство ПЭС меньше, чем на сооружение электростанции. Способ возведения объекта — наплавной, что сохраняет окружающую среду. При всех достоинствах сооружения имеют недостатки.

Проблемы использования энергии приливов и отливов

Принципы работы ПЭС тщательно продуманы и прописаны. Существуют условия, которые человек может выполнить не всегда. Приливная энергия подчиняется лунным суткам. Для мощной энергии воды необходимы специальные условия. Есть местности, где вода во время приливов поднимается на достаточно высокий уровень. Такие рельефы можно найти в Англии, Канаде, Норвегии, Росси, Китае, Франции.

Приливные станции целесообразно возводить, если рядом есть крупные предприятия. В противном случае использование энергии приливов будет экономически нерентабельно. Если станция находится далеко от места использования придется тянуть линии электропередач. ПЭС можно строить только на берегах морей, океанов. Они не развивают высокую мощность.

Исследователи пришли к выводу, что строительство обходится дорого. Отношение получаемой энергии может быть выше, чем у атомных и тепловых станций.

Существующие приливные электростанции

В строительстве приливных электростанций выделяется несколько периодов:

  1. Появление первых двух ПЭС в 1960-х.
  2. Дополнение еще двумя ПЭС в 1980-х.
  3. Массовое (относительно предыдущих периодов) строительство, начиная с конца 2000-х.

Первая станция такого типа «Ля Ранс» была построена во Франции в 1966 году, спустя 2 года была открыта ПЭС в СССР.

В России

В 1968 году в СССР была введена в эксплуатацию Кислогубская приливная электростанция. С тех пор она единственная среди действующих ПЭС в России. Расположена она на Кислой губе в Мурманской области на берегу Баренцева моря. Вырабатываемая мощность Кислогубской ПЭС составляет всего 1,7 МВт, что в десятки раз ниже обычной тепловой электростанции. Это связано с низкой высотой приливов, которая составляет примерно 5 метров. С момента открытия станция используется в качестве экспериментальной базы по исследованиям в сфере извлечения энергии из приливной силы.

На основании опыта эксплуатации и действующих разработок в России запланированы новые приливные электростанции. Некоторые проекты разработали еще в советское время, другие – недавно в российское.

Список запланированных ПЭС в России:

  • Северная (Мурманская область, недалеко от Кислогубской), мощность 12 МВт;
  • Мезенская (Архангельская область), 8-24 ГВт;
  • Пенжинская (Магаданская область, Камчатский край), 87-120 ГВт;
  • Тугурская (Хабаровский край), 3,6 ГВт.

По планам новые российские ПЭС должны были бы вырабатывать в тысячи раз больше электроэнергии, но в итоге проекты не реализовались.

В мире

Современными лидерами в открытии и строительстве новых приливных электростанций являются две страны: Великобритания и Республика Корея. До 2011 года первая в мире построенная ПЭС была одновременно и самой мощной – это французская «Ля Ранс». Ее мощность составляет 240 МВт, но в 2011 году в Корее открыли станцию мощностью 254 МВт – Сихвинскую ПЭС. Это динамическая приливная электростанция, растянувшаяся более чем на 12 километров вдоль берега. На стадии строительства в Корее еще 2 более мощные станции: на 800-1300 МВт, 520 МВт. В Великобритании планируется открытие 2 станций: на 400 МВт и 8,6 ГВт.

В остальных странах мира ПЭС имеют экспериментальный характер и вырабатывают минимум энергии. Среди таких стран: Канада (20 МВт), Китай (3,2 МВт), Нидерланды (1,2 МВт), Индия (план на 50 МВт), Норвегия (на несколько лет открывалась станция на 0,3 МВт

Преимущества строительства приливных электростанций

На фоне катастроф и аварий, которые случаются на атомных электростанциях редко, но оставляют память о себе надолго, альтернативные источники энергии выглядят безопасной альтернативой. И хоть трудностей при строительстве приливных электростанций достаточно, преимуществ также немало:

  1. Экологичность. В случае с ПЭС вероятность техногенной катастрофы с последующим заражением обширных территорий сводится практически к нулю. Нет и вредных выбросов в атмосферу от сжигания топлива.

  2. Надежность. Приливные электростанции устойчиво работают как в стандартном режиме, так и на пиковых нагрузках.

  3. Низкая стоимость энергии. По сравнению с электростанциями других типов, ПЭС отличается низкой себестоимостью энергии, что подтвердили реальные результаты эксплуатации.

  4. Высокий коэффициент полезного действия. Эффективность преобразования естественной энергии в пригодную к использованию достигает 80%, тогда как ветряные электростанции дают до 30% КПД, а солнечная энергия — в среднем 5-15%, но в некоторых случаях удалось зафиксировать и 35% эффективность.

Использование энергии уровня воды

Использование 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.

Уход воды – отлив

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.

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.

Эксперимент

Целью создания ПЭС (приливной электростанции) на Кислой губе стало не только стремление угнаться за капиталистами. Хотя нельзя отрицать, что открытие французами ПЭС Ране на Ла-Манше подтолкнуло власти СССР к финансированию исследовательских и строительных работ в сферу альтернативной энергетики.

Наши ученые и инженеры хотели на практике понять, как поведет себя персонал, а также сложное и дорогостоящее оборудование под влиянием труднейших климатических условий, ведь Кольский полуостров – это не Сочи, скажем так мягко. Хотя везде на Земле есть своя красота. Также главный инженер проекта Л.Б. Берштейн и специалисты института «Гидропроект» СССР хотели опробовать новый способ строительства станции: наплавной. Так приливная электростанция на Кислой губе стала экспериментальной базой советской гидроэнергетики.

Как это было сделано?

Основой станции стал огромный железобетонный блок в форме прямоугольника. Что примечательно, Л.Б. Барнштейн строил блок не на месте будущей ПЭС в котловане, а недалеко от Мурманска на одном из судостроительных заводов. Как только блок собрали и нашпиговали всем необходимым оборудованием, его уже наплавным- то есть – на плаву – способом отбуксировали непосредственно на Кислую губу! Талантливо придумано, ничего не скажешь. Если бы строили классическим (в котловане на месте), то цена проекта возросла бы минимум на треть, но благодаря смекалки инженеров народные деньги удалось сэкономить.

Готовый блок зафиксировали на морском дне. А в качестве материала для дамбы использовали обычный камень, которым обсыпали пространство вокруг железобетонного блока с тем прицелом, чтобы создать небольшие плотины. Когда наступает прилив, то уровень воды естественно сильно поднимается, устремляется в специальный бассейн и она же вращает лопасти турбины. Да будет свет!

Но и это еще не все. Турбина способна совершать и обратное движение с пользой для человека и можно назвать ее не только «приливной», но и, простите за тавтологию, «отливной» электростанцией. Ведь когда идет отлив, то турбина вращается уже в «обратку», и тоже дает энергию. В России, а потом СССР, всегда было немало талантливых Левшей, изобретателей, рационализаторов. Пример ПЭС на Кислой Губе это еще раз подтверждает.

СССР закупил тогда у французов капсульный гидроагрегат для одного из водоводов с проектной мощностью о,4 МВт. А второй водовод ничем не заполнили. Планировалось, что туда поставят советский капсульный гидроагрегат для сравнения. Но сделано этого не было, вероятно, власти СССР сначала хотели вообще попробовать использовать энергию волн Кольского полуострова. Хотели понять, будет ли толк в целом от ПЭС с готовым французским гидроагрегатом, и если польза будет ощутимой, то потом уже заказывать строительство отечественного аналога. А может быть, инженеры проекта решили просто взять тайм-аут. Как бы то ни было, электростанция на Кислой губе пусть и не на полную возможную мощность, но заработала и дала за годы своей работы более 8 млн. КВт\час электроэнергии.

Российская турбина

А российская турбина на Кислой губе все же появилась, но лишь спустя 46 лет после открытия станции. В 2004-м году, уже не в СССР, а в России, на заводе «Севмаш» сделали экспериментальную турбину и заменили ею старую капсульную машину и начались испытания в реальных условиях Кольского полуострова. Приливная вода постоянно подвергает турбину жесткому воздействию холодной морской волны, металл ржавеет, вспомогательное оборудование – тоже. Среда вокруг более чем агрессивная, но таким образом отрабатываются лучшие методики для строительства будущих ПЭС в России, подбираются оптимальные материалы (например, почти непромокаемый бетон или уникальная электролизная установка), обкатываются новые и проверяются на эффективность старые технологии управления приливной электростанцией.

Принцип работы приливной электростанции

Приливная электростанция — совокупность инженерных разработок, при работе которых кинетическая энергия переходит в электрический ток. В качестве основной положительной стороны выделяется предсказуемость. Сделать предварительные расчеты движения масс воды легче, чем понять движение и силу ветра или активность солнца.

Для приливных и отливных электростанций строится плотина, отделяющая море от прибрежной области, образуя бассейны. Затем в нее устанавливают гидротурбины, преобразующие кинетическую поступательную энергию воды во вращательную. Дополнительно вырываются запасные водохранилища, направленные на повышение коэффициента использования.

В период прилива вода проходит через гидротурбину, запуская процесс. После начала отлива сквозь гидротурбину протекает дополнительно набранная масса воды в обратном направлении. Благодаря увеличению объема воды происходит большая выработка энергии.

Причины малой распространенности приливных станций

ПЭС — экологически чистое и не представляющее опасности сооружение. Учитывая, что оно вырабатывает электроэнергию, то прибрежные зоны должны плотно застраиваться плотинами. Однако, их можно пересчитать по пальцам. Причиной этому является экономическая составляющая.

Строительство плотины — основополагающее мероприятие. Оно требует значительных вложений. Современные стройматериалы сокращают затраты, но потом плотина требует содержания и ухода. Он обходится в 1,5 раза дороже, чем распространенные ГЭС. При этом количество вырабатываемой энергии тоже меньше. Однако, не стоит забывать об ущербе, наносимом рыбному хозяйству и экологии при работе гидроэлектростанций.

Сегодня работает 10 приливных станций. Они различаются по количеству производимой энергии, но уже можно судить о тенденции к развитию ПЭС.

Режим действия ПЭС

Работа приливных и отливных электростанций цикличная. Это обуславливается периодами приливов и отливов, длящимися по 4-5 часов. В это время преобразуется основное электричество. Между циклами присутствуют периоды покоя — 1-2 часа. Это время характеризуется низкой выработкой энергии. На протяжении дня происходит 4 повторения цикла. Для строительства установки берутся участки, где зарегистрированы максимальные перепады уровня воды.

Плюсы и минусы использования

У каждого современного изобретения есть преимущества и недостатки. При их сравнении определяется целесообразность эксплуатации.

Преимущества приливных электростанций:

  • экологическая чистота и отсутствие вредных выбросов в биосферу;
  • вмешательство при строительстве локальное, а время восстановления подводной флоры и фауны не занимает более 3 лет;
  • работа ПЭС не влияет на судоходство и на привычный маршрут рыбы;
  • плотина исключает появление ледяных торосов;
  • дополнительная защита береговой зоны от штормов;
  • длительный срок эксплуатации;
  • возможность расчета количества вырабатываемой энергии;
  • низкая себестоимость вырабатываемой энергии;
  • по плотине строятся автомобильные и железные дороги;
  • для содержания требуется меньший объем энергозатрат;
  • не требуется отчуждение земель для выстраивания плотины.

Недостатков меньше, но они при этом влияют на решение. К ним относятся:

  • цикличность работы, которая характеризуется нерегулярным действием. Это заметно в период пассивной фазы (перед приливом и после отлива);
  • длительная окупаемость;
  • невозможность совмещения туристической зоны с постройкой плотины. Организация курортной зоны считается более выгодным вложением средств. Поэтому объекты выстраиваются в северных районах;
  • стоимость и специфика строительства плотины.

Дополнительная информация

Описываемая приливная электростанция в России является также тем местом, где проводят эксперименты с производством электроэнергии с помощью природных источников. Так, на территории этого объекта имеются солнечные батареи, которые задействованы в накоплении энергии солнца с последующей ее трансформацией в электричество. Имеется на станции и ветроизмерительный комплекс, по своему внешнему виду напоминающий вышку сотовой связи, которой, кстати, здесь нет вообще. Задачей комплекса является сбор информации касательно направления и силы ветра. Делается это с целью развития альтернативной энергетики.

Вообще, добраться на ПЭС (Мурманская область) можно исключительно по морю. Персонал здесь небольшой – всего лишь 10 человек, которые работают вахтовым методом по пятнадцать суток

Важно отметить и тот факт, что разнообразие вылавливаемой рыбы в районе станции очень велико. И потому можно сделать вывод: ПЭС никакого урона окружающей среде не наносит

Перспективы развития приливной энергетики

Энергия морских приливов может играть большую роль в прогрессе человечества. Эффективность преобразования в электроэнергию — 80%. КПД ветра — 30%, а солнечных батарей составляет 5 —15%.

Страны, в которых разрабатывают проекты:

  • Великобритания;
  • Канада;
  • США;
  • Норвегия;
  • Япония;
  • Китай;
  • Россия (Мезенская и Северная ПЭС);
  • Индия.

В 2017 году компания по развитию технологий NEDO провела в Японии эксперимент. Она протестировала устройство, генерирующее энергию из океана. Турбину установили на 20—50 метров под воду. Полученная мощность в результате эксперимента — 30 кВт.

Энергией океана можно обеспечить весь мир, но нет экономически выгодного способа ее извлечения. Компания Carbon Trust утверждает, что уже к 2050 году возникнет рынок приливной энергетики. К этому времени ожидается вырабатывание 300 ГВт.

В 2010 году компания Mey Gen начала разработку проекта мощностью 398 МВт. Находится объект между шельфом северной Шотландии и островом Строма. Первая фаза включает установку четырех турбин на опорных конструкциях. Каждая турбина весит от 250 до 350 тонн. Вес шести балластных блоков составляет 1200 тонн.

У каждой турбины предусмотрен подводный кабель, проложенный на морском дне. Кабели будут выведены на берег через буровую скважину. Установка турбин начата в 2016 году. В настоящее время мощность системы — 252 МВт. После завершения работ мощность ПЭС должна составить 398 МВт. Компания утверждает, что данный проект – вполне жизнеспособный и осуществимый.

Без тепловой и атомной энергетики пока не обойтись. Следует внедрять альтернативные источники энергии — рано или поздно переход неизбежен. Извлечение энергии пока еще находится на стадии исследований и проектирования. По мере развития прогресса в будущем ее можно будет добывать из моря.

Узнайте еще много нового:

Плюсы и минусы приливных электростанций

Что такое гидроэнергия, ее источники, плюсы и минусы

Принцип работы волновых электростанций

Геотермальные электростанции: плюсы и минусы выработки электроэнергии ГеоТЭС

Достоинства и недостатки солнечной энергетики

Солнечная энергия в России: проблемы и перспективы развития солнечной энергетики

Альтернативная энергетика и экология: виды и пути развития

Плюсы и минусы геотермальной энергетики

Зеленый тариф в России на электроэнергию

Альтернативная энергетика своими руками для дома

Получение энергии из отходов | Насколько это выгодно?

Системы утилизации тепла дымовых и отходящих газов

Описание

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 гидроаккумулирующими электростанциями.

Также гидротурбины для выработки электроэнергии могут устанавливаться на морское судно (SR-2000).

ПЭС используются во Франции, Великобритании, Канаде, Китае, Индии, США и других странах.

В России c 1968 года действует экспериментальная Кислогубская ПЭС в Кислой губе на побережье Баренцева моря. На 2009 год её мощность составляла 1,7 МВт. На этапе проектирования находится Северная ПЭС в губе Долгая-Восточная на Кольском полуострове мощностью 12 МВт. В советское время также были разработаны проекты строительства ПЭС в Мезенской губе (мощность 11 000 МВт) на Белом море, Пенжинской губе и Тугурском заливе (мощностью 8000 МВт) на Охотском море, в настоящее время статус этих проектов неизвестен, за исключением Мезенской ПЭС, включённой в инвестпроект РАО «ЕЭС». Пенжинская ПЭС могла бы стать самой мощной электростанцией в мире — проектная мощность 87 ГВт.

ПЭС «Ля Ранс», построенная в эстуарии реки Ранс (Северная Бретань) имеет самую большую в мире плотину, её длина составляет 800 м. Плотина также служит мостом, по которому проходит высокоскоростная трасса, соединяющая города Сен-Мало и Динард. Мощность станции составляет 240 МВт.

Другие известные станции: южнокорейская Сихвинская ПЭС (мощность 254 МВт), британская СиДжен, канадская ПЭС Аннаполис и норвежская ПЭС Хаммерфест.

Преимуществами ПЭС являются экологичность и низкая себестоимость производства энергии. Недостатками — высокая стоимость строительства и изменяющаяся в течение суток мощность, из-за чего ПЭС может работать только в составе энергосистемы, располагающей достаточной мощностью электростанций других типов.

Существует мнение, что работа приливных электростанций тормозит вращение Земли, что может привести к негативным экологическим последствиям. Однако ввиду колоссальной массы Земли кинетическая энергия её вращения (~1029Дж) настолько велика, что работа приливных станций суммарной мощностью 1000 ГВт будет увеличивать длительность суток лишь на ~10−14 секунды в год, что на 9 порядков меньше (~2⋅10−5 с в год).

Вывод

Учитывая мировой океан как источник энергии, его потенциал может выдавать более 20% электроэнергии используемой во всем мире. Рассматривая преимущества и недостатки приливных электростанций, хочется отметить их малый уровень распространенности. Причины малой распространённости ПЭС заключаются в том, что:

  1. для строительства электрической станции основанной на работе приливов и отливов, необходимо выполнять изменение прибрежной полосы. Подготавливать специальный резервуарный бассейн, обеспечивать возведение охранных сооружений и прочее;
  2. стоимость строительства высокая при низкой продуктивности. Вследствие чего длительная окупаемость.

Но эти факторы отходят на второй план и не являются основными. Ученые разработали новый вид турбинно-лопастных агрегатов, для которых подготовка бассейного резервуара не требуется. А значит, стоимость возведения будет ниже, а срок окупаемости меньше на радость инвесторам. Также в строительстве используются новые виды генераторов, которые обладая высокой мощностью, вырабатывают большее количество электроэнергии. А установка новых типов накопителей, позволяет аккумулировать полученную электроэнергию в больших объемах. Приливная электростанция является отличным видом альтернативной энергии в будущем.

Оцените статью
Рейтинг автора
5
Материал подготовил
Андрей Измаилов
Наш эксперт
Написано статей
116
Добавить комментарий