Если газ, нефть и каменный уголь, добываемые из недр Мирового океана, являются, в основном, энергетическим сырьем, то многие природные процессы в океане служат напрямую носителями энергии. Благодаря этому было начато освоение энергии приливов, разработаны проекты использования энергии волн, течений и прибоя.
Колоссальные запасы энергии аккумулирует Мировой океан. Ее проявление встречается в различных формах: в виде приливов и отливов, обеспечивающих теплом отдельные прибрежные государства, как градиенты солености между пресными водами в устьях стекающих рек и соленой морской водой и т. д. Любая из данных форм имеет свой потенциал по количеству энергии (таблица 1), а его сумма выражается в энергии океана.
Таблица 1
|
Вид источника энергии |
Мощность, кВт |
Коэффициент полезного действия, % |
||
|
Потенциальные ресурсы |
Технически реализуемые |
|||
|
Приливы |
2,7∙10¹¹ |
3∙10¹º |
35 |
|
|
Течения |
10¹¹ |
5∙10¹º |
75 |
|
|
Волны |
7∙10¹³ |
2,7∙10¹³ |
90 |
|
|
Перепады температур |
5∙10¹³ |
2∙10¹² |
6 |
|
|
Градиенты солености |
3∙10¹³ |
2,6∙10¹² |
25 |
|
|
Ветер |
9∙10¹³ |
5∙10¹¹ |
60 |
|
|
Биомасса |
3∙10¹¹ |
2∙10¹º |
35 |
|
Выполнен анализ представленных в таблице данных из которых можно сделать вывод, что степень освоения энергии океана, на сегодняшний день, крайне низка.
Мощность волны прилива в одном цикле прилив-отлив определяется уравнением:
P=ρgFH²/2t. Вт,
где ρ-плотность воды, кг/м³; g-ускорение силы тяжести, м/с²; F- площадь приливного бассейна на, м²; H-амплитуда колебаний уровня воды, м; t-продолжительность прилива, с.
Также приливные электростанции (ПЭС) имеют ряд преимуществ перед традиционными технологиями и установками по добыче электроэнергии. Главное преимуществом является то, что этим станциям топливо не нужно, а значит, и продуктов сгорания нет.
Второй плюс также важен. Что бы ни случилось, и какие бы не случились катаклизмы (землетрясения, цунами, извержения вулканов, и т. п.), самое страшное, что может случиться, это разрушение рабочего блока и генератора с подстанцией, но так как зачастую ПЭС подключена к крупным энергетическим системам, то потребители не ощутят на себе последствия аварии.
Третье достоинство является принцип работы, определяющей бережное отношение к рыбному богатству государства. Часть планктона, конечно, гибнет при прохождении водозаборников, но не более десятой части (для сравнения: прохода лопастей гидростанций не выдерживает от 83 до 99 % водной микрофауны, главного корма рыб).
Именно поэтому сегодня применять энергию приливов планируют в 139 створах побережья Мирового океана. Что должно обеспечить 12 % потребляемой энергии в мире. В России отвечающие требованиям места для сооружения ПЭС с большими приливами располагаются в Охотском море — Пенжинская и Тугурская губы, а также в Мезинской губе Белого моря.
Как и строительство любого сооружения создание ПЭС связано с серьезными проблемами. Предварительно, они связаны с характером приливов, на которые нельзя повлиять. Поскольку они зависят от астрономических причин, от специфики очертаний берегов, рельефа дна и т. п.
Вопреки данным проблемам люди упорно предпринимают попытки освоить энергию морских приливов. Сегодня предложено около 300 всевозможных технических проектов строительства ПЭС. Самое экономически эффективное решение было предложено советскими учеными, а именно применение в ПЭС поворотно-лопастной (обратимой) турбины.
У данной технологии есть свои плюсы. Перечислим некоторые из них:
– Данным станциям не нужно топливо, а значит, и продуктов сгорания нет.
– Самое страшное, что может случиться, это разрушение генератора с подстанцией и рабочего блока.
– Бережное отношение к рыбному богатству государства.
Определяющим же недостатком приливных электростанций представляется невозможность их непрерывной работы, связанное с циклическим характером приливов и отливов.
В начале 2000-х годов руководство РАО «ЕЭС России» приняло решение о восстановлении Кислогубской ПЭС в качестве экспериментальной базы для отработки новых гидроагрегатов для приливных электростанций, а также технологий сооружения ПЭС. В конце 2004 года на станции был установлен новый ортогональный гидроагрегат мощностью 0,2 МВт с диаметром рабочего колеса 2,5 м, изготовленный ФГУП «ПО Севмаш» (старый гидроагрегат при этом был демонтирован), станция была введена в эксплуатацию. В конце 2006 года к станции была подведена линия электропередачи напряжением 35 кВт.
В начале 2000-х годов руководство РАО «ЕЭС России» приняло решение о восстановлении Кислогубской ПЭС в качестве экспериментальной базы для отработки новых гидроагрегатов для приливных электростанций, а также технологий сооружения ПЭС. В конце 2004 года на станции был установлен новый ортогональный гидроагрегат мощностью 0,2 МВт с диаметром рабочего колеса 2,5 м, изготовленный ФГУП «ПО Севмаш» (старый гидроагрегат при этом был демонтирован), станция была введена в эксплуатацию. В конце 2006 года к станции была подведена линия электропередачи напряжением 35 кВт.
Сегодня Кислогубская ПЭС считается экспериментальной и используется как полигон для подготовки проектов строительства более мощных приливных электростанций. На станции экспериментируют и с другими видами возобновляемой энергии: работает солнечная батарея, ветроизмерительный комплекс.
Во многих странах, которые располагают ресурсами приливной энергии, сегодня развернуты активные работы по их использованию. При этом (аналогично подходам, принятым в России) созданию крупных ПЭС предшествуют изучение отработка возникающих проблем на специально построенных, относительно небольших ПЭС, являющихся прообразом мощных ПЭС.
Литература:
- Использование энергии приливов и отливов // Полная энциклопедия. URL: http://www.polnaja-jenciklopedija.ru/zhizn-okeana/ispolzovanie-energii-prilivov-i-otlivov.html (дата обращения: 9.11.2017).
- Энергетические ресурсы Мирового океана // География. URL: http://biofile.ru/geo/14118.html (дата обращения: 9.11.2017).
- На гребне волны: как работает приливная энергетика // Новости энергетики. URL: http://novostienergetiki.ru/na-grebne-volny-kak-rabotaet-prilivnaya-energetika/ (дата обращения: 9.11.2017).
