Приливные электростанции.
Веками люди размышляли над причиной морских приливов и отливов. Сегодня мы достоверно знаем, что могучее природное явление – ритмичное движение морских вод вызывают силы притяжения Луны и Солнца. Приливные волны таят в себе огромный энергетический потенциал – 3 млрд. кВт.
Идея использования энергии приливов появилась у наших предков добрую тысячу лет назад. Правда, строили они тогда не ПЭС, а приливные мельницы. Одна из таких мельниц, упоминаемая еще в документах 1086 года, сохранилась в местечке Илинг, на юге Англии. В России первая приливная мельница появилась на Беломорье в XVII веке.
В ХХ веке ученые задумались над использованием потенциала приливов в электроэнергетике. Достоинства приливной энергии неоспоримы. Приливные станции можно строить в труднодоступных местах в прибрежной зоне, они не загрязняют атмосферу вредными выбросами в отличие от тепловых станций, не затапливают земель в отличие от гидроэлектростанций и не представляют потенциальной опасности в отличие от атомных станций.
Приливная электростанция (ПЭС) – электростанция, преобразующая энергию морских приливов в электрическую. ПЭС использует перепад уровней «полной» и «малой» воды во время прилива и отлива. Перекрыв плотиной, залив или устье впадающей с море (океан) реки (образовав водоём, называют бассейном ПЭС), можно при достаточно высокой амплитуде прилива (> 4 м) создать напор, достаточный для вращения гидротурбин и соединённых с ними гидрогенераторов, размещенных в теле плотины. При одном бассейне и правильном полусуточном цикле приливов ПЭС может вырабатывать электроэнергию непрерывно в течение 4—5 ч с перерывами соответственно 2—1 ч четырежды за сутки (такая ПЭС называется однобассейновой двустороннего действия).
Принцип работы пэс.
Принцип работы ПЭС рассмотрим на наиболее простой схеме, когда бассейн отгорожен от моря плотиной, имеющей водопропускные отверстия, и зданием ПЭС, в котором установлены турбины, способные работать только при течении воды бассейна в море:
Схемы приливных электростанций с односторонней (а) и с двусторонней работой (б).
На следующем рисунке показано изменение уровня моря в результате приливов и отливов, имеющее характер, близкий к синусоиде.
Циклы работы однобассейновой ПЭС одностороннего действия.
В момент времени, соответствующий точке А, водопропускные отверстия открываются, вода из моря поступает в бассейн, турбины останавливаются. В точке Б, когда отлив уже начался, уровни воды в море и в бассейне сравниваются. В этот момент затворы водопропускных отверстий закрываются, поэтому уровень в бассейне сохраняется неизменным. Турбины ПЭС могут быть пущены в момент времени, соответствующий точке В, когда благодаря понижению уровня моря будет достигнут напор Hмин . В период времени В-Г агрегаты ПЭС работают, уровень в бассейне постепенно понижается, водопропускные отверстия остаются закрытыми. Когда напор опять понизится до технического минимума (точка Г), турбины останавливаются, уровень воды в бассейне опять сохраняется постоянным. В точке А1 уровень воды в бассейне вновь сравнивается с уровнем моря и работа ПЭС продолжается в той же последовательности.
Рассмотренная ПЭС получила название однобассейновой ПЭС одностороннего действия, рабочий процесс которой состоит из следующих характерных циклов: А-Б-наполнение; Б-В ожидание; В-Г-выработка электроэнергии; Г-А1-ожидание.
Существенным недостатком ПЭС такого типа является то, что выработка электроэнергии происходит лишь в течение ограниченного времени и период прилива не используется для ее производства.
Этого недостатка лишены однобассейновые ПЭС двустороннего действия, на которых выработка электрической энергии возможна как при пропуске воды из бассейна в море (отлив), так и в обратном направлении (прилив).
Увеличение выработки электроэнергии на ПЭС также может быть достигнуто за счет насосной подкачки воды в определенные циклы работы станции из моря в бассейн и из бассейна в море. (Разумеется, реализация этой идеи возможна только при работе ПЭС в одной энергосистеме с другими источниками электроэнергии.
Включение в состав сооружений ПЭС специальных насосных станций неэкономично, и поэтому насосная подкачка возможна лишь в том случае, если агрегаты ПЭС являются не только двусторонними, но и обратимыми, т. е. допускают работу как в турбинном, так и в насосном режиме.