News

Энергия морских приливов

Опубликовано: 12/06/2008

На морских побережьях источником энергии могут служить приливы и отливы, создаваемые притяжением луны (как волны – солнцем).

Существуют два способа использования этой энергии приливными электростанциями (ПЭС). Первый использует тот же принцип, что и обычные ГЭС: принимающая турбина располагается ниже приливного уровня и сила падающей воды вращает турбины, связанные с электрическим генератором. Другой способ использует энергию движения воды – перепад уровней «полной» и «малой» воды во время прилива и отлива. При этом на морском дне устанавливается плотина, отсекающая залив от моря и состоящая из ряда мельниц, подобных ветряным, чьи вращающиеся турбины связаны с электрогенераторами, подающими выработанный ток на прибрежные электростанции. Система меняет направление турбинных лопастей при смене направления движения воды. Для постройки ПЭС перепад высот приливов и отливов должен составлять не менее пяти метров.[1] Потенциал энергии морских приливов в мире равен 450 Твт-ч в год.[2] Для сравнения, например, малая гидроэнергия в 1995 году вырабатывала 115 ТВт-ч в год, в 2010-м этот показатель планируется повысится до 220 ТВт-ч.[3] Т.е. можно полагать, что запасы приливной энергии планеты могут играть заметную роль в дальнейшем прогрессе человеческого общества.

В России энергетический потенциал морских приливов, по мнению ученых, может составить до 25% всего энергопотребления.[4]

Проблемы

— стоимость энергии приливных электростанций.

— пульсация энергии, обусловленная цикличностью приливов в течение полумесячного периода.

Выход: при совместной работе в одной энергосистеме с мощными тепловыми электростанциями, энергия, вырабатываемая ПЭС, может быть использована для покрытия пиковых нагрузок энергосистемы, а входящие в эту же систему ГЭС, имеющие водохранилища сезонного регулирования, могут компенсировать внутримесячные колебания энергии приливов.

Преимущества ПЭС:

— использует возобновляемый источник энергии;

— устойчиво работает в энергосистемах с гарантированной постоянной месячной выработкой электроэнергии. (Выработка энергии на ПЭС не зависит от водности года);

— не загрязняет атмосферу вредными выбросами в отличие от тепловых станций;

— не приводит к затаплению земель в отличие от гидроэлектростанций, т.к. отсутствует необходимость создания водохранилищ;

— не представляет потенциальной опасности радиоактивного загрязнения в отличие от атомных электростанций;

— легче в обслуживание и долговечнее, чем океанические электростанции преобразующие волновую энергию;

-капитальные вложения для сооружения ПЭС не превышают затраты на строительство ГЭС благодаря апробированному в России наплавному способу строительства[5] и применению нового технологичного «ортогонального» гидроагрегата;

-относительно дешевая стоимость производимой электроэнергии. (доказано за 35 лет на ПЭС Ранс — Франция).

Среди недостатков использования ПЭС обычно упоминаются:

— размах мельничных лопастей придонных ПЭС препятствует навигации в районах расположения станций;

— возможное нанесение ущерба морской флоре и фауне при строительстве и функционирование ПЭС, хотя данный факт активно исследуется и нередко оспаривается.

Экологическая безопасность:

— Плотины ПЭС биологически проницаемы, что позволяет рыбе безпрепятственно проходить через ПЭС;

Ущерб, наносимый ПЭС окружающей среде значительно ниже чем ГЭС. Исследования Полярного института рыбного хозяйства и океанологии подтвердают, что в районе опытно-промышленной Кислогубской ПЭС не было обнаружено погибшей или поврежденной рыбы. К тому же при эксплуатации ПЭС гибнет около 5-10 % планктона — основной кормовой базы рыб, в то время как при работе ГЭС 83-99 %.

— Снижение солености воды в бассейне ПЭС, определяющее экологическое состояние морской фауны и льда составляет 0,05-0,07 %, т.е. практически неощутимо. К тому же в бассейне исчезают торосы и предпосылки к их образованию, не наблюдается нажимного действия льда на сооружение.

— Размыв дна и движение наносов при строительстве ПЭС полностью стабилизируются в течение первых двух лет эксплуатации. Наплавной способ строительства дает возможность не возводить в створах ПЭС временные строительные базы и не сооружать перемычки, что способствует сохранению окружающей среды в районе ПЭС.

— При эксплуатации ПЭС исключен выброс вредных газов, золы, радиоактивных и тепловых отходов.

ПЭС не угрожает человеку, а изменения в районе ее эксплуатации имеют лишь локальный характер.

Российские проекты

В 1968 г. на побережье Баренцева моря в Кислой губе сооружена первая в России опытно-промышленная ПЭС с двуми гидроагрегатами мощностью 400 кВт.[6]

Среди выполненых российских проектов отмечаются: проекты Тугурской ПЭС мощностью 8,0 ГВт и Пенжинской ПЭС мощностью 87 ГВт (или 21,4 ГВт) на Охотском море, для обеспечения электроэнергией Дальневосточного региона РФ, а также замещения органического топлива на 7 млн.т и возможного экспорта электроэнергии в страны Северо-Восточной Азии. На Белом море проектируется Мезенская ПЭС мощностью 8,0 ГВт, для обеспечения электроэнергией потребителей Европейской части РФ и замещения природного газа в энергобалансе РФ.[7]

В настоящее время федеральная гидрогенерирующая компания "ГидроОГК"[8] работает над несколькими проектами строительства приливных станций. Самые мощные из них — до 4-8 ГВт каждая — проектируются в Мезенском заливе Архангельской области и в Тугурском заливе Хабаровского края, где уровнень морских приливов достигает более 15 метров.

С 2008 года планируется строительство промышленной ПЭС в губе Долгая Восточная на северном побережье Кольского полуострова, неподалеку от поселка Териберка, мощность которой составит около 800 МВт. Планируется, что ПЭС покроет потребности в электроэнергии всего северного побережья области, в том числе и создаваемой в Териберке базы "Газпрома" для освоения Штокмановского месторождения газа. Успешные испытания гидроагрегата будущей ПЭС прошли на опытной Кислогубской приливной электростанции. Что дало энергетикам основание начать работы по проектированию и созданию на крайнем севере России мощных экологически чистых приливных станций.[9]

В миреВсего в мире существует не более 10 приливных электростанций. Самая крупная из них – французская Ля Ранс, ее установленная мощность составляет 240 МВт. ПЭС находится в устье реки Ранс в области Бретань и сооружена в 1966 году. Перепад высот прилива и отлива там составляет от 12 до 18 метров. На ней работают 24 турбины, которые действуют в среднем 2200 часов в год. На сегодняшний момент наблюдается повышенный интерес к потенциальным возможностям ПЭС. Так, норвежские компании проводят испытания новых революционных подводных (до 20 метров под водой) технологий строительства ПЭС, позволяющих использовать различный уровень перепада высот приливов и отливов (от 3-х до 20 метров), свойственных для водного ландшафта прибрежной Норвегии. В 2003 году компанией Hammerfest Strøm был введен в действие проект в Хаммерфесте.[10] Построенная ПЭС представляет собой систему придонных мельниц и снабжает электричеством 15-20 домов в ближайших прибрежных районах. В планах компании расширить объем производства и поставлять электричества для всего города Хаммерфест.

Другая норвежская фирма Statkraft проводит испытание концепта, основанного на плавающей подводной якорной металлической конструкции. Четыре турбины которой с диаметром роторов в 22 метра проводятся в действие силой прилива. На испытательный срок в два года она будет помещена в близи побережья Квалсюндет. Конструкция имеет ряд положительных черт: легка в обслуживании, при необходимости может легко транспортироваться к береговым терминалам. В течение всего испытательного периода исследовательской придонной станцией в Трумсо будут проводиться замеры воздействия конструкции на придонную фауну. Ожидается что экологический эффект ее функционирования будет биологически нейтрален, т.к. она не оказывает никаких постоянных воздействий на придонные флору и фауну.[11]

Footnotes:

[1] http://content.mail.ru/arch/21956/1617460.html Return
[2] http://www.energilink.no/leksikon/tidevannskraftverk.aspx Return
[3] http://www.ca-c.org/journal/rus-04-2003/14.niyprimru.shtml Return
[4] http://www.petromagasinet.no/art.asp?id=4781 Return
[5] При наплавном методе строительства приливных станций все самые сложные работы по сборке агрегатов выполняются в промышленных центрах, а готовые наплавные блоки буксируются по воде к месту установки. Наплавной способ строительства позволяет на 30-40% снизить стоимость работ. Return
[6] Это была вторая приливная станция в мире — после французской Ля Ранс Return
[7] http://www.niies.ru/obor.htm Return
[8] Открытое акционерное общество "Федеральная гидрогенерирующая компания" (ОАО "ГидроОГК") создано в соответствии с Распоряжением Правительства Российской Федерации от 01.09.2003 № 1254-р (в редакции от 25.10.2004) в качестве 100%-го дочернего общества ОАО РАО "ЕЭС России" (соответствующее решение принято Советом директоров ОАО РАО "ЕЭС России" 24 декабря 2004 г. ) Return
[9] http://www.izvestia.ru/news/news176222 Return
[10] http://www.energilink.no/leksikon/tidevannskraftverk.aspx Return
[11] http://www.forskning.no/Artikler/2006/mars/1141719544.36 Return