ИСПОЛЬЗОВАНИЕ ПОТЕНЦИАЛЬНОЙ ЭНЕРГИИ ПРИЛИВОВ

В основе традиционной технологии, наиболее распространенной в настоящее время, лежит так называемая «однобассейновая схема» приливной электростанции (ПЭС), принцип работы которой основан на накапливании воды во время приливов и ее сбросе, через гидротурбины, в периоды отливов. Мощность ПЭС вследст­вие изменения напора волн возрастает от нуля до некоторого макси­мального значения и затем вновь снижается до нуля.

Эта методика предусматривает создание заграждения (невысокой дамбы) для ограждения территории устья реки, попадающей под приливы, позволяя приливному потоку аккумулироваться на океанской стороне дамбы. После того, как уровень воды достигает максимальной отметки, запорные клапаны закрываются. Запруженная вода спускается через турбины во время отлива.

Затворы открываются или закрываются в соответствии с приливами, разрешающими течение воды только при напоре, необходимом для вращения турбин. Генерирование энергии происходит в течение нескольких часов во время высокого уровня воды.

Данная технология выработки электроэнергии на ПЭС подобна речной гидроэнергетической технологии при малом напоре, т.е. вода проходит через турбогенераторы под действием напора.

В отличие от речной ГЭС, турбина ПЭС постоянно находится в соленой воде, кроме того, турбины электростанции, работающие на приливах и отливах, должны работать при регулярно изменяющемся напоре воды, что влияет на коэффициент использования установленной мощности.

Эти электростанции могут вырабатывать приблизительно одну третью часть электроэнергии, вырабатываемой ГЭС такой же установленной мощности.

Работа ПЭС с технической точки зрения все выглядит безупречно. Минусом данной технологии может быть немалый экологический ущерб от проектов такого типа. Дело в том, что для увеличения выработки электроэнергии необходимо увеличивать размеры заграждений, блокирующих канал устья реки. С увеличением размера водоема возрастает отрицательное влияние на экологию данного региона. В частности, блокируется навигация; возникает препятствие для миграции рыбы; рыба погибает, проходя через турбины; изменяется локализация и природа приливно-отливной зоны; изменяется режим приливов и отливов в нижнем течении реки; уничтожается среда обитания птиц, живущих в мелководье; осадок, скопившийся позади заграждения, может уменьшить объем устья реки.

Сегодня существует несколько промышленных электростанции, работающих за счет энергии приливов и отливов. По такому принципу, например, работает французская про­мышленная ПЭС Ране, которая была построена в устье реки Ла Ранс около Сен-Мало (Бретань, Франция) в 1967 г (240МВт), опытные ПЭС Анна­полис в Новой Шотландии (Канада) (20 МВт) и у нас в стране экспериментальная ПЭС построенная на побережье Баренцева моря в северной части Кольского полуострова в заливе Кислая Губа в 1969 г (0,45 МВт). Длина залива 2,5 км, ширина до 1 км, Построены также три опытных ПЭС в Китае и одна - в Корее. Во многих странах мира ведется проектирование промышленных при­ливных электростанций.

Про­мышленная ПЭС на реке Ла Ранс (Франция)

Проблемы, связанные с окружающей средой, остановили дальнейшее развитие технологии, основанной на заграждении устья реки.

Электростанция на реке Ла Ранс имеет турбины, которые могут также работать в режиме насосов; таким образом, установка может функционировать как насосно-аккумулирующая станция для выравнивания нагрузки в сети. Вода, закачиваемая в резервуар в периоды низкого потребления электроэнергии, увеличивает напор на турбинах в периоды пиковой нагрузки в сети.

Амплитуда приливов и отливов в устье реки Ла Ранс достигает 13,4 м. Ширина дамбы составляет 760 м. По пути вода проходит через 24 турбины, соединённые с генераторами установленной мощностью 240 МВт. Вырабатываемой электроэнергии достаточно для энергообеспечения города с населением в 300 000 человек.

В современных условиях при работе ПЭС в достаточно мощной энергосистеме прерывистый характер выдачи электроэнергии при­ливной электростанцией не имеет принципиального значения. Гораздо важ­нее получить от нее мощность в часы пиковой нагрузки в энер­госистеме, что позволит обеспечить наиболее рациональный режим работы других электростанций.

Ценное качество приливной энергии заключается в неизменно­сти ее среднемесячного значения в любой сезон.

Но при работе ПЭС на изолированного потребителя необходимо ее резервирование другим источником энергии.

Кроме того, учитывая неравномерность работы ПЭС, для эффективного использования целесообразно ее объединять с ГАЭС или ГЭС, име­ющими водохранилища для аккумулирования энергии ПЭС.

В России использование приливной энергии в прибрежных райо­нах морей бассейнов Северного Ледовитого и Тихого океанов воз­можно, но изначально требует больших капиталовложений и пред­полагает высокую себестоимость электроэнергии.

Наплавная российская технология строительства ПЭС, апроби­рованная на Кислогубской ПЭС и на защитной дамбе от наводне­ния Санкт - Петербурга, позволяет на 1/3 снизить капитальные затраты по сравнению с классическим способом строительства гидротехни­ческих сооружений за перемычками.

У нас в стране, так же разработан новый тип так называемой ортогона­льной гидротурбины, которую предполагается испытать на Кисло­губской ПЭС. Создание этого эффективного и технологически про­стого гидроагрегата позволит значительно снизить стоимость строи­тельства ПЭС.

В России в настоящее время разработано технико-экономиче­ское обоснование Тугурской ПЭС на Охотском море мощностью 8 МВт и Пенжинской ПЭС мощностью 87 МВт на Охотском море и Мезенской ПЭС мощностью 11,4 МВт на Белом море. Начато проектирование Кольской опытно-промышленной ПЭС мощностью 32 МВт.

Обоснования проектов ПЭС в России осуществляются на базе исследований НИИЭС на Кислогубской ПЭС, где испытываются морские материалы, конструкции, оборудование и антикоррозион­ные технологии.

Кислогубская ПЭС

Комплекс проектных и научно - исследовательских работ по со­зданию морских энергетических и гидротехнических сооружений на побережье и на шельфе, проводимых в условиях Крайнего Севера, позволяет в полной мере реализовать все преимущества приливной гидроэнергетики. Однако следует констатировать, что из-за отсутствия финансовых средств, все эти работы, как и работы по другим направлениям малой энергетики, в нашей стране фактически сворачиваются.