Приливні електростанції. Єдина в россии приливна електростанція
Великий Нікола Тесла багато разів у приватних бесідах стверджував, що людей всюди оточує енергія, її просто потрібно вміти використовувати. Людство пішло по найбільш легким шляхом, беручи від природи найбільш насичені калоріями речовини і спалюючи їх. Ефективність використання ресурсів виходить невисокою, але про це мало хто замислюється, хоча і Менделєєв вказував на співмірність користі від спалювання нафти і асигнацій. Проте час від часу вчений світ згадує про колишню досвіді або придумує щось нове. Так з'являються поля вітряків з генераторами, сонячні батареї, приливні і геотермальні електростанції, інші джерела енергії, що використовують природні сили, що витрачаються сьогодні майже повністю даремно.
Енергія природних сил
Вітер, хвилі, блискавки, урагани, смерчі, вулканічні виверження являють собою масштабні переміщення мас і енергії повітря, води, тепла та статичної електрики. Якщо вийде навчитися відбирати у природи хоча б частину її сили для потреб нашої зростаючої цивілізації, то за майбутнє людства можна бути спокійними. В іншому випадку при зростаючому споживанні невідновлюваних ресурсів неминуче їх виснаження. Коли-небудь вугілля, нафта, газ, уран, плутоній та інші корисні копалини закінчаться, і настане всепланетний енергетичний колапс. Одним з можливих шляхів виходу з перспективного кризи справедливо вважаються приливні електростанції. Як зрозуміло з їх назви, вони споживають енергію величезних мас води, що перетікають з однієї частини Світового океану в іншу з певною періодичністю.
Що таке прилив
Про те, що рівень моря час від часу піднімається і опускається, люди знають дуже давно. З цим явищем стикалися стародавні мореплавці. Завівши одного разу свої кораблі в затишну лагуну і намагаючись з неї знову піти в море, вони раптом натикалися на мілину, якої зовсім недавно не було. Складали легенди про духів, що рухали підводні рифи, скелях, що б'ють про форштевні за помахом русалок та інші захоплюючі міфи. Незабаром мілину знову кудись поділася, і кораблі йшли далі. Відкриття астрономічних закономірностей призвело до усвідомлення взаємного зв'язку між поняттям рівня води і місячними фазами. Все пояснив Закон всесвітнього тяжіння. Вода притягалася до Місяця в моменти її наближення до Землі із силою, обернено пропорційною квадрату відстані між космічними тілами. З точки зору фізики припливно-відливних електростанції слід було б назвати місячними. Вони використовують енергію руху води, в свою чергу черпающей силу у єдиного природного супутника нашої планети. Сонце, до речі, теж вносить свою лепту в цей процес, воно хоч і далі Місяця, але зате і маса світила набагато більше.
Приливні млини, британці та помори
Інтуїтивно людство енергію припливів навчилося застосовувати задовго до відкриттів законів Ньютона. Електричних генераторів тоді теж ще не було. Зате щосили працювали млини, жорна яких крутилися колесами з лопатями, опущеними в воду там, де морські хвилі вели себе найбільш активно. Зазвичай місце для будівництва подібних об'єктів харчової промисловості старовинні мірошники вибирали в затоках з вузькою горловиною. Там водяні потоки вертіли нехитрі механізми особливо ефективно. Йшов прилив - напрямок обертання одне, а під час відливу - інше, протилежне, а зерну байдуже, як крутяться жорна, воно перемелюється в будь-якому випадку. За своєю суттю припливно-відливних млини були тим же вітряками, тільки працювали вони не в повітряної, а у водяній середовищі. Пристрої ці функціонували на Британських островах вже в XII столітті, про появу їх у Росії на Білому морі відомо з хронік XVII століття. Можливо, помори застосували англійський досвід, побачивши ці млини під час своїх торговельних місій, але не виключено, що й самі додумалися, вони були талановиті.
Після фундаментальних відкриттів в області теоретичної електротехніки впритул постало питання про практичну промисловому видобутку нового виду енергії. Обертати вал генератора могла парова машина, вісь гвинта гідроустановки або будь-який інший механічний джерело з обертовим моментом.
Перші спроби
Найпростішим рішенням стала гребля, за аналогією з водяним млином використала різницю рівневих потенціалів. У XIX столітті парові машини також застосовувалися широко, як і двигуни внутрішнього згоряння. У 1913 році була споруджена перша в світі експериментальна приливна електростанція. Принцип роботи цього джерела енергії використовується і сьогодні. Потужність генератора, змонтованого в бухті Ді недалеко від Ліверпуля порту, була невеликою, 635 Ватт, але добрий початок.
У 1935 році ласі на нововведення американці спробували побудувати більш потужний агрегат «дармової» енергії, вклали в проект неабияку суму, але затія обернулася крахом. Не був достатньо вивчений рельєф морського дна, грунт «поплив», і зусилля по відгородження акваторії затоки Пассамакводі (Східне узбережжя США) виявилися марними.
«Мертві точки»
Але досвід завжди корисний, експерименти, навіть невдалі, приносять користь. У ході робіт інженери з'ясували необхідні і достатні умови, за яких можуть працювати приливні електростанції, зокрема, мінімальний перепад рівнів. Він склав чотири метри. Природно, чим більше, тим краще, але якщо менше, то затівати будівництво ПЕС не варто.
Цілком очевидним є факт того, що під час відпливу і припливі напрямок протікання води через гвинт турбіни буде різним. Мало того, інтенсивність обертання також змінюється в залежності від рівня робочої рідини в енергонакопляющем басейні. У конструкції турбін ці особливості принципової схеми інженери повинні були врахувати. Вал генератора повністю зупиняється у двох «мертвих» точках, що обмежують робочий цикл. Обертання починається тільки при виникненні різниці рівнів, не має значення, позитивною або негативною, так працюють всі приливні електростанції. Плюси і мінуси сусідять в будь-яких системах і машинах, винайдених людьми, ідеального нічого не буває. Важливо правильно оцінити достоїнства і недоліки.
Чим хороші ПЕС для екології
Головне достоїнство полягає в тому, що цим станціям паливо не потрібно, а значить, і продуктів згоряння немає.
Другий плюс теж дуже важливий. Що б не сталося, і які б не трапилися катаклізми (землетруси, цунамі, виверження вулканів, падіння літального апарату, бомбовий удар, теракт і т. П.), Найгірше, що може статися, це руйнування робочого блоку і генератора з підстанцією. Інших наслідків, на зразок розливу палива, радіоактивного теплоносія і ще чого-небудь страшного бути не може через відсутність небезпечних технологічних агентів.
Третя позитивна сторона, якій вигідно відрізняються приливні електростанції від ГЕС, наприклад, полягає в принципі роботи, обуславливающем дбайливе ставлення до рибного багатства країни. Частина планктону, звичайно, гине при проходженні водозабірників, але не більше десятої частини (для порівняння: проходу лопатей гідростанцій не витримує від 83 до 99% водної мікрофауни, головного корму риб).
По-четверте, на роботу ПЕС практично не впливає льодова обстановка.
По-п'яте, солоність води залишається майже незмінною.
І шостий екологічний момент полягає в тому, що неминучі структурні порушення дна, що виникають в ході будівництва, повністю «заліковуються» за два роки з повним відновленням життєдіяльності гідробіосфери.
Економічні аспекти
Єдина поки приливна електростанція в Росії і французька ПЕС «Ранс» на своїх прикладах показали, що собівартість видобутої «з води» енергії найнижча. Крім цього, продуктивність підприємств в виший ступеня стабільна і не залежить ні від яких політичних чи макроекономічних потрясінь. На роботу ПЕС впливає тільки рух космічних тіл. Збільшення або зниження рівнів навантаження і обсягів споживання енергії споживачами також чи не порушує технологічних регламентів експлуатації.
Технологія будівництва, названа наплавний, дозволяє створювати енергоблоки не так на місці майбутньої роботи станцій, а в берегових доках, і тільки потім буксирувати приливні електростанції в потрібний район світового океану. Таким чином, процес монтажу серйозно спрощується.
Пристрій
Найбільша амплітуда рівня моря спостерігається в морських затоках, в яких прибережним рельєфом утворені природні напівзамкнуті басейни. Зміна напрямку обертання турбіни технічно реалізується за допомогою змінного кроку лопатей, іншими словами, їх поворотом відносно осі обертання. Як правило, турбіни мають можливість перемикатися з генераторного на насосний режим в залежності від ситуації і фази технологічного циклу. Головний недолік, що полягає в нерівномірності продуктивності, нівелюється загальною єдиною енергосистемою, частиною якої є приливні електростанції. Плюси і мінуси цієї технології при зіставленні все ж схиляють енергетиків та екологів на користь ПЕС.
Чому ж їх мало?
Якщо все так чудово, то чому ж берега усіх континентів не насичені цими чудовими, екологічно чистими, нешкідливими і безпечними, але зате дуже корисними спорудами? Чому людство досі димить в атмосфері мазутними, вугільними та іншими вихлопами, ризикує новими Чорнобиль і Фукусіма, губить рибу лопатями турбін ГЕС і уповільнює рух річок, приводячи до порушень екології? Грінпісовці обгрунтовано стверджують, що сучасні потреби жителів планети разом з підприємствами п'ять тисяч разів можуть покрити одні лише приливні електростанції. У світі, тим не менше, їх можна на пальцях порахувати.
Дорожнеча і вигода
Справа в тому, що вони дуже дорого обходяться. Кожна ПЕС стоїть на цілих 150% більше, ніж ГЕС такої ж потужності. Вартість занапащене риби та екологічного збитку ніхто не вважає. Можна по-різному ставитися до організації Greenpeace і не в усьому підтримувати її діяльність, але прислухатися до думки її членів, можливо, варто. І дехто це вже зробив.
Частка енергії, яку дають в даний час всі припливні електростанції в світі, незначна, але вона має тенденцію до стійкого зростання. Зараз їх діє трохи більше десятка, вони володіють різною потужністю, а об'єднує їх тільки принцип дії.
Ось їх список із зазначенням характеристики, країни і року здачі в експлуатацію:
| Ля Ранс | Франція | 1967 | 240 мВт |
| Кислогубская ПЕС | СРСР / Росія | 1968 | 1,7 мВт |
| Сі Джен | Великобританія | 2008 | 1,2 мВт |
| Аннаполісская ПЕС | Канада | 1984 | 20 мВт |
| Сіхва | Південна Корея | В стадії завершення будівництва | 254 мВт |
| Хаммерфест | Норвегія | 2003 | 300 кВт |
Ще п'ять діючих китайських станцій не увійшли до список з причини малої потужності.
При цьому загальний потенціал гідропрілівной енергетики фахівці оцінюють у мільйон мегават, одержуваних без спалювання органічного палива або ядерних реакцій.
Що далі?
Кислогубская приливна електростанція відпрацювала до повного зносу агрегатної частини і в 1994 році піддалася консервації, але вже на початку третього тисячоліття її вирішили реконструювати з метою проведення експериментальних досліджень. Питанню альтернативного отримання величезних обсягів енергії керівництво РФ приділяє серйозну увагу, незважаючи на високу вартість робіт зі зведення промислових блоків.
Єдина в Росії приливна електростанція - лише база для відпрацювання технологій. Існує проект зведення найбільшого в світі Пенжінского енерговузла в Охотському морі загальною потужністю в 135 ГВт. Його передбачається використовувати для отримання величезних кількостей водню, необхідного для отримання синтетичного органічного палива, що не дає при згорянні шкідливих хімічних сполук. Проект цей вимагає серйозних вкладень, але обіцяє дати ефект, значення якого сьогодні навіть важко оцінити.
Питання про те, коли саме буде побудована Пенжинской приливна електростанція в Росії, залишається відкритим.
