Приливная электростанция это. Приливная электростанция: принцип работы, преимущества и недостатки

Как работает приливная электростанция. Какие преимущества и недостатки имеют ПЭС. Где строят приливные электростанции и почему. Какие перспективы развития у приливной энергетики.

Что такое приливная электростанция и как она работает

Приливная электростанция (ПЭС) — это особый вид гидроэлектростанции, использующий энергию морских приливов и отливов для выработки электроэнергии. Принцип работы ПЭС основан на преобразовании потенциальной энергии воды в кинетическую энергию вращения турбин и далее в электрическую энергию.

Основные элементы конструкции приливной электростанции:

• Плотина, перегораживающая залив или устье реки
• Водопропускные отверстия с установленными в них гидроагрегатами
• Здание ПЭС с генераторами и другим оборудованием
• Бассейн — часть акватории, отсеченная плотиной

Рассмотрим принцип работы ПЭС подробнее:

1. Во время прилива уровень воды в море поднимается, создавая перепад высот между морем и бассейном
2. Вода устремляется через турбины в бассейн, вращая их лопасти
3. Турбины приводят в действие генераторы, вырабатывающие электроэнергию
4. При отливе процесс идет в обратном направлении — вода из бассейна устремляется в море через турбины
5. Современные турбины способны эффективно работать при движении воды в обоих направлениях

Таким образом, ПЭС может вырабатывать электроэнергию как во время прилива, так и во время отлива. Это обеспечивает практически непрерывную работу станции с небольшими перерывами в моменты смены направления движения воды.

Преимущества приливных электростанций

Приливные электростанции обладают рядом существенных преимуществ по сравнению с другими типами электростанций:

• Используют возобновляемый источник энергии
• Не загрязняют окружающую среду вредными выбросами
• Имеют длительный срок службы (до 100 лет)
• Низкая себестоимость производства энергии
• Предсказуемость выработки энергии
• Не зависят от погодных условий

Рассмотрим некоторые из этих преимуществ подробнее:

Экологичность

ПЭС не сжигают ископаемое топливо и не производят вредных выбросов в атмосферу. Это делает их одним из самых экологически чистых источников энергии. Приливные электростанции не оказывают негативного влияния на климат и не способствуют глобальному потеплению.

Возобновляемость ресурсов

Энергия приливов и отливов неисчерпаема, пока существует гравитационное взаимодействие Земли с Луной и Солнцем. В отличие от ископаемых видов топлива, этот источник энергии не иссякнет в обозримом будущем.

Низкая себестоимость энергии

После окупаемости первоначальных затрат на строительство, ПЭС производят одну из самых дешевых электроэнергий. Эксплуатационные расходы минимальны, так как отсутствует необходимость в топливе.

Недостатки и ограничения приливных электростанций

Несмотря на очевидные преимущества, приливные электростанции имеют ряд недостатков и ограничений:

• Высокая стоимость строительства
• Ограниченное количество подходящих мест для строительства
• Влияние на морские экосистемы
• Неравномерность выработки энергии
• Коррозия оборудования в морской воде

Разберем основные недостатки ПЭС:

Высокие капитальные затраты

Строительство приливной электростанции требует значительных первоначальных инвестиций. Возведение масштабных гидротехнических сооружений в прибрежной зоне сопряжено с большими техническими сложностями и финансовыми затратами. Это увеличивает срок окупаемости проекта.

Географические ограничения

Для эффективной работы ПЭС необходим значительный перепад уровней воды во время приливов и отливов (не менее 4-5 метров). Таких мест на Земле относительно немного. Кроме того, конфигурация береговой линии должна позволять создать большой замкнутый бассейн.

Воздействие на экосистему

Строительство плотины может нарушить естественную миграцию рыб и других морских организмов. Изменение солености воды в бассейне ПЭС также может повлиять на местную флору и фауну. Однако современные проекты ПЭС предусматривают меры по минимизации негативного воздействия на окружающую среду.

Где строят приливные электростанции

Приливные электростанции строят в местах с наибольшей амплитудой приливов. Наиболее подходящими считаются следующие районы:

• Узкие заливы
• Эстуарии рек
• Проливы между островами

Крупнейшие действующие ПЭС в мире:

1. Сихвинская ПЭС (Южная Корея) — 254 МВт
2. ПЭС Ля Ранс (Франция) — 240 МВт
3. ПЭС Аннаполис (Канада) — 20 МВт
4. Кислогубская ПЭС (Россия) — 1,7 МВт

В России перспективными районами для строительства ПЭС считаются:

• Мезенский залив (Белое море)
• Пенжинская губа (Охотское море)
• Тугурский залив (Охотское море)

Перспективы развития приливной энергетики

Приливная энергетика имеет значительный потенциал развития. Эксперты оценивают возможную выработку электроэнергии ПЭС в 2-4 трлн кВт⋅ч в год, что составляет около 10-15% от мирового потребления электроэнергии.

Основные направления развития приливной энергетики:

• Совершенствование конструкций турбин и генераторов
• Разработка новых типов ПЭС без плотин
• Создание гибридных энергокомплексов (ПЭС + ветряные или солнечные электростанции)
• Снижение стоимости строительства за счет новых технологий
• Минимизация воздействия на окружающую среду

Одно из перспективных направлений — создание приливных течениевых электростанций. Они используют энергию приливных течений без строительства плотины. Это снижает стоимость проекта и уменьшает воздействие на экосистему.

Роль приливных электростанций в энергетике будущего

Приливные электростанции могут сыграть важную роль в энергетике будущего по нескольким причинам:

1. Экологичность — ПЭС не производят выбросов парниковых газов
2. Предсказуемость выработки — приливы легко прогнозируются
3. Высокий КИУМ — до 30-40% против 10-25% у ветряных и солнечных электростанций
4. Длительный срок службы — до 100 лет
5. Возможность работы в базовой части графика нагрузки

ПЭС могут стать важным элементом в переходе к безуглеродной энергетике. Они способны обеспечить стабильную выработку экологически чистой энергии, дополняя более изменчивые солнечные и ветровые электростанции.

Однако для реализации потенциала приливной энергетики необходимо решить ряд технических и экономических проблем. Снижение стоимости строительства и минимизация воздействия на окружающую среду — ключевые задачи для широкого распространения ПЭС.

ПРИЛИВНАЯ ЭЛЕКТРОСТАНЦИЯ • Большая российская энциклопедия

ПРИЛИ́ВНАЯ ЭЛЕКТРОСТА́НЦИЯ (ПЭС), элек­тро­стан­ция, пре­об­ра­зую­щая энер­гию мор­ских при­ли­вов и от­ли­вов в элек­три­че­скую. Для по­лу­че­ния элек­тро­энер­гии ПЭС ис­поль­зу­ет пе­ре­пад уров­ней во­ды во вре­мя при­ли­вов и от­ли­вов.

Схема работы ПЭС.

При строи­тель­ст­ве ПЭС за­лив или устье впа­даю­щей в мо­ре (оке­ан) ре­ки пе­ре­кры­ва­ют пло­ти­ной, об­ра­зуя бас­сейн ПЭС. В во­до­про­пу­ск­ных от­вер­сти­ях пло­ти­ны, ко­то­рые вы­пол­ня­ют так­же функ­ции кла­па­на (за­тво­ра), раз­ме­ща­ют­ся гид­ро­тур­би­ны с ге­не­ра­то­ра­ми, как пра­ви­ло, об­ра­ти­мые кап­суль­ные гид­ро­аг­ре­га­ты (рис.), спо­соб­ные вы­ра­ба­ты­вать элек­трич. энер­гию при дви­же­нии во­ды из мо­ря в бас­сейн и об­рат­но не­пре­рыв­но в те­че­ние 4–5 ч с пе­ре­ры­ва­ми в 1–2 ч че­ты­ре раза в су­тки. Строи­тель­ст­во ПЭС эко­но­ми­че­ски це­ле­со­об­раз­но в рай­онах с при­лив­ны­ми ко­ле­ба­ния­ми уров­ня мо­ря не ме­нее 4 м. Мощ­ность ПЭС за­ви­сит от ха­рак­те­ра при­ли­ва в рай­оне строи­тель­ст­ва стан­ции, объ­ё­ма и пло­ща­ди при­лив­но­го бас­сей­на, чис­ла тур­бин, ус­та­нов­лен­ных в те­ле пло­ти­ны. При со­вме­ст­ной ра­бо­те в од­ной энер­го­сис­те­ме с мощ­ны­ми ТЭС энер­гия, вы­ра­ба­ты­вае­мая ПЭС, мо­жет быть ис­поль­зо­ва­на для по­кры­тия пи­ков на­груз­ки энер­го­сис­те­мы.

Пер­вая мор­ская ПЭС мощ­ностью 635 кВт соз­да­на в 1913 в бух­те Ди близ Ли­вер­пу­ля. С 1966 в устье р. Ранс, ря­дом с г. Сен-Ма­ло во Фран­ции, ра­бо­та­ет ПЭС «Rans» мощ­но­стью 240 МВт, про­из­во­дит ок. 50 ГВт·ч/год элек­тро­энер­гии; име­ет са­мую боль­шую в ми­ре пло­ти­ну дли­ной 800 м, ко­то­рая слу­жит так­же мос­том, по ко­то­ро­му про­хо­дит вы­со­ко­ско­ро­ст­ная ав­то­мо­биль­ная трас­са. Круп­ней­шая в ми­ре (на 2013) Сих­вин­ская ПЭС (2011) мощ­но­стью 254 МВт рас­по­ло­же­на в ис­кусств. зал. Сих­ва-Хо, на сев.-зап. по­бе­ре­жье Юж. Ко­реи.

В Рос­сии дей­ст­ву­ет един­ст­вен­ная экс­пе­рим. Ки­сло­губ­ская ПЭС (1968, Ба­рен­це­во м.) мощ­но­стью 1,7 МВт. На эта­пе про­ек­ти­ро­ва­ния на­хо­дят­ся Се­вер­ная ПЭС (Ба­рен­це­во м.) про­ект­ной мощ­ностью 12 МВт, Ме­зен­ская ПЭС (Бе­лое м.) – 8 ГВт, Пен­жин­ская ПЭС (Охот­ское м.) – 87 ГВт.

Тео­ре­тич. энер­ге­тич. по­тен­ци­ал ПЭС оце­ни­ва­ет­ся в 2500–4000 ГВт, что со­пос­та­ви­мо с тех­ни­че­ски воз­мож­ным реч­ным энер­ге­тич. по­тен­циа­лом (4000 ГВт). Реа­ли­за­ция при­лив­ной энер­гии на­ме­ча­ет­ся в 139 ство­рах по­бе­ре­жья Ми­ро­во­го ок. с ожи­дае­мой вы­ра­бот­кой 2037 ТВт·ч/год, что со­став­ля­ет ок. 12% совр. энер­го­по­треб­ле­ния в ми­ре. По мне­нию эко­ло­гич. ор­га­ни­за­ций, не­дос­та­ток ПЭС в том, что они стро­ят­ся толь­ко на бе­ре­гу мо­рей и океа­нов, раз­ви­ва­ют не очень боль­шую мощ­ность, ме­ня­ют энер­ге­тич. по­тен­ци­ал мор­ских вод, их ско­рость и тер­ри­то­рию пе­ре­ме­ще­ния.

Первая и единственная в России приливная электростанция

Кислогубская приливна́я электроста́нция расположена вблизи пос. Ура-Губа Мурманской области, в губе Кислая Мотовского залива Баренцева моря. Это единственная на настоящее время приливная электростанция в России.

Приливная электростанция (ПЭС) – особый вид гидроэлектростанции, использующий энергию приливов, которые возникают при гравитационном взаимодействии Земли с Луной и Солнцем.

Приливные колебания уровня чаще всего имеют периодичность, равную половине суток – 12 часов 24 минуты (полусуточные приливы), либо целым лунным суткам – 24 часов 48 минут (суточные приливы). При полусуточных приливах наибольшие величины приливов наблюдаются в новолуние и полнолуние (сизигийные приливы), а минимальные – в первую и третью четверть Луны (квадратурные приливы).

В зависимости от положения пункта на земном шаре, формы береговой линии и рельефа дна уровень воды во время прилива поднимается на высоту от нескольких сантиметров во внутриматериковых морях (Чёрное, Балтийское, Средиземное и др.) до многих метров в вершинах воронкообразных эстуариев, открытых в сторону океана. Именно в вершине такого воронкообразного залива Фанди в Канаде отмечен наивысший на земном шаре прилив – 16,2 м. В России наивысшие приливы наблюдаются в Мезенском заливе Белого моря в эстуариях Мезени (9 м) и Кулоя (10 м), в Пенжинской губе Охотского моря (13,4 м).

При строительстве приливных электростанций в узких морских заливах, там, где наблюдаются высокие приливы, плотиной отсекается часть залива. Эта часть называется бассейном. Здесь во время прилива накапливается вода. Поток воды между морем и бассейном (при приливе – в сторону бассейна, при отливе – в сторону моря) создаёт напор в районе плотины. Если напор воды создаёт течение, достаточное для вращения находящихся в теле плотины турбин с генератором, то энергия движущейся воды превращается в энергию электрическую.

Известен другой тип приливных станций – без плотин и бассейнов. Это подвешенные на балках подводные пропеллеры, вращаемые морским течением. Конструкция простая, но и мощность таких установок невелика. Тем не менее, у побережья Великобритании планируется построить батарею таких установок и получать не менее 10 ГВт энергии.

Достоинства приливных электростанций очевидны: они используют неиссякаемый, экологически чистый и стабильный ресурс Мирового океана; не загрязняют атмосферу вредными выбросами в отличие от тепловых станций; не вызывают затопление обширных площадей, как при строительстве обычных гидростанций на реках и не представляют потенциальной радиационной опасности, как атомные электростанции.

Учитывая «пульсирующий» характер приливов, энергию ПЭС можно использовать при совместной работе с тепловыми электростанциями для покрытия пиковых нагрузок в электросетях, а в остальное время её агрегаты могут аккумулировать электроэнергию. Так действует крупнейшая приливная станция мощностью 240 МВт на севере Франции, в устье реки Ранс, впадающей в Ла-Манш. Станция, построенная в 1966 году, – фактически ровесница Кислогубской, она давно себя окупила, её киловатт-час – самый дешевый в энергосистеме Франции.

В настоящее время в мире, помимо Кислогубской, действуют приливные электростанции во Франции, Канаде, семь экспериментальных ПЭС работают в Китае. В августе 2011 года была запущена в эксплуатацию крупнейшая в мире Сихвинская ПЭС, расположенная в искусственном заливе Сихва-Хо на северо-западном побережье Южной Кореи, в 40 км от Сеула.

Место размещения Кислогубской ПЭС в губе Кислой было выбрано в 1938 году при рекогносцировочном обследовании Мурманского побережья Баренцева моря экспедицией Льва Бернштейна, на тот момент – студента Московского инженерно-строительного института (это был его дипломный проект; впоследствии Л.Бернштейн стал главным инженером и проекта, и строительства Кислогубской ПЭС). Местоположение створа плотины было обосновано близостью к промышленному центру (г. Мурманск) и существовавшим линиям энергосистемы. Конфигурация бассейна и соединение его с заливом Ура узким горлом позволяли осуществить эксперимент с относительно малыми затратами. Небольшая величина приливов (1,1-3,9 м) давала возможность испытать работу агрегата при минимальных напорах. Прилив на входе в губу Кислую имеет правильный полусуточный характер; его максимальная сизигийная величина – 3,96 м; средняя величина – 2,27 м; минимальная квадратурная величина – 1,07 м. Площадь зеркала губы (в настоящее время – это бассейн ПЭС) изменяется от 0,97 до 1,5 кв. км, максимальная глубина губы – 35 м.

В том же 1938 году предложения по строительству первой в стране опытной Кислогубской ПЭС были представлены заместителю председателя Совнаркома СССР Анастасу Микояну, а летом 1939 года государственная квалификационная комиссия под председательством академика Веденеева рассмотрела и одобрила эти предложения. Осуществление проекта ПЭС началось в институте «Гидроэнергопроект» (с 1962г. – «Гидропроект»).

Проект предусматривал вести сооружение ПЭС не классическим способом в котловане за перемычками, а наплавным, с сооружением здания ПЭС в мурманском доке с последующей транспортировкой по морю за 99 км в губу Кислую и «самопосадкой» на подготовленное подводным способом основание. Наплавной способ на треть сократил сметную стоимость строительства и в дальнейшем стал широко применяться в гидроэнергетике при строительстве ГЭС, ЛЭП, подводных тоннелей и защитных гидротехнических комплексов в устье Рейна, в Лондоне и Санкт-Петербурге, шельфовых нефтегазовых платформ.

Строительство Кислогубской ГЭС осуществлялось в период с 1965 по1968 год. С 1969 года Кислогубская ПЭС эксплуатируется в системе Колэнерго и входит в состав каскада Туломских ГЭС.

Компоновка гидроузла состоит из здания ПЭС, дамб высотой до 15 м и длиной 35 м, перекрывающих горло губы Кислой. Естественный ковш перед входом в губу Кислую образует удобный подходный участок, в котором устроен причал. Здание ПЭС представляет собой тонкостенную железобетонную коробку докового типа. Гарантированная мощность ПЭС составляет по проекту 400 кВт.

Наплавной блок здания Кислогубской ПЭС имеет размеры 36х8,3 м в плане и 15,35 м в высоту. На береговой площадке расположены подстанция открытого распределительного устройства, жилой дом, обеспеченный комфортными условиями для размещения обслуживающего персонала, складские помещения, гараж, водопроводная магистраль, подающая воду из горного озера, и мареографные установки. На территории ПЭС также размещается научная база Полярного научно-исследовательского института морского рыбного хозяйства и океанографии им. Н.М.Книповича с опытным участком марикультуры, созданным на основе ПЭС.

Наиболее полно энергоотдача ПЭС реализуется при работе её в крупном объединении энергосистем, в которое входят электростанции различных типов. С учётом неизменности среднемесячного значения потенциала приливной энергии за сезон и год включение приливной энергии в систему весьма ценно. Но специфика генерирования однобассейновой ПЭС, которая считается оптимальной схемой использования приливной энергии, создаёт трудности для потребителей. Кислогубская ПЭС включена в энергосистему Колэнерго. Прерывистость энергоотдачи ПЭС в суточном цикле и колебания во внутримесячном периоде сглаживаются ГЭС, работающими совместно с ней в Колэнерго.

В 1992-1995 годы станция была законсервирована из-за финансовых трудностей при эксплуатации и ремонте агрегата.

В 1995 году Кислогубской ПЭС за уникальность конструкции, способ сооружения и район размещения (Арктика) присвоен статус «Памятника науки и техники Российской Федерации», а в 2007 году – имя патриарха отечественной приливной энергетики Л.Б.Бернштейна (1911-1996).

В начале 2000-х годов руководство РАО «ЕЭС России» приняло решение о восстановлении работы Кислогубской ПЭС в качестве экспериментальной базы с целью отработки новых гидроагрегатов для приливных электростанций, а также технологий сооружения ПЭС. В конце 2004 года на Кислогубской ПЭС был установлен ортогональный гидроагрегат мощностью 0,2 МВт с диаметром рабочего колеса 2,5 м, и станция была введена в эксплуатацию.

В 2006 году на Кислогубской ПЭС, в рамках проекта создания Мезенской ПЭС была установлена новая ортогональная турбина мощностью 1,5 МВт, испытания которой прошли успешно и подтвердили проектные параметры. Суммарная мощность Кислогубской ПЭС в настоящее время составляет 1,7 МВт.

45-летние исследования на Кислогубской ПЭС доказали, что эксплуатация приливной электростанции обеспечивает её гибкую работу в энергосистеме – как в пиковой, так и в базовой части графика нагрузки. Применённый на электростанции уникальный отечественный генератор с переменной скоростью вращения позволяет увеличить ее КПД ещё на 5%. Тонкостенная железобетонная конструкция здания ПЭС после 45 лет эксплуатации в экстремальных природных условиях арктического побережья находится в хорошем состоянии: искусственное основание, выполненное под водой и ежесуточно работающее при знакопеременных напорах, устойчиво; осадка здания ПЭС равномерна и полностью стабилизировалась; защита оборудования и арматуры конструкций в чрезвычайно суровых условиях в районе ПЭС полностью предотвратила коррозию, что является исключительно важным достижением; бетон в здании ПЭС обладает особо высокой морозостойкостью, не имеет никаких повреждений, а его прочность превышает проектную величину.

Экологические исследования подтвердили безопасность использования приливной энергии. Проведенные исследования последних лет позволяют оценить экологическую ситуацию в губе Кислой в целом как стабильную. С одной стороны, видовое разнообразие бентоса и планктона поддерживается на достаточно высоком уровне. С другой – формирование экосистемы в губе Кислой до настоящего времени не закончено. Формирующаяся система отличается от исходной, соответствуя новым абиотическим условиям. Опыт оценки экологической ситуации в бассейне Кислогубской ПЭС будет использован при экологической экспертизе приливных электростанций будущего.

(По материалам сайта «Вода России»)

Приливная электростанция — это… Что такое Приливная электростанция?

Крупнейшая в Европе приливная электростанция Ля Ранс, Франция Макет станции Ля Ранс

Прили́вная электроста́нция (ПЭС) — особый вид гидроэлектростанции, использующий 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. Колебания уровня воды у берега могут достигать 18 метров.

Существует мнение, что работа приливных электростанций тормозит вращение Земли, что может привести к негативным экологическим последствиям. Однако ввиду колоссальной массы Земли влияние приливных электростанций пренебрежимо мало.^[1] Кинетическая энергия вращения Земли (~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 естественного приливного торможения (~2·10⁻⁵ с в год).

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 гидроаккумулирующая электростанция.

В России c 1968 года действует экспериментальная ПЭС в Кислой губе на побережье Баренцева моря. На 2009 год её мощность составляет 1,7 МВт. На этапе проектирования находится Северная ПЭС мощностью 12 МВт. В советское время 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.

Существуют ПЭС и за рубежом — во Франции, Великобритании, Канаде, Китае, Индии, США и других странах. ПЭС «Ля Ранс», построенная в эстуарии р. Ранс (Северная Бретань) имеет самую большую в мире плотину, ее длина составляет 800 м. Плотина также служит мостом, по которому проходит высокоскоростная трасса, соединяющая города Св. Мало и Динард. Мощность станции составляет 240 МВт^[2].

Другие известные станции: южнокорейская — ПЭС Сихва (мощность 254 МВт.^[3]), канадская — ПЭС Аннаполис и норвежская — ПЭС Хаммерфест.

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 составе энергосистемы, располагающей достаточной мощностью электростанций других типов .

См. также

Примечания

Ссылки

http://kompas.ru/video/stars/5/ Проект Северная приливная электростанция. Видеоролик пресс-службы ОАО ПО Севмаш «Морские приливы — будущее энергетики»

Принцип работы приливной электростанции, ее плюсы и минусы.

В течение многих веков люди размышляли над природой океанских приливов и отливов. Сегодня хорошо известно, что этому грандиозному явлению природы, а именно, ритмичному движению морских вод, способствуют силы гравитации Солнца и Луны. Дважды в сутки Солнце и Луна силой тяготения заставляют морскую воду то наступать на берег, то отходить назад. Это явление известно людям с давних времен, однако использовать его с целью получения энергии человечество научилось лишь недавно.
Первую приливную электростанцию построили в 1913 г. вблизи Ливерпуля в бухте Ди, ее мощность достигала 635 кВт. В США первую приливную электростанцию возвели в 1935 году. Для этого была перегорожена часть залива Пассамакводи в восточной части побережья Америки, но работы не были закончены из-за неподходящего морского грунта, он оказался слишком мягким.
Ученые подсчитали, что для хорошей работы электростанции необходимо, чтобы перепад уровней между отливом и приливом составлял более четырех метров. Таким образом с увеличением разницы высот воды увеличивается эффективность работы приливной электростанции. Наиболее подходящим местом для использования энергии приливов необходимо считать такое место на морском побережье, где приливы обычно имеют наибольшую амплитуду, а береговой рельеф позволяет создать большой замкнутый «бассейн».
Хорошим местом для постройки приливной электростанции является узкий морской залив, который отсекается плотиной от океана. В отверстиях плотины размещаются гидротурбины с генераторами. Генератор и турбина заключены в обтекаемую капсулу, которая очень удобна в использовании. Главным достоинством таких капсульных агрегатов является их универсальность. Они способны не только вырабатывать электрическую энергию при движении через них морской воды, но и выполнять функции насосов. При этом производство электроэнергии происходит как в период прилива, так и в период отлива.

Принцип работы ПЭС

Режим работы приливной электростанции обычно состоит из нескольких циклов. Четыре цикла, это простой, по 1-2 часа, периоды начала прилива и его окончания. Затем четыре рабочих цикла продолжительностью по 4-5 часов, периоды прилива или отлива, действующих в полную силу. В ходе прилива водой наполняется бассейн приливной электростанции. Движение воды вращает колеса капсульных агрегатов, и электростанция вырабатывает ток. Во время отлива вода, уходя из бассейна в океан, опять вращает рабочие колеса, теперь в обратную сторону. И вновь электростанция снова производит электрический ток, потому что рабочий агрегат обеспечивает одинаково хорошую работу при вращении колеса в любую из сторон. В промежутках между приливом и отливом движение колес останавливается. Какой же выход из этого положения? Чтобы не было перебоев, энергетики связывают приливную электростанцию с другими станциями. Это могут быть, например, тепловые или атомные электростанции. Получившееся энергетическое кольцо помогает во время пауз переложить нагрузку на соседей по кольцу.

Пример суточного режима работы приливной электростанции

В последние годы приливная энергетика получила дальнейшее развитие. Она пополняется принципиально новыми типами приливных электростанций. Главным их отличием является отсутствие дорогой плотины. Вместо компактных турбин электрогенераторы приводятся в движение крупными лопастями диаметром от 10 до 20 метров. Такие электростанции больше всего напоминают ветряные электростанции, опущенные в воду.
К недостаткам традиционных приливных электростанций можно отнести их высокую стоимость. Она в 2,5 раза превышает стоимость гидроэлектростанций аналогичной мощности. Однако к преимуществам ПЭС можно отнести ее экологичность и низкую себестоимость производства энергии.
Так, приливная электростанция, построенная в декабре 2011 года в Южной Корее, мощностью 254 МВт, способна обеспечить электрической энергией город, число жителей которого составляет 500 тысяч человек. С ее 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. В планах на 2014 г. намечено запустить в эксплуатацию приливную электростанцию мощностью 812 МВт.

Приливная электростанция на реке Ранс (Франция)

Кислогубская приливная электростанция (Россия)

Эксперты из организации Greenpeace сделали вывод, что ресурсы приливной энергии в мире таковы, что при их использовании можно получить такое количество энергии, которое превысит современные потребности человечества в электроэнергии в 5 тысяч раз.

Проект века: Мезенская приливная электростанция — Энергетика и промышленность России — № 3 (7) март 2001 года — WWW.EPRUSSIA.RU

Газета «Энергетика и промышленность России» | № 3 (7) март 2001 года

В XXI веке ожидается широкое использование энергии морских приливов, запасы которой могут обеспечить до 12 % современного энергопотребления. Приливные электростанции не загрязняют атмосферу вредными выбросами, не затапливают земель, и не представляют потенциальной опасности для человека в отличие от тепловых, атомных и гидроэлектростанций. В то же время себестоимость их энергии — самая низкая. Российской школе использования приливной энергии — 60 лет. За это время выполнен проект Тугурской ПЭС на Охотском море мощностью 8 ГВт, энергия которой может быть передана в энергодефицитные районы Юго-Восточной Азии. На Белом море проектируется Мезенская ПЭС мощностью 11,4 ГВт, ее энергию предполагается направить в Западную Европу по объединенной энергосистеме «Восток-Запад». Наплавная технология строительства ПЭС, апробированная на Кислогубской ПЭС и на защитной дамбе Санкт-Петербурга, позволяет на треть снизить капитальные затраты по сравнению с классическим способом строительства гидротехнических сооружений за перемычками. Создание в России ортогонального гидроагрегата дает возможность его массового изготовления и снижения стоимости оборудования ПЭС. Результаты работ по ПЭС опубликованы в капитальной монографии Л. Бернштейна, И. Усачева и др. «Приливные электростанции», изданной в 1996г.

Сегодня мы предлагаем читателю ознакомиться с проектом Мезенской ПЭС, выполненным институтами Гидропроект и НИИЭС по заданию PАО «ЕЭС России». Его авторы — кандидат технических наук И. Н. Усачев, инженеры Т. А. Каденкина и Н. В. Розанова. В основу работы над проектом были положены изыскания и проектные материалы, выполненные в 1940-1992 гг. под руководством Л. Б. Бернштейна, а также опыт 30-летней эксплуатации ПЭС Ранс во Франции и Кислогубской ПЭС в России.

Общие сведения

Мезенская ПЭС проектируется на побережье Белого моря в Мезенском заливе, где сосредоточены основные запасы приливной энергии Европейской части России и величина прилива достигает 10,3 м. Было рассмотрено 8 вариантов расположения ПЭС. За базисный был принят наиболее выдвинутый в море створ, позволяющий разместить здание ПЭС и водосливную плотину на естественных глубинах. Площадь отсекаемого будущей плотиной бассейна — 2640 кв. км. Возможная мощность ПЭС была определена в 19,7 млн. кВт с выработкой 49,1 млрд. кВт-ч электроэнергии. Расчеты энергоэкономической эффективности ПЭС в первой четверти нового века определили ее мощность в 11,4 млн. кВт с выработкой 38,9 млрд. кВт-ч при 3400 часах годового использования. Энергию планируется использовать на внутреннем и внешнем рынках Северо-западного региона, в объединениях энергосистем «ЕЭС России» и Европейского сообщества.

Сооружения

Здание ПЭС запроектировано в виде 150 наплавных блоков тонкостенной ячеистой конструкции. Водопропускная плотина выполняется из 172 наплавных блоков с 4-мя донными водоводами в каждом. Левобережная и правобережная плотины общей протяженностью 53,2 км, на глубине до 10 метров, выполняются с креплением откосов наплавными железобетонными плитами. В плотине также размещаются шлюз для судов и рыбопропускные сооружения. Обоснование надежности и прочности наплавных блоков ПЭС, работающих под воздействием сочетания нагрузок, было произведено на основе расчетов их напряженно-деформированного состояния, с учетом 30-летнего опыта эксплуатации наплавного здания Кислогубской ПЭС и опыта создания защитной дамбы Санкт-Петербурга.

«Полярные» бетоны

При создании конструкций ПЭС будут использованы ледостойкие, высокой морозостойкости, необрастающие (биомассой) бетоны. Воздействие льда и морской воды на конструкции ПЭС представляют собой комплекс механических, физических, химических и биологических воздействий, вызывающих деструкцию бетонов. Бетоны для Мезенской ПЭС разработаны на основе исследований различных составов бетона на морских стендах Кислогубской ПЭС в Баренцевом море. Для изготовления использовался сульфатостойкий цемент с добавками экологически безопасных биоцидов, микронаполнителей и суперпластификаторов, что обеспечивает в период эксплуатации прочную (более 60 МПа) и водонепроницаемую структуру, способную к долговременному истиранию и ударному воздействию льда, обладающую особо высокой морозостойкостью и способностью не обрастать в течение 8-10 лет. Морозостойкий бетон, примененный на Кислогубской ПЭС, в течение 32 лет эксплуатации не имеет никаких разрушений, а его прочность достигла 60-87 МПа при проектной величине в 40 МПа.

Наплавная технология строительства

Мезенская ПЭС будет построена с помощью наплавной технологии строительства без перемычек. Общий срок строительства ПЭС проектируется на 11 лет с пуском первоочередных агрегатов на 8 году. Технология строительства предусматривает сооружение в аванпорте гидроузла (используемого в период строительства в качестве дока) железобетонных наплавных блоков здания ПЭС и водопропускных сооружений и перегон блоков по судовому эксплуатационному каналу в створ. Наплавная технология была впервые в практике энергетического строительства применена при сооружении Кислогубской ПЭС. Это позволило на треть сократить смету расходов по сравнению классической схемой строительства за перемычками. Прототипом крупных наплавных блоков Мезенской ПЭС следует считать наплавные блоки водопропускной плотины в русловой части комплекса по защите г. Санкт-Петербурга от наводнений, установленные в 1985 г.

Представляют интерес и разработанные в НИИЭС новые эффективные технологии: применение для железобетонных конструкций армоопалубочных панелей, а также апробированный на Кислогубской ПЭС раздельный способ сезонного бетонирования, исключающий укладку бетона в доке в зимний период. Унифицированные ребристые армоопалубочные панели для сборных элементов стен и перекрытий имеют продольные и поперечные ребра с рабочей арматурой и объединяются в монтажные блок-секции. Применение блок-секции из армопанелей с бессварными сухими стыками позволяет снизить трудоемкость строительных работ до 3,5 раз. Исследования конструкций из двухслойных армопанелей показали безопасность работы наплавных блоков при строительстве в доке, перегоне и эксплуатации в океанической среде.

Защита ото льда

Ледовая обстановка Мезенского залива исключительно тяжелая. Зимой со стороны моря лед у плотины ПЭС может тороситься до величины 7 м, а наледи на вертикальные бетонные стенки в зоне прилива — достигать толщины 2,5 м. Многолетние исследования Мезенского залива и моделирование ледового режима ПЭС в лаборатории ледотермики ВНИИГ позволили разработать систему защиты от воздействия льда: раздельное размещение турбинных и водосливных отверстий, применение ледостойкого бетона, выполнение вертикальных напорных граней толщиной не менее 4 метров и применение на них антиобледенительных покрытий, удаление входа в турбинные водоводы от напорной грани и др.

Разработка нового ортогонального агрегата

При выборе для Мезенской ПЭС гидроагрегата были рассмотрены все существующие в настоящее время для ПЭС прямоточные агрегаты: капсульные гидроагрегаты фирмы «Нейрпик» двустороннего действия, работающие на ПЭС Ранс во Франции и на Кислогубской ПЭС; гидроагрегат «Страфло» одностороннего действия, находящийся в опытной эксплуатации на ПЭС Аннаполис в Канаде; горизонтальная трехлопастная турбина фирмы Sulzer (SEW) одностороннего действия, предусмотренная для проекта ПЭС Мерсей и Тугурской ПЭС, а также (как вариант) — для Мезенской ПЭС. В качестве альтернативы традиционным для ПЭС осевым поворотно-лопастным машинам, базовой для Мезенской ПЭС рассмотрена разработанная в НИИЭС новая поперечно-струйная турбина, получившая название ортогональной. За счет двухсторонней работы и большей (в 1,4 раза) по сравнению с осевыми машинами пропускной способности в холостом режиме, годовая выработка ПЭС с ортогональными агрегатами получается такой же, как и с осевыми агрегатами SEW, несмотря на то, что КПД ортогональных турбин ниже. При этом установленная мощность и выработка ПЭС (при одинаковом числе водопропускных отверстий) практически совпадают. При одинаковом диаметре рабочего колеса суммарная масса (а следовательно и стоимость) ортогональных агрегатов на ПЭС уменьшается в 2,2 раза по сравнению с суммарной массой осевых агрегатов SEW. Объем бетона в здании ПЭС с ортогональными гидроагрегатами уменьшается на 12 %. Главным же достоинством ортогональных машин является простота геометрии их лопастей, что дает возможность их серийного выпуска на любом механическом заводе. Применение для ПЭС ортогональных машин не только ведет к сокращению массы и стоимости силового оборудования, но и преодолевает главную проблему строительства ПЭС: необходимость применения большого количества дорогих гидроагрегатов.

Экологическая безопасность

Энергия Мезенской ПЭС является возобновляемой и экологически безопасной. Воздействие ПЭС на окружающую среду имеет сугубо локальный, а не глобальный характер, и несопоставимо с экологическими последствиями от воздействия тепловых, атомных и гидравлических станций. Сооружение ПЭС приведет к сокращению величины естественного водообмена с заливом (до 50 %) и изменению гидродинамических характеристик приливных и штормовых явлений, ледотермического режима, солености, миграции наносов, к снижению амплитуды прилива и среднего уровня водной поверхности бассейна (на 1,5 м). Внутри отсеченного плотиной бассейна скорости приливных течений уменьшатся, но общая схема течений сохранится, исключая опасность появления застойных зон. В целом компоновка ПЭС позволяет практически сохранить структуру потока и перекрыть транспорт наносов из моря. Полная стабилизация наносов ожидается на 2 году эксплуатации ПЭС. Ледотермический режим у ПЭС изменится незначительно. Ледовый режим за плотиной сохранится на естественном уровне, а в бассейне будет наблюдаться практически полная аккумуляция речного льда (без выноса в море), что вызовет незначительное (на 5 %) увеличение толщины ледового покрова и очищение бассейна позже естественного на 1-2 недели. Расположение плотины вне фронтального раздела солености предопределяет малое влияние ПЭС на режим солености Мезенского залива. Изменения выразятся лишь в снижении солености в бассейне на 0,5-1,5 %. Гидрохимические характеристики бассейна останутся неизменными. Только при длительных (более 2-3 недель) периодах изоляции бассейна от моря дефицит кислорода может достигать опасного предела. Продуктивность биоценозов (планктон, водоросли, бентос) бассейна ПЭС будет поставлена в прямую зависимость от режима работы агрегатов и водопропускных отверстий. При сохранении проектного режима в течение 8-10 лет ожидается полное восстановление гидробиоценозов и даже увеличение их биомассы в силу уменьшения в бассейне скорости течений, прибойности и мутности. Вопросы рыбного хозяйсва из-за недостатка средств в проекте рассмотрены не в полном объеме, однако следует отметить возможность беспрепятственного прохода всех видов промысловых рыб через водопропускные отверстия ПЭС и горизонтальные осевые гидроагрегаты (доказано натурными исследованиями на Кислогубской ПЭС).

Эксплуатация Мезенской ПЭС в энергосистеме Европы

Из проведенного институтом Энергосетьпроект анализа следует, что при проектном обосновании установленной мощности вновь вводимых в энергосистеме Европейской части России пиковых энергоустановок (ГЭС, ГАЭС, ГТУ), необходимо учитывать возможность сооружения Мезенской ПЭС. Электроэнергия станции может обеспечить до 6,5 % современного энергопотребления Европейской части России. Общая мощность энергопередачи постоянного тока из России в Западную Европу планируется в 9 млн. кВт, из которых 4 млн. кВт может дать Мезенская ПЭС. Результаты исследований показали, что не существует технических препятствий по использованию прерывистой генерации Мезенской ПЭС в объединенной энергосистеме Европы. Управление рабочей мощностью ПЭС в соответствии с требованиями энергосистемы позволяет обеспечить эквивалентную в режимном отношении работу энергосистемы с ПЭС и без ПЭС.

Стоимость ПЭС

При использовании энергии Мезенской ПЭС в энергосистеме России и ОЭС «Восток-Запад» оказывается целесообразным (расчет на уровень 2015 г.) использовать на станции мощность 11,4 млн. кВт. Капитальные затраты на сооружение ПЭС при постановке новых ортогональных гидроагрегатов составят 1072 $/кВт и 0,314 $/кВт-ч (уровень цен 1991 г.). Для сравнения можно привести размеры капвложений в строительство новых ГЭС: Гилюйской — 1587 $/кВт и 0,63 $/кВт-ч и Средне-Учурской — 1316 $/кВт и 0,28 $/кВт-ч. Экономическая состоятельность Мезенской ПЭС во многом определяется наплавным способом ее строительства и применением современного силового оборудования (сокращение затрат на ортогональные гидроагрегаты до 50 % по сравнению с осевыми машинами). Кроме того, имеется резерв снижения стоимости эксплуатации ПЭС, если учитывать экономический эффект от экологической чистоты станции. Доходы от эксплуатации ПЭС неизменно превалируют над расходами. Так, в Англии для ПЭС Мерсей (700 МВт) отношение дохода к расходу определено в 1,22, а для ПЭС Северн (82 млн. кВт) — в 3,0. Стоимость электроэнергии ПЭС в энергосистеме самая низкая. Это доказывается эксплуатацией ПЭС Ранс в энергосистеме Франции, где стоимость электроэнергии ПЭС (1995 г.) составила 18,5 сантима/кВт-ч при стоимости в том же году энергии на ГЭС — 22,61, ТЭС — 34,2, и АЭС — 26,15 сантима/кВт-ч. Причем, тенденция разрыва стоимости в пользу ПЭС со временем будет увеличиваться.

На Камчатке реанимируют советский проект по водороду на $200 млрд :: Бизнес :: РБК

Компания гендиректора «Полюса» Павла Грачева займется проектом по созданию приливной электростанции на Камчатке для экспорта водорода. Ее строительство в советские годы оценивали в $60–200 млрд

Фото: Лев Федосеев / ТАСС

Компания гендиректора «Полюса» Павла Грачева «Н2 Чистая энергетика» подписала соглашение с Корпорацией развития Камчатского края о разработке проекта Пенжинской приливной электростанции (ПЭС) в северо-восточной части залива Шелихова Охотского моря. Цель проекта — сделать Пенжинскую ПЭС одним из крупнейших источников для производства водорода в мире. Об этом говорится в сообщении «Н2 Чистая энергетика», поступившем в РБК.

В 1970-е годы стоимость проекта оценивалась более чем в $200 млрд, а установленная мощность ПЭС — до 100 ГВт, что соответствует примерно 40% общей установленной мощности электростанций единой энергосистемы России. Тогда строительство ПЭС оценивал институт «Гидропроект», который заключил, что в Пенжинской губе могут быть построены две крупные приливные электростанции. Стоимость Пенжинской ПЭС-1 (Северный створ) должна была составить $60 млрд, ПЭС-2 (Южный створ) — $200 млрд. Для реализации проекта предполагалось создать международный консорциум, включающий также энергопотребителей из Японии, Китая и Южной Кореи.

Необходимый объем инвестиций, а также источники финансирования будут уточнены по итогам разработки предварительного технико-экономического обоснования проекта, передал РБК через представителя гендиректор «Н2 Чистая энергетика» Алексей Каплун.

ПЭС — особый вид гидроэлектростанций, использующий энергию приливов. В России наивысшие приливы наблюдаются в Белом море (до 10 м) и в Пенжинской губе Охотского моря (13,4 м). Первая и единственная экспериментальная приливная электростанция в России — Кислогубская ПЭС — была построена в 1968 году на берегу Баренцева моря. Сейчас крупнейшая в мире ПЭС находится в Южной Корее, она была запущена в августе 2011 года и обладает установленной мощностью 254 МВт. Такие электростанции есть в Китае, Франции и Канаде.

Россия запланировала зарабатывать на экспорте водорода до $100 млрд в год

Приливные станции – шаг к безуглеродной энергетике

Вид из окна приливной электростанции. Фото: flickr.com/ Ctd 2005

Самые высокие в Европе приливы будут использованы Великобританией для строительства сети приливных электростанций. Это будет способствовать замещению стареющих угольных мощностей и выполнению климатических обязательств. На фоне европейских тенденций планы развития возобновляемой энергетики в России, где действует одна из немногих приливных станций в мире, выглядят пока каплей в море.

В начале марта компания Tidal Lagoon Power (TLP) подала на рассмотрение в Инспекторат по планированию Великобритании обзорный отчет ОВОС по проекту строительства в Кардиффе приливной электростанции (ПЭС) установленной мощностью, в зависимости от окончательной модификации, от 1800 до 2800 МВт. Функционируя по 14 часов в день, станция будет вырабатывать от 4 до 6 тераватт-часов электроэнергии ежегодно и сможет надежно обеспечивать низкоуглеродным электричеством каждый дом в Уэльсе на протяжении 120 лет проектного срока службы, сообщает пресс-релиз компании.

«Впереди еще долгий путь и множественные экологические оценки, но мы будем работать в партнерстве со всеми природоохранными органами для того, чтобы понять, предотвратить, минимизировать и смягчить любые экологические последствия», – утверждает исполнительный директор TLP Марк Шоррок (Mark Shorrock).

Проект в Кардиффе предусматривает установку 90 турбогенераторов на дамбе длиной 22 км, которая охватит около 70 кв. км пространства залива, где средний уровень прилива составляет 9,21 м. Начало строительства планируется на 2018 г., запуск станции – на 2022 г.

Кардиффская станция станет первой полномасштабной ПЭС в Великобритании после реализации демонстрационного проекта в Суонси, уже включенного в Национальный план развития инфраструктуры и ожидающего разрешения на строительство в течение ближайших месяцев. Также начаты работы по подготовке технико-экономического обоснования проектов еще четырех приливных станций – в Ньюпорте и Колвин Бей в Уэльсе, а также в западной Камбрии и Сомерсете.

Совместно шесть ПЭС, утверждает компания-разработчик, смогут обеспечивать 8% потребляемого страной электричества при инвестиции в 30 млрд фунтов стерлингов. Ожидается, что проект получит субсидии через механизмы реформы рынка электричества (EMR) – новой программы британского правительства, направленной на стимулирование декарбонизации энергетической системы страны.

Дорого только начать

Стоимость строительства первой станции в Суонси, которая, как планируется, обеспечит электроэнергией 155 тысяч домов в Уэльсе, оценивается в 1 млрд фунтов, а мегаватт-час производимой ею электроэнергии будет стоить 168 фунтов.

Оправданы ли такие капитальные вложения, если по прогнозам, новые оффшорные ветростанции (ВЭС), которые планируется построить в Великобритании, будут производить электричество по 140 фунтов за мегаватт-час, а прибрежные – по 90? Но TLP утверждает, что настолько затратным будет только испытательный образец ПЭС в Суонси, а последующие и более производительные его аналоги обойдутся значительно дешевле.

Так, мегаватт-час электроэнергии которую будет вырабатывать ПЭС в Кардиффе, компания оценивает уже в 90-95 фунтов стерлингов, а средняя цена энергии обеих станций составит 95-105 фунтов за мегаватт-час. Для сравнения: проект строительства нового атомного реактора Хинкли Пойнт Си в Сомерсете требует 24,5 млрд фунтов инвестиций и предлагает электричество по цене 92,50 фунтов за мегаватт-час.

При этом ПЭС отличается не только меньшими рисками для окружающей среды, но и большим проектным сроком эксплуатации – 120 лет, в то время как АЭС рассчитана на 35 лет службы, ВЭС – на 15. Еще одно преимущество приливной станции перед ветровыми и солнечными – в ее предсказуемости: работая во время двух приливов и двух отливов в сутки, ПЭС действует на полную мощность в среднем 14 часов из 24-х.

Как работает ПЭС?

Приливная электростанция представляет собой огромную дамбу, изолирующую часть водного пространства – так называемую «приливную лагуну». В дамбе размещаются капсульные гидротурбины с генераторами.

Когда начинается прилив, шлюзовые ворота в дамбе закрываются, создавая разницу в уровне воды внутри лагуны и снаружи. В момент полной воды ворота открываются, и вода врывается внутрь лагуны, приводя в движение турбины. Затем процесс повторяется в обратном порядке: при приближении отлива ворота закрываются и открываются лишь при максимальном падении уровня воды за пределами лагуны – накопившаяся внутри вода устремляется обратно и вновь вращает лопасти турбин.

Наиболее подходящим местом для размещения ПЭС являются узкие морские заливы с большой амплитудой прилива. Для эффективной работы станции необходимо, чтобы разница уровней между отливом и приливом составляла более четырех метров.

Влияние на окружающую среду

Возникшая еще в конце 19-го века идея строительства каскада плотин в дельте реки Северн с целью использования энергии приливов и отливов, амплитуда которых здесь занимает второе место в мире, так и не увенчалась успехом. Проект до сих пор не получил ни общественного, ни правительственного одобрения в первую очередь по природоохранным соображениям: приливная зона самой крупной британской реки является важным местообитанием перелетных и зимующих водоплавающих птиц.

У экологов бо́льшей поддержкой пользуются проекты приливных станций, образующие, в отличие от проекта на реке Северн, лагуны – такие, как предлагаются в Суонси и Кардиффе. Они не перегораживают устья реки и не препятствуют естественному режиму приливов, лишь задерживая их на время внутри лагуны. Сравнивая две технологии в докладе, подготовленном в 2004 году, «Друзья Земли» Уэльса рекомендовали компетентным органам «обеспечить необходимую поддержку подробному изучению целесообразности и устойчивости строительства лагунных станций в устье Северна и других местах».

Организации рыболовов опасаются негативного влияния станций на рыбу, которая мигрирует на нерест по местным рекам, но компания TLP утверждает, что, как показывает компьютерное моделирование, диаметр турбин и шлюзовые ворота проектируемых ПЭС позволят рыбе свободно проникать в лагуну и обратно. Кроме того, сообщают разработчики проекта, благодаря станции возникнет новая рифовая экосистема, которая обеспечит среду обитания для морских видов и создаст условия для их разведения: исследования указывают на возможность реинтродукции устриц и заселения омаров и ламинарии.

Гарет Клабб (Gareth Clubb), директор «Друзей Земли» Уэльса, выразил проекту лагунных ПЭС поддержку – при условии, что воздействие на окружающую среду будет учтено. «А если этот проект поможет закрыть электростанцию Аберто – одну из самых грязных в мире, – подчеркнул он, – это будет хорошая штука». Эта действующая с 1971 года угольная станция – одна из девяти британских станций, входящих в тридцатку самых грязных в Европе, – производит 8,5 тонн СО2 в год.

Прилив против угля

За год работы станция в Суонси сможет предотвратить выброс в атмосферу 236 тысяч тонн CO2, утверждает сайт проекта. Выбросы, связанные с этапом строительства, будут компенсированы в течение первых четырех лет ее эксплуатации. Таким образом, приливные станции способны обеспечивать существенную долю низкоуглеродной возобновляемой энергии, которая должна прийти на смену ископаемым источникам, в частности углю, чтобы гарантировать выполнение обязательств по сокращению выбросов парниковых газов. К 2050 году Великобритания должна сократить выбросы на 80%.

В период до 2023 года подойдет к концу срок эксплуатации 16 угольных станций Великобритании, которые сейчас составляют четверть генерирующих мощностей страны. В прошлом месяце лидеры британских правящих партий подписали совместное климатическое обязательство, в котором пообещали «ускорить переход к конкурентоспособной, энергоэффективной низкоуглеродной экономике и положить конец использованию угля для производства энергии».

Экологические организации приветствовали это движение как «огромный шаг в правильном направлении», которому не хватает лишь конкретных сроков и мер реализации. «При отсутствии четкого и надежного плана по выводу угольных электростанций из системы, они продолжат выбрасывать углекислый газ и в 2020-х, и позднее, сводя на нет наши усилия по борьбе с изменением климата и загрязнением воздуха», – говорится в письме, с которым 2 марта к британским политическим лидерам обратилась коалиция общественных организаций, среди которых WWF, Гринпис, Oxfam.

Глава Министерства энергетики и изменения климата Великобритании Эд Дейви (Ed Davey) неоднократно выражал свой энтузиазм по поводу использования потенциала чистой энергии приливов, сообщает Гардиан. «Единственной технологией, которая может снабжать нас возобновляемым электричеством в больших объемах, мне представляет приливная лагунная», – отмечает министр.

Перспективы российских приливов

С точки зрения возможностей использования приливной энергии большим потенциалом обладает Северо-Запад и Дальний Восток России. По мнению специалистов НИИ энергетических сооружений РусГидро, «в результате 70-летних изысканий, определена целесообразность строительства в XXІ веке семи ПЭС в створах Баренцева, Белого и Охотского морей».

Недаром именно на побережье Баренцева моря, на губе Кислая, где средняя высота прилива составляет 4 метра, действует единственная российская приливная электростанция мощностью 1,7 МВт. Построенная в 1964 году, законсервированная в 90-е и вновь пущенная в 2004-м, она служит памятником науки и техники и экспериментальной базой для отработки технологии строительства и эксплуатации новых ПЭС.

В многолетних планах РусГидро – Северная ПЭС (Мурманская область, Баренцево море), Мезенская ПЭС (Архангельская область, Белое море), Тугурская ПЭС (Хабаровский край, Охотское море), Пенжинская ПЭС (Камчатский край, Охотское море).

В 2008 году научные работники РусГидро утверждали, что «оценка стоимости мощных ПЭС, например, при использовании энергии Мезенской ПЭС в энергосистеме России согласно выполненному энергоэкономическому обоснованию оказывается целесообразной на уровне 2015 г.», и что «себестоимость энергии ПЭС в энергосистеме оказалась ниже себестоимости энергии всех других современных электростанций».

Согласно утвержденному правительством в 2009 году плану доля электроэнергии, вырабатываемой в России на основе возобновляемых источников, в общем энергобалансе должна к 2020 году вырасти с 1 до 4,5%. Вот только посчастливится ли российским приливам стать каплей в этом море?

 

Приливная сила — Управление энергетической информации США (EIA)

Гравитационное притяжение Луны и Солнца вместе с вращением Земли создают приливы в океанах. В некоторых местах из-за приливов уровень воды у берега поднимается и опускается до 40 футов. Люди в Европе использовали это движение воды для работы зерновых мельниц более 1000 лет назад. Сегодня существуют системы приливной энергии, вырабатывающие электричество. Для экономичного производства приливной энергии требуется диапазон приливов не менее 10 футов.

В Соединенных Штатах нет коммерческих электростанций, работающих на приливной энергии, хотя несколько демонстрационных проектов находятся на разных стадиях разработки. Два места в Соединенных Штатах с потенциалом приливной силы — это залив Кука на Аляске, который имеет второй по величине диапазон приливов в Северной Америке, и несколько мест в штате Мэн.

Приливные заграждения

Один тип системы приливной энергии использует структуру, похожую на плотину, которая называется плотиной .Заграждение устанавливается на входе в океанскую бухту или лагуну, которая образует приливно-отливный бассейн. Шлюзовые ворота на плотине контролируют уровень воды и скорость потока, чтобы позволить приливному бассейну заполняться во время приливов и опорожняться через систему электрической турбины во время исходящего прилива. Двухсторонняя приливная энергетическая система вырабатывает электроэнергию как от входящих, так и от исходящих приливов.

Потенциальным недостатком приливной энергии является влияние приливной станции на растения и животных в устьях приливных бассейнов.Приливные заграждения могут изменять уровень приливов в бассейне и увеличивать мутность (количество взвешенного в воде вещества). Они также могут повлиять на навигацию и отдых.

Несколько заградительных заграждений действуют по всему миру. Приливная электростанция на озере Сихва в Южной Корее имеет самую большую мощность по выработке электроэнергии — 254 мегаватт (МВт). Самая старая и вторая по величине действующая приливная электростанция находится в Ла-Рансе, Франция, с мощностью выработки электроэнергии 240 МВт.Следующая по величине приливная электростанция находится в Аннаполис-Роял в Новой Шотландии, Канада, с мощностью выработки электроэнергии 20 МВт. Китай, Россия и Южная Корея имеют небольшие приливные электростанции.

Заграждение приливной электростанции в устье реки Ранс в Бретани, Франция

Источник: стоковая фотография (защищена авторским правом)

Источник: адаптировано из Национального проекта развития энергетического образования (общественное достояние)

Приливные турбины

Приливные турбины похожи на ветряные турбины тем, что у них есть лопасти, которые вращают ротор для питания генератора.Их можно размещать на морском дне, где есть сильные приливные течения. Поскольку вода примерно в 800 раз плотнее воздуха, приливные турбины должны быть намного прочнее и тяжелее, чем ветряные. Приливные турбины дороже в строительстве, чем ветряные, но могут улавливать больше энергии с помощью лопастей того же размера.

В США есть несколько демонстрационных проектов приливной энергетики, находящихся на разных стадиях разработки:

Приливные ограждения

Приливная ограда — это тип системы приливной энергии, в которой турбины с вертикальной осью установлены в ограде или в ряду на морском дне, подобно приливным турбинам.Вода, проходящая через турбины, вырабатывает электричество. По состоянию на конец 2020 года в Соединенных Штатах не велось никаких проектов по сооружению приливных заграждений.

Последнее обновление: 23 сентября 2021 г.

приливной энергии | Национальное географическое общество

Приливная энергия вырабатывается приливом воды в океане во время приливов и отливов. Приливная энергия — это возобновляемый источник энергии.

В течение 20-го века инженеры разработали способы использования приливного движения для выработки электричества в областях, где есть значительный диапазон приливов — разница в площади между приливом и отливом.Во всех методах используются специальные генераторы для преобразования приливной энергии в электричество.

Производство приливной энергии все еще находится в зачаточном состоянии. Количество произведенной энергии пока невелико. В мире работает очень мало приливных электростанций промышленного масштаба. Первый находился в Ла-Рансе, Франция. Самым крупным объектом является приливная электростанция на озере Сихва в Южной Корее. В Соединенных Штатах нет приливных растений и только несколько мест, где можно было бы производить приливную энергию по разумной цене.Китай, Франция, Англия, Канада и Россия имеют гораздо больший потенциал для использования этого вида энергии.

В Соединенных Штатах существует юридическая обеспокоенность по поводу владения подводной землей и воздействия на окружающую среду. Инвесторы не в восторге от приливной энергии, потому что нет надежной гарантии, что она принесет деньги или принесет пользу потребителям. Инженеры работают над улучшением технологии генераторов приливной энергии, чтобы увеличить количество производимой ими энергии, уменьшить их воздействие на окружающую среду и найти способ получения прибыли для энергетических компаний.

Генераторы приливной энергии

В настоящее время существует три различных способа получения приливной энергии: приливные течения, плотины и приливные лагуны.

Для большинства генераторов приливной энергии турбины размещаются в приливных потоках. Приливный поток — это быстро текущий водоем, созданный приливами. Турбина — это машина, которая забирает энергию из потока жидкости. Эта жидкость может быть воздухом (ветер) или жидкостью (вода). Поскольку вода намного плотнее воздуха, энергия приливов более мощная, чем энергия ветра.В отличие от ветра, приливы предсказуемы и стабильны. Там, где используются приливные генераторы, они производят стабильный и надежный поток электроэнергии.

Размещение турбин в приливных потоках является сложной задачей, потому что машины большие и нарушают прилив, который они пытаются использовать. Воздействие на окружающую среду может быть серьезным, в зависимости от размера турбины и места, где находится приливно-отливной поток. Турбины наиболее эффективны на мелководье. Это производит больше энергии и позволяет кораблям перемещаться вокруг турбин.Лопасти турбины приливного генератора также медленно вращаются, что помогает морским обитателям избежать попадания в систему.

Первая в мире приливная электростанция была построена в 2007 году в Странгфорд Лох в Северной Ирландии. Турбины размещены в узком проливе между заливом Странгфорд Лох и Ирландским морем. Прилив может двигаться через пролив со скоростью 4 метра (13 футов) в секунду.

Заграждение
Другой тип генератора приливной энергии использует большую плотину, называемую плотиной.При заграждении вода может пролиться через верх или через турбины в плотине, потому что плотина низкая. Заграждения могут быть построены через приливные реки, заливы и эстуарии.

Турбины внутри плотины используют силу приливов так же, как речная плотина использует силу реки. Ворота заграждения открыты с приливом. Во время прилива заградительные ворота закрываются, образуя бассейн или приливную лагуну. Затем вода выпускается через турбины заграждения, создавая энергию со скоростью, которую могут контролировать инженеры.

Воздействие системы заграждения на окружающую среду может быть весьма значительным. Земля в приливном диапазоне полностью нарушена. Изменение уровня воды в приливной лагуне может нанести вред растениям и животным. Соленость внутри приливной лагуны снижается, что меняет организмы, которые могут там жить. Как и в случае плотин на реках, рыба не может попасть в приливную лагуну или выйти из нее. Турбины быстро движутся в заграждениях, и морские животные могут быть пойманы лопастями. Из-за ограниченного источника пищи птицы могут искать разные места для миграции.

Заграждение — намного более дорогой генератор приливной энергии, чем одиночная турбина. Несмотря на отсутствие затрат на топливо, строительство заграждений требует большего количества строительной техники и техники. В отличие от одиночных турбин, заграждения также требуют постоянного наблюдения для регулировки выходной мощности.

Приливная электростанция в устье реки Ранс в Бретани, Франция, использует плотину. Он был построен в 1966 году и действует до сих пор. Станция использует два источника энергии: приливную энергию из Ла-Манша и энергию речных течений из реки Ранс.Заграждение привело к увеличению уровня ила в среде обитания. Местные водные растения задыхаются в иле, а камбала, называемая камбала, теперь вымерла в этом районе. Другие организмы, такие как каракатицы, родственники кальмаров, теперь процветают в устье Ранса. Каракатицы предпочитают мутные, илистые экосистемы.

Приливная лагуна
Последний тип генератора приливной энергии включает строительство приливных лагун. Приливная лагуна — это водоем океана, который частично закрыт естественным или искусственным барьером.Приливные лагуны также могут быть устьями рек, и в них впадает пресная вода.

Генератор приливной энергии, использующий приливные лагуны, работал бы как плотина. Однако, в отличие от заграждений, приливные лагуны можно строить вдоль естественной береговой линии. Электростанция в приливной лагуне также может вырабатывать постоянную электроэнергию. Турбины работают, пока лагуна наполняется и опорожняется.

Воздействие приливных лагун на окружающую среду минимально. Лагуны могут быть построены из натуральных материалов, например из камня.Они будут выглядеть как невысокий волнорез (морская стена) во время отлива и погружаться под воду во время прилива. Животные могли плавать вокруг конструкции, а более мелкие организмы могли плавать внутри нее. Крупные хищники, такие как акулы, не смогут проникнуть в лагуну, поэтому более мелкие рыбы, вероятно, будут процветать. Скорее всего, в этом районе будут собираться птицы.

Но выработка энергии генераторами, использующими приливные лагуны, вероятно, будет низкой. Работающих примеров пока нет. Китай строит электростанцию ​​в виде приливной лагуны на реке Ялу, недалеко от границы с Северной Кореей.Частная компания также планирует строительство небольшой приливной электростанции в лагуне в заливе Суонси, Уэльс.

Приливные гиганты — пять крупнейших в мире приливных электростанций

Приливная электростанция на озере Сихва, Южная Корея — 254 МВт

Приливная электростанция на озере Сихва с выходной мощностью 254 МВт, расположенная на озере Сихва, примерно в 4 км от города Сихын в провинции Кёнгидо в Южной Корее, является крупнейшей в мире приливной электростанцией.

Проект, принадлежащий Korea Water Resources Corporation, был открыт в августе 2011 года и использует морскую дамбу длиной 12,5 км, построенную в 1994 году для смягчения последствий наводнений и сельскохозяйственных целей. Электроэнергия вырабатывается на приливных притоках в бассейн 30 км ² с помощью десяти турбин с погружной лампой мощностью 25,4 МВт. Для отвода воды с плотины используются восемь шлюзовых затворов водопропускного типа.

Проект приливной энергетики стоимостью 355,1 млн долларов был построен в период с 2003 по 2010 год. Daewoo Engineering & Construction выступила в качестве подрядчика по проектированию, закупкам и строительству (EPC) проекта.Годовая генерирующая мощность объекта составляет 552,7 ГВтч.

Приливная электростанция Ла Ранс, Франция — 240 МВт

Приливная электростанция La Rance мощностью 240 МВт в устье реки Ранс в Бретани, Франция, работает с 1966 года, что делает ее старейшей и второй по величине приливной электростанцией в мире.Возобновляемая электростанция, в настоящее время эксплуатируемая компанией Électricité de France (EDF), имеет годовую производственную мощность 540 ГВтч.

Приливная электростанция La Rance, построенная между 1961 и 1966 годами, включала строительство плотины длиной 145,1 м с шестью неподвижными колесными воротами и дамбой длиной 163,6 м. Площадь бассейна, покрываемого заводом, составляет 22 км ² . Электроэнергия вырабатывается с помощью 24 реверсивных ламповых турбин номинальной мощностью 10 МВт каждая.

Средняя амплитуда приливов и отливов на территории завода составляет 8 баллов.2 м, самый высокий во Франции. Электроэнергия подается в национальную передающую сеть 225 кВ, которая ежегодно обслуживает около 130 000 домашних хозяйств.

Приливная лагуна Суонси Бэй, Соединенное Королевство — 240 МВт

Проект Tidal Lagoon в заливе Суонси мощностью 240 МВт, который будет построен в заливе Суонси в Великобритании, является крупнейшим в мире проектом приливной энергетики и после завершения станет третьим по величине проектом в мире приливной энергетики. Заявка на планирование на сумму 850 млн фунтов стерлингов (1 доллар США.4 млрд) утвержден в марте 2013 года.

Станция будет расположена на площадке со средней амплитудой приливов 8,5 м и будет включать строительство морской стены или волнолома протяженностью 9,5 км для создания лагуны, огибающей 11,5 км. ² моря. Станция будет использовать турбины с реверсивными колбами для выработки электроэнергии, когда вода поступает в лагуну и выходит из нее во время приливов и отливов.

Закладка фундамента для проекта приливной энергетики запланирована на 2015 год, а полный ввод в эксплуатацию ожидается в 2018 году.Приливная лагуна с расчетной годовой производственной мощностью 400 ГВт-ч будет обеспечивать электроэнергией более 120 000 домов в течение 120 лет.

MeyGen Tidal Energy Project, Шотландия — 86 МВт

Проект MeyGen Tidal Energy, расположенный во Внутреннем проливе Пентленд-Ферт у северного побережья Кейтнесса, Шотландия, в настоящее время является крупнейшим в мире проектом по разработке подводных приливных турбин.

Проект приливной группы получил разрешение на планирование первой фазы разработки 86 МВт от шотландского правительства к концу 2013 года.Ожидается, что в рамках второй фазы проекта общая установленная мощность увеличится до 398 МВт к 2020 году.

Проект MyGen был инициирован в 2006 году шотландской компанией MeyGen, совместным предприятием приливных технологий компании Atlantis Resources и Morgan Stanley. Atlantis Resources приобрела полную собственность проекта приливной группы в декабре 2013 года. Ожидается, что строительство демонстрационной группы, включающей до шести одновинтовых приливных турбин AR1000, начнется в 2014 году, а окончательный ввод в эксплуатацию ожидается в 2015 году.Первый прототип приливной турбины AR1000 высотой 22,5 м с диаметром ротора 18 м был развернут в Европейском центре морской энергетики в 2011 году.

Электростанция Аннаполис-Ройал, Канада — 20 МВт

Приливная электростанция Аннаполиса, расположенная в бассейне Аннаполиса, суб-бассейне залива Фанди в Канаде, имеет установленную мощность 20 МВт, что делает ее третьей по величине действующей приливной электростанцией в мире. Ежегодно он вырабатывает 50 ГВт-ч электроэнергии для питания более 4000 домов.

Завод, управляемый Nova Scotia Power, был введен в эксплуатацию в 1984 году после четырех лет строительства. На заводе используется дамба, построенная в начале 1960-х годов, которая изначально была спроектирована как транспортное сообщение, а также как сооружение для контроля воды для предотвращения наводнений.

Электростанция состоит из одной четырехлопастной турбины и шлюзовых затворов. Ворота закрыты, так как набегающие приливы создают водоем в нижнем течении реки Аннаполис вверх по течению от дамбы.Ворота открываются, и вода, устремляющаяся в море, приводит в движение турбину для выработки энергии, когда создается напор 1,6 м или более между верхним прудом и берегом моря при падении прилива.

Связанные компании

Texaco

Смазка на основе надежности для энергетики

28 августа 2020

Преимущества и недостатки приливной энергии: ключевые моменты для рассмотрения

Используя силу приливов, энергия вырабатывается гравитационным притяжением как Луны, так и Солнца, которое тянет воду вверх, в то время как сила вращения и гравитация Земли тянет воду вниз, создавая приливы и отливы.

Это движение воды из-за смены приливов и отливов является естественной формой кинетической энергии.

Все, что требуется, — это парогенератор, приливная турбина или более инновационная технология динамической приливной энергии (DTP), чтобы превратить кинетическую энергию в электричество. Инженерная компания SIMEC Atlantis недавно разработала самую большую в мире приливную турбину с одним ротором, которая может вырабатывать больше электроэнергии при меньших затратах на эксплуатацию и техническое обслуживание.

Однако в настоящее время приливы — не самая дешевая форма возобновляемой энергии, и реальное влияние приливной энергии на окружающую среду еще полностью не определено.Вот некоторые преимущества и недостатки приливной энергии, которые нельзя упускать из виду.

Преимущества приливной энергии: чистый и компактный

Приливная энергия — известный источник зеленой энергии, по крайней мере, с точки зрения нулевого выброса парниковых газов. Он также не занимает много места. Самый крупный приливный проект в мире — это приливная электростанция на озере Сихва в Южной Корее с установленной мощностью 254 МВт. Проект, созданный в 2011 году, легко был добавлен к дамбе протяженностью 12,5 км, построенной в 1994 году для защиты побережья от наводнений и поддержки сельскохозяйственного орошения.

Сравните это с некоторыми из крупнейших ветряных электростанций, такими как ветряная электростанция Роско в Техасе, США, занимающая 400 км ² сельскохозяйственных угодий, или 202,3 км ² ветряной электростанции Fowler Ridge в Индиане.

Даже солнечные фермы обычно больше, например, солнечный парк в пустыне Тенгер в Китае, который занимает площадь 43 км ² и промышленный солнечный парк Бхадла, расположенный на 45 км ² земли в Раджастане, Индия.

В этом отношении даже небольшие страны с достаточно протяженной береговой линией могут использовать приливную энергию способами, которые в противном случае не могли бы конкурировать с богатыми сушей странами, такими как США, Китай и Индия, в солнечной и ветровой энергии.

Преимущества: непрерывная, предсказуемая энергия

Еще одно преимущество приливной силы — ее предсказуемость. Гравитационные силы небесных тел в ближайшее время не прекратятся. Кроме того, поскольку приливы и отливы носят цикличный характер, инженерам гораздо проще разработать эффективные системы, чем, скажем, предсказывать, когда подует ветер или когда будет светить солнце.

В июне 2018 года агентство Bloomberg сообщило, что в Великобритании в течение девяти дней практически не производилась ветровая энергия.С 26 мая по 3 июня мощность, вырабатываемая ветряными электростанциями Великобритании, упала с более чем 6000 МВт до менее 500 МВт. Напротив, ученые уже знают объем воды и уровень мощности, который, вероятно, будет генерировать приливное оборудование до начала строительства.

Приливная энергия также относительно эффективна на низких скоростях, в отличие от энергии ветра. Вода имеет в тысячу раз более высокую плотность, чем воздух, и приливные турбины могут вырабатывать электричество со скоростью всего 1 м / с или 2.2 миль в час. Напротив, большинство ветряных турбин начинают вырабатывать электроэнергию со скоростью 3–4 м / с или 7–9 миль в час.

Более того, технологический прогресс в отрасли приведет только к более дешевым и устойчивым решениям в области приливной энергетики.

«Исторически преобразователи волновой энергии были дорогими и большими по сравнению с их выходной мощностью. Но мы не должны допустить, чтобы это определяло будущее индустрии приливов и отливов. Около 10-20% мирового спроса на электроэнергию можно удовлетворить за счет энергии волн », — говорит Диего Павия, генеральный директор InnoEnergy.

«Это очень предсказуемый источник энергии, который, как правило, компенсирует непостоянство солнечной и ветровой энергии, уравновешивая сеть с низкими ценами на энергию. Один из наших активов, CorPower, бросает вызов тому, как отрасль относится к волновой энергии, используя принципы человеческого сердца. Благодаря преобразователю волновой энергии компания может обеспечить поглощение волновой энергии в пять раз больше, чем другие технологии. Вот почему нельзя упускать из виду мощь волновой энергии ».

Преимущества: долговечность оборудования

Приливные электростанции могут работать намного дольше, чем ветряные или солнечные, примерно в четыре раза дольше.Приливные заграждения представляют собой длинные бетонные конструкции, обычно возводимые в устьях рек. Вдоль заграждений есть туннели с турбинами, которые поворачиваются, когда вода с одной стороны перетекает через заграждение на другую сторону. Считается, что эти похожие на плотину конструкции имеют срок службы около 100 лет. Например, La Rance во Франции работает с 1966 года и продолжает ежегодно вырабатывать значительное количество электроэнергии.

Ветряные турбины и солнечные панели обычно поставляются с гарантией от 20 до 25 лет, и хотя некоторые солнечные элементы достигли 40-летней отметки, они обычно деградируют с нулевой скоростью.КПД 5% в год.

Более длительный срок службы приливной энергии делает ее намного более конкурентоспособной в долгосрочной перспективе. Даже атомные электростанции не работают так долго. Например, согласно отчету BBC , новая атомная станция Hinckley Point C, которую планируется построить в Сомерсете, Великобритания, после завершения строительства будет обеспечивать электроэнергией около 60 лет.

Недостатки приливной энергии: отсутствие исследований

Хотя истинное влияние приливных заграждений и турбин на морскую среду полностью не изучено, были проведены некоторые исследования того, как заграждения влияют на уровень океана и могут иметь такие же негативные последствия, как гидроэнергетика.

В отчете 2010 года, подготовленном по заказу Национальной ассоциации исследователей океана и атмосферы США и озаглавленном «Влияние развития приливной энергии на окружающую среду», было выявлено несколько экологических эффектов, включая «изменение течений и волн», «излучение электромагнитных полей» (ЭМП). ) и его влияние на морскую жизнь, а также «токсичность красок, смазок и противообрастающих покрытий», используемых при производстве оборудования.

Тихоокеанская северо-западная национальная лаборатория (PNNL) изучала воздействие приливной турбины в Странгфорд-Лох у побережья Северной Ирландии.Лаборатория морских наук PNNL была особенно заинтересована в том, как приливная турбина повлияла на местных тюленей, серых тюленей и морских свиней, обитающих в этом районе. Изученная турбина производства Атлантиды могла отключаться при приближении более крупных млекопитающих.

Тем не менее, необходимы дальнейшие исследования.

«Естественные приливы и отливы океана могут быть обильным и постоянным источником энергии. Но прежде чем мы сможем разместить силовые устройства в воде, нам нужно знать, как они могут повлиять на морскую среду », — сказала океанограф PNNL Андреа Коппинг в исследовательской статье.

«Мы должны заранее доказать, что удара нет, и мы не можем. У нас нет конкретных доказательств, только теории, основанные на существующих знаниях и компьютерном моделировании ».

Недостатки: влияние выбросов ЭМП

Электромагнитное излучение также может нанести ущерб чувствительной морской жизни. Сотрудник PNNL, морской эколог Джефф Уорд, сказал, что организация наблюдала, как ЭМП повреждают способность молоди лосося кижуча распознавать хищников и уклоняться от них, или отрицательное влияние на крабов Дандженесса обнаруживать запахи через их антеннулы.Они также наблюдают, привлекают или отталкивают морские обитатели ЭМП в целом.

Уорд сказал на конференции Oceans 2010: «Мы действительно не знаем, пострадают ли животные или нет. На удивление мало всеобъемлющих исследований, чтобы сказать наверняка «.

Хотя до сих пор не проводилось много исследований воздействия ЭМП, исследование Европейской комиссии в 2015 году показало, что ЭМП также могут влиять на миграционные маршруты морских обитателей в этом районе.

К ЭМП чувствительны особые виды: акулы, скаты, скаты, ракообразные, киты, дельфины, костистые рыбы и морские черепахи.Многие из этих животных используют естественные магнитные поля для навигации по окружающей среде.

Наиболее убедительным исследованием, согласно данным Европейской комиссии «Влияние шума, вибрации и электромагнитных излучений от морских возобновляемых источников энергии на окружающую среду», было наблюдение миграции угрей. Исследование показало, что ЭМП заставляло угрей отклоняться от своего инстинктивного маршрута миграции, но «особи не отвлекались слишком долго и возобновляли свою первоначальную траекторию».

Другой эксперимент показал, что бентосные эластожаберные животные, в том числе акулы, скаты и скаты, были привлечены источником ЭМП, испускаемого из подводного шлангокабеля.Опять же, не было убедительных доказательств каких-либо кумулятивных вредных эффектов.

Недостатки: высокая стоимость строительства

Нельзя избежать того факта, что за приливной силой приходится одна из самых высоких предварительных цен. Предлагаемый проект Tidal Lagoon в заливе Суонси в Уэльсе, Великобритания, оценивается в 1,3 миллиарда фунтов стерлингов (1,67 миллиарда долларов). Вышеупомянутая приливная электростанция на озере Сихва стоила 560 миллионов долларов, а La Rance стоила 620 миллионов франков еще в 1966 году. С помощью онлайн-калькулятора пересчета и инфляции в 2018 году эта сумма составила примерно 940 миллионов долларов.

Для сравнения, солнечный парк в пустыне Тенгер стоил около 530 млн долларов при общей установленной мощности 850 МВт, что делает его более рентабельным, чем озеро Сихва, при общей мощности 254 МВт. Аналогичным образом, ветряная электростанция Роско обошлась в 781 МВт примерно в 1 миллиард долларов, по сравнению с приливным проектом в заливе Суонси, который, как ожидается, вырабатывает в общей сложности около 320 МВт.

Хотя долгосрочные затраты на производство энергии относительно высоки по сравнению с другими системами возобновляемой энергии, первоначальная стоимость строительства делает инвестирование в приливную энергию особенно рискованным предприятием.

Во-первых, установка системы приливов и отливов является технологически сложной задачей. Производители конкурируют с движущимся океаном, а оборудование и технические знания, необходимые для успешного построения системы, обычно очень дороги, особенно по сравнению с ветряной или солнечной фермой.

Второй расход относится к пункту, затронутому в предыдущем разделе. Компаниям, управляющим системой приливной энергетики, необходимо проводить постоянный анализ ее воздействия на конкретную среду, в которой они работают.Это требует исследований и оценок со стороны экологов, морских биологов и географических экспертов для смягчения последствий разрушения уязвимых экосистем, что может быть дорогостоящим.

Тем не менее, доцент кафедры энергетических систем Университета штата Орегон Тед Бреккен уверен, что технологический прогресс поможет снизить некоторые из этих затрат, заявив Yale Environment 360 : «Технология продолжает развиваться, и это хорошая новость. Но большая проблема — снизить стоимость.Прямо сейчас существует реальность выживания, пока мы туда доберемся.

«В какой-то момент все простые и дешевые установки для ветра и солнечной энергии будут выполнены. А дальше идет энергия океана ».

Связанные компании

Определение> Приливная электростанция

Приливная электростанция — это установка, вырабатывающая электроэнергию с использованием возобновляемого источника энергии: приливов и отливов.

Приливы и отливы воды под влиянием приливов и, следовательно, силы тяжести, могут использоваться неограниченное время для вращения колес приливных мельниц или, в случае приливных электростанций, гидроэлектрических турбин.

Завод в Рансе во Франции — одна из таких электростанций, использующих приливы и отливы для производства электроэнергии.

Приливная электростанция: два метода преобразования энергии

Существует два метода преобразования приливной энергии в электричество: использование потенциальной энергии воды благодаря изменениям уровня воды между приливом и отливом; nbsp; использование кинетической энергии водных масс, приводимых в движение приливом и отливом. (приливные течения).

• Первый метод используется на приливных мельницах и электростанциях, таких как приливная электростанция Rance. Приливные мельницы и электростанции обычно требуют значительной инфраструктуры в местах с очень широким диапазоном приливов и отливов. Это относится, например, к заливу Мон-Сен-Мишель (устье реки Ранс) или заливу Фанди, где приливные электростанции используют диапазон приливов около 10 метров. Размер этих установок и их расположение в экологически важных районах приводят к высоким экологическим и экономическим издержкам, которые значительно ограничивают развитие этой техники.
• С другой стороны, второй метод гораздо более перспективен как с точки зрения количества эксплуатируемых площадок, так и с точки зрения воздействия на окружающую среду. Таким образом, текущие проекты приливных электростанций заключаются в установке морских энергетических парков (океанских турбин) там, где приливные течения являются благоприятными.

Преимущества приливных электростанций

Основное преимущество приливных электростанций (которые представляют собой тип гидроэлектростанций), помимо производства возобновляемой энергии, заключается в том, что они могут обеспечивать предсказуемую, регулярную выработку, в отличие от ветряных или фотоэлектрических станций.

Разрез плотины приливной электростанции Ранс. Турбина, которая преобразует потенциальную энергию воды, накопленной во время прилива, в электричество, показана красным. © Клипер, Wikimédia CC by-sa 3.0

Приливная электростанция — 1 Фото

---

коннексы

«Самая мощная приливная турбина в мире» начинает экспортировать электроэнергию в сеть

Приливная турбина весом 680 метрических тонн, названная «самой мощной в мире», начала производство электроэнергии, подключенной к сети, в Европейском центре морской энергии на Оркнейских островах, расположенном на архипелаге к северу от материковой Шотландии.

Эта новость знаменует собой еще один важный шаг вперед для зарождающегося сектора морской энергетики Великобритании.

В объявлении в среду шотландская инженерная фирма Orbital Marine Power объяснила, как ее турбина O2 мощностью 2 мегаватта была закреплена в водоеме под названием Fall of Warness , с подводным кабелем, соединяющим ее с местной электросетью на суше.

Ожидается, что турбина длиной 74 метра будет «работать в водах Оркнейских островов в течение следующих 15 лет», — заявили в компании, — и будет «способна удовлетворить ежегодную потребность в электроэнергии около 2 000 британских домов».»

Подробнее о чистой энергии от CNBC Pro

Турбина также настроена на передачу энергии на наземный электролизер, который будет вырабатывать так называемый зеленый водород. В своем заявлении генеральный директор Orbital Marine Power Эндрю Скотт описал произошедшее в среду. новости как «важная веха для O2».

Финансирование строительства O2 поступило от государственных кредиторов через Abundance Investment. Правительство Шотландии также предоставило поддержку в размере 3,4 миллиона фунтов стерлингов (около 4,72 миллиона долларов США) через свой фонд Saltire Tidal Energy Challenge Fund .

Майкл Мэтисон, секретарь кабинета министров Шотландии по вопросам нулевой чистоты, энергетики и транспорта, сказал, что его страна «идеально расположена для использования огромного мирового рынка морской энергии».

«Установка O2 компании Orbital Marine Power, самой мощной в мире приливной турбины, является моментом гордости для Шотландии и важной вехой на нашем пути к чистому нулю», — добавил он.

Заглядывая в будущее, Orbital Marine Power заявила, что «нацелена» на коммерциализацию своей технологии за счет развертывания многомегаваттных массивов.

Обладая протяженностью в несколько километров береговой линии, Великобритания в целом является домом для ряда проектов, связанных с морской энергией.

В апреле было объявлено, что рассчитанный на год исследовательский проект, посвященный потенциалу технологий приливов, волн и плавающего ветра, получил поддержку со стороны Marine-i, программы, ориентированной на инновации в таких областях, как морская энергия.

Проект будет базироваться на островах Силли, архипелаге, расположенном у юго-западного побережья Англии, и возглавить проект Isles of Scilly Community Venture, Planet A Energy и Waves4Power.

В реках тоже есть потенциал. Еще в марте администрация лондонского порта дала разрешение на испытания технологии приливной энергии на участке реки Темзы, шаг, который в конечном итоге может помочь обезуглерожить операции, связанные с рекой.

Несмотря на то, что интерес к морским энергетическим системам, похоже, растет, нынешнее влияние отрасли и ее технологий остается небольшим.

Данные Ocean Energy Europe показывают, что в прошлом году в Европе было добавлено всего 260 киловатт мощности приливных потоков, в то время как было установлено всего 200 киловатт энергии волн.

По данным отраслевого органа WindEurope, в 2020 году в Европе было установлено 14,7 гигаватт ветроэнергетических мощностей.

Как работает приливная энергия?

Есть много различных типов возобновляемых источников энергии. Одним из источников с самым большим потенциалом является приливная энергия, которая основана на изменении приливов в океане для производства электроэнергии.

Но как именно можно получить прилив, чтобы привести город в действие?

Мы узнаем, как работает приливная энергия, где она используется и чего нам ожидать в будущем.

На этой странице:

Что такое приливная энергия?

Приливная энергия — это форма гидроэнергетики, которая работает за счет использования кинетической энергии, создаваемой подъемом и падением океанских приливов и течений, также называемых приливными потоками, и превращает ее в полезную электроэнергию.

Чем больше диапазон приливов или разница высот между уровнем моря во время прилива и отлива, тем больше энергии может быть произведено.

Приливы и отливы колеблются благодаря гравитационному притяжению Солнца и Луны.Приливная энергия — это чистый и возобновляемый источник энергии — он не выделяет парниковых газов, поскольку производит электричество. Приливная энергия применима только для крупных коммерческих проектов.

Приливы содержат невероятное количество энергии, настолько большое, что Национальная лаборатория возобновляемых источников энергии подсчитала, что океан может обеспечить одну треть электроэнергии, необходимой в Соединенных Штатах.

Как работает приливная сила?

Есть три основных способа использовать энергию, создаваемую приливами и течениями в водоеме: приливные турбины, приливные заграждения и приливные ограждения.

Приливная турбина

Приливные турбины очень похожи на ветряные, за исключением того, что они расположены ниже поверхности воды, а не над сушей или над землей. Водяной поток толкает лопасти турбины, которая подключена к генератору, вырабатывающему электричество.

Приливные турбины могут производить гораздо больше электроэнергии, чем ветряные электростанции, в основном потому, что вода намного плотнее воздуха. Однако высокая плотность воды также означает, что приливные турбины должны быть намного мощнее ветряных, что делает их более дорогими в производстве.

Приливные турбины большие, но они не сильно нарушают экосистему вокруг себя. Они могут вызвать повреждение при столкновении, как ветряные турбины, однако, с морскими обитателями, но лопасти имеют тенденцию двигаться медленно, поэтому это не вызывает особой озабоченности. Они также излучают низкий уровень шума, который может поражать морских млекопитающих.

Приливная плотина

Приливные заграждения представляют собой плотины с низкими стенками, обычно устанавливаемые на приливных бухтах или эстуариях.

Подобно традиционным плотинам гидроэлектростанций, шлюзовые ворота используются для создания резервуара с одной стороны плотины.Заграждение прикреплено к морскому дну, а верхняя часть плотины находится чуть выше того места, где уровень воды достигает во время наивысшего прилива.

Приливные турбины расположены в нижней части плотины, внутри туннеля, через которые проходит вода.

Приливные плотины выглядят как традиционные плотины гидроэлектростанций. Турбины, расположенные вдоль дна заграждения, поворачиваются при набегающем и исходящем приливах.

Во время прилива вода течет по турбинам по мере подъема воды.Затем вода течет обратно через турбины, когда наступает отлив. Турбины подключены к генератору, который вырабатывает электричество.

Приливные заграждения — самый эффективный способ использовать приливную энергию, но они также являются наиболее дорогостоящими.

Для их строительства требуется целая бетонная конструкция, что может стоить немалых денег. Заграждения также оказывают большее воздействие на окружающую среду, чем приливные заборы или турбины.

Поскольку они, по сути, представляют собой подводную стену, рыбы и другие морские существа не могут пройти сквозь них, вызывая множество последствий для местной экосистемы.

Приливная ограда

Приливная ограда похожа на гибрид между приливными заграждениями и приливными турбинами.

Турникеты с вертикальными приливными ограждениями устанавливаются вместе в «заборную» конструкцию, отсюда и название «приливная ограда». Вместо того, чтобы вращаться, как пропеллер, приливные ограждения вращаются, как турникет.

Для производства электричества энергия приливных течений толкает лопасти турникета, которые подключены к генератору.

Приливные ограждения имеют вертикальные лезвия, которые толкаются движущейся водой.Эти вертикальные турбины устанавливаются вместе как забор, но для них не требуется большая бетонная конструкция, как приливные заграждения.

Обычно они устанавливаются между массивами суши в таких местах, как водозаборы и стремительные потоки. Они полностью погружены под воду и мало влияют на окружающую экосистему.

Где используется приливная энергия?

Приливная энергия пока не является широко используемым источником энергии. В мире действуют всего девять приливных электростанций.

Однако планируется и больше, поскольку технологии приливной энергии становятся более точными. Многие из предлагаемых приливных электростанций предназначены исключительно для исследовательских целей, но количество коммерческих электростанций растет.

Испытательные полигоны для производства приливной энергии появляются в разных местах, чтобы узнать больше о том, как работают системы приливной энергии. Один из самых известных полигонов находится в заливе Фанди в Канаде.

Исходя из того, что мы знаем сейчас, кажется, что приливная энергия имеет большой потенциал, чтобы помочь нам отказаться от ископаемого топлива в будущем.

Приливная электростанция La Rance

Приливная электростанция Ла Ранс во Франции — первая приливная электростанция. Источник изображения: Power Technology

Первая крупномасштабная система приливной энергии, La Rance Tidal Power Station, открылась в 1966 году в Бретани, Франция.

Энергия вырабатывается приливной плотиной, состоящей из 24 приливных турбин. Его установленная мощность составляет 240 мегаватт, а средняя годовая мощность составляет около 600 гигаватт-часов в год.

Этого достаточно для производства электроэнергии более чем 50 000 американских домов в год.

Приливная электростанция на озере Сихва

Приливная электростанция на озере Сихва — крупнейшая электростанция в мире. Источник изображения: Международная ассоциация гидроэнергетики

Самая большая приливная электростанция в мире — это приливная электростанция на озере Сихва в Южной Корее.

Проект приливов и отливов на озере Сихва также представляет собой приливную плотину, в которой использовалась существующая морская дамба, построенная для смягчения последствий наводнений.Предполагаемая годовая выработка электроэнергии составляет 552 гигаватт-часа в год.

Приливная энергия будущего

Хотя генераторы приливной энергии широко не используются, они обладают огромным потенциалом. По оценкам некоторых экспертов, производство энергии приливных потоков может обеспечить более 150 тераватт-часов энергии в год. Это больше энергии, чем все Соединенное Королевство потребляет ежегодно.

Плюс, производство приливной энергии предсказуемо. В отличие от других возобновляемых источников энергии, таких как энергия ветра, мы точно знаем, когда изменятся приливы, и, следовательно, точно знаем, когда будет производиться электроэнергия.

Еще одним преимуществом является то, что вода настолько плотная, что даже при низких скоростях приливного течения приливные турбины все равно могут генерировать большое количество энергии.

Самым большим недостатком приливной энергии является ее дороговизна. Фактически, проект приливной энергетики в Соединенном Королевстве, названный Tidal Lagoon Swansea Bay, был отклонен из-за финансовых факторов. Кроме того, это может оказать серьезное влияние на окружающую экосистему.

Хорошая новость заключается в том, что по мере того, как технология приливной энергии продолжает совершенствоваться, стоимость установки приливных электростанций будет снижаться.Ознакомьтесь с нашей статьей о плюсах и минусах приливной силы для получения дополнительной информации.

Если вы ищете способ принять участие в революции возобновляемых источников энергии, подумайте об установке солнечных батарей. Наш калькулятор солнечных батарей подскажет, сколько вы можете сэкономить с помощью солнечной энергии.

Сколько денег может вам сэкономить солнечная крыша?

Основные выводы

• Приливная энергия использует энергию, создаваемую приливом и отливом в океане, и преобразует ее в полезную электроэнергию с помощью турбин.
• Наиболее распространенными технологиями, используемыми для использования приливной энергии, являются приливные турбины, приливные заграждения и приливные ограждения.
• Приливная электростанция в Ла-Рансе — старейшая крупномасштабная приливная электростанция, вырабатывающая достаточно электроэнергии, чтобы обеспечить электроэнергией более 50 000 американских домов в течение всего года.
• Приливная электростанция на озере Сихва в Южной Корее является крупнейшей приливной электростанцией в мире и вырабатывает около 552 гигаватт-часов электроэнергии в год.