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:

• Периодичности и силы приливов;
• Количества и размера водохранилищ;
• Количества турбин.

Виды приливных электростанций

Хоть и принцип работы всех станций схож: течение воды заставляет лопасти двигаться, они все же подразделяются на несколько видов:

• Генераторы приливного тока. Такие сооружения схожи с мельницами. Единственное различие – лопасти двигаются не за счет ветра, а за счет потока воды.
• Динамическая приливная электростанция. Длина таких строений достигает 50 метров. В них встраиваются несколько турбин, которые работают за счет течения воды. Выработка электроэнергии достигается за счет преобразования силы течения потока.
• Приливные плотины. Они стараются захватить наибольшее количество воды в периоды приливов. Таким образом движение воды осуществляется в двух направлениях.
• Приливные лагуны. Принцип работы похож на функционирование плотин. Разница заключается в том, что в этом случае используются искусственные озера.

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.

США

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:

• Во время проектирования и строительства станции приходится занимать большой прибрежный участок, что обусловлено технической необходимостью. Такая возможность доступна не везде.
• Относительно высокая стоимость разработки и проектирования. Затраты, вложенные в строительство приливных станций, как правило, окупаются слишком долго из-за дешевой цены на электроэнергию в целом. Многие страны, особенно развивающиеся, отказываются от подобных станций по экономическим соображениям.

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