CC BY
277
УДК 621.22
ПЕРСПЕКТИВЫ РАЗВИТИЯ ПРИЛИВНЫХ ЭЛЕКТРОСТАНЦИЙ
С.В. Котеленко, Д.В. Красников
Рассмотрены достоинства и недостатки, пути решения существующих проблем, а также перспективы развития приливных электростанций.
Ключевые слова: приливные электростанции, высота прилива, расчётная мощность, гидротурбина, гидроагрегат, преобразователь частот, электрический ток.
В современном мире потребности человека к всевозможным ресурсам невероятно велики и продолжают расти. Особый интерес вызывает электроэнергия, без которой невозможна или затруднена деятельность во многих сферах жизни - тяжёлая промышленность, логистика, экономика и т.п. На данный момент электричество получают различными способами, но наибольшее распространение имеют всего три, а точнее - сжигание органического топлива (ТЭС), ядерные реакции (АЭС) и использование энергии рек (ГЭС). Однако среди нетрадиционных источников энергии есть направления, имеющие хорошие перспективы развития, например, приливные электростанции (ПЭС).
За счёт притяжения Луны и Солнца уровень мирового океана постоянно повышается и понижается, то есть происходят приливы и отливы. Так как массы воды в морях огромны, то и энергия их движения колоссальна, остаётся лишь её использовать, что люди научились делать с давних времён. Одним из примеров являются приливные мельницы, которые использовались в Западной Европе, первые упоминания о них сохранились и относятся к XI веку. Так же подобные устройства использовались на побережье Белого моря в XVII веке. В середине XX века появился интерес к использованию энергии приливов и отливов, а некоторые страны начали разработки в данном направлении.
Первый рабочий образец ПЭС был построен во Франции в 1967 году, её мощность составляла 240 МВт. Электростанция располагается на берегу Ла-Манша в устье реки Ране, где высота приливов составляет 13,5 метров. Почти вся мощность ПЭС вырабатывается в часы пикового потребления и составляет 544 млн кВт/ч в год. В плотине находятся 24 агрегата, мощность каждого из них 10 МВт [4].
В России освоение данной области началось с постройки в 1968 году Кислогубской ПЭС мощностью 0,4 МВт. Данная электростанция расположена вблизи Мурманска и строилась наплавным способом, то есть здание ПЭС сооружается в специальном доке и буксируется по морю на место установки [3]. Её работа продолжалась до 1992 года, после чего она была остановлена и законсервирована из-за тяжёлой экономической обстановки
в стране, вместе с этим приостановилось развитие всей энергетической отрасли. На данный момент Кислогубская ПЭС выполняет роль экспериментальной базы для развития данной области электроэнергетики.
В настоящее время существует проект Пенжинской ПЭС, которая строится на побережье Охотского моря и будет состоять из двух частей -«Северный створ» и «Южный створ». Северный створ будет иметь расчётную мощность 21ГВт (72 млрд кВт- ч в год), а Южный створ - 87,4 ГВт (более 200 млрд кВт- ч в год). Эти показатели являются рекордными для отечественной энергетической отрасли и дают понять перспективы развития этого направления. Постройка Пенжинской ПЭС позволит обеспечить электроэнергией весь дальневосточный регион России и создать условия для экспорта.
В процессе эксплуатации и изучения существующих ПЭС были выявлены следующие положительные особенности:
отсутствие вредных выбросов в атмосферу и радиационные выбросы;
плотина ПЭС практически не препятствует перемещению
рыбы;
во время прохождения через ПЭС в воде гибнет 5-10% планктона, который является основной кормовой базой для многих морских видов, в то время как на ГЭС 83... 99%;
влияние на ПЭС различных чрезвычайных происшествий (землетрясения, аварии, военные действия) не несёт угрозы для населения в близлежащих районах;
ПЭС практически не снижает солёность воды, что является важным показателем для морской фауны [2];
наплавной способ строительства позволяет не возводить крупные строительные базы на месте расположения станции и способствует сохранению окружающей среды в районе ПЭС;
электроэнергия, производимая на ПЭС является самой дешёвой в энергосистеме [4].
Однако ПЭС имеют ряд существенных минусов, которые влияют на их развитие и использование:
ПЭС можно строить исключительно на берегах рек и океанов; стоимость ПЭС превышает стоимость аналогичной по мощности речной ГЭС в 2,5 раза;
относительно невысокие производственные мощности; перерывы в работе.
Все эти недостатки были выявлены при эксплуатации первых опытных объектов ПЭС, построенных около полувека назад, и на сегодняшний день решены лишь некоторые из этих проблем. Благодаря развитию технологий удалось решить проблему малой мощности станций, что видно на примере проекта Пенжинской ПЭС.
Последний из указанных недостатков является самым значимым, ведь он непосредственно влияет на график работы, делая его полностью зависимым от времени приливов и отливов. Эта проблема породила необходимость развития приливных океанических ГЭС. По классификации они относятся к ПЭС, но используют энергию океанических течений, которые, в отличие от приливов, имеют постоянное направление и скорость. Для реализации этой идеи используются подводные гидротурбины, по конструкции напоминающие ветряки, располагающиеся в морских течениях -Гольфстрим, Северное пассатное, Бенгальское, Гвинейское, Бразильское. Одним из примеров такой установки может служить подводная приливная электростанция [6] (рисунок).
Пример строения подводной приливной электростанции: 1 - гидрогенератор; 2 - цилиндрический каркас; 3 - полая ёмкость; 4 - тросы; 5 - фиксирующие блоки; 6 - преобразователь частоты;
7 - электрический кабель; 8 - конфузор; 9 - диффузор
Принцип работы станции: в цилиндрическом каркасе 2 находится гидроагрегат, передающий энергию потока воды гидрогенератору 1, от которого электрический ток по кабелю 7 поступает на преобразователь частоты. Вся конструкция удерживается в необходимом положении за счёт полой ёмкости 3 и фиксирующих блоков 5.
Данная технология позволяет не строить плотины и использовать энергию приливов, отливов, а также морские течения, расположенные вблизи берегов морей и океанов. В данный момент эта отрасль гидроэнергетики развита довольно слабо, мало наработок и рабочих образцов, из-за чего нельзя полностью оценить перспективы и недостатки области исследования.
Список литературы
1. Бернштейн Л.Б. Приливные электростанции. М.: Энергоатомиз-дат, 1987. 296 с.
2. Марфенин Н.Н. Влияние приливных электростанций на окружающую среду. М.: МГУ им. М.В. Ломоносова, 1995. 125 с.
3. Кислогубская приливная электростанция / под ред. Л.Б. Берн-штейна. М.: Энергия, 1972. 263 с.
4. Усачёв И.Н. Приливные электростанции и водородная энергетика // Энергия: экономика, техника, экология. 2010. №6. С. 10-17.
5. Асарин А.Е. Развитие гидроэнергетики России // Гидротехническое строительство. 2003. №1. С. 60 - 66.
6. Патент на изобретение. Подводная приливная электростанция. № 2579283, МПК F03B 13/26 (2006.01), F03B 17/06 (2006.01).
Котеленко Светлана Владимировна, канд. техн. наук, ассистент, S. [email protected], Россия, Тула, Тульский государственный университет,
Красников Дмитрий Владимирович, студент, dim_dim931 @mail. ru, Россия, Тула, Тульский государственный университет
PROSPECTS FOR THE DEVELOPMENT OF TIDAL POWER PLANTS S. V. Kotelenko, D. V. Krasnikov
The advantages and disadvantages, solutions to existing problems, as well as prospects for the development of tidal power plants are considered.
Key words: tidal power plants, tide height, rated power, hydraulic turbine, hydraulic unit, frequency converter, electric current.
Kotelenko Svetlana Vladimirovna, candidate of technical sciences, assistant, S. [email protected], Russia, Tula, Tula State University,
Krasnikov Dmitry Vladimirovich, student, dim_dim931 @mail. ru, Russia, Tula, Tula State University
