Приливная электростанция в России: что это и как работает ПЭС, плюсы и минусы

Первое появление приливных электростанций

Первые приливные электростанции появились в СССР. Экспериментальная установка была возведена в 1968 году, когда ученым удалось сдержать стихию. Таким образом, они показали, что в будущем энергетический сектор получит новые возможности и источники. К тому же они ослабят негативное воздействие на окружающую среду.

Приливная электростанция в России оказалась начальным этапом в развитии глобального направления проектных исследований. С их помощью можно было категорически изменить принцип работы турбин, значительно увеличив мощность. Раньше даже колоссальный перепад уровней давал небольшой приток энергии, но теперь это возможно максимально эффективно.

Причины малой распространенности приливных станций

ПЭУ — экологичное и неопасное сооружение. Поскольку он производит электричество, прибрежные районы должны быть плотно застроены дамбами. Однако их можно пересчитать по пальцам. Причина тому — экономическая составляющая.

Строительство плотины — ключевое мероприятие. Это требует значительных вложений. Современные строительные материалы снижают затраты, но тогда плотина требует ухода и ухода. Стоит в 1,5 раза дороже обычных гидроэлектростанций. В то же время количество вырабатываемой энергии также меньше. Однако не стоит забывать об ущербе, нанесенном рыболовству и окружающей среде при эксплуатации гидроэлектростанций.

На сегодняшний день действуют 10 приливных станций. Они различаются по количеству производимой энергии, но уже сейчас можно судить о тенденции развития ПЭУ.

Принцип работы приливной электростанции

Приливная электростанция — это комплекс инженерных разработок, в процессе работы которых кинетическая энергия преобразуется в электрический ток. Предсказуемость выделена как основная положительная сторона. Легче сделать предварительные расчеты движения водных масс, чем понять движение и силу ветра или активность солнца.

Для приливных и отливных электростанций строится плотина, которая отделяет море от прибрежной зоны, образуя бассейны. Затем в него устанавливают водяные турбины, преобразующие кинетическую энергию перевода воды во вращательную. Кроме того, тушатся резервные поля, направленные на повышение коэффициента использования.

Во время прилива вода проходит через турбину, запуская процесс. После начала отлива дополнительная накопленная масса воды течет через водяную турбину в обратном направлении. Увеличение объема воды дает больше энергии.

Устройство

Приливная электростанция по своей конструкции может быть без дамб и дамб. Плотинные электростанции во многом похожи на традиционные гидроэлектростанции. Плотинные электростанции предусматривают ограждение морского участка дамбой. Проект плотины включает воздуховоды, в которых установлены турбины.

также возможно, что плотина закрывает существующий залив или устье. В большинстве случаев, в отличие от обычных гидроэлектростанций, здесь устанавливают реверсивные гидрогенераторы. То есть такие установки предназначены для выработки электроэнергии как во время прилива, так и во время отлива, то есть когда вода движется в прямом и обратном направлениях.

В электростанциях без плотины гидроагрегаты планируется установить на дне морского пролива, где благодаря приливам и отливам можно получить достаточно сильные и быстроходные течения. Примером электростанции без плотины является электростанция, построенная недалеко от американского острова Рузвельт. К их достоинствам можно отнести экономичность конструкции, к недостаткам — малая мощность и ограниченное количество мест, где они могли бы быть установлены.

Лучшим местом для строительства электростанций считается узкий морской пролив, это обстоятельство позволяет отрезать его от океана дамбой. В дамбе есть дыры, в которых установлены гидротурбины с генераторами. Эти элементы находятся в аэродинамической капсуле. Они могут функционировать не только как генераторы электроэнергии, но и как насосные агрегаты. Это свойство позволяет наполнять бассейн во время прилива и сливать воду во время отлива, пропуская ее через турбины и вырабатывая электричество.

Режим действия ПЭС

Функционирование приливных и отливных электростанций носит циклический характер. Это связано с периодами приливов и отливов продолжительностью 4-5 часов. В это время преобразуется основная электроэнергия. Между циклами есть периоды отдыха — 1-2 часа. На этот раз он отличается низким энергопотреблением. В течение дня 4 повторения цикла. Для строительства завода берутся участки, где фиксируются максимальные перепады уровня воды.

Места строительства ПЭС

Когда происходит прилив, уровень воды поднимается на несколько метров, максимальный подъем на Земле — 18 метров. Приливные электростанции строятся там, где подъем уровня моря самый высокий. Большинство действующих ТЭС построено в местах с подъемом воды не менее 10 метров. Таких мест на Земле несколько:

• Залив Фанди (Канада) — самые высокие приливы на Земле (15-18 метров);
• Побережье Бретани у города Сан-Мело (Франция) — самые высокие приливы в Европе (до 14 метров);
• Пенжинская бухта (Россия) — самые высокие приливы на побережье Тихого океана (до 13 метров);
• Побережье Баренцева моря (Россия и Норвегия) — до 10 метров.

Виды приливных электростанций

Несмотря на то, что действие ПЭС обеспечивается движением лопастей в воде, существуют отличия в работе некоторых станций. Всего 4 разновидности.

Генераторы приливного потока

По внешнему виду инсталляция напоминает ветряные электростанции. Отличие в том, что лопасти установлены в воде. Небольшая станция устанавливается в опорах мостов в руслах рек, узких или у морских заливов. При этом водные ресурсы используются человеком наиболее эффективно и рационально. Генераторы извлекают кинетическую энергию во время приливов.

Динамические ПЭС

Приливная электростанция использует кинетическую и потенциальную энергию. Их протяженность достигает 35-55 км, а строительство ведется прямо в море. Внутри здания установлено огромное количество водяных турбин низкого давления, которые работают с водой, текущей в одном направлении. Эти турбины преобразуют поступательную энергию приливов в течения.

Приливные плотины

В процессе эксплуатации этот тип ТЭС улавливает большой объем воды и удерживает ее до отлива. Движение воды происходит в обоих направлениях через турбины. Он способствует образованию кинетической энергии, которая после прохождения через генераторы преобразуется в ток.

Приливные лагуны

Принцип работы похож на плотину. Разница в том, что искусственные водоемы выдвигаются для работы. Эти ТЭС работают за счет разницы давления воды в водоемах и воды открытой лагуны. Как и в предыдущем случае, вода, проходящая через турбины, способствует образованию кинетической энергии. Затем он превращается в ток.

Приливные электростанции в России

Первая приливная электростанция была построена в России в 1968 году. В прошлом, даже при больших перепадах уровня воды, производилось минимальное количество энергии. Сегодня их количество растет с каждым днем. Современные технологии и материалы позволяют нам адаптироваться к потребностям человечества.

Кислогубская ПЭС

Это первая в России станция, которая дала толчок дальнейшему развитию гидроэнергетики. Он расположен в Кислой губе Мурманской области, на побережье Баренцева моря. После пуска в 1968 году Кислогубская приливная электростанция проработала до 1992 года. Мощность не превышала 0,5 МВт. Проработав 34 года, его посадили в нафталине.

Реставрационные и ремонтные работы начались в 2004 году, после чего в 2007 году станция была перезапущена и работает по сей день. Мощность не превышает 1,7 мВт. Это единственная действующая приливная электростанция в России.

Малая Мезенская ПЭС

Эта электростанция расположена в Белом море. Точное местонахождение: Архангельская область, Мезенский залив. Проект обсуждался в 2007 году. Разработан прототип гидроагрегата для эксплуатации.

Расчетная мощность — 1,5 МВт. Его перевели на Кислогубскую ТЭЦ. Сегодня ведутся работы по увеличению производственных мощностей и модернизации внутренних технологий и процессов.

Северная ПЭС

Он расположен в заливе Лонг-Истерн в Баренцевом море. Станция находится в стадии проектирования и еще не пущена.

По предварительным расчетам, мощность составит 12 МВт. При этом годовая выработка электроэнергии составит 24 млн кВтч.

Пенжинская ПЭС

Станция входит в проект РАО ЕЭС и расположена в Пенжинской губе залива Шелихова (Охотское море). В состав станции входят новые приливные и отливные электростанции, объединенные в одну систему. Пуск электростанции обеспечит стабильный поток электроэнергии, что с точки зрения мощности позволит обеспечить регион электроэнергией без финансовых затрат.

По предварительным расчетам, его мощность составит около 21 ГВт, при этом будет производиться 50 млрд кВт / ч в год.

Тугурская ПЭС

Расположен в Тугурском заливе Охотского моря, в Хабаровском крае.

Проектная мощность — 8,0 ГВт, годовая выработка электроэнергии — 20,0 млрд кВт / ч.

Использование приливных электростанций за рубежом

Приливные электростанции также управляются за рубежом. При этом важно учитывать факторы позиционирования:

• технические навыки;
• прибрежная зона.

Заводы работают на территории многих зарубежных стран:

• СОЕДИНЕННЫЕ ШТАТЫ АМЕРИКИ;
• Франция;
• Канада;
• Норвегия;
• Южная Корея;
• СОЕДИНЕННОЕ КОРОЛЕВСТВО;
• Китай;
• Индия.

Великобритания

Основоположниками направления стали англичане. В 1913 году впервые в мире была пущена приливная электростанция, мощность которой не превышала 0,7 МВт. Он был расположен в заливе Ди, недалеко от Ливерпуля.

Сегодня идет подготовка к запуску одной из самых мощных ТЭС. Река Северн была выбрана для строительства. Мощность составит 8,5 ГВт

США

Строительство первых станций в этой стране началось в 1935 году. На сегодняшний день в США разработано и запущено несколько проектов. Некоторые из них находятся в разработке.

Южная Корея

В стране действует станция Шихва. Начало деятельности — 2003 г. Мощность электростанции не превышает 254 МВт. Кроме того, он вырабатывает 550 миллионов кВтч электроэнергии каждый год.

Канада

Станция Аннаполис была запущена в 1985 году. Она расположена в заливе Фанди и имеет мощность 20 МВт.

Норвегия

PES«Хаммерфест — экспериментальная приливная электростанция в Норвегии с установленной мощностью 300 кВт. Интегрированный2003 годпользователя Hammerfest Stroem.

Установка этого ПЭС состоит из гребного винта с 10-метровыми лопастями, которые автоматически изменяют угол наклона во время прилива и отлива, и электрического генератора. Все это закреплено на стальной 20-метровой колонне. Общий вес около 200 тонн.

Эта испытательная установка способна произвести около 700000КNsэлектричество в год. Стоимость проекта достигла 11 миллионов долларов.

В 2007 году станцию ​​закрыли на год позже, чем предполагалось.

Франция

Приливная электростанция La Rance находится в провинции Северная Бретань. Его длина 800 метров. При этом мощность турбин ГЭС составляет 240 МВт. Эта станция заслужила звание самого известного действующего объекта.

Плюсы и минусы использования ПЭС

У каждого современного изобретения есть достоинства и недостатки. При их сравнении определяется целесообразность операции.

Преимущества приливных электростанций:

• экологическая чистота и отсутствие вредных выбросов в биосферу;
• местное вмешательство при строительстве и восстановлении подводной флоры и фауны, сроки не превышают 3 года;
• функционирование ТЭС не влияет на судоходство и обычный маршрут рыбалки;
• плотина исключает появление ледяных насыпей;
• дополнительная защита прибрежной зоны от штормов;
• большая продолжительность;
• возможность подсчитать количество вырабатываемой энергии;
• низкая стоимость производимой энергии;
• вдоль плотины строятся автомобильные и железные дороги;
• требуется меньший расход энергии на обслуживание;
• отвод земли не требуется для строительства плотины.

Минусов меньше, но в то же время они влияют на решение. Это включает:

• цикличность работы, характеризующаяся нерегулярным действием. Это заметно во время пассивной фазы (перед приливом и после отлива);
• долгосрочное погашение;
• невозможность совмещения туристической зоны со строительством плотины. Более выгодным вложением считается организация туристической зоны. Поэтому объекты строятся в северных регионах;
• стоимость и специфика строительства плотины.

Будущее ПЭС

Однако в ближайшем будущем ТЭС могут занять определенную нишу на рынке электроэнергетики, важно только научиться использовать цикл, равный приливному дню. Здесь может быть несколько вариантов.

ТЭС можно рассматривать как резервные источники энергии, позволяющие компенсировать дефицит мощности при останове традиционных электростанций на их ремонт. Таким образом, график плановой остановки электростанций должен быть привязан к графику приливов и отливов.

Кроме того, решением проблемы станет субсидируемый тариф на подзарядку электромобилей, который будет привязан к пикам выработки ТЭС. Поскольку электромобили поглощают все большую долю общего потребления энергии, пики потребления энергии будут формироваться в ритме приливных дней.

Но возможности PES будут раскрыты более полно с повсеместным внедрением интеллектуальных систем распределения энергии. Эти системы направляют электроэнергию в режиме реального времени туда, куда ей нужно. В этих условиях ТЭС становятся инструментом снижения общей нагрузки на электрическую систему и, следовательно, снижения потерь при передаче электроэнергии. Однако полностью передать энергосистему на ТЭС невозможно даже в отдаленной перспективе, такие станции и дальше будут играть вспомогательную роль.