Гидроэлектростанции и приливные электростанции на сегодняшний момент являются довольно перспективными энергетическими объектами. В данном материале будет рассмотрена энергия приливов и отливов: плюсы и минусы приливных электростанций, принцип работы, действующие ПЭС и планируемые к возведению объекты.
Альтернативные источники энергии: краткий обзор
Сегодня перспективные источники получения энергии занимают умы не только экологов и ученых, но и бизнесменов, инженеров и инвесторов. Альтернативные источники энергии (приливы и отливы, солнце, ветер) представляют интерес вследствие выгодности и относительно низкой угрозы экологической безопасности. В 2010 году нетрадиционные источники обеспечения энергией составляли около 5% от общей потребляемой человечеством. Почти 2% (от общемирового значения) вырабатывалось именно приливными электростанциями.
Как работают приливные электростанции
Энергия приливов и отливов интересует человечество в первую очередь своей неисчерпаемостью. Первые попытки использовать ее во благо предпринимались еще с десятого века, когда начали создавать небольшие плотины с водными резервуарами, а позднее и зерновые мельницы. Подобные прообразы современных приливных электростанций до сих пор применяются в народном хозяйстве.
С открытием электричества механические “электростанции” сменились на более привычные современному человеку. Сегодня энергия морских приливов и отливов вращает лопасти огромных турбин, преобразуясь в электрическую энергию. Таким образом, используется тот же принцип, что и несколько веков назад, только несколько модифицированный под современные условия и возросшие потребности.
Проблемы использования энергии приливов и отливов
Строительство приливных электростанций — весьма затратное мероприятие. Кроме того, с финансовой точки зрения выгодно строительство крупных ПЭС, что совершенно нецелесообразно для отдаленных или малонаселенных регионов. К другим проблемам относят следующие:
колебания мощности приливной электростанции, что связано с изменением высоты приливов (меняется и энергия приливов и отливов) каждые две недели;
несовпадение привычного периода солнечных суток со временем возникновения приливов;
сдвиг между оптимальным временем генерации энергии и потреблением;
в некоторых случаях необходимы дополнительные источники энергии поблизости к приливной электростанции.
Также существует мнение, что активная эксплуатация приливных электростанций приведет к экологическим проблемам, ранее не знакомым человечеству — торможению вращения Земли. Последнее не подтверждается авторитетными источниками в научных кругах. Работа большого количества ПЭС будет увеличивать продолжительность суток на величину, в девять раз меньшую, чем энергия приливов и отливов (естественное приливное торможение).
Преимущества строительства приливных электростанций
На фоне катастроф и аварий, которые случаются на атомных электростанциях редко, но оставляют память о себе надолго, альтернативные источники энергии выглядят безопасной альтернативой. И хоть трудностей при строительстве приливных электростанций достаточно, преимуществ также немало:
Экологичность. В случае с ПЭС вероятность техногенной катастрофы с последующим заражением обширных территорий сводится практически к нулю. Нет и вредных выбросов в атмосферу от сжигания топлива.
Надежность. Приливные электростанции устойчиво работают как в стандартном режиме, так и на пиковых нагрузках.
Низкая стоимость энергии. По сравнению с электростанциями других типов, ПЭС отличается низкой себестоимостью энергии, что подтвердили реальные результаты эксплуатации.
Высокий коэффициент полезного действия. Эффективность преобразования естественной энергии в пригодную к использованию достигает 80%, тогда как ветряные электростанции дают до 30% КПД, а солнечная энергия — в среднем 5-15%, но в некоторых случаях удалось зафиксировать и 35% эффективность.
Ля-Ранс: первая приливная электростанция
Отчетной точкой распространения приливных электростанций стал 1967 год, когда была введена в эксплуатацию "Ля-Ранс" — первая ПЭС, расположенная во Франции, в исторической области Бретань. Использование энергии приливов и отливов тут было обусловлено значительными приливами, достигающими тринадцати с половиной метров при обычной высоте в восемь метров.
Мощность ПЭС "Ля-Ранс" — 240 МВт, а себестоимость одной единицы энергии (кВт\ч) в полтора раза ниже обычной для электростанций Франции. Плотина электростанции выполняет не только функции по обеспечению бесперебойной работы энергетического объекта, но и является мостом, по которому проходит дорога, соединяющая города Динар и Св. Мало. Кроме того, "Ля-Ранс" является популярным туристическим объектом, который привлекает во Францию до двухсот тысяч путешественников.
ПЭС в Южной Корее: самая мощная электростанция
Сихвинская ПЭС — еще один выдающийся объект альтернативной энергетики, который расположен на северо-западном побережье в Южной Корее в искусственном заливе. Электростанция была введена в эксплуатацию в 2011 году и быстро оттеснила на вторую позицию по мощности первую ПЭС в мире.
Непосредственно строительству электростанции предшествовала необходимость создания резервуара пресной воды. Позже качество воды стало ухудшаться, и в 1997 году (после подтверждения догадок и разработки решений морским научно-исследовательским институтом) было принято решение сделать отверстие в дамбе. Это дало возможность использовать энергию приливов и отливов. Строительство ПЭС было начато в 2003 году, а запуск планировался в 2009. Вследствие задержек в ходе строительных работ электростанция была запущена в 2011.
Приливные электростанции в других странах мира
Страны, использующие энергию приливов и отливов, не ограничиваются прогрессивной Францией и технологичной Южной Кореей. Приливные электростанции эксплуатируются в:
Великобритании;
Норвегии;
Канаде;
Китае;
Индии;
Соединенных Штатах Америки.
Еще некоторые государства планируют строительство таких сооружений.
Приливные электростанции в России
В России энергия приливов и отливов используется с 1968 года в рамках эксплуатации экспериментальной ПЭС на Кислой Губе в Баренцевом море (на фото). Во времена СССР были разработаны проекты строительства еще трех приливных электростанций (одна в Белом море и две - в Охотском). О сегодняшнем статусе обоих объектов ничего не известно, тогда как Мезенская ПЭС, проектируемая в Архангельской области, имеет шанс стать самой мощной приливной электростанцией в мире. Также на этапе проектирования находится Северная ПЭС на Кольском полуострове.
Планы по дальнейшему использованию
Энергия приливов и отливов признана мировым сообществом перспективным источником, так что в настоящее время активно ведется разработка проектов нескольких ПЭС в разных странах мира. Так, в ближайшее время планируется строительство приливных электростанций в Южной Корее, Шотландии, Индийском штате Гуджарат, Нью-Йорке и городе Суонси в Великобритании. Рациональное использование такого ресурса позволит значительно сократить долю энергии, получаемой традиционным путем, в сторону более экологичного, надежного и безопасного решения.
