Новая энергетика

Энергия прилива. Первой отечественной Приливной электростанции (ПЭС) 39 лет

Новая энергия - Приливная энергия

В этот день в 1968 году на побережье Баренцева моря в Кислой губе была пущена в ход экспериментальная приливная станция мощностью 400 кВт. Это была вторая приливная станция в мире - после французской Ля Ранс.
Технически обоснованный уровень использования приливной энергии мирового океана в 120 изученных створах оценивается в 800 ГВт при выработке 2000 ТВт·ч/год, что может обеспечить до 13,5% современного мирового потребления энергии.
В настоящее время в мире эксплуатируются 10 приливных электростанций: промышленная «Ранс» во Франции, экспериментальные - «Кислогубская» в России (рис.1) и «Аннаполис» в Канаде и семь малых ПЭС в Китае. В последние десятилетия разработаны проекты крупных ПЭС «Северн» в Англии (8,6 ГВт), «Кемберленд» (1,15 ГВт) и «Кобекуид» (4,03 ГВт) в Канаде, ведутся проектные работы по ПЭС в Южной Корее, Австралии, Индии, Аргентине.
Запасы энергии приливов в России оценивают в 120 ГВт при выработке 270 ТВт·ч/год. В европейской части энергия приливов сконцентрирована в Мезенском заливе Белого моря (200 км от Архангельска), где можно построить ПЭС мощностью до 19,2 ГВт с выработкой 52 ТВт·ч/год. Причем в этом регионе нет источников возобновляемой энергии, альтернативных Мезенской ПЭС. На Дальнем Востоке энергия приливов сосредоточена на побережье Охотского моря в Тугурском заливе (300 км от Комсомольска-на-Амуре), где спроектирована ПЭС на 8 ГВт при выработке 20 ТВт·ч/год, и в Пенжинском заливе, где можно построить ПЭС с фантастической на сегодня мощностью - 87 ГВт с выработкой 190 ТВт·ч /год.
Преимущества приливной энергии - в ее возобновляемости и постоянстве в каждом месяце (в отличие от речной энергии, резко уменьшающейся в маловодные годы), а также в безопасности, так как нет угрозы волны прорыва, образующейся при повреждении плотины ГЭС, нет выбросов ТЭС и радиационной опасности АЭС. Особенности такой энергии - в ее концентрации на локальных участках побережий с высокими приливами и ее дискретности в течение суток и месяца. До сих пор сооружение ПЭС сдерживалось высокой капиталоемкостью традиционного способа строительства за перемычками и необходимостью изготовления большого количества осевых гидроагрегатов на специализированных турбинных заводах. Однако сейчас отечественной наукой уже разработаны новые решения, позволяющие широко использовать приливную энергию.
Главными препятствиями широкого развития приливной энергетики в мире являются конструкция турбины и стоимость строительства ПЭС. Турбины, рассчитанные на работу в двух направлениях (прилив и отлив), оказались технически сложными и чрезвычайно дорогостоящими в производстве. Сам процесс строительства ПЭС - на воде, вдали от берегов - также оказался весьма затратным.
Российским ученым и инженерам ОАО «ГидроОГК» удалось создать эффективную (названную ортогональной) турбину, особенность которой состоит в том, что во время приливов и отливов направление ее вращения не меняется. Это позволило радикально упростить конструкцию турбины и, как следствие, снизить ее стоимость. Экспериментальный образец ортогональной турбины диаметром 2,5 метра был изготовлен в конце 2004 года на заводе «Севмаш». В течение 2005-2006 годов проходили его систематические испытания. Результаты испытаний показали высокую эффективность ортогональной турбины - КПД составил порядка 63%, что в полтора раза выше, чем у зарубежных аналогов.
Еще одно российское ноу-хау - наплавной метод строительства приливных станций, при котором все самые сложные работы по сборке агрегатов выполняются в промышленных центрах, а готовые наплавные блоки буксируются по воде к месту установки. Впервые он был применен при строительстве Кислогубской ПЭС. Наплавной способ строительства позволяет на 30-40% снизить стоимость работ.
В 2006 году по заказу ОАО «ГидроОГК» на заводе «Севмаш» был изготовлен экспериментальный модуль-блок приливной станции с ортогональным гидроагрегатом мощностью 1,5 МВт. В начале текущего года он был отбуксирован в Кислую Губу и установлен в проектное положение в створе Кислогубской ПЭС. Как рассказал представитель «ГидроОГК» Андрей Петрушинин, сейчас проходят испытания этого блока в натурных условиях. В программу испытаний входят энергетические, нагрузочные и испытания в переходных процессах. Цель - подтвердить правильность принятых инженерно-технических решений по конструкциям агрегатов и наплавных блоков ПЭС, а также верность выбранных материалов. Известно, что морская среда очень агрессивна по отношению к металлу, который со временем может подвергнуться коррозии.
В «ГидроОГК» рассчитывают завершить испытания экспериментального модуль-блока к январю 2008 года. «Сейчас для нас главное, чтобы оправдались все наши технические решения и выбор материалов, - рассказывает Петрушинин. - В настоящее время у компании уже есть несколько проектов строительства приливных станций. Самые мощные из них - до 3-4 ГВт каждая - проектируется в Мезенском заливе Архангельской области и в Тугурском заливе Хабаровского края. Но до того, как приступить к реализации этих мегапроектов, нам необходимо будет отработать технологию строительства современных ПЭС на менее мощных станциях в 100-200 МВт».
В целом же, по оценкам «ГидроОГК», за счет энергии приливов в России можно получать до 20% всей потребляемой энергии.