Приливные электростанции: особенности, плюсы и минусы

В существующем мире человек все чаще задумывается о необходимости применения возобновляемых источников энергии при получении электроэнергии, одним из таких, является энергия морских приливов, а для ее преобразования служат приливные электростанции.

Как известно, природные приливы и отливы, взаимосвязаны с движением Луны и Солнца вокруг биосферы планеты Земля, а также от ее движения вокруг своей оси вращения. В зависимости от положения космических тел по отношению к Земле, приливы и отливы могут различаться по свое силе, но так как это явление происходит регулярно, то человек решил, что их можно применить для своего использования.

Принцип работы приливной электростанции

Приливная электростанция – это комплекс инженерных систем, при помощи которых энергия от движения воды, или кинетическая энергия воды, преобразуется в электрическую.

Характер работы – цикличный, это обусловлено периодичностью приливов и отливов.

В период покоя, а это происходит когда отлив заканчивается, или только начинается прилив, кинетическая энергия воды мала, и ее недостаточно. Этот период длится 1-2 часа.

В активный период, ее продолжительность 4-5 часов, энергия водных масс, преобразуется в электрическую энергию. Циклы, в течение суток повторяются 4 раза.

Основным элементом любой электростанции служит генератор, который вырабатывает электрический ток, разница лишь в механизме, приводящем его во вращательное движение. В варианте приливной электростанции, этим механизмом становится гидротурбина. 

Для того чтобы повысить КПД такого сложного комплекса, как приливная электростанция, выбирается местоположение, где регистрируются максимальные приливы. Затем монтируется плотина, которая отделяет акваторию самого моря от прибрежной зоны.

В тело построенной плотины монтируются гидротурбины, которые преобразуют кинетическую поступательную энергию воды, в кинетическую вращательную энергию. Также, чтобы повысить коэффициент использования, изготавливаются резервные водохранилища, которые во время прилива наполняются морской водой.

Во время отлива, набранная водная масса увеличивает количество вырабатываемой электрической энергии, за счет увеличения объема, который проходит через турбину. В качестве механизма, обеспечивающего набор воды во время прилива, выступают также гидротурбины.

Показателем работы электростанции любого типа является ее мощность, которая зависит от технических показателей и вида преобразуемой энергии.

У приливных электростанций мощность установки зависит от:

• характера приливов и отливов, а также их мощности;
• количества и объема резервных водохранилищ;
• количества и мощности гидротурбин.

В связи с тем, что сооружение плотин сильно увеличивает стоимость строительства станции, то и развитие гидроэнергетики этого типа шло довольно медленно. Последние десятилетия появились новые материалы и новые технологии, которые не обошли своим вниманием и энергетику, в свете этого, появились новые типы приливных электростанций.

Принцип действия приливных электростанций нового поколения остался прежним, это преобразование движения водных масс, отличие же в том, что на специальной конструкции, которая закрепляется на дне, монтируются лопасти большого диаметра.

Они вращаются при движении водных масс и через редукторы передают вращательное движение на генераторы.

По конструкции электростанции такого типа напоминают ветряные генераторы, с той лишь разницей, что источником энергии у ветряных установок служит ветер, а у приливных станций – вода.

Плюсы и минусы использования

У любого агрегата всегда есть положительные и отрицательные аспекты его использования, и именно соотношение этих параметров определяет целесообразность его применения. Приливные электростанции не являются исключением, рассмотрим все плюсы и минусы использования этого источника энергии.

К плюсам использования можно отнести:

1. экологическая безопасность установок;
2. возобновляемый источник энергии;
3. возможность рассчитать количество получаемой энергии в долгосрочной перспективе;
4. низкая себестоимость получаемой электроэнергии;
5. продолжительный срок эксплуатации.

К минусам данного типа электростанций относятся:

1. высокие затраты на строительство при продолжительном сроке окупаемости проекта;
2. малая мощность вырабатываемой энергии;
3. цикличность работы.

Приливные электростанции в России

• Использование источников энергии, способных к возобновлению, которые позволяют получать электроэнергию с низкой себестоимостью, дает ученым и инженерам всех стран, новые идеи и способы воплощения их в жизнь.
• На территории нашей страны уже построен ряд приливных электростанций, и работы в этом направлении продолжаются.
• Успешными проектами являются следующие.

 Кислогубская ПЭС

Расположена в губе Кислая Баренцова моря, в Мурманской области. Работала с 1968 по 1992 год, когда
была поставлена на консервацию. Начиная с 2004 года производилась реконструкция станции, и с 2007 года работа станции была возобновлена. В настоящее время станция работает в штатном режиме.

• Электрическая мощность – 1,7 МВт;
• Тип турбин – ортогональные;
• Количество турбин – 2 комплекта;
• Количество генераторов – 2 шт.;
• ОРУ – 35 кВ.

Малая Мезенская ПЭС

Расположена в Мезенском заливе Белого моря, в Архангельской области. Начало работы – 2007 год, работает по настоящее время.

Основные характеристики:

• Электрическая мощность – 1,5 МВт;
• Тип турбины – ортогональная;
• Количество турбин – 1 комплект;
• Количество генераторов – 1 шт.

Ведутся работы по увеличения мощности и модернизации станции в более крупную Мезенскую ПЭС.

В настоящее время, кроме перечисленных выше, уже успешно реализованных, в стадии разработки и реализации находится еще несколько проектов.

Северная ПЭС

Расположена в губе Долгая-Восточная Баренцова моря, в Мурманской области. Проектная мощность 12,0 МВт, годовая выработка электрической энергии составит 23,8 млн. кВт/часов.

Пенжинская ПЭС

Расположена в Пенжинской губе залива Шелихоа в Охотском море.

Проектная мощность 21,4 ГВт, годовая выработка электрической энергии составит 50,0 млрд. кВт/часов.

Тугурская ПЭС

Расположена в Тугурском заливе Охотского моря, в Хабаровском крае.

Проектная мощность 8,0 ГВт, годовая выработка электрической энергии составит 20,0 млрд. кВт/часов.

Использование приливных электростанций за рубежом

Использование природной энергии широко распространено во многих странах мира, так приливные электростанции успешно работают в США, Франции, Канаде, Норвегии, Южной Корее, Великобритании, Китае и Индии. Важными условиями наличия подобных энергетических объектов являются: наличие технических возможностей и присутствие собственных морских побережий.

Рассмотрим несколько зарубежных проектов

Великобритания

В настоящее время там же в Великобритании на реке Северн идёт подготовка по реализации проекта в строительстве уже самой большой и мощной приливной электростанции. Проектная мощность составляет 8,6 ГВт.

США

Первая подобную станцию, в этой стране, начали строить в 1935 году. В настоящее время успешно реализованы несколько проектов, и есть проекты в стадии разработки.

Южная Корея

ПЭС «Shihwa», которая построена в 2003 году, имеет мощностью 254 МВт, и затем до 2011 года прошла модернизацию. Объем вырабатываемой электроэнергии составляет 550 млн. кВт/часов ежегодно.

В планах строительство еще нескольких электростанций подобного типа.

Канада

ПЭС «Аннаполис» была построена в 1985 году в заливе Фанди и имеет мощность 20 МВт.

Норвегия

ПЭС «Хаммерфест.», мощностью 300 кВт, была построена в 2003 году

Франция

Хотя использованием возобновляемых источников энергии интересуется большое количество специалистов из разных стран нашей планеты, тем не менее широкое распространение способ использования энергии природных приливов и отливов пока не получил. Это обусловлено рядом объективных причин.

Причины малой распространенности приливных станций

Мировой океан обладает огромным потенциалом, энергией которого можно обеспечить почти 20% от необходимого количества энергопотребления.

1. При строительстве станций подобного типа приходится осуществлять вывод из общего пользования прибрежных территорий, что обусловлено организацией бассейна станции (строительство резервных бассейнов и охранные мероприятия).
2. Высокая стоимость при малой проектной мощности, что определяет большой срок окупаемости проекта.

Приведенные выше причины постепенно утрачивают свою актуальность, т. к.

при использовании новых типов станций с лопастно-редукторными агрегатами, позволяет отказаться от строительства плотин и резервных бассейнов, что значительно снижает стоимость строительства и снижает сроки окупаемости проекта.

А разработка новых, более мощных генераторов, позволяет получать большее количество электрической энергии, при тех же исходных параметрах первичной энергии, которой является энергия приливов и отливов.

Источник: https://alter220.ru/voda/prilivnye-elektrostantsii.html

Энергия мирового океана или подробнее о плюсах и минусах ПЭС. (krol_jumarevich)

Над проблемой использования энергии морского прилива ученые работают давно. В России школа по ее изучению была создана Л.Б. Бернштейном еще 60 лет назад. А первые приливные электростанции — и в нашей стране, и за рубежом — появились в конце 1960-х годов.

«Институт Гидропроект» и его научно-исследовательский сектор (сейчас — Институт энергетических сооружений — НИИЭС) вот уже более пятидесяти лет занимается проектированием и созданием наплавных конструкций при строительстве гидроэнергетических и гидротехнических сооружений.

С помощью наплавного способа строительства по проектам этого учреждения были созданы Кислогубская приливная электростанция, наплавные фундаменты для опор высоковольтных линий 330 кВ перехода через Каховское водохранилище, а также два водопропускных сооружения комплекса защиты Санкт-Петербурга от наводнений.

О необходимости использования приливной энергии

Потенциально возможная мощность ПЭС для 119 рассмотренных створов побережья Мирового океана составляет 811 млн. кВт, с годовой выработкой 2037 млрд. кВт/ч, а это около 15% всего современного мирового потребления энергии.

В настоящее время действует уже 10 ПЭС. Это промышленная ПЭС Ранс во Франции мощностью 240 кВт, пущенная в эксплуатацию в 1967 году,

а также экспериментальные ПЭС: Кислогубская в России (400 кВт, 1968 г.),

Аннаполис в Канаде (20 МВт, 1985 г.) и семь электростанций в Китае суммарной мощностью 10 МВт.

А за последнее десятилетие разработаны проекты новых ПЭС: Северн и Мерсей в Англии, Камберленд и Кобекуид в Канаде, Тугурской и Мезенской в России.

Кроме того, ведутся исследования и проектные разработки ПЭС в Индии,  Австралии. А в Южной Корее ПЭС строят больше всех в мире, совмещая их генерацию с одной из самых развитых комплексов ГАЭС :

Самая мощная в мире ПЭС Sihwa в Южной Корее

ГАЭС Yangyang мощность 1000 МВт (4х250 МВт). Годы строительства: 1996-2010. Станция имеет, по всей видимости, самый высокий напор среди ГАЭС, целых 817 м. 

Энергия ПЭС прерывиста в суточном и неравномерна в месячном периодах, но ее величина неизменна в течение месяца, а это гарантия того, что она может использоваться в энергосистемах бесконечно длительный срок.

Как используется энергия прилива

Наиболее эффективной оказалась модель использования приливной энергии, разработанная в России. По этой модели морские заливы при возведении сооружений электростанции отсекаются целиком — это дает наибольшее количество энергии и существенно уменьшает затраты на строительство.

Комплекс ПЭС — ГЭС наиболее полно раскрывает возможности ПЭС. Для этого на ГЭС должны быть установлены дополнительные агрегаты, а в водохранилище ГЭС должен быть выделен дополнительный объём для осуществления компенсирующего регулирования.

Такое регулирование по глубине и продолжительности может быть суточным, требующим незначительного увеличения энергетического объёма водохранилища, при котором отдача ПЭС в выходные дни переносится на рабочие дни недели, и межсизигийным, которое является основным при совместной работе ПЭС — ГЭС. Ввиду симметричности отклонений от средней величины прилива в течение репрезентативного периода лунного месяца и его небольшого значения необходимый дополнительный объём водохранилища (выраженный в кВт ч) составляет всего — 2% годовой выработки ПЭС, что значительно меньше, чем требуется для многолетнего регулирования речной ГЭС.

Если короче, то потоки энергии, полученные на приливных электростанциях, объединяются в энергосистеме с энергией других типов электростанций, взаимно обогащая друг друга.

Вопросы затрат на строительство

При экономическом обосновании проектов ПЭС возник вопрос преодоления барьера стоимости.

Дело в том, что строительство ПЭС Ранс оказалось в два раза дороже строительства сопоставимой гидроэлектростанции — из-за сооружения на морской акватории строительных перемычек. Для решения проблемы Л.Б.

Бернштейном было предложено использовать давно известный, но никогда не применявшийся при строительстве электростанций наплавной способ строительства.

Снижение стоимости ПЭС предполагается получить и с помощью созданной в НИИЭС ортогональной гидромашины.

Ее применение позволит снизить почти в полтора раза затраты на оборудование ПЭС (а в общей смете строительства они составляют 40-50%), значительно сократить размеры водосливной плотины гидроузла — благодаря увеличению на 40% (по сравнению с осевыми турбинами) пропускной способности, а также уменьшить размер здания электростанции и упростить конструкцию труб. Главное же достоинство ортогональной машины — дешевизна и простота ее изготовления, причем не на специализированных турбиностроительных заводах, а на обычных механических массовыми сериями.

Другая проблема заключалась в обеспечении долговечности конструкций. Понятно, что строить сооружения, которые выйдут из строя через несколько лет, бессмысленно.

Тридцатилетняя эксплуатация Кислогубской ПЭС опровергла мнение о неизбежности разрушения бетонов в зоне прилива северных морей.

Особое внимание было уделено защите от коррозии. Полную защиту от электромеханической коррозии всех железобетонных конструкций ПЭС, металлической диафрагмы плотины и гидроагрегата обеспечивает система катодной защиты. За 30 лет эксплуатации следов коррозии здесь обнаружено не было, в то время как в естественных условиях скорость коррозии металла достигает 1 мм в год.

Была также проблема защиты поверхностей (бетона и металлического оборудования) от обрастания. Биомасса обрастателей, образуя жесткий слой в 15-20 см, весом до 230 кг на квадратный метр, могла вызвать зарастание водоводов и значительное увеличение веса конструкции.

Для ПЭС были разработаны необрастающие бетоны с биоцидными добавками. На особо важном участке — турбинном водоводе — была установлена экологически безопасная система защиты, основанная на принципе воздействия раствора активного хлора на биомассу в пределах водовода.

Экологическая безопасность

Экологическая безопасность ПЭС была доказана исследованиями в России и за рубежом. Биологическая стабилизация флоры и фауны в бассейне ПЭС Ранс произошла через 10 лет и сохраняется благодаря постоянному водообмену с морем.

Новые условия изменили, но не обеднили качественный и количественный состав гидробионтов в бассейне ПЭС и даже привели к двойному увеличению биомассы донного сообщества.

Здесь отмечается увеличение рыбной массы и урожая моллюсков на подводных плантациях, а также улучшение условий существования птиц на всем протяжении бассейна.

На Кислогубской ПЭС были проведены опытные пропуски через плотину промысловой рыбы — и ни одна из выловленных особей не получила повреждений. Минимальными оказались и потери от пропуска через агрегат ПЭС зоопланктона.

Исследованиями установлено, что на капсульном гидроагрегате ПЭС гибнет всего 4-5% биомассы планктона, тогда как на осевом гидроагрегате ГЭС — до 85%.

На крупных ПЭС, где будут использоваться гидроагрегаты с диаметром рабочего колеса до 10 метров (в три раза больше, чем на Кислогубской ПЭС), проблем выживания зоопланктона и пропуска рыбы, видимо, не возникнет вообще.

Также были проведены и другие исследования, показавшие, например, что колебания солености воды в бассейне (фактор, определяющий экологическое состояние морской фауны и льда) не превышают 0,07%, т.е. несущественны.

По данным исследований для Тугурской ПЭС, приливные электростанции положительно влияют на смягчение ледового режима в бассейнах: количество льда уменьшается почти вдвое, также уменьшается толщина льда, торосы, и нажимное действие льда со стороны моря.

Процессы динамического изменения морского дна вследствие отсечения бассейна ПЭС от моря (размывы, движения наносов) стабилизируются уже через два года эксплуатации станции.

Другое главное преимущество — отсутствие (в отличие от АЭС и ТЭС) вредных для здоровья и губительных для природы выбросов газа, золы, радиоактивных и тепловых отходов при добыче, транспортировке, сжигании или захоронении топлива, а также предотвращение сжигания кислорода в воздухе.

Подсчитано, что только сооружение Тугурской и Мезенской ПЭС предотвратит выброс 250 млн. тонн углекислого газа, золы, окислов серы и азота и сохранит около 200 млн. тонн кислорода. Именно экологический фактор — главное обоснование необходимости строительства приливных электростанций.

Экономическая эффективность

Об экономической эффективности приливных электростанций можно судить на основе следующих данных. На промышленной ПЭС Ранс стоимость энергии ниже, чем на других электростанциях в системе Electricite de France. Так, на 1995 год стоимость 1 кВт/ч электроэнергии на ПЭС составила 18,50, на ГЭС — 22,61, на ТЭС — 34,20 и на АЭС — 26.15 сантима.

В России при сравнении вариантов сооружения Тугурской ПЭС и Амгуньской АЭС был установлен явный приоритет ПЭС: себестоимость 1 кВт/ч на ПЭС равнялась 2,4, а на АЭС — 8,7 коп. в ценах 1996 года.

В настоящее время преодолен и так называемый экономический фактор ПЭС — сравнительная эффективность капитальных затрат на строительство. Например, капиталовложения в строительство Тугурской ПЭС составят в современных ценах 882 доллара за кВт, Мезенской — 1076, а на новых Гилюйской и Средне-Учурской ГЭС — 994 и 1005 долларов соответственно.

Характеристика ПЭС в России.

ПЭС	Море, макс.прилив,м	Стадия, год	Мощность, ГВт
Кислогубская	Баренцево, 3.95	Работает с 1968	0,04
Северная	Баренцево, 3.87	ТЭД, 2006	12,0
Мезенская	Белое, 10.3	Материалы к ТЭД, 2006	8,0
Пенжинская (южный створ)	Охотское, 11.0	Проектные материалы, 1972— 1996	87,9
Пенжинская (северный створ)	Охотское, 13.4	Проектные материалы, 1983— 1996	21,4
Тугурская	Охотское 9.0	ТЭО, 1996	6,8—7,98
Малая Мезенская	Баренцево	Работает с 2007 г.	0,15

• Минусы
• Широкое внедрение ПЭС ограничивают и ряд их недостатков , в том числе:
• 1) Работают с перерывами. Несовпадение основных периодов возникновения приливов (12 ч 25 мин и 24 ч 50 мин) с привычным для человека периодом солнечных суток (24 ч); в связи с чем возникает сдвиг по фазе между оптимальными генерацией и потреблением энергии;

2) ПЭС можно строить лишь на берегах океанов и морей. А если приливная станция находится далеко от ближайшего крупного центра использования энергии, потребуются длинные и дорогие линии электропередачи. 

3) Изменение высоты прилива с периодом две недели, что приводит к колебаниям мощности ПЭС;

4) Большие расходы воды при относительно низких напорах приводят к необходимости использования большого количества турбин, работающих при относительно низком КПД.

Если сопоставить возможный энергопотенциал ПЭС с потенциалом действующих в России электростанций, видно, что приливные электростанции даже при их полном развитии не решат всех проблем энергетики.

Однако оценка уже выполненных проектов показывает, что в удалённых от центра остродефицитных регионах Севера Европейской части страны и Дальнего Востока только приливные электростанции могут решить актуальные проблемы энергетики и экологии этих регионов.

Использование энергии приливов позволяет реализовать её основное положительное качество — гарантированное постоянство среднемесячного потенциала в сезонном и многолетнем периодах для обеспечения эффективной гармоничной работы с электростанциями различных видов.

Проектируемая Пенжинская ПЭС

Будет ли энергия морского прилива востребована в полной мере уже через десять — двадцать лет или нам придется ждать очень долго — покажет время. К сожалению, пока в России нет мощных финансовых средств, необходимых для гигантского строительства с долгосрочной отдачей.

Но, во всяком случае, уже сейчас ясно, что будущее — именно за такими экологически и экономически прогрессивными методами производства энергии.

Евгений ХРУСТАЛЁВ

http://subscribe.ru/archive/media.news.press.epr/200209/06042307.html

Источник: https://AfterShock.news/?q=node/382215&full

Как работает приливная электростанция

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.

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.

Источник: https://alternativenergy.ru/energiya/553-prilivnaya-elektrostanciya-princip-foto.html

Достоинства и недостатки приливных электростанций

7 января 2019

Особым видом гидроэлектростанций считаются приливные электростанции (ПЭС). В них используют энергию приливов и отливов. Фактически же это вращательная энергия планеты. ПЭС располагают по берегам морей. Уровень воды здесь меняется 2 раза в сутки.

Изменения могут достигать 13-18 м. В России ПЭС строят преимущественно в северной части, поскольку именно здесь перепады уровня под действием Луны максимальны.

В процессе работы приливные электростанции проявили плюсы и минусы, которые сегодня стараются учитывать при разработке новых ПЭС.

Принцип работы приливных ГЭС

Основным элементом в конструкции считаются гидротурбины. Они заставляют вращаться генератор, который и отвечает за выработку электричества. Чтобы эффективность электростанции была наиболее высокой, для ее расположения выбирают места с максимальными приливами. Здесь создают плотину, куда встраивают гидротурбину и которой разделяет акваторию и прибрежную зону.

Развитие приливных ГЭС не стоит на месте. Уже появилось новое поколение ПЭС. Они работают практически по тому же принципу. Отличие заключается в том, что генератор приводится в движение большими лопастями. Их устанавливают на специальную конструкцию, находящуюся на дне. Лопасти по принципу работы схожи с ветряными генераторами, но только они используют энергию воды, а не ветра.

Плюсы приливных электростанций

Рассмотрев преимущества приливных электростанций, ученые, в первую очередь, отметили экологичность. Это одна из причин, почему сегодня происходит развитие альтернативных источников энергии в мире. Работа ПЭС не сопровождается вредными выбросами. Поэтому их проекты начинают постепенно заменять устаревшие ТЭЦ. К плюсам можно отнести и следующее:

• довольно длительный срок службы;
• возможность прогнозирования количества энергии, которая будет получена;
• невысокая цена на вырабатываемую электроэнергию;
• не требуется отчуждения земель под водохранилища;
• независимость от водности года (количества воды, переносимой рекой с ее бассейна);
• отсутствие угрозы катастрофы при аварийном разрушении плотины (здесь стоит вспомнить хотя бы Саяно-Шушенскую ГЭС);
• исчезновение в бассейне торосов и предпосылок к их образованию (смягчение ледового режима);
• отсутствие угрозы для морского транспорта, поскольку турбины расположены на дне;
• постоянство приливно-отливной энергии вне зависимости от месяца;
• затраты на строительство ПЭС сравнимы с себестоимостью гидроэлектростанций;
• дополнительная защита берегов от шторма;
• биологическая проницаемость (для прохождения рыбы практически нет препятствий).

Экологичность приливной электростанции проявляется еще в нескольких факторах. Так, для сравнения на ГЭС гибнет около 83-99% основной кормовой базы рыбного стада (планктона), а на ПЭС – 5-10%.

Также за счет наплавного способа строительства не требуется сооружение временных стройбаз и перемычек, которые влияют на окружающую среду.

ПЭС, наоборот, смягчает и выравнивает климатические условия в прилегающему к нему бассейну.

Все это значит, что все виды приливных электростанций никак не вредят человеку и природе. К примеру, соленость воды снижается всего на 0,05-0,07%, что практически неощутимо. Все изменения носят местный характер, причем большинство из них положительны. Так, на приливной плотине может быть проложена автомобильная или железная дорога.

Недостатки приливных ГЭС

Основной недостаток приливных электростанций – нерегулярность работы. Ее характер цикличный, поскольку приливы и отливы происходят с определенной периодичностью. Так, после окончания отлива и начала прилива кинетической энергии воды становится недостаточно. Этот период занимает 1-2 ч. Существует еще несколько минусов ПЭС.

• Продолжительность активного периода составляет всего 4-5 ч. На протяжении дня бывает 4 цикла, состоящих из активной и пассивной части (1-2 ч).
• Длительная окупаемость строительства из-за недостаточной эффективности.
• Невозможность использовать побережье для туристического бизнеса, который часто оказывается более выгодным. ПЭС занимает значительную площадь, поэтому по сравнению с туризмом экономически менее выгодна. Это еще одна причина, почему такие станции строят именно на севере.
• Сложности возведения сооружения, которые связаны с тем, что оптимальные места для ПЭС находятся у изрезанных берегов.

Хотя для многих приливные ГЭС – это экзотика, что может стимулировать развитие туризма в регионах, где они строятся. Стимулом для развития отрасли остается легкость расчета периодичности приливов и отливов. Как раз предсказуемость работы ПЭС делает их одним из самых перспективных источников альтернативной энергии.

Источник: https://altenergiya.ru/gidro/prilivnye-elektrostancij.html

Приливные электростанции плюсы и минусы при строительстве в России и мире

Энергия приливов всегда интересовала ученых. Ежедневно Луна влияет на Землю, временно повышая уровень воды до 18 метров. Такие перепады на море стали основой новых исследований. Они показали, что можно использовать неординарные перепады во благо, если построить электростанцию соответствующего типа.

Первое появление приливных электростанций

Первые приливные электростанции появились в СССР. Экспериментальное строение было возведено в 1968 году, когда ученым удалось обуздать стихию. Тогда они доказали, что энергетика в будущем пополнится новыми возможностями и источниками. Причем они ослабят отрицательное воздействие на окружающую среду.

Крупные приливные станции России

Современный принцип работы приливной электростанции заключается в проходе воды через турбины. Только он происходит исключительно в момент повышения уровня воды.

Ни одна река не подойдет для строительства такого здания, ведь для работы требуется морской прилив. Хотя сейчас ученые возводят плотины, дающие схожий эффект, что подтвердили иностранные специалисты.

Какие же объекты встречаются в России?

• Кислогубская — 1,7 МВт;
• Северная — 12 МВт;
• Пенжинская — 87 ГВт.

Кислогубская ПЭС действует до сих пор. Полстолетия она дает электроэнергию, хотя ее показатели далеки от максимальных. На стадии проектирования остается Северная ПЭС, возможности которой ощутимо возрастут. Она планируется для дальнейшего развития направления энергетики и тестирования нового принципа работы.

Пенжинская ПЭС — это не отдельный объект, а глобальный проект РАО «ЕЭС» России. В нее входят новые приливно-отливные электростанции, объединенные в цельную сеть. Это даст постоянный поток энергии, способный обеспечить целый регион без материальных затрат.

Интересуясь тем, в каком регионе России построена приливная электростанция, несложно отметить, что строительство осуществляется в северной части страны. Это связано с силой воздействия Луны, которая в этих местах делает перепады максимальными. Полученные данные стали лучшим подтверждением, так что нынешняя работа ориентировано только на определенные регионы.

Приливные электростанции в других странах

Приливная электростанция принцип действия имеет несложный, но его изменение позволяет увеличить количество мест установки.

Так, посредством строительства крупных плотин на реках зарубежным ученым удалось добиться неожиданных результатов. Ими стала ПЭС «Ля Ранс» во Франции.

Ее общая протяженность составляет 800 метров, а суммарная мощность всех турбин достигает 240 МВт. Сегодня это известнейший действующий объект.

Приливные электростанции в мире встречаются часто. Разработками занимаются разные страны, в частности, Китай, Южная Корея, Великобритания, Норвегия и Канада. Исследователи стараются внести необходимые коррективы в действующие проекты, увеличивая мощность и получая возможность строительства.

Приливные электростанции: плюсы и минусы

Приливные электростанции плюсы и минусы имеют различные. Их невозможно сравнить с традиционными источниками, основанными на твердом и жидком топливе. Только в последние годы специалисты продолжают ориентироваться на данное направление, стараясь восстановить окружающую среду.

Преимущества приливных электростанций

Также плюсом является низкая себестоимость энергии, которая обеспечить человечество доступным природным ресурсом. Ведутся разговоры об отсутствии интереса со стороны властей, кому выгодно традиционное топливо, но это ошибка. Правительства различных государств активно вкладывают средства, стараясь повысить возможности ученых.

Недостатки приливных электростанций

Обратив внимание на то, как работает приливная электростанция, можно сразу выделить первый недостаток — непостоянство подачи энергии. Это главная проблема, с которой борются конструкторы. Вторым же остается небольшая мощность, но оба минуса быстро устраняются. Последние разработки позволили использовать плотины, что повысило все показатели.

Сейчас построить приливную электростанцию в России берутся немногие компании. Причиной этого является колоссальная стоимость подобных проектов. Это еще один минус, сохраняющийся десятилетиями. Пока невозможно уменьшение суммарных затрат, поэтому говорить о расширении возможностей не удается.

Приливные электростанции на фото чем-то напоминают традиционные ГЭС. Если же изучить их принцип работы и горизонты, открытые учеными, придется изменить собственное мнение. В будущем полностью восстановится экология, главной причиной чего станет активное использование альтернативных источников энергии.

Источник: https://MadEnergy.ru/stati/princip-raboty-prilivnoj-ehlektrostancii-v-rossii-i-mire.html

Плюсы и минусы приливных электростанций

Со стороны ученых уже не первый год звучат предупреждения об экологических проблемах, связанных с истощением природных ресурсов. Более того, использование многих природных ископаемых ведет к образованию вредных продуктов сгорания, которые негативно влияют на окружающую среду.

Ученые всего мира трудятся над разработками, которые позволят эффективно, но при этом без ущерба вырабатывать электроэнергию. Приливные электростанции — пример экологически чистой установки, способной при этом без последствий для природы производить электроэнергию.

Принцип работы приливной электростанции

Приливная электростанция — совокупность инженерных разработок, при работе которых кинетическая энергия переходит в электрический ток. В качестве основной положительной стороны выделяется предсказуемость. Сделать предварительные расчеты движения масс воды легче, чем понять движение и силу ветра или активность солнца.

Для приливных и отливных электростанций строится плотина, отделяющая море от прибрежной области, образуя бассейны. Затем в нее устанавливают гидротурбины, преобразующие кинетическую поступательную энергию воды во вращательную. Дополнительно вырываются запасные водохранилища, направленные на повышение коэффициента использования.

В период прилива вода проходит через гидротурбину, запуская процесс. После начала отлива сквозь гидротурбину протекает дополнительно набранная масса воды в обратном направлении. Благодаря увеличению объема воды происходит большая выработка энергии.

Причины малой распространенности приливных станций

ПЭС — экологически чистое и не представляющее опасности сооружение. Учитывая, что оно вырабатывает электроэнергию, то прибрежные зоны должны плотно застраиваться плотинами. Однако, их можно пересчитать по пальцам. Причиной этому является экономическая составляющая.

Строительство плотины — основополагающее мероприятие. Оно требует значительных вложений. Современные стройматериалы сокращают затраты, но потом плотина требует содержания и ухода.

Он обходится в 1,5 раза дороже, чем распространенные ГЭС. При этом количество вырабатываемой энергии тоже меньше.

Советуем почитать:  Рациональное использование и охрана земельных ресурсов

Сегодня работает 10 приливных станций. Они различаются по количеству производимой энергии, но уже можно судить о тенденции к развитию ПЭС.

Режим действия ПЭС

Работа приливных и отливных электростанций цикличная. Это обуславливается периодами приливов и отливов, длящимися по 4-5 часов. В это время преобразуется основное электричество.

Между циклами присутствуют периоды покоя — 1-2 часа. Это время характеризуется низкой выработкой энергии. На протяжении дня происходит 4 повторения цикла.

Для строительства установки берутся участки, где зарегистрированы максимальные перепады уровня воды.

Плюсы и минусы использования

У каждого современного изобретения есть преимущества и недостатки. При их сравнении определяется целесообразность эксплуатации.

Преимущества приливных электростанций:

• экологическая чистота и отсутствие вредных выбросов в биосферу;
• вмешательство при строительстве локальное, а время восстановления подводной флоры и фауны не занимает более 3 лет;
• работа ПЭС не влияет на судоходство и на привычный маршрут рыбы;
• плотина исключает появление ледяных торосов;
• дополнительная защита береговой зоны от штормов;
• длительный срок эксплуатации;
• возможность расчета количества вырабатываемой энергии;
• низкая себестоимость вырабатываемой энергии;
• по плотине строятся автомобильные и железные дороги;
• для содержания требуется меньший объем энергозатрат;
• не требуется отчуждение земель для выстраивания плотины.

Недостатков меньше, но они при этом влияют на решение. К ним относятся:

• цикличность работы, которая характеризуется нерегулярным действием. Это заметно в период пассивной фазы (перед приливом и после отлива);
• длительная окупаемость;
• невозможность совмещения туристической зоны с постройкой плотины. Организация курортной зоны считается более выгодным вложением средств. Поэтому объекты выстраиваются в северных районах;
• стоимость и специфика строительства плотины.

Виды приливных электростанций

Несмотря на то, что действие ПЭС обеспечивается благодаря движению лопастей, находящихся в воде есть различия в работе некоторых станций. Существует 4 разновидности.

Генераторы приливного потока

Установка напоминает по виду ветряные электростанции. Разница состоит в том, что лопасти устанавливаются в воде. Станция небольшого размера устанавливается в мостовые опоры в руслах рек, проливах или вблизи морских заливов. При этом водные ресурсы используются человеком максимально эффективно и рационально. Генераторы извлекают кинетическую энергию в период приливов.

Динамические ПЭС

В работе приливной электростанции применяется кинетическая и потенциальная энергия. Они растягиваются в длину вплоть до 35-55 км, а строительство происходит прямо в море. Внутрь постройки монтируется огромное количество низконапорных гидротурбин, работающих на воде, идущей в одном направлении. Эти турбины преобразуют поступательную энергию от приливов в ток.

Приливные плотины

Во время работы указанный вид ПЭС захватывает большой объем воды, а затем удерживает до момента наступления отлива. Движение воды происходит в обоих направлениях через гидротурбины. Оно способствует образованию кинетической энергии, которая преобразуется в ток после прохождения через генераторы.

Приливные лагуны

Принцип работы подобен плотине. Разница состоит в том, что для функционирования вырываются искусственные водоемы. Эти ПЭС работают за счет разницы водного давления в резервуарах и открытых лагунных водах. Как и в предыдущем случае, проходящая через гидротурбины вода способствует образованию кинетической энергии. Она потом переходит в ток.

Приливные электростанции в России

Первая приливная электростанция возведена в России в 1968 году. Раньше даже при значительном различии уровней воды производилось минимальное количество энергии. Сегодня показатели ежедневно растут. Современные технологии и материалы позволяют подстроиться под нужды человечества.

Кислогубская ПЭС

Это первое российское сооружение, которое дало толчок для дальнейшего развития гидроэнергетики. Она расположена в Кислой губе Мурманской области на побережье Баренцева моря. После запуска в 1968 году кислогубская приливная электростанция проработала вплоть до 1992 года. Мощность не превышала 0,5 мВт. Проработав 34 года она была законсервирована.

В 2004 году начались работы по восстановлению и ремонту, после которых в 2007 году станция вновь запущена и действует по сей день. Мощность не превышает 1,7 мВт. Это единственная работающая приливная электростанция в России.

Малая мезенская ПЭС

Эта электростанция располагается в акватории Белого моря. Точное расположение — Архангельская область, Мезенский залив. Проект обсуждался в 2007 году. Для работы разработан опытный образец гидроагрегата. Предполагаемая производительность — 1,5 мВт. Он перемещен на Кислогубскую ПЭС. Сегодня ведутся работы по увеличению мощности и модернизации технологии и внутренних процессов.

Северная ПЭС

Она находится в Долгой Восточной губе в Баренцевом море. Станция находится на этапе проектирования и еще не запускалась. По предварительным расчетам мощность составит 12 МВт. При этом годовая выработка электроэнергии составит 24 млн кВт/часов.

Советуем почитать:  Утилизация и переработка радиоактивных отходов

Пенжинская ПЭС

Станция является частью проекта РАО “ЕЭС” и находится в Пенжинской губе залива Шелихова (Охотское море). В объект включены новые приливные и отливные электростанции, которые объединяются в единую систему. Запуск объекта предоставит постоянный поток электроэнергии, который по своей мощности обеспечит регион электроэнергией без финансовых затрат.

По предварительным расчетам ее мощность будет около 21 гВт, при этом в год будет вырабатываться 50 млрд. кВт/часов.

Использование приливных электростанций за рубежом

Приливные электростанции эксплуатируются и за границей. При этом важно соблюдение факторов размещения:

• технические возможности;
• прибрежная зона.

Установки действуют на территории многих зарубежных стран:

• США;
• Франция;
• Канада;
• Норвегия;
• Южная Корея;
• Великобритания;
• Китай;
• Индия.

Великобритания

Англичане стали основоположниками направления. В 1913 году впервые в мире запущена приливная электростанция, мощность которой не превышала 0,7 МВт. Она располагалась в бухте Ди, недалеко от Ливерпуля. Сегодня идет подготовка к запуску одной из мощнейших ПЭС. Для строительства выбрана река Северн. Мощность составит 8,5 гВт

США

Строительство первых в этой стране станций началось в 1935 году. На текущий момент в Соединенных Штатах разработано и запущено несколько проектов. Некоторые из них находятся на стадии разработки.

Южная Корея

В стране работает станция “Shihwa”. Начало эксплуатации – 2003 год. Мощность электроустановки не превышает 254 МВт. При этом каждый год она вырабатывает 550 млн кВт/ч электроэнергии.

Канада

Станция «Аннаполис» запущена в 1985 году. Она находится в заливе Фанди, а мощность составляет 20 мВт.

Норвегия

Норвежская станция «Хаммерфест» обладает мощностью 300 кВт. Она построена и эксплуатируется с 2003 года.

Франция

Приливная электростанция «Ля Ранс» находится в провинции Северная Бретань. По протяженности она составляет 800 метров. При этом мощность гидротурбин составляет 240 мВт. Эта станция заслужила звание известнейшего действующего объекта.

Повсеместное внедрение приливных электростанций обеспечит человечество необходимым объемом вырабатываемого электричества. Это способствует улучшению экологической ситуации на планете.

ПЭС — не новое изобретение. Этим разработкам больше ста лет. Тем не менее, область заслуживает пристального внимания ученых.

Внедрение последних разработок способно вывести человечество на новую ступень развития.

Источник: https://bezotxodov.ru/gidrosfera/prilivnye-jelektrostancii