Різке збільшення цін на паливо, труднощі з його отриманням, виснаження паливних ресурсів - всі ці видимі ознаки енергетичної кризи викликали останніми роками в багатьох країнах значний інтерес до нових джерел енергії, в тому числі до енергії Світового океану.
Відомо, що запаси енергії в Світовому океані колосальні, адже дві третини земної поверхні (361 млн. Кв. Км) займають моря і океани. Однак поки що люди вміють використовувати лише незначні частки цієї енергії, та й то ціною великих і повільно окупаються капіталовкладень, так що така енергетика досі здавалася малоперспективною.
Енергія океану давно привертає до себе увагу людини. В середині 80-х років уже діяли перші промислові установки, а також велися розробки за такими основними напрямками: використання енергії припливів, прибою, хвиль, різниці температур води поверхневих і глибинних шарів океану, течій і т.д.
приливні електростанції
Століттями люди роздумували над причиною морських припливів і відливів. Сьогодні ми достовірно знаємо, що могутнє природне явище - ритмічний рух морських вод викликають сили тяжіння Місяця і Сонця. Приливні хвилі таять в собі величезний енергетичний потенціал - 3 млрд. КВт.
Ідея використання енергії припливів з'явилася у наших предків добру тисячу років тому. Правда, будували вони тоді не ПЕС, а приливні млини. Одна з таких млинів, згадувана ще в документах 1086 року збереглася в містечку Ілінг, на півдні Англії. У Росії перша приливна млин з'явилася на Беломорье в XVII столітті.
У ХХ столітті вчені задумалися над використанням потенціалу припливів в електроенергетиці. Переваги приливної енергії незаперечні. Приливні станції можна будувати в важкодоступних місцях в прибережній зоні, вони не забруднюють атмосферу шкідливими викидами на відміну від теплових станцій, які не затоплюють земель на відміну від гідроелектростанцій і не уявляють потенційну небезпеку на відміну від атомних станцій.
Приливна електростанція (ПЕС) - електростанція, яка перетворює енергію морських припливів в електричну. ПЕС використовує перепад рівнів «повної» і «малої» води під час припливу і відпливу. Перекривши греблею, заливши або гирлі впадає з море (океан) річки (утворивши водоймище, називають басейном ПЕС), можна при досить високій амплітуді приливу (> 4 м) створити напір, достатній для обертання гідротурбін і з'єднаних з ними гідрогенераторів, розміщених в тілі греблі . При одному басейні і правильному півдобовий циклі припливів ПЕС може виробляти електроенергію безперервно протягом 4-5 год з перервами відповідно 2-1 год чотири рази за добу (така ПЕС називається однобассейновой двостороннього дії). Для усунення нерівномірності вироблення електроенергії басейн ПЕС можна розділити греблею на два або три менших басейну, в одному з яких підтримується рівень «малої», а в іншому - «повної» води; третій басейн - резервний; гідроагрегати встановлюються в тілі розділової греблі. Але і цей захід повністю не виключає пульсації енергії, обумовленої циклічністю припливів протягом півмісячних періоду. При спільній роботі в одній енергосистемі з потужними тепловими (в т. Ч. І атомними) електростанціями, енергія, що виробляється ПЕС, може бути використана для участі в покритті піків навантаження енергосистеми, а що входять до цієї ж систему ГЕС, мають водосховища сезонного регулювання, можуть компенсувати внутрімесячние коливання енергії припливів.
У разі якщо приплив або відплив збігається за часом з максимумом навантаження енергосистеми, ПЕС працює в генераторному режимі. Таким чином, ПЕС може використовуватися в енергосистемі як пікова електростанція.
У 1966 році у Франції на річці Ранс (рис. 2) побудована перша в світі приливна електростанція. Система використовує двадцять чотири 10-
У 1968 р на узбережжі Баренцевого моря в Кислого губі споруджено першу в нашій країні дослідно-промислова ПЕС. У будівлі електростанції розміщено 2 гідроагрегати потужністю 400 кВт. Засновниками цього проекту були радянські вчені Лев Бернштейн і Ігор Усачов. Вперше у світовій практиці гідротехнічного будівництва станція була зведена наплавним способом, який потім широко став використовуватися при будівництві підводних тунелів, нафтогазових платформ, прибережних ГЕС, ТЕС, АЕС і захисних гідротехнічних комплексів.
На відміну від гідроенергії річок, середня величина приливної енергії мало змінюється від сезону до сезону, що дозволяє приливним електростанціям більш рівномірно забезпечувати енергією промислові підприємства.
За кордоном розробляються проекти приливних електростанцій в затоці Фанді (Канада) і в гирлі річки Северн (Англія) потужністю відповідно в 4 і 10 млн кіловат, працюють невеликі приливні електростанції в Китаї.
Поки енергія приливних електростанцій обходиться дорожче енергії теплових електростанцій, але при більш раціональному здійсненні будівництва гідроспоруд цих станцій вартість вироблюваної ними енергії цілком можна знизити до вартості енергії річкових електростанцій. Оскільки запаси приливної енергії планети значно перевершують повну величину гідроенергії річок, можна вважати, що приливна енергія буде відігравати помітну роль в подальшому прогресі людського суспільства.
Світова спільнота передбачає лідируюче використання в XXI столітті екологічно чистої та відновлюваної енергії морських припливів. Її запаси можуть забезпечити до 15% сучасного енергоспоживання.
33-річний досвід експлуатації перших в світі ПЕС - Ранс у Франції і Кислогубська в Росії - довели, що приливні електростанції:
· Стійко працюють в енергосистемах як в базі так і в піку графіка навантажень при гарантованій постійної місячної виробленні електроенергії
· Не забруднюють атмосферу шкідливими викидами на відміну від теплових станцій
· Не затоплюють земель на відміну від гідроелектростанцій
· Не представляють потенційну небезпеку на відміну від атомних станцій
· Капітальні вкладення на споруди ПЕС не перевищують витрат на ГЕС завдяки апробованим в Росії наплавному способу будівництва (без перемичок) і застосування нового технологічного ортогонального гідроагрегату
· Вартість електроенергії найдешевша в енергосистемі (доведено за 35 років на ПЕС Ранс - Франція).
У Росії виконані проекти Тугурской ПЕС потужністю 8,0 ГВт і Пенжинской ПЕС потужністю 87 ГВт на Охотському морі, енергія яких може бути передана в енергодефіцитні райони Південно-Східної Азії. На Білому морі проектується Мезенская ПЕС потужністю 11,4 ГВт, енергію якої передбачається направити в Західну Європу по об'єднаній енергосистемі "Схід-Захід".
Наплавний "російська" технологія будівництва ПЕС дозволяє на третину знизити капітальні витрати в порівнянні з класичним способом будівництва гідротехнічних споруд за перемичками.
Приливні електростанції не роблять шкідливого впливу на людину:
· Немає шкідливих викидів (на відміну від ТЕС)
· Немає затоплення земель і небезпеки хвилі прориву в нижній б'єф (на відміну від ГЕС)
· Немає радіаційної небезпеки (на відміну від АЕС)
Подібна технологія особливо вигідна для острівних територій, а також для країн, що мають протяжну берегову лінію.
· Греблі ПЕС біологічно проникні
· Пропуск риби через ПЕС відбувається практично безперешкодно
· Натурні випробування на Кислогубська ПЕС не виявлено загиблої риби або її ушкоджень (дослідження Полярного інституту рибного господарства і океанології)
· Основна кормова база рибного стада - планктон: на ПЕС гине 5-10% планктону, а на ГЕС - 83-99%
· Зниження солоності води в басейні ПЕС, що визначає екологічний стан морської фауни і льоду складає 0,05-0,07%, тобто практично невідчутно
· Льодовий режим в басейні ПЕС пом'якшується
· В басейні зникають тороси і передумови до їх утворення
· Не спостерігається натискного дії льоду на споруду
· Розмив дна і рух наносів повністю стабілізуються протягом перших двох років експлуатації
· Наплавний спосіб будівництва дає можливість не зводити в створах ПЕС тимчасові крупні будбази, споруджувати перемички і інше, що сприяє збереженню навколишнього середовища в районі ПЕС
· Виключений викид шкідливих газів, золи, радіоактивних і теплових відходів, видобуток, транспортування, переробка, спалювання та захоронення палива, запобігання спалювання кисню повітря, затоплення територій, загроза хвилі прориву
· ПЕС не загрожує людині, а зміни в районі її експлуатації мають лише локальний характер, причому, в основному, в позитивному напрямку.
· Енергетична характеристика приливних електростанцій
Використання великих сил припливів і відливів Світового океану, навіть самих океанських хвиль - цікава проблема. До вирішення її ще тільки приступають. Тут багато що належить вивчати, винаходити і конструювати.