Приливные электростанции: принцип работы и типы

Дата публикации: 21 декабря 2018

Приливные электростанции используют для преобразования кинетической энергии приливов в другие полезные виды энергии. Чаще всего — в электрическую. Главное преимущество ПЭС — предсказуемость. Рассчитать периодичность приливов куда проще, чем понять динамику энергии ветра или солнца, что также используются в альтернативной энергетике. Строительство ПЭС практически не изменяет окружающего ландшафта и исключает риск подтопления прилегающих земель. Такая станция не производит никаких вредных отходов и способна проработать более ста лет.

Приливные электростанции: принцип работы и типы

Как работает приливная электростанция

Чтобы на берегу можно было соорудить станцию, рельеф должен образовывать бухту-бассейн. Для таких целей хорошо подходят устья рек или заливы. Для оптимальной работы ПЭС необходимо, чтобы разница перепадов между приливами и отливами составляла не менее 4-х метров. Поэтому ПЭС строятся на побережьях с высокой приливной амплитудой. В некоторых резервуарах разница составляет 17-18 метров для большей эффективности. Иными словами, чем больше разница высот, тем мощнее электростанция. На мощность также влияет количество гидротурбин и объемы резервных водохранилищ.

Основным элементом ПЭС выступает гидротурбина, которая приводит в движение генератор, накапливающий ток. Для увеличения КПД энергетического комплекса его строят с таким расчетом, чтобы «поймать» максимальные приливы. На выбранном месте возводится плотина, отделяющая море (или реку) от прибережной зоны. В плотине монтируются гидротурбины, захватывающие поступательную энергию воды для дальнейшего ее преобразования в электрическую. Ближе к берегу строятся специальные резервуары, которые компенсируют количество вырабатываемой энергии во время отливов. Это позволяет увеличить мощность установки и поддерживать ее работу, когда вода убывает. Во время прилива резервуары снова заполняются. Таким образом, ПЭС работает циклично: основной забор энергии происходит во время прилива (4-5 часов), потом следует период покоя (1-2 часа), и все снова повторяется заново.

Как работает приливная электростанция

Типы приливных электростанций

По своей технологии получения энергии приливные электростанции делятся на четыре типа:

  • Генераторы приливного потока — работают по принципу горизонтальных ветряных ЭС с той разницей, что лопасти приливных генераторов устанавливаются в воде, чтобы путем сопротивления энергии прилива генерировать энергию. Из-за относительно компактных размеров такие станции нередко монтируются в мостовые опоры. Их ставят преимущественно в реках, иногда встречаются и в морских заливах.
  • Динамические ПЭС — огромные станции протяженностью от 35 до 55 км, которые возводятся прямо в море. Для своей работы они используют сразу два вида энергии: кинетическую и поступательную (от приливов). Электричество вырабатывается с помощью большого количества низконапорных гидротурбин, преобразующих поступательную энергию в ток. Внушительная протяженность динамических приливных электростанций заставляет водную массу двигаться в нужном направлении, чтобы сделать получение энергии максимально эффективным.
  • Приливные плотины — работают благодаря захвату водной массы во время приливов и дальнейшего их удержания до момента отлива. Водные массы движутся туда-сюда через гидротурбины, мигрируя от резервуаров плотины к открытым водам, что и дает кинетическую энергию. Впоследствии она преобразуется в ток с помощью генераторов.
  • Приливные лагуны — по своему принципу похожи на плотины с той разницей, что представляют собой искусственные водоемы, никак не связанные с экосистемой океана. Эти ПЭС работают за счет разницы водного давления в резервуарах и открытых лагунных водах. Гидротурбины захватывают кинетическую энергию, а после преобразуют ее в ток.

Особенности приливных электростанций: плюсы и минусы использования

ПЭС никак не вредит природе и не грозит окружающей среде опасными выбросами. У станций низкая себестоимость, однако само строительство (из-за использования специфического оборудования) стоит дорого. Это обуславливает долгую окупаемость ПЭС с точки зрения вложений. Возобновляемость ресурсов и легкость расчетов периодичности приливов и отливов — стимул для развития отрасли. Предсказуемость работы ПЭС делает ее перспективным направлением альтернативной энергетики.

Главная проблема ПЭС — необходимость поддержания работы станции на период отсутствия движений водных масс. Приливная электростанция не может выступать единственным источником электроэнергии. Ей требуется поддержка в виде ТЭЦ, ГЭС или АЭС, чтобы круглосуточно поддерживать стабильную отдачу тока. Из-за этого ПЭС выступает дополнительным источником электроэнергии, а не основным. А из-за того, что станции занимают значительную площадь прибережной зоны, это делает невозможным использование ландшафта в более продуктивном для экономики ключе. К примеру, большую прибыль от использования прибережной зоны принесет туристический бизнес, чем возведение станции. По этой причине ПЭС строят на севере, где климатические условия препятствуют развитию туризма.

Наверх