Приливные электростанции представляют собой инновационный подход к получению экологически чистой энергии из возобновляемых морских ресурсов. В данной статье мы рассмотрим историю создания таких станций, принцип их работы, особенности размещения, разные типы приливных электростанций. Также обсудим достоинства и недостатки приливной энергетики, ее перспективы использования в мире и России.
История создания приливных электростанций
Люди издавна пытались использовать энергию морских приливов и отливов. Но только в 20 веке появились технологии для создания промышленных приливных электростанций (ПЭС).
- В 1913 году в Великобритании заработала первая экспериментальная ПЭС мощностью 635 кВт в бухте Ди близ Ливерпуля.
- В 1966 году во Франции была построена крупнейшая на тот момент в мире ПЭС "Ля Ранс" на реке Ранс в провинции Бретань. Ее мощность составила 240 МВт.
- В СССР первая опытная Кислогубская ПЭС заработала в 1969 году на побережье Баренцева моря в Мурманской области.
- В 1970-х годах активно велось строительство приливных станций в Японии, где остро стояла проблема импорта энергоносителей.
В наши дни крупнейшими действующими ПЭС являются:
- Сихвинская ПЭС в Южной Корее мощностью 254 МВт (открыта в 2009 году).
- ПЭС "Аннаполис" в Канаде мощностью 20 МВт (работала с 1984 по 2019 год).
- Кислогубская ПЭС в России мощностью 1,7 МВт.
Принцип работы приливных электростанций
Работа приливных электростанций основана на ежедневных колебаниях уровня морской воды, вызванных приливами и отливами под действием гравитации Луны и Солнца.
Для создания ПЭС вход в залив или устье реки перегораживают плотиной. В плотине устанавливают гидротурбины, соединенные с генераторами. Поток воды во время прилива и отлива заставляет вращаться турбины, которые вырабатывают электроэнергию.
Часть воды во время прилива накапливается в водохранилище за плотиной. Эта вода обеспечивает непрерывную работу гидроагрегатов в период отлива, когда уровень моря падает.
Таким образом, приливные станции вырабатывают электричество практически круглосуточно в ритме приливов и отливов.
Требования к размещению приливных электростанций
Для эффективной работы приливной электростанции очень важны природные условия ее размещения.
- Наиболее подходящими считаются длинные узкие заливы, глубоко вдающиеся в сушу. В них наблюдаются наиболее высокие приливы.
- Оптимальная разница уровней воды при приливе и отливе должна составлять не менее 4-5 метров.
- Мировой рекорд высоты прилива в 18 метров зафиксирован в заливе Фанди на востоке Канады.
- Форма береговой линии также влияет на характеристики прилива в конкретном месте.
- Во внутренних морях приливы практически отсутствуют, поэтому там невозможно размещение ПЭС.
Таким образом, подходящих по географическим условиям мест для строительства приливных станций на Земле немного. Это один из главных ограничивающих факторов для развития приливной энергетики.
Типы приливных электростанций
Существует несколько разновидностей приливных электростанций, отличающихся конструкцией и особенностями работы.
- Приливно-отливные ПЭС с резервуарами для аккумулирования воды.
- Приливно-отливные ПЭС с искусственными водохранилищами и лагунами.
- Вдольбереговые ПЭС протяженностью до 10-12 км.
- Плавучие ПЭС с использованием маломощных турбин.
- Смешанные ПЭС с турбинами на мостовых опорах.
Различия в конструкции позволяют оптимально использовать энергию приливов для конкретного места размещения станции.
Преимущества приливных электростанций
Приливные электростанции обладают рядом существенных преимуществ:
- Это возобновляемый источник энергии, который не иссякает в отличие от органического топлива.
- Отсутствуют вредные выбросы, что делает этот вид энергетики экологически чистым.
- Низкая себестоимость производимой электроэнергии по сравнению с тепловыми и атомными станциями.
- Хорошая предсказуемость энергии приливов и отливов, что позволяет планировать выработку.
- Возможность совмещения плотин ПЭС с мостами, дамбами и другими гидротехническими сооружениями.
- ПЭС могут работать в составе энергосистемы наравне с другими электростанциями.
По оценкам экспертов, потенциал приливной энергии может обеспечить до 30% мирового потребления электроэнергии. Это очень значительная доля.
Также приливная энергетика считается более безопасной, чем атомная. Ведь она не несет риски радиационных аварий и катастроф.
Недостатки и сложности использования ПЭС
Вместе с тем, приливным станциям присущи некоторые недостатки и ограничения:
- Высокие первоначальные инвестиции в строительство плотин и инфраструктуры.
- Непостоянный характер выработки энергии в зависимости от приливов.
- Мало подходящих по географическим условиям мест для размещения станций.
- Опасность негативного влияния на морскую экосистему.
- Увеличение продолжительности суток на ничтожную величину.
- Сложности технического обслуживания оборудования.
Кроме того, ПЭС можно строить только на морском побережье, поэтому использование их энергии ограничено прибрежными территориями.
Перспективы развития приливных электростанций в мире
Несмотря на сложности, у приливной энергетики есть хорошие перспективы развития в будущем.
Возможно строительство крупных ПЭС более чем в 130 местах Мирового океана. Это позволит значительно увеличить их вклад в мировой энергобаланс.
Разрабатываются инновационные решения, такие как плавучие и компактные приливные станции. Они будут дешевле и проще в строительстве и эксплуатации.
Перспективно сочетание ПЭС с другими возобновляемыми источниками, такими как ветер, солнце, волны.
Применение новых технологий и материалов позволит снизить стоимость приливных электростанций в будущем. Это сделает их более привлекательными для инвесторов.
Перспективы приливных электростанций в России
Россия также обладает значительным потенциалом для развития приливной энергетики благодаря протяженным морским границам.
В нашей стране планируется строительство крупных ПЭС в Мезенской губе Белого моря и на Дальнем Востоке.
Это позволит обеспечить электроэнергией удаленные прибрежные территории без прокладки линий электропередач.
Развитие приливной энергетики в России будет способствовать импортозамещению традиционных энергоносителей и притоку инвестиций в отечественную экономику.
