ПОЭС: кто впереди планеты всей?

Приливно-отливные электростанции появились относительно недавно и пока в мире их еще очень немного. Гидроэнергетика как таковая, по большому счету, не является инновационным способом получения электричества. На самом деле, она — весомый и мощный источник восполняемой энергии и известна уже более 2000 лет. Почему восполняемой? Да потому, что пока есть Природа, будут и реки, океаны, моря. А значит, энергия морских приливов дана нам в помощь надолго: пока существует сама Жизнь.

Есть такое понятие как «гидроцикл». Все мы спешим укрыться под зонтом от дождя, убежать от града. Вода с небес в виде капель, льдинок, снежинок постоянно обрушивается за нашу планету. Часть воды испаряется, но большинство поглощается почвой, уходит под землю, или попадает в наземные реки и водоемы, моря и океаны. Тающая вода с ледников так же устремляется на землю, идет непрекращающийся процесс испарения влаги. Потом снова облака, идет дождь, цикл повторяется.

Гравитационное взаимодействие

Гравитация — одно из самых используемых и популярных понятий в фантастических фильмах. Авторы периодически лишают Землю гравитации, и все катится в тар-тара-ры. Гравитация же в реальной жизни приводит к тому, что гигантские массивы воды накатываются на берег. Мы называем это приливом. Но приливная вода через некоторое время откатывается назад. Это — отлив. Солнце и Земля взаимодействуют в общем гравитационном поле, и данный природный феномен был подмечен учеными. Они решили, а почему бы не поставить использование энергии приливов и отливов на службу человеку?

Так появились приливно-отливные электростанции (ПОЭС). Надо сказать, что их доля в гидроэнергетике совсем незначительна, но чем больше будет найдено подходящих мест для их строительства (где разность в уровнях приливной воды и отливной составляет 4 метра и более), тем больше конечных сооружений этого плана мы увидим в будущем. Одно дело ГЭС на реке построить. Рек с достаточно сильным течением масса и возможности мини гидроэнергетики очень велики. Но ПОЭС — другое дело: во время приливной воды заполняются огромные водохранилища, называемые бассейнами, массивные турбины крутятся как во время прилива, так и в момент отлива.

Для гидроэнергетики вода – самое главное. Она должна быть в движении! Приливные электростанции использует кинетическую энергию воды. Но когда поток упираются в лопасти электростанции, кинетическая энергия воды трансформируется уже в энергию механическую. Турбина вращает ротор генератора, и тогда уже механическая энергия становится электрической.

Дамба

Изначально именно вода и разность в ее уровнях является основой приливно-отливной гидроэнергетики. Здесь требуется строительство масштабной и дорогостоящей дамбы. Чем выше высшая точка дамбы по сравнению с местом внизу, где установлена турбина, тем мощнее будет поток воды. ПОЭС и призваны «поймать» этот самый желанный поток, чтобы дать людям свет.

Как делается приливно-отливная электростанция? В бухте или в устье реки строится дамба, полностью перекрывающая залив. В теле плотины под водой делают специальные отверстия, куда помещаю турбины, которые могут вращаться как в одном (приливном), так и другом (отливном) направлении. Прибывающая волна накатывает на берег, переливает искусственно созданный дамбой бассейн, наполняя его толщами воды. Получается серьезная разница высот «большой» и «малой» воды.

Затем идет отлив, но вернуться в родной океан или в море воде мешает дамба. Внизу в ней есть отверстия: огромный наклонный желоб и упирается он в лопасти встроенных турбин, которые начинают вращаться, снабжая людей электричеством.

Все электричество, что произведено гидроэлектростанцией, попадает сначала через трансформаторы в линии электропередач. Трансформаторы повышают вольтаж энергии для передачи ее по проводам на дальние расстояния. Когда она приходит на местные подстанции, высокий вольтаж дробят на маленькие величины, чтобы рядовые потребители, как мы с вами, к примеру, могли пользоваться тем же утюгом. Это если говорить упрощенно о схеме работы.

Кто лидер в гидроэнергетике?

На современном этапе развития считается, что солнечная энергия является наиболее перспективной и неисчерпаемой. Но как утилизировать все эти солнечные батареи? Что делать странам, где солнце редкий гость? Да и сами батареи недешевы. Так что пока именно гидроэнергетика выступает в качестве способа получения дешевого электричества. Современные приливные электростанции способны показывать КПД до 90% в плане преобразования энергии движения воды в электроэнергию, в то время как станции, работающие на угле, нефти, газе едва ли дотянут до 45%. Цена гидро КВ/ч примерно в шесть раз ниже, чем КВ\ч станции, работающей на газе, например.

Гидроэнергетика используется очень широко, особенно в развивающихся странах. Есть и развитые страны, которые просто не могут без нее обойтись. Например, по некоторым данным, чуть ли не 98% всей электроэнергии в Норвегии производится за счет ГЭС. В Бразилии 85% . А безоговорочным лидером в мире по объему производимой гидроэлектроэнергии является Китай. В Канаде развиваются приливные электростанции. Возвращаясь в наши пенаты, в РФ, по данным на 2010 год примерно 18% всей электроэнергии у нас произведено различными ГЭС.

Приливно-отливные электростанции. Преимущества и проблемы

Особенностью приливно-отливных гидроэлектростанций является их неоднозначная экологичность. Если на мини ГЭС животный мир реки можно обезопасить от лопастей турбин устанавливая защитные экраны, возводить ограждения по периметру, то в случае приливно-отливной станции заливы с их устойчивой экосистемой режутся телом плотины на части. Обмен воды уже не может происходить так же естественно, как и раньше, и от этого условия обитания живых существ в данном месте меняется не в лучшую сторону.

Другая точка зрения гласит, что приливные электростанции не столь опасны в экологическом плане и приводят в пример 30-ти летний опыт работы ГЭС на реке Ране, Франция. Достоверных данных пока мало.

Еще к минусам приливно-отливной гидроэнергетики можно отнести высочайшую стоимость строительства на начальном этапе из-за необходимости перекрывания дамбой целых заливов.

Но и плюсов у приливных-отливных станций немало. Получаемое здесь электричество чуть ли не самое дешевое в мире. Такие станции не требуют никакого топлива: ни газа, ни нефти, ни угля. Станции на углеводородах коптят небо небывалым количеством углекислого газа, а приливно-отливная ГЭС–нет. Приливы и отливы тысячи лет не меняются, а значит, можно точно знать, сколько электроэнергии будет получено и когда. Прогнозируемость — важная составляющая экономической эффективности.

Монстры приливно-отливной гидроэнергетики

На данном этапе наиболее мощно развивается приливно-отливная электроэнергетика в Китае, Южной Кореи, Шотландии. Самая крупная приливно-отливная гидроэлектростанция на данный момент построена в Жёлтом море в Южной Корее в городке Ансан. Назвали ее романтично: «Сихва», она уже действует с 2011-го года. «Сихва» способна дать электроэнергию целому городу в полмиллиона человек! На этом корейцы не собираются останавливаться и запланировали строительство еще 4-х подобных приливно-отличных гидроэлектростанций.

Что касается России, то у нас перспективны в плане развития приливно-отливной энергетики побережье Белого Моря, Кунгурский залив Японского моря.

Михаил Берсенев

Ирландская приливная электростанция SeaGen :