Приливные электростанции (ПЭС)
Приливные электростанции используют течения, возникающие при приливах и отливах два раза в сутки. Периодические повышения и понижения уровня моря при приливах и отливах определяются силами притяжения системы Земля-Луна-Солнце и центробежными силами. Амплитуда колебания уровня моря меняется с течением времени в зависимости от астрономических факторов. Ее максимальное значение в открытом океане составляет около 2 м и значительно увеличивается у побережья в проливах и узких заливах. Наибольшие приливы наблюдаются: в заливе Фанди в Северной Америке – 19,6 м, в устье реки Северн (Англия) – 16,3 м, во Франции в Гранвиле – 14,7 м. На российском побережье наибольшие приливы имеют место в Пянжинской губе Охотского моря – 11 м и в Мезенском заливе Белого моря – 10,2 м.
Использование энергии морских приливов издавна привлекало человечество. При наличии удобного естественного залива или фиорда он может быть отделен от моря плотиной и зданием ПЭС, образуя бассейн, уровни воды в котором в некоторые периоды времени будут отличаться от уровня моря и получающийся таким образом перепад (напор) использован для работы гидроагрегатов. При этом возможна такая организация работы ПЭС, при которой выработка электроэнергии будет происходить как при отливе (рис.а), так и при приливе (рис.б).
Современные ПЭС оснащаются гидроагрегатами, работающими на шести режимах в двух направлениях движения воды: прямые и обратные турбинные, прямые и обратные насосные, прямые и обратные холостые пропуски воды. Для реализации этих режимов используют горизонтально установленные агрегаты типа «насос – турбина». Они вырабатывают электроэнергию и при приливах, и при отливах, а для создания больших напоров работают как насосы и подкачивают воду из моря в бассейн и из бассейна в море в переходные периоды времени.
Приливные электростанции двустороннего действия способны вырабатывать электроэнергию непрерывно в течение 4-5 ч с перерывами в 1-2 ч четыре раза в сутки.
Приливная электростанция
Для увеличения времени работы турбин существуют более сложные схемы – с двумя, тремя и большим количеством бассейнов, однако стоимость таких проектов весьма высока. Недостаток приливных электростанции в том, что они строятся только на берегу морей и океанов, к тому же они развивают не очень большую мощность, да и приливы бывают всего лишь два раза в сутки. И даже они экологически не безопасны. Они нарушают нормальный обмен соленой и пресной воды и тем самым – условия жизни морской флоры и фауны. Влияют они и на климат, поскольку меняют энергетический потенциал морских вод, их скорость и территорию перемещения.
С 1967 года эксплуатируется приливная электростанция «Ля Ранс» во Франции – первая и крупнейшая в мире приливная электростанция в устье реки Ранс, рядом с г. Сен-Мало в области Бретань Франции.
Приливная электростанция «Ля Ранс»
Выбор места строительства электростанции был обусловлен значительными приливами в устье реки, высота которых здесь может достигать 13,5 м, а их обычная высота – 8 м.
Приливная электростанция «Ля Ранс»
Мощность электростанции «Ля Ранс» – 240 МВт. Себестоимость одного кВт·ч станции «Ля Ранс» приблизительно в 1,5 раза ниже обычной стоимости кВт·ч на электростанциях Франции. Станция имеет протяженную плотину длиной 800 м.
В России c 1968 года действует экспериментальная приливная электростанция в Кислой губе на побережье Баренцева моря. На 2009 год её мощность составляет 1,7 МВт.
Приливные электростанции существуют в Великобритании, Канаде, Китае, Индии, США и других странах. Известные станции: Канадская – ПЭС Аннаполис и Норвежская – ПЭС Хаммерфест. Преимуществами ПЭС являются экологичность и низкая себестоимость производства энергии. Недостатками – высокая стоимость строительства и изменяющаяся в течение суток мощность.
| Кислогубская приливная электростанция |
| Вид на Кислогубскую приливную ЭС, причал и катер |
В Северной Ирландии строится электростанция SeaGen, которая будет использовать быстрый поток воды, возникающий при приливах и отливах в узком морском заливе Лох-Стрэнгфорд. Скорости течения там достигают 4 м/с.
Приливная электростанция SeaGen
Основной элемент системы – турбины с двумя лопастями. Мощность одного агрегата – 1,2 МВт.
В Шотландии установили крупнейшую приливную турбину, вращающуюся со скоростью всего 6 – 8 м в минуту. Предполагается, что такое медленное вращение не окажет вредного влияния на флору и фауну моря.
Мощность этой установки 1 МВт при скорости течения 2,65 м/с.
Приливная электростанция в городе Инвергордон (Шотландия)
Схема приливной электростанции