Что такое приливные электростанции
Приливные электростанции
Пост опубликован: 26 февраля, 2017
В существующем мире человек все чаще задумывается о необходимости применения возобновляемых источников энергии при получении электроэнергии, одним из таких, является энергия морских приливов, а для ее преобразования служат приливные электростанции.
Как известно, природные приливы и отливы, взаимосвязаны с движением Луны и Солнца вокруг биосферы планеты Земля, а также от ее движения вокруг своей оси вращения. В зависимости от положения космических тел по отношению к Земле, приливы и отливы могут различаться по свое силе, но так как это явление происходит регулярно, то человек решил, что их можно применить для своего использования.
Принцип работы приливной электростанции
Приливная электростанция – это комплекс инженерных систем, при помощи которых энергия от движения воды, или кинетическая энергия воды, преобразуется в электрическую.
Характер работы – цикличный, это обусловлено периодичностью приливов и отливов. В период покоя, а это происходит когда отлив заканчивается, или только начинается прилив, кинетическая энергия воды мала, и ее недостаточно. Этот период длится 1-2 часа. В активный период, ее продолжительность 4-5 часов, энергия водных масс, преобразуется в электрическую энергию. Циклы, в течение суток повторяются 4 раза.
Основным элементом любой электростанции служит генератор, который вырабатывает электрический ток, разница лишь в механизме, приводящем его во вращательное движение. В варианте приливной электростанции, этим механизмом становится гидротурбина.
Для того чтобы повысить КПД такого сложного комплекса, как приливная электростанция, выбирается местоположение, где регистрируются максимальные приливы. Затем монтируется плотина, которая отделяет акваторию самого моря от прибрежной зоны.
В тело построенной плотины монтируются гидротурбины, которые преобразуют кинетическую поступательную энергию воды, в кинетическую вращательную энергию. Также, чтобы повысить коэффициент использования, изготавливаются резервные водохранилища, которые во время прилива наполняются морской водой.
Во время отлива, набранная водная масса увеличивает количество вырабатываемой электрической энергии, за счет увеличения объема, который проходит через турбину. В качестве механизма, обеспечивающего набор воды во время прилива, выступают также гидротурбины.
Показателем работы электростанции любого типа является ее мощность, которая зависит от технических показателей и вида преобразуемой энергии.
У приливных электростанций мощность установки зависит от:
Количество турбин и их мощность напрямую зависят от характеров приливов и объема резервных хранилищ.
В связи с тем, что сооружение плотин сильно увеличивает стоимость строительства станции, то и развитие гидроэнергетики этого типа шло довольно медленно. Последние десятилетия появились новые материалы и новые технологии, которые не обошли своим вниманием и энергетику, в свете этого, появились новые типы приливных электростанций.
Принцип действия приливных электростанций нового поколения остался прежним, это преобразование движения водных масс, отличие же в том, что на специальной конструкции, которая закрепляется на дне, монтируются лопасти большого диаметра. Они вращаются при движении водных масс и через редукторы передают вращательное движение на генераторы. По конструкции электростанции такого типа напоминают ветряные генераторы, с той лишь разницей, что источником энергии у ветряных установок служит ветер, а у приливных станций – вода.
Плюсы и минусы использования
У любого агрегата всегда есть положительные и отрицательные аспекты его использования, и именно соотношение этих параметров определяет целесообразность его применения. Приливные электростанции не являются исключением, рассмотрим все плюсы и минусы использования этого источника энергии.
К плюсам использования можно отнести:
К минусам данного типа электростанций относятся:
Приливные электростанции в России
Использование источников энергии, способных к возобновлению, которые позволяют получать электроэнергию с низкой себестоимостью, дает ученым и инженерам всех стран, новые идеи и способы воплощения их в жизнь.
На территории нашей страны уже построен ряд приливных электростанций, и работы в этом направлении продолжаются.
Успешными проектами являются следующие.
Кислогубская ПЭС
Расположена в губе Кислая Баренцова моря, в Мурманской области. Работала с 1968 по 1992 год, когда
была поставлена на консервацию. Начиная с 2004 года производилась реконструкция станции, и с 2007 года работа станции была возобновлена. В настоящее время станция работает в штатном режиме.
Малая Мезенская ПЭС
Расположена в Мезенском заливе Белого моря, в Архангельской области. Начало работы – 2007 год, работает по настоящее время.
Ведутся работы по увеличения мощности и модернизации станции в более крупную Мезенскую ПЭС.
В настоящее время, кроме перечисленных выше, уже успешно реализованных, в стадии разработки и реализации находится еще несколько проектов.
Северная ПЭС
Расположена в губе Долгая-Восточная Баренцова моря, в Мурманской области. Проектная мощность 12,0 МВт, годовая выработка электрической энергии составит 23,8 млн. кВт/часов.
Пенжинская ПЭС 
Расположена в Пенжинской губе залива Шелихоа в Охотском море.
Проектная мощность 21,4 ГВт, годовая выработка электрической энергии составит 50,0 млрд. кВт/часов.
Тугурская ПЭС
Расположена в Тугурском заливе Охотского моря, в Хабаровском крае.
Проектная мощность 8,0 ГВт, годовая выработка электрической энергии составит 20,0 млрд. кВт/часов.
Использование приливных электростанций за рубежом
Использование природной энергии широко распространено во многих странах мира, так приливные электростанции успешно работают в США, Франции, Канаде, Норвегии, Южной Корее, Великобритании, Китае и Индии. Важными условиями наличия подобных энергетических объектов являются: наличие технических возможностей и присутствие собственных морских побережий.
Рассмотрим несколько зарубежных проектов
Великобритания
В 1913 году около города Ливерпуль в бухте Ди в Великобритании впервые в мире запустили приливнуюэлектростанцию, мощность которой была 0,635 МВт.
В настоящее время там же в Великобритании на реке Северн идёт подготовка по реализации проекта в строительстве уже самой большой и мощной приливной электростанции. Проектная мощность составляет 8,6 ГВт.
Первая подобную станцию, в этой стране, начали строить в 1935 году. В настоящее время успешно реализованы несколько проектов, и есть проекты в стадии разработки.
Южная Корея
ПЭС «Shihwa», которая построена в 2003 году, имеет мощностью 254 МВт, и затем до 2011 года прошла модернизацию. Объем вырабатываемой электроэнергии составляет 550 млн. кВт/часов ежегодно.
В планах строительство еще нескольких электростанций подобного типа.
ПЭС «Аннаполис» была построена в 1985 году в заливе Фанди и имеет мощность 20 МВт.
Норвегия
ПЭС «Хаммерфест.», мощностью 300 кВт, была построена в 2003 году
Франция
ПЭС «Ля Ранс», выдающая мощность 240 МВт, расположена в провинции Северная Бретань.
Хотя использованием возобновляемых источников энергии интересуется большое количество специалистов из разных стран нашей планеты, тем не менее широкое распространение способ использования энергии природных приливов и отливов пока не получил. Это обусловлено рядом объективных причин.
Причины малой распространенности приливных станций
Мировой океан обладает огромным потенциалом, энергией которого можно обеспечить почти 20% от необходимого количества энергопотребления.
Причинами, которыми можно объяснить малое распространение приливных электростанций, можно назвать следующие:
Приведенные выше причины постепенно утрачивают свою актуальность, т. к. при использовании новых типов станций с лопастно-редукторными агрегатами, позволяет отказаться от строительства плотин и резервных бассейнов, что значительно снижает стоимость строительства и снижает сроки окупаемости проекта. А разработка новых, более мощных генераторов, позволяет получать большее количество электрической энергии, при тех же исходных параметрах первичной энергии, которой является энергия приливов и отливов.
Что такое приливные электростанции и их принцип работы?
Сегодня как никогда на слуху тема поиска экологически чистых источников энергии. Одним из решений стали приливные электростанции. В них электроэнергия получается за счет преобразования энергии воды, создаваемой морскими приливами и отливами.
Частота и сила приливов зависят от положения Луны и Солнца. Эти процессы вполне предсказуемы, но происходят всегда с разной силой, а это значит, что приливы – постоянное, но необязательное явление. Для эффективной работы важно правильно выбрать место расположения станции.
Знания, полученные человеком, ранее позволили ему использовать процессы приливов и отливов в своих интересах: люди научились получать таким способом электроэнергию. Плюс такой добычи энергии – экологичность. У приливно отливных электростанций отсутствуют какие-либо вредные выбросы.
Принцип функционирования приливных электростанций
Приливная станция имеет следующий принцип работы: полезная энергия, создаваемая водными массами, перерабатывается в электрическую и затем поступает к потребителям. Процесс работы подобных станций цикличен, так как приливы – периодическое явление. Период покоя – время после завершения отлива, когда приток воды начинается и еще не набрал силу. Это время считается периодом покоя.
Вторая часть цикла – активный период, когда прилив находится в своей активной фазе. Эта часть цикла длится около 4-5 часов. В это время и происходит преобразование механической энергии течения воды в электрическую. Во время отлива сооружение продолжает работать на силе воды, которую успела набрать в резервные хранилища. Этот процесс, как правило, длится 1-3 часа. В течение одного дня оно совершает до 5 циклов.
Движущим элементом любой приливной электростанции (ПЭС) будет генератор. В случае с приливными используются гидротурбины. Для таких сооружений специально выбирается место, где сила прилива имеет большую интенсивность. Затем возводится плотина, отделяющая основные воды от береговой зоны.
В сооруженную плотину встраиваются гидротурбины, основная функция которых – преобразование кинетической энергии водных приливов в полезную энергию. Для повышения КПД всего сооружения строятся специальные водохранилища, которые заполняются излишками воды.
Ключевой показатель любой электростанции – мощность. Она зависит от следующих показателей:
Виды приливных электростанций
Хоть и принцип работы всех станций схож: течение воды заставляет лопасти двигаться, они все же подразделяются на несколько видов:
Приливные электростанции на территории России
Подобные сооружения достаточно востребованы в нашей стране. Это объясняется низкой себестоимостью в условиях нашей страны и возможностью обеспечения электроэнергией крупные населенные пункты без загрязнения экологии. К тому же, значительная часть границы России – это побережья, где легко возвести подобные сооружения. Сегодня функционируют и обеспечивают электричеством крупные города и поселения, следующие:
Кислогубская станция
Электростанция находится в Баренцевом море в Мурманской области в губе Кислая. Работа станции началась еще в 1968 году и непрерывно продолжалась до 1992 года. Затем станция была законсервирована.
Спустя 12 лет начались работы по реконструкции, направленные на модернизацию всего сооружения и ее соответствие современным стандартам. Возобновилась работа в 2007 году. С тех пор приливная станция работает без перебоев.
Малая мезенская
Находится на побережье Белого моря в Архангельской области. Успешно функционирует с 2007 года.
Северная
Находится в Мурманской области в губе Долгая-Восточная Баренцева моря.
Пенжинская
Находится в Охотском море.
Тугурская
Находится в Охотском море в Хабаровском Крае.
Использование приливных станций в других странах
Использование таких источников энергии получило распространение и во многих других странах. Приливные электростанции функционируют во всех частях света. Большим преимуществом приливных станций являются их экологичность и относительно невысокая стоимость.
Великобритания
Первая появилась в стране в 1913 году вблизи города Ливерпуль. Тогда ее мощность была 0,6 МВт. Сегодня британские инженеры разрабатывают проект станции, мощность которой составит более 8 ГВт.
Первая приливная станция появилась здесь в 30-е годы XX века. С тех пор они распространились по всем штатам.
Республика Корея
Первая приливная станция под названием Shihwa появилась в стране в 2003 году. Тогда ее мощность составила 250 Мвт. Спустя семь лет станция прошла глобальную модернизацию. Годовая выработка электроэнергии составляет более 500 млн КВт/ч
Норвегия
Первая электростанция в стране также появилась в 2003 году. Она получила название Хаммерфест, мощность составила 300 кВт.
Канада
Первая электростанция в Канаде мощностью 20 млн Вт появилась в заливе Фанди в 1985 году.
Франция
Самая мощная электростанция в стране расположена в Северной Бретани. Ее мощность составляет 240 МВт.
Почему приливные электростанции не получили массового распространения
Несмотря на все достоинства, подобные станции не получили распространения в мире. Мировой океан мог бы обеспечить электричеством до 20 % населения Земли. Однако многие страны не спешат отдавать предпочтение такому источнику энергии.
Причин здесь несколько:
Однако прогресс не стоит на месте. Каждый год разрабатываются новые решения, которые удешевляют себестоимость выработки энергии. Так что, возможно, в ближайшие годы такие электростанции станции станут более дешевы и доступны.
Видео о приливных электростанциях
Приливная электростанция
Прили́вная электроста́нция (ПЭС) — особый вид гидроэлектростанции, использующий энергию приливов, а фактически кинетическую энергию вращения Земли. Приливные электростанции строят на берегах морей, где гравитационные силы Луны и Солнца дважды в сутки изменяют уровень воды. Колебания уровня воды у берега могут достигать 18 метров.
Существует мнение, что работа приливных электростанций тормозит вращение Земли, что может привести к негативным экологическим последствиям. Однако ввиду колоссальной массы Земли влияние приливных электростанций пренебрежимо мало. [1] Кинетическая энергия вращения Земли (
10 29 Дж) настолько велика, что работа приливных станций суммарной мощностью 1000 ГВт будет увеличивать длительность суток лишь на
10 −14 секунды в год, что на 9 порядков меньше естественного приливного торможения (
Для получения энергии залив или устье реки перекрывают плотиной, в которой установлены гидроагрегаты, которые могут работать как в режиме генератора, так и в режиме насоса (для перекачки воды в водохранилище для последующей работы в отсутствие приливов и отливов). В последнем случае они называются гидроаккумулирующая электростанция.
В России c 1968 года действует экспериментальная ПЭС в Кислой губе на побережье Баренцева моря. На 2009 год её мощность составляет 1,7 МВт. На этапе проектирования находится Северная ПЭС мощностью 12 МВт. В советское время были разработаны проекты строительства ПЭС в Мезенской губе (мощность 11 000 МВт) на Белом море, Пенжинской губе и Тугурском заливе (мощностью 8000 МВт) на Охотском море, в настоящее время статус этих проектов неизвестен, за исключением Мезенской ПЭС, включённой в инвестпроект РАО «ЕЭС». Пенжинская ПЭС могла бы стать самой мощной электростанцией в мире — проектная мощность 87 ГВт.
Другие известные станции: южнокорейская — ПЭС Сихва (мощность 254 МВт. [3] ), канадская — ПЭС Аннаполис и норвежская — ПЭС Хаммерфест.
От приливных электростанций к гидроэнергетике будующего
Генерация электроэнергии, основанная на использовании солнца и ветра, отличается непостоянством. Ветер бывает далеко не всегда, а солнце нередко закрывают тучи. Гораздо более стабильным источником энергии является течение воды. Речные гидроэлектростанции известны давно. Однако для их установки требуется определенный рельеф местности, который не всегда возможно найти, особенно на побережье морей и океанов. Но в этих же местах вполне реально использовать энергию приливов и отливов. Приливная энергетика имеет ряд преимуществ, а технические решения, разработанные для таких электростанций, способны вывести и традиционные ГЭС на принципиально новый уровень.
Процессы, происходящие на Земле, находятся под непосредственным влиянием близко расположенных к нашей планете небесных тел, в первую очередь, Солнца и Луны. В частности, под действием сил гравитации по отношению к указанным планетам в озерах, морях и океанах наблюдается такие явления, как приливы и отливы. Эти передвижения водных масс могут быть использованы для выработки электроэнергии.
Приливы и отливы, происходящие под влиянием Солнца, намного менее значительны, чем приливы и отливы, обусловленные действием Луны. Кроме этого, в озерах данные явления дают перепад уровня воды, недостаточный для выработки электроэнергии в промышленных масштабах. Зато значительные перепады наблюдаются в устьях рек, впадающих в моря и океаны. Соответственно, для выработки электричества практически можно использовать приливы и отливы в морях, океанах, а также в устьях, впадающих в них рек. Считается, что перепад уровней воды между приливом и отливом должен быть не менее 4 метров. Предприятия, вырабатывающие энергию таким образом, получили название приливных электростанций (ПЭС).
Мельницы, работающие на энергии приливов и отливов, были известны еще в Римской империи. Первая ПЭС была построена в 1913 году, она располагалась в бухте Ди неподалеку от Ливерпуля (Великобритания). Ее мощность составляла всего 0,635 МВт.
Всерьез воспринимать приливную электроэнергетику стали только в 1966 году, когда в Ля-Ранс (Франция) была запущена крупнейшая по тем временам ПЭС мощностью 240 МВт. На ней установлены 24 турбины. Функционирование такой электростанции оказалось выгодным делом. Если сравнивать, например, с атомными электростанциями, то стоимость выработки киловатт-часа на ПЭС Ля-Ранс оказывается в 1,5 раза дешевле.
После успеха французской ПЭС такие электростанции стали строить по всему миру. Правда, до сих пор ПЭС так и не вышли из области экзотики. Подтверждением тому являются около 200 тыс. туристов, ежегодно приезжающих в Ля-Ранс посмотреть на диковинку.
В СССР первой и единственной электростанцией, работающей на таком принципе, стала Кислогубская ПЭС, запущенная в
1968 году. Она расположена в Мурманской области на берегу Баренцева моря, в губе Кислая. На этой ПЭС были предусмотрены два места под гидроагрегаты. На одном из них при строительстве был установлен гидроагрегат французского производства мощностью 0,4 МВт. Другое место было зарезервировано под установку советского гидроагрегата для ПЭС, когда такой будет создан. К сожалению, проект создания отечественного оборудования для ПЭС в те годы так и не был реализован. В 1994 году, в связи с проблемами в экономике, Кислогубская ПЭС была законсервирована.
К развитию приливной энергетики в России вернулись десять лет спустя, в 2004 году. Кислогубскую ПЭС расконсервировали и установили вместо прежнего импортного отечественный агрегат мощностью 0,2 МВт. А в 2007 году запустили новый энергоблок мощностью 1,5 МВт. Собственником Кислогубской ПЭС сейчас является ОАО «РусГидро». На момент написания статьи в России существовало несколько проектов постройки ПЭС, правда, строительство ни одной из электростанций пока не было реализовано.
Конструкция ПЭС
По своей конструкции ПЭС делятся на плотинные и бесплотинные. Плотинные ПЭС, на первый взгляд, имеют много общего с традиционными ГЭС. Участок моря отгораживается плотиной, в которой есть протоки, где установлены турбины. Другой вариант — перекрытие плотиной устья реки или уже имеющегося залива. В отличие от традиционных ГЭС, гидрогенераторы, как правило, являются обратимыми, т.е. способны вырабатывать электроэнергию как при прямом, так и при обратном движении воды.
ПЭС Ля-Ранс, Кислогубская станция и большинство других ПЭС в мире являются плотинными. При этом плотина нередко выполняет дополнительные функции. Например, через плотину ПЭС Ля-Ранс проходит высокоскоростная автомобильная трасса. Самая большая в мире Сихвинская ПЭС мощностью 254 МВт, расположенная на северо-западном побережье Южной Кореи (запущена в 2011 году), своим возникновением обязана неудавшемуся проекту созданию резервуара пресной воды для орошения, для чего в заливе была построена дамба. Кстати, особенностью Сихвинской ПЭС является работа генераторов исключительно во время прилива, то есть они не являются обратимыми. Связано это не с целью упростить конструкцию, а с необходимостью сделать слив воды более быстрым, чем наполнение по соображениям экологии, чтобы вода не застаивалась.
В бесплотинных ПЭС гидроагрегаты устанавливаются на дне морского пролива, где приливы и отливы создают течения с большой скоростью. Примером такой ПЭС является рядом с островом Рузвельта (США). Преимуществом бесплотинных ПЭС является дешевизна их строительства, недостатками — малая мощность и малое количество мест на Земле, где их можно разместить.
Главной технической проблемой, связанной с реализацией ПЭС, является низкий напор воды. В традиционных ГЭС напор воды, как правило, измеряется десятками метров, минимальное значение — 3 м. В ПЭС напор воды не превышает 13 м, при этом гидроагрегаты должны «уметь» генерировать электроэнергию уже при напоре 1 м.
В XX веке на ПЭС использовались так называемые осевые турбины, в которых поток воды двигается в направлении оси вращения колеса. Осевые турбины, способные работать на ПЭС, стоят в несколько раз дороже турбин для гидроагрегатов той же мощности, используемых на традиционных ГЭС. Это обстоятельство на протяжении многих лет сдерживало развитие приливной энергетики.
В середине 80-х годов XX века в Канаде и Японии было предложено использовать для ПЭС так называемые ортогональные турбины. Особенностью конструкции таких турбин являются лопасти, поворачивающиеся под действием потока воды таким образом, чтобы всегда быть расположенными перпендикулярно потоку. Ортогональные турбины стоят намного дешевле осевых, но недостатком имевшейся тогда конструкции был низкий КПД, не превышавший 40%. Поэтому идею использования ортогональных турбин за рубежом быстро забросили.
В СССР, а потом и в России направление ортогональных турбин продолжили развивать, достигнув в этом значительных успехов. В 1989-2000 гг. Научно-исследовательский институт энергетических сооружений создал конструкцию ортогональной турбины с КПД до 70%. Именно такие турбины отечественного производства установлены на возрожденной Кислогубской ПЭС. И, если изначально наша страна использовала в приливной энергетике французские технологии, то теперь во Франции испытывают турбины российской разработки на предмет их использования у себя.
Экологическая безопасность
Традиционные ГЭС, точно так же, как солнечные и ветряные электростанции, используют возобновляемые источники энергии. Тем не менее, ГЭС не принято относить к объектам альтернативной энергетики, которая, как известно, развивается для сохранения окружающей среды. И дело не только в том, что ГЭС известны уже почти полтора века и являются основой энергетики во многих странах. У экологов есть претензии не только к ТЭС и АЭС, но и к традиционным ГЭС. При строительстве ГЭС зачастую затапливаются большие пространства. При перекрытии рек нарушаются маршруты миграции рыб, в результате чего сокращается биологическое разнообразие. Самый известный пример — сокращение поголовья осетровых рыб в результате перекрытия в 50-60-х годах Волги каскадом ГЭС. Помимо перекрытия маршрутов миграции рыб, также есть проблема гибели мальков в турбинах ГЭС, так как вода проходит через них под большим напором.
Для создания ПЭС можно использовать имеющиеся заливы и устья рек, нет необходимости затапливать большие площади. Из-за малого напора воды значительная часть мальков, попавших в турбины, выживает. Мало того, при необходимости, для решения тех или иных экологических задач можно организовать на постоянной или временной основе работу гидроагрегатов только для одного направления потока воды. При этом даже не придется строить дополнительные шлюзы — в современных ПЭС поток воды через неработающую турбину на 40% больше, чем в моменты, когда вырабатывается электроэнергия. Полвека эксплуатации мощных ПЭС показали, что они не наносят какого-либо заметного ущерба окружающей среде.
В прессе можно встретить «страшилки» про вред, обусловленный распространением ПЭС, который может привести к замедлению вращения Земли в результате отъема энергии от морских приливов. Но строгие научные расчеты показывают, что, даже если всю электроэнергию, потребляемую человечеством, вырабатывать, используя только ПЭС, на скорость вращения Земли это не окажет никакого существенного влияния.
Недостатки ПЭС
Размещение ПЭС возможно только на морском берегу, либо в устье рек в прибрежной зоне. Это само по себе не является недостатком, если позиционировать ПЭС в качестве решения для автономного снабжения электроэнергией удаленных поселений, расположенных на морских берегах. Но в реальности придется все равно тянуть ЛЭП в поселок, где установлена ПЭС. Причина заключается в том, что электроэнергия вырабатывается не круглосуточно, а в определенные промежутки времени.
Цикличность выработки электроэнергии характерна и для многих других видов альтернативной энергетики, например, для солнечной генерации. Мало того, если солнечная электростанция в некоторые, особенно пасмурные дни, может вообще не давать электроэнергию, то приливы и отливы при правильном размещении ПЭС происходят в любую погоду.
Но есть существенное отличие. Цикличность работы солнечной электростанции в точности совпадает с ритмом хозяйственной деятельности. Пик генерации приходится примерно на середину дня, как раз тогда работают все промышленные предприятия, и есть большая потребность в электроэнергии. ПЭС работают совсем в другом ритме.
Промежуток времени между максимальным и минимальным уровнями воды в море составляет 6 ч 12,5 мин. Когда уровень воды на минимуме или максимуме, генерации электроэнергии не происходит. В промежутке между ними находятся периоды времени длительностью 4-5 ч, когда электроэнергия вырабатывается.
Приливы и отливы происходят с периодичностью 12 ч 25 мин. В итоге полный цикл работы ПЭС укладывается в так называемые приливные сутки, длительность которых составляет 24 ч 50 мин.
Из-за того, что приливные сутки на 50 мин длиннее солнечных, в общем случае невозможно согласовать периодичность промежутков генерации с периодичностью пиков энергопотребления. Выходом может быть накапливание электроэнергии в аккумуляторах. Но на нынешнем уровне развития технологий накопления электроэнергии это обстоятельство сводит на нет такие преимущества ПЭС, как дешевизна вырабатываемого электричества, а также отсутствие вредных воздействий на природу (производство и утилизация аккумуляторов связаны со значительным загрязнением окружающей среды).
Будущее ПЭС
Тем не менее, ПЭС в обозримом будущем могут занять определенную нишу на рынке электрогенерации, важно лишь научиться использовать цикл работы равный приливным суткам. Здесь могут быть несколько вариантов.
Можно рассматривать ПЭС как резервные источники энергоснабжения, позволяющие восполнить дефицит электроэнергии на время отключения традиционных электростанций для их обслуживания. Тогда график планового отключения объектов электроэнергетики нужно будет привязать к графику приливов и отливов.
Также решением проблемы станет льготный тариф для зарядки электромобилей, который будет привязан к пикам генерации ПЭС. Поскольку электромобили занимают все большую долю в общем энергопотреблении, то тем самым будут сформированы пики энергопотребления в ритме приливных суток.
Но наиболее полно возможности ПЭС будут раскрыты при повсеместном внедрении интеллектуальных систем распределения электроэнергии. Такие системы направляют электроэнергию в реальном масштабе времени туда, куда нужно. В этих условиях ПЭС становятся инструментом уменьшения общей нагрузки на энергосистему и, значит, снижения потерь при передаче электроэнергии. Тем не менее, полностью перевести энергосистему на ПЭС даже в далеком будущем невозможно, такие станции все равно будут выполнять вспомогательную роль.
Низконапорные ГЭС
Хотя ПЭС имеют ограниченное применение, научные исследования, проведенные в рамках работ по их созданию, дали результаты, которые, ни много, ни мало, способны уже в ближайшем будущем изменить облик гидроэлектроэнергетики. Речь идет о гидроагрегатах, способных вырабатывать электроэнергию при малом напоре воды.
Например, сейчас ведутся разработки по созданию волновых ГЭС, то есть электростанций, использующих энергию морских волн, в том числе и на базе ортогональных турбин. Но самым перспективным направлением являются так называемые низконапорные ГЭС, устанавливаемые на реках.
Низконапорная ГЭС позволяет вообще обойтись без плотины (если она установлена на реке с быстрым течением), либо ограничиться установкой небольшой плотины, не приводящей к значительному затоплению окружающих пространств. Так же, как и ПЭС, низконапорные ГЭС отличаются большей выживаемостью мальков рыб. И, самое главное, низконапорные ГЭС можно строить на небольших речках, где возведение традиционных ГЭС невозможно в принципе.
Таким образом, низконапорные ГЭС дают те же самые преимущества, что и использование энергии ветра и солнца: приближение генерации к потребителю, почти полное отсутствие негативного воздействия на окружающую среду, возможность владения электрогенератором частным лицом или небольшой независимой компанией, что создает реальную конкуренцию на рынке электроэнергии. Использования интеллектуальных систем распределения электроэнергии позволяет малым ГЭС точно так же делиться излишками выработанного электричества. Только вот у низконапорной ГЭС генерация электроэнергии куда более стабильная, чем у ветряков и солнечных батарей. Единственная проблема — возможное пересыхание русла небольшой реки, но она возникает летом в солнечную погоду, когда много электроэнергии вырабатывают солнечные электростанции. Интеллектуальные системы позволят в такой ситуации перебросить излишки электроэнергии от солнечных электростанций туда, где в электричестве есть дополнительная потребность.
Источник: Алексей Васильев