Приливная энергетика в России
Суммарная мощность разрабатанных в России проектов приливных электростанций (ПЭС) составляет 100 ГВт, т. е. чуть менее половины потребности всей страны в электроэнергии.
По подсчетам мировых ассоциаций, энергия приливов может обеспечивать до 3.5% мирового потребления электроэнергии. Однако для достижения этой цели необходимо построить множество ПЭС по всему миру общей мощностью 150 ГВт. Учитывая, что мощность всех возобновляемых источников энергии по итогам 2006 года находилась на уровне 200 ГВт, эта цель кажется труднодостижимой. Прежде всего, из-за финансовой стороны вопроса. Затраты на строительство ПЭС оцениваются в 1000–2000 долл. за кВт мощности, поэтому мировому сообществу придется выделить астрономическую сумму в 150–300 млрд. долл.
Помимо финансовой составляющей эти проекты сложны технологически. В отличие от гидроэлектростации (ГЭС) вода на ПЭС поступает со значительно более низким напором. В связи с этим требуется использование турбин специальной конструкции.
Как результат, несмотря на всю перспективность приливной энергетики, в мире реализовано не более 10 коммерческих станций, а в разработке находятся еще 20. Самая крупная функционирующая ПЭС — это французская Ля Ранс мощностью 240 МВт, построенная еще в 1966 году и ставшая первой ПЭС в мире.
В России первая экспериментальная станция — Кислогубская ПЭС (Мурманская обл.), мощностью всего 400 кВт была построена в 1968 году на Кольском полуострове. Эксплуатация ПЭС была прекращена в 2000 году. Усилиями РАО ЕЭС станция вновь была пущена в работу в декабре 2004 года. В 2006 году для реконструкции станции ОАО «НИИЭС» была спроектирована, а на «ПО Севмаш» построена ортогональная турбина мощностью 1.5 МВт. Ее особенность заключается в том, что она способная вращаться только в одну сторону независимо от направления прилива и отлива. Это первый агрегат подобного класса в мире. Завершение испытаний новой турбины планируется завершить к январю 2008 года.
Представители «ГидроОГК», под чьим руководством ведется реконструкция Кислогубской ПЭС, отмечают, что компания уже сейчас имеет ряд проектов по строительству приливных электростанций в России. На первом этапе будет построено несколько ПЭС, по 100–200 МВт каждая. Следующим шагом станет возведение первых очередей двух крупных станций в Архангельской области и Хабаровском крае, суммарная мощность которых составит 5.4 ГВт.
В Архангельской области планируется построить электростанцию в Мезенском заливе, где величина прилива достигает 10.3 м. Максимальная мощность станции может составить 15 ГВт, а на первом этапе планируется ввод 2 ГВт. Предполагаемая ежегодная выработка электроэнергии составит 40 млрд. кВтч.
Другой проект — Тугурская ПЭС расположится в Тугурском заливе Хабаровского края. Высота прилива при входе в залив составляет 4.7 м. Максимальная мощность станции — 8 ГВт, ежегодная выработка электроэнергии — 20 млрд. кВтч. Мощность первой очереди составит 3.4 ГВт.
Оба проекта планируются к завершению в 2020 году. В 2006–2010 гг. в их строительство планируется вложить 250 млн. долл.
Самым крупным проектом, разработанным еще в в советское время, была ПЭС на Пенжинской губе в Охотском море. Ее планировалось построить в самом горле губы, где высота приливных волн составляет 12.9 м. Проектная мощность станции в этом месте может составить 87 ГВт. Даже без учета этого грандиозного проекта, по оценке «ГидроОГК», в будущем приливные электростанции смогут обеспечить пятую часть энергопотребления в России.
Приливные электростанции: насколько они реальны в России?
В момент прилива главный шлюз открывается и пространство внутри плотины заполняется водой. В момент отлива главный шлюз закрывается и вода вытекает обратно в море через гидротурбины, вращая при этом генераторы.
Экономическая целесообразность постройки ПЭС начинается с перепадов уровней прилива и отлива равной 4 метра. Поэтому удобнее всего такие электростанции строить во входах бухт и фьордов.
В плане постройки ПЭС несильно отличается от классических гидроэлектростанций: отличия есть только в режиме работы и конструкции гидротурбин. Многие указывают в качестве недостатка большие капитальные затраты. Но это справедливо только для очень длинных плотин, когда перекрываемая бухта имеет широкий вход.
Однако у таких ПЭС есть возможность устанавливать очень большое количество гидроагрегатов, что сильно повышает установленную мощность и выработку электроэнергии. Это в конечном счёте сохраняет срок окупаемости на приемлемом уровне.
Дальше идут только преимущества.
1. ПЭС не загрязняют окружающую среду выбросами продуктов сгорания, излишним теплом и шумом.
2. ПЭС не требуется минеральное или радиоактивное топливо, которое потом соответственно не нужно складывать в захоронения или на шламоотвалы.
3. ПЭС не затапливает плодородные земли и слабо нарушает движения рыб и моллюсков.
4. Повреждение ПЭС не приводит к фатальным последствиям в виде радиационного загрязнения или затопления городов и деревень.
В России единственная в своём роде Кислогубская ПЭС введена в работу в 1968 году на побережье Баренцева моря. После отработки ресурса в 1994 году её законсервировали, а в 2006-2007 годах на ней обновили гидроагрегаты и запустили снова в работу.
Сейчас в планах находится строительство Тугурской ПЭС мощностью 8,0 ГВт и Пенжинской ПЭС мощностью 87 ГВт на Охотском море.
На побережье Белого моря проектируется Мезенская ПЭС мощностью 11,4 ГВт. Все проекты этих ПЭС находятся в ведении Русгидро и пока лежат «в столе».
На планы строительства, вероятнее всего, повлияла авария на Саяно-Шушенской ГЭС и строительство ряда новых ГЭС на Северном Кавказе, а также Загорской ГАЭС-2 и Зеленчукской ГЭС-ГАЭС.
Строительство ПЭС в России является перспективным направлением, но почему-то альтернативная гидроэнергетика, в том числе строительство малых и микроГЭС, заброшены почти полностью. Видимо, причина лежит в политической плоскости.
Если вам было интересно, жмите палец вверх!
Приливные электростанции
В существующем мире человек все чаще задумывается о необходимости применения возобновляемых источников энергии при получении электроэнергии, одним из таких, является энергия морских приливов, а для ее преобразования служат приливные электростанции.
Как известно, природные приливы и отливы, взаимосвязаны с движением Луны и Солнца вокруг биосферы планеты Земля, а также от ее движения вокруг своей оси вращения. В зависимости от положения космических тел по отношению к Земле, приливы и отливы могут различаться по свое силе, но так как это явление происходит регулярно, то человек решил, что их можно применить для своего использования.
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:
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.
Плюсы и минусы использования
У любого агрегата всегда есть положительные и отрицательные аспекты его использования, и именно соотношение этих параметров определяет целесообразность его применения. Приливные электростанции не являются исключением, рассмотрим все плюсы и минусы использования этого источника энергии.
К плюсам использования можно отнести:
К минусам данного типа электростанций относятся:
Приливные электростанции в России
Использование источников энергии, способных к возобновлению, которые позволяют получать электроэнергию с низкой себестоимостью, дает ученым и инженерам всех стран, новые идеи и способы воплощения их в жизнь.
На территории нашей страны уже построен ряд приливных электростанций, и работы в этом направлении продолжаются.
Успешными проектами являются следующие.
Кислогубская ПЭС
Расположена в губе Кислая Баренцова моря, в Мурманской области. Работала с 1968 по 1992 год, когда
была поставлена на консервацию. Начиная с 2004 года производилась реконструкция станции, и с 2007 года работа станции была возобновлена. В настоящее время станция работает в штатном режиме.
Малая Мезенская ПЭС
Расположена в Мезенском заливе Белого моря, в Архангельской области. Начало работы – 2007 год, работает по настоящее время.
Ведутся работы по увеличения мощности и модернизации станции в более крупную Мезенскую ПЭС.
В настоящее время, кроме перечисленных выше, уже успешно реализованных, в стадии разработки и реализации находится еще несколько проектов.
Северная ПЭС
Расположена в губе Долгая-Восточная Баренцова моря, в Мурманской области. Проектная мощность 12,0 МВт, годовая выработка электрической энергии составит 23,8 млн. кВт/часов.
Пенжинская ПЭС 
Расположена в Пенжинской губе залива Шелихоа в Охотском море.
Проектная мощность 21,4 ГВт, годовая выработка электрической энергии составит 50,0 млрд. кВт/часов.
Тугурская ПЭС
Расположена в Тугурском заливе Охотского моря, в Хабаровском крае.
Проектная мощность 8,0 ГВт, годовая выработка электрической энергии составит 20,0 млрд. кВт/часов.
Использование приливных электростанций за рубежом
Использование природной энергии широко распространено во многих странах мира, так приливные электростанции успешно работают в США, Франции, Канаде, Норвегии, Южной Корее, Великобритании, Китае и Индии. Важными условиями наличия подобных энергетических объектов являются: наличие технических возможностей и присутствие собственных морских побережий.
Рассмотрим несколько зарубежных проектов
Великобритания
В 1913 году около города Ливерпуль в бухте Ди в Великобритании впервые в мире запустили приливнуюэлектростанцию, мощность которой была 0,635 МВт.
В настоящее время там же в Великобритании на реке Северн идёт подготовка по реализации проекта в строительстве уже самой большой и мощной приливной электростанции. Проектная мощность составляет 8,6 ГВт.
Первая подобную станцию, в этой стране, начали строить в 1935 году. В настоящее время успешно реализованы несколько проектов, и есть проекты в стадии разработки.
Южная Корея
ПЭС «Shihwa», которая построена в 2003 году, имеет мощностью 254 МВт, и затем до 2011 года прошла модернизацию. Объем вырабатываемой электроэнергии составляет 550 млн. кВт/часов ежегодно.
В планах строительство еще нескольких электростанций подобного типа.
ПЭС «Аннаполис» была построена в 1985 году в заливе Фанди и имеет мощность 20 МВт.
Норвегия
ПЭС «Хаммерфест.», мощностью 300 кВт, была построена в 2003 году
Франция
ПЭС «Ля Ранс», выдающая мощность 240 МВт, расположена в провинции Северная Бретань.
Хотя использованием возобновляемых источников энергии интересуется большое количество специалистов из разных стран нашей планеты, тем не менее широкое распространение способ использования энергии природных приливов и отливов пока не получил. Это обусловлено рядом объективных причин.
Причины малой распространенности приливных станций
Мировой океан обладает огромным потенциалом, энергией которого можно обеспечить почти 20% от необходимого количества энергопотребления.
Причинами, которыми можно объяснить малое распространение приливных электростанций, можно назвать следующие:
Приведенные выше причины постепенно утрачивают свою актуальность, т. к. при использовании новых типов станций с лопастно-редукторными агрегатами, позволяет отказаться от строительства плотин и резервных бассейнов, что значительно снижает стоимость строительства и снижает сроки окупаемости проекта. А разработка новых, более мощных генераторов, позволяет получать большее количество электрической энергии, при тех же исходных параметрах первичной энергии, которой является энергия приливов и отливов.