Приливная энергия — достаточно перспективная отрасль альтернативной энергетики. Данная энергия вырабатывается в результате гравитационных сил взаимодействия планеты Земля с ее естественным спутником — Луной, а также с Солнцем. И чтобы использовать энергию приливов полезно, человечество разработало приливные электростанции. Движение приливов и отливов содержит большую кинетическую энергию и дает более высокую мощность, чем гидроэнергетика. Производство электроэнергии является лишь одним из применений энергии приливов и отливов. Существуют и другие виды применения, и многие другие приложения находятся на рассмотрении, потому что эта энергия все еще находится на стадии разработки с использованием современных технологий.
Что такое приливная электростанция?
Приливная электростанция или ПЭС — это гидроэлектростанция, которая использует приливы и отливы для выработки электроэнергии. При вращении земли образуются огромные приливы в океанах мира, и человечество может использовать эту энергию для производства электроэнергии.
Принцип работы ПЭС
В основном ПЭС работает, используя повышение и понижение уровня морей и океанов. Процесс тот же, что и при производстве гидроэнергии, но в данном случае используется естественное движение вместо создания искусственных водохранилищ за плотинами.
Типы приливных электростанций
По технологии получения энергии ПЭС подразделяют на четыре типа:
Генераторы приливного потока
Генераторы приливного тока работают так же, как и горизонтальные ветряные электростанции, однако лопасти приливных генераторов устанавливаются в воде, чтобы путем сопротивления энергии прилива генерировать энергию.
Динамические ПЭС
Они используют сразу два вида энергии:
- Кинетическую — скорость волны
- Потенциальную — определяется высотой волн.
Для создания таких электростанций нужно возводить плотины непосредственно в море. Электричество вырабатывается с помощью большого количества низконапорных гидротурбин, преобразующих поступательную энергию в ток.
Приливные плотины
Принцип действия данного типа заключается в захвате водной массы во время приливов и дальнейшего их удержания до момента отлива.
Приливные лагуны
Они по своему принципу похожи на предыдущий тип, но представляют собой искусственные водоемы, не связанные с экосистемой океана.
Достоинства и недостатки приливных электростанций
Для начала рассмотрим преимущества приливной энергии:
- Энергия приливов является возобновляемой и устойчивой
- ПЭС не выделяет в окружающую среду выбросы и парниковые газы, потому что для производства электроэнергии используется только вода
- ПЭС недорогая в эксплуатации и обслуживании
- Низкий уровень шума, поскольку он поглощается водой, ведь турбины установлены под водой
- Приливная сила предсказуема
- ПЭС не ставит под угрозу движение судов
- Государство часто субсидирует проекты в области приливной энергетики
Но существуют и недостатки энергии приливов и отливов:
- энергия зависит от силы приливов, которая также зависит от гравитационного воздействия солнца и Луны на Землю
- Энергия поступает с перебоями. ПЭС активна только около 10 часов в день.
- Высокие капитальные затраты на установку приливной электростанции
- Данные установки могут повлиять на морских жителей. Если они попадут под работающую турбину, то вероятность погибнуть высока. К тому же, слишком крупные особи способны вывести устройство из строя.
- Техническое обслуживание является трудоемким, поскольку турбины установлены под морской водой
- Для передачи электроэнергии в сеть требуются очень длинные кабели
- Инфраструктура может быть повреждена сильными течениями
- Стоимость установки приливной электростанции делает невозможным использование энергии отдельными домохозяйствами
- Неправильно возведённая приливная электростанция может стать причиной наводнения.
Сравнение приливной энергии с другими альтернативными источниками энергии
Эффективность преобразования потенциальной энергии приливов и отливов в электроэнергию составляет 80%, и она превосходит другие возобновляемые источники, такие как геотермальная, солнечная и ветровая энергия.
В отличие от других традиционных источников энергии, энергия приливов и отливов не оказывает воздействия на окружающую среду. Это чистая энергия, не способствующая выбросам парниковых газов и глобальному потеплению. Многие страны могут отказаться от энергии ископаемого топлива и ядерной энергетики, чтобы перейти на производство электроэнергии приливной энергии. Также отличием является огромный энергетический потенциал приливов.
Экономические вопросы и окупаемость ПЭС
Сдерживающим фактором для использования энергии приливов и отливов является непомерная стоимость инфраструктуры. Транспортировка энергии с помощью длинных кабелей из-под моря также является дорогостоящей. Многим слаборазвитым странам может быть трудно инвестировать в эту инфраструктуру до тех пор, пока сохраняется ископаемое топливо.
Стоимость энергии на ПЭС — меньше, чем на ГЭС, ТЭС и АЭС (доказано за 30 лет эксплуатации первой промышленной ПЭС Ранс во Франции). Срок окупаемости капитальных вложений — 7,5 лет. Научное обоснование выполнено ОАО «Научно-исследовательский институт энергетических сооружений».
Потенциал производства энергии приливов и отливов
Во всем мире существует огромный потенциал приливной энергетики. Эксперты прогнозируют мощность, которая может составить более 120 ГВт. Это может принести новый импульс возобновляемым источникам энергии в попытке минимизировать углеродный след с его негативными последствиями для глобального потепления.
Во всем мире потенциал выработки приливной энергии составляет 450 миллиардов кВт.
Энергия приливов в России
В России началась работа над проектированием сразу трех ПЭС гигаваттных мощностей:
- Мезенская ПЭС мощностью от 8 до 19,7 гигаватта в Белом море с плотиной протяжённостью 50 километров.
- Тугурская ПЭС — 8–12 гигаватт.
- Пенжинская ПЭС – более 100 гигаватт.
Планируемая суммарная мощность этих приливных электростанций составляет более 40% общей установленной силы электростанций единой энергосистемы страны.
Над строительством Пенжинской ПЭС задумывались еще в советские времена, а в 80-е годы в районе Охотского моря уже велись исследования будущего проекта. Однако разработки ученых тогда столкнулись с очень большой ценой строительства
Кислогубская ПЭС
Кислогубская ПЭС- единственная приливная электростанция в России. Она построена на берегу залива Кислая губа и введена в работу в 1968 году.
Эта станция является экспериментальным объектом для изучения и продвижения отрасли приливной энергии в России.
Гарантированная мощность этой приливной электростанции по проекту 400 кВт, по факту — 1,7 кВТ.
На сегодняшний день Кислогубская ПЭС не обеспечивает электричеством даже саму себя.
Заключение
Энергия приливов обладает огромным потенциалом для выработки электроэнергии во многих прибрежных городах. Концепция использования в производстве электроэнергии является относительно новой, и поэтому все еще актуальны новые разработки, позволяющие понять, как этот процесс можно оптимизировать.
Хорошая сторона приливной энергетики заключается в том, что эксплуатационные расходы минимальны.
Энергия ПЭС является возобновляемой и экологически безопасной. Воздействие ПЭС на окружающую среду имеет сугубо локальный, а не глобальный характер.
Стимулом для развития отрасли остается легкость расчета периодичности приливов и отливов. Как раз предсказуемость работы ПЭС делает их одним из самых перспективных источников альтернативной энергии.
