Новая энергетика

Социальное значение приливных электростанций

Новая энергия - Приливная энергия

Приливные электростанции не оказывают вредного воздействия на человека:
- нет вредных выбросов (в отличие от ТЭС)
- нет затопления земель и опасности волны прорыва в нижний бьеф (в отличие от ГЭС)
- нет радиационной опасности (в отличие от АЭС)
- влияние на ПЭС катастрофических природных и социальных явлений (землетрясения, наводнения, военные действия) не угрожают населению в примыкающих к ПЭС районах.
Благоприятные факторы в бассейнах ПЭС:
- смягчение (выравнивание) климатических условий на примыкающих к бассейну ПЭС территориях
- защита берегов от штормовых явлений
- расширение возможностей хозяйств марикультуры в связи с увеличением почти вдвое биомассы морепродуктов

А что делать тем регионам, где есть побережье, но строительство приливных электростанций по тем или иным причинам невозможно?
Ответ прост: если есть море, то есть и волны, и надо просто преобразовать их энергию. С виду такая волновая станция напоминает хорошо знакомый всем буй. В верхней части буя сделано отверстие, играющее роль воздуховода. Когда буй качается на волне, уровень воды внутри него меняется, то есть поверхность воды действует как поршень. От этого воздух то выходит из него, то входит. В выходном отверстии установлена специальная турбина (турбина Уэллса), ротор которой обладает выпрямляющим действием, сохраняя неизменным направление вращения при смене направления воздушного потока, следовательно, поддерживается неизменным и направление вращения генератора. Даже небольшие волны высотой 0,3м заставляют турбину развивать более 2000 оборотов в минуту.
Японские инженеры еще в 1976г. построили волновую энергетическую установку, романтично названную «Каймей» («морской свет»). При волнении 6–7 баллов по шкале Бофорта (высота волны — более 6м) агрегат развивает вполне приличную мощность в 1 МВт. На 80метровой барже водоизмещением 500т были установлены 22 воздушных камеры, работающие попарно на одну турбину Уэллса. Первые испытания были проведены в 1978–79гг. близ города Цуруока. Энергия передавалась на берег по подводному кабелю длиной около 3км. Дальше пошли в 1985г. норвежцы, построившие около Бергена промышленную волновую электростанцию, состоявшую из двух установок. Первая работала по пневматическому принципу и представляла собой железобетонную пневмокамеру в скале; над ней была установлена стальная башня высотой 12,3мм и диаметром 3,6м. Входящие в камеру волны создавали поток воздуха, а он через систему клапанов вращал турбину и связанный с ней генератор мощностью 500 кВт. Годовая выработка составляла 1,2млн. кВт - ч. Шторм в конце 1988г. разрушил башню, и она была заменена на железобетонную. Вторая установка — своего рода мини-ПЭС, только здесь вместо прилива работают волны. Они проходят по конусовидному каналу в межостровном ущелье длиной около 200м, достигают высоты 15м и вливаются в резервуар площадью 5500 м2, уровень которого на 3м выше уровня моря. Из резервуара вода проходит через низконапорные гидротурбины мощностью 350 кВт. Станция ежегодно производит до 2 млн. кВт - ч электроэнергии.
Англичане решили вместо жестких пневмокамер использовать что-то вроде больших мягких баллонов, накачанных воздухом под избыточным давлением. Накатом волн камеры сжимаются, образуется замкнутый воздушный поток из камер в каркас установки и обратно, а на пути потока — все те же турбины Уэллса с электрогенераторами. Такая конструкция получила название «моллюск». Она была испытана на знаменитом озере Лох-Несс. Установка из 12 камер и 8 турбин, укрепленных на каркасе диаметром 60м и высотой 7м спосбна развить мощность до 1200 кВт.
К вариациям волновых электростанций относятся волновой плот Коккерела и «утка Солтера», в которых шарнирно соединенные секции и элементы, перемещаясь относительно друг друга, приводят в действие насосы с электрогенераторами или вал, соединенный опять же с генератором. Вся конструкция удерживается на месте якорями. Трехсекционный волновой плот Коккерела длиной 100м, шириной 50м и высотой 10м может дать мощность до 2 тыс. кВт. А проект установки Солтера из 20–30 поплавков диаметром 15м предполагает, что мощность станции составит 45 тыс. кВт.
Волноэнергетические установки используются для питания автономных буев, маяков, научных приборов. Кроме того, комплексы таких агрегатов могут использоваться для волнозащиты морских буровых платформ, открытых рейдов, марикультурных хозяйств. Около 400 маяков и навигационных буев в разных районах мира получают питание от волновых установок. В Индии от волновой энергии работает плавучий маяк порта Мадрас.
Волны, впрочем, достаточно капризный источник. Перспективнее использовать энергию морских течений. Сегодня вполне реально извлекать энергию при скорости потока более 1 м/с, снимая с 1 м2 поперечного сечения потока примерно 1 кВт. Такие течения, как Гольфстрим и Куросио, несут соответственно 83 и 55 млн.м3/с воды со скоростью до 2 м/с. Программа «Кориолис» предполагает использовать Флоридское течение (30 млн. м3/с, скорость — до 1,8 м/с). В 30км восточнее Майами будут установлены 242 турбины с двумя рабочими колесами диаметром 168м, вращающимися в противоположных направлениях. Система длиной 60км будет ориентирована по основному потоку; ширина ее при расположении турбин в 22 ряда по 11 турбин в каждом составит 30км.
Агрегаты предполагается отбуксировать к месту установки и заглубить на 30м, чтобы не препятствовать судоходству. Полезная мощность каждой турбины с учетом затрат на эксплуатацию и потерь при передаче на берег составит 43 МВт, что позволит удовлетворить потребности штата Флорида на 10%.
Опытный образец подобной турбины диаметром 1,5м был испытан во Флоридском проливе. Разработан также проект турбины с рабочим колесом диаметром 12м и мощностью 400 кВт.
Английская компания Marine Current Turbines с помощью фирмы Seacore планирует установить уже промышленную группу турбин мощностью до 5 МВт, с перспективой «выкачать» в водах Британии 10 ГВт электроэнергии.
Кроме классических способов использования кинетической энергии воды (волн и течений), есть экзотические проекты типа эксплуатации разности температур на поверхности и в глубине, но пока они не вышли из стадии теоретизирования.