Существующие способы работы пэс

Альтернативная энергия Альтернативная энергетика, возобновляемые источники энергии, энергетические ресурсы планеты.

Как работает приливная электростанция

В течение многих веков люди размышляли над природой океанских приливов и отливов. Сегодня хорошо известно, что этому грандиозному явлению природы, а именно, ритмичному движению морских вод, способствуют силы гравитации Солнца и Луны. Дважды в сутки Солнце и Луна силой тяготения заставляют морскую воду то наступать на берег, то отходить назад. Это явление известно людям с давних времен, однако использовать его с целью получения энергии человечество научилось лишь недавно.

Первую приливную электростанцию построили в 1913 г. вблизи Ливерпуля в бухте Ди, ее мощность достигала 635 кВт. В США первую приливную электростанцию возвели в 1935 году. Для этого была перегорожена часть залива Пассамакводи в восточной части побережья Америки, но работы не были закончены из-за неподходящего морского грунта, он оказался слишком мягким.

Ученые подсчитали, что для хорошей работы электростанции необходимо, чтобы перепад уровней между отливом и приливом составлял более четырех метров. Таким образом с увеличением разницы высот воды увеличивается эффективность работы приливной электростанции. Наиболее подходящим местом для использования энергии приливов необходимо считать такое место на морском побережье, где приливы обычно имеют наибольшую амплитуду, а береговой рельеф позволяет создать большой замкнутый «бассейн».

Хорошим местом для постройки приливной электростанции является узкий морской залив, который отсекается плотиной от океана. В отверстиях плотины размещаются гидротурбины с генераторами. Генератор и турбина заключены в обтекаемую капсулу, которая очень удобна в использовании. Главным достоинством таких капсульных агрегатов является их универсальность. Они способны не только вырабатывать электрическую энергию при движении через них морской воды, но и выполнять функции насосов. При этом производство электроэнергии происходит как в период прилива, так и в период отлива.

Режим работы приливной электростанции обычно состоит из нескольких циклов. Четыре цикла, это простой, по 1-2 часа, периоды начала прилива и его окончания. Затем четыре рабочих цикла продолжительностью по 4-5 часов, периоды прилива или отлива, действующих в полную силу. В ходе прилива водой наполняется бассейн приливной электростанции. Движение воды вращает колеса капсульных агрегатов, и электростанция вырабатывает ток. Во время отлива вода, уходя из бассейна в океан, опять вращает рабочие колеса, теперь в обратную сторону. И вновь электростанция снова производит электрический ток, потому что рабочий агрегат обеспечивает одинаково хорошую работу при вращении колеса в любую из сторон. В промежутках между приливом и отливом движение колес останавливается. Какой же выход из этого положения? Чтобы не было перебоев, энергетики связывают приливную электростанцию с другими станциями. Это могут быть, например, тепловые или атомные электростанции. Получившееся энергетическое кольцо помогает во время пауз переложить нагрузку на соседей по кольцу.

В последние годы приливная энергетика получила дальнейшее развитие. Она пополняется принципиально новыми типами приливных электростанций. Главным их отличием является отсутствие дорогой плотины. Вместо компактных турбин электрогенераторы приводятся в движение крупными лопастями диаметром от 10 до 20 метров. Такие электростанции больше всего напоминают ветряные электростанции, опущенные в воду.

К недостаткам традиционных приливных электростанций можно отнести их высокую стоимость. Она в 2,5 раза превышает стоимость гидроэлектростанций аналогичной мощности. Однако к преимуществам ПЭС можно отнести ее экологичность и низкую себестоимость производства энергии.

Так, приливная электростанция, построенная в декабре 2011 года в Южной Корее, мощностью 254 МВт, способна обеспечить электрической энергией город, число жителей которого составляет 500 тысяч человек. С ее помощью Южная Корея сможет экономить более 860 тыс. баррелей нефти в год. Однако намерения Южной Кореи идут дальше, и она не собирается останавливаться на достигнутом. В планах на 2014 г. намечено запустить в эксплуатацию приливную электростанцию мощностью 812 МВт.

Эксперты из организации Greenpeace сделали вывод, что ресурсы приливной энергии в мире таковы, что при их использовании можно получить такое количество энергии, которое превысит современные потребности человечества в электроэнергии в 5 тысяч раз.

Источник

Достоинства и недостатки приливных электростанций

Дата публикации: 7 января 2019

Особым видом гидроэлектростанций считаются приливные электростанции (ПЭС). В них используют энергию приливов и отливов. Фактически же это вращательная энергия планеты. ПЭС располагают по берегам морей. Уровень воды здесь меняется 2 раза в сутки. Изменения могут достигать 13-18 м. В России ПЭС строят преимущественно в северной части, поскольку именно здесь перепады уровня под действием Луны максимальны. В процессе работы приливные электростанции проявили плюсы и минусы, которые сегодня стараются учитывать при разработке новых ПЭС.

Принцип работы приливных ГЭС

Основным элементом в конструкции считаются гидротурбины. Они заставляют вращаться генератор, который и отвечает за выработку электричества. Чтобы эффективность электростанции была наиболее высокой, для ее расположения выбирают места с максимальными приливами. Здесь создают плотину, куда встраивают гидротурбину и которой разделяет акваторию и прибрежную зону.

Развитие приливных ГЭС не стоит на месте. Уже появилось новое поколение ПЭС. Они работают практически по тому же принципу. Отличие заключается в том, что генератор приводится в движение большими лопастями. Их устанавливают на специальную конструкцию, находящуюся на дне. Лопасти по принципу работы схожи с ветряными генераторами, но только они используют энергию воды, а не ветра.

Плюсы приливных электростанций

Рассмотрев преимущества приливных электростанций, ученые, в первую очередь, отметили экологичность. Это одна из причин, почему сегодня происходит развитие альтернативных источников энергии в мире. Работа ПЭС не сопровождается вредными выбросами. Поэтому их проекты начинают постепенно заменять устаревшие ТЭЦ. К плюсам можно отнести и следующее:

• довольно длительный срок службы;
• возможность прогнозирования количества энергии, которая будет получена;
• невысокая цена на вырабатываемую электроэнергию;
• не требуется отчуждения земель под водохранилища;
• независимость от водности года (количества воды, переносимой рекой с ее бассейна);
• отсутствие угрозы катастрофы при аварийном разрушении плотины (здесь стоит вспомнить хотя бы Саяно-Шушенскую ГЭС);
• исчезновение в бассейне торосов и предпосылок к их образованию (смягчение ледового режима);
• отсутствие угрозы для морского транспорта, поскольку турбины расположены на дне;
• постоянство приливно-отливной энергии вне зависимости от месяца;
• затраты на строительство ПЭС сравнимы с себестоимостью гидроэлектростанций;
• дополнительная защита берегов от шторма;
• биологическая проницаемость (для прохождения рыбы практически нет препятствий).

Экологичность приливной электростанции проявляется еще в нескольких факторах. Так, для сравнения на ГЭС гибнет около 83-99% основной кормовой базы рыбного стада (планктона), а на ПЭС – 5-10%. Также за счет наплавного способа строительства не требуется сооружение временных стройбаз и перемычек, которые влияют на окружающую среду. ПЭС, наоборот, смягчает и выравнивает климатические условия в прилегающему к нему бассейну.

Все это значит, что все виды приливных электростанций никак не вредят человеку и природе. К примеру, соленость воды снижается всего на 0,05-0,07%, что практически неощутимо. Все изменения носят местный характер, причем большинство из них положительны. Так, на приливной плотине может быть проложена автомобильная или железная дорога.

Недостатки приливных ГЭС

Основной недостаток приливных электростанций – нерегулярность работы. Ее характер цикличный, поскольку приливы и отливы происходят с определенной периодичностью. Так, после окончания отлива и начала прилива кинетической энергии воды становится недостаточно. Этот период занимает 1-2 ч. Существует еще несколько минусов ПЭС.

• Продолжительность активного периода составляет всего 4-5 ч. На протяжении дня бывает 4 цикла, состоящих из активной и пассивной части (1-2 ч).
• Длительная окупаемость строительства из-за недостаточной эффективности.
• Невозможность использовать побережье для туристического бизнеса, который часто оказывается более выгодным. ПЭС занимает значительную площадь, поэтому по сравнению с туризмом экономически менее выгодна. Это еще одна причина, почему такие станции строят именно на севере.
• Сложности возведения сооружения, которые связаны с тем, что оптимальные места для ПЭС находятся у изрезанных берегов.

Хотя для многих приливные ГЭС – это экзотика, что может стимулировать развитие туризма в регионах, где они строятся. Стимулом для развития отрасли остается легкость расчета периодичности приливов и отливов. Как раз предсказуемость работы ПЭС делает их одним из самых перспективных источников альтернативной энергии.

Источник

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:

• характера приливов и отливов, а также их мощности;
• количества и объема резервных водохранилищ;
• количества и мощности гидротурбин.

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:

1. экологическая безопасность установок;
2. возобновляемый источник энергии;
3. возможность рассчитать количество получаемой энергии в долгосрочной перспективе;
4. низкая себестоимость получаемой электроэнергии;
5. продолжительный срок эксплуатации.

К минусам данного типа электростанций относятся:

1. высокие затраты на строительство при продолжительном сроке окупаемости проекта;
2. малая мощность вырабатываемой энергии;
3. цикличность работы.

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.

• Электрическая мощность – 1,7 МВт;
• Тип турбин – ортогональные;
• Количество турбин – 2 комплекта;
• Количество генераторов – 2 шт.;
• ОРУ – 35 кВ.

Малая Мезенская ПЭС

Расположена в Мезенском заливе Белого моря, в Архангельской области. Начало работы – 2007 год, работает по настоящее время.

• Электрическая мощность – 1,5 МВт;
• Тип турбины – ортогональная;
• Количество турбин – 1 комплект;
• Количество генераторов – 1 шт.

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:

1. При строительстве станций подобного типа приходится осуществлять вывод из общего пользования прибрежных территорий, что обусловлено организацией бассейна станции (строительство резервных бассейнов и охранные мероприятия).
2. Высокая стоимость при малой проектной мощности, что определяет большой срок окупаемости проекта.

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.

Источник