Snaga plime i oseke. Jedina ruska elektrana za plimu

Veliki Nikola Tesla je mnogo puta u privatnim razgovorima tvrdio da su ljudi svugdje okruženi energijom, samo trebaju biti u mogućnosti koristiti ga. Čovječanstvo je otišlo najlakše, uzimajući od prirode najzasićenije kalorijske tvari i spaljujući ih. Učinkovitost korištenja resursa je niska, ali malo ljudi razmišlja o tome, iako je Mendelejev također istaknuo razmjernost koristi od spaljivanja nafte i novčanica. Ipak, akademski svijet s vremena na vrijeme pamti svoje prošlo iskustvo ili pronalazi nešto novo. Tako postoje polja vjetroturbina s generatorima, solarnim panelima, plime i oseke geotermalne elektrane, druge izvore energije koji koriste prirodne sile, koje su sada gotovo potpuno izgubljene.

Energija prirodnih sila

Vjetar, valovi, munje, uragani, tornada, vulkanske erupcije velika su kretanja mase i energije zraka, vode, topline i statički elektricitet. Ako uspijemo naučiti kako odvojiti od prirode barem dio svoje snage za potrebe naše rastuće civilizacije, onda za budućnost čovječanstva, možete biti mirni. Inače, s povećanjem potrošnje neobnovljivih resursa, njihovo iscrpljivanje je neizbježno. Jednoga će dana ugljen, nafta, plin, uran, plutonij i drugi minerali nestati, a dogodit će se kolaps planetarne energije. Jedan od mogućih načina izlaska iz potencijalne krize s pravom se smatra plimna snaga. Kao što im ime govori, oni troše energiju ogromnih masa vode koja teče iz jednog dijela Svjetskog oceana u drugi s određenom frekvencijom.

Što je plima

Činjenica da se razina mora povremeno uzdiže i pada, ljudi već dugo znaju. Ovaj fenomen suočili su se drevni mornari. Nakon što su nekada pokrenuli svoje brodove u ugodnoj laguni i pokušali ponovno izići iz nje u more, iznenada su naišli na nasukan, koji nedavno nije postojao. Legende o duhovima koji su pomicali podvodne grebene, stijene, udarali o stablu valom sirena i drugim fascinantnim mitovima. Uskoro su se opet nasukali negdje i brodovi su krenuli dalje. Otkriće astronomskih obrazaca dovelo je do spoznaje o međusobnoj povezanosti između pojma razine vode i lunarnih faza. Objasnio sve Zakon svijeta. Voda je privukla Mjesec u trenucima njezina približavanja Zemlji sa silom obrnuto proporcionalnom kvadratu udaljenosti između svemirskih tijela. Sa stajališta fizike, elektrane na plimu bi se trebale zvati lunarne. Oni koriste energiju kretanja vode, koja zauzvrat crpi energiju od jedinog prirodnog satelita našeg planeta. Sunce, usput, također pridonosi ovom procesu, iako je dalje od Mjeseca, ali tada je masa zvijezde mnogo veća.

Plimni mlinovi, Britanci i Pomori

Intuitivno, čovječanstvo je naučilo primjenjivati ​​energiju plime mnogo prije otkrića Newtonovih zakona. Ni električnih generatora nije bilo. No, s druge strane, mlinovi su radili moćno, mlinski kamen od kojih su se okretali s kotačima s noževima spuštenim u vodu gdje su morski valovi bili najaktivniji. Obično je mjesto za izgradnju sličnih objekata prehrambene industrije odabralo drevne mlinice u uvalama s uskim ustima. Tamo vodeni tokovi posebno uspješno pljuju nerazumne mehanizme. Bila je plima - smjer vrtnje je jedan, a na oseci - drugi, suprotno, i zrno nije briga kako se mlinski kameni okreću, to je u svakom slučaju tlo. U suštini, plimne su mlinice bile iste vjetrenjače, radile su ne samo u zraku, nego iu vodenom okruženju. Ti su uređaji funkcionirali na britanskim otocima još u 12. stoljeću, a njihov izgled u Rusiji na Bijelom moru poznat je iz kronika 17. stoljeća. Možda su Pomorsi koristili englesko iskustvo kada su vidjeli ove mlinice tijekom svojih trgovačkih misija, ali je moguće da su i sami mislili na to, bili su talentirani.

Nakon temeljnih otkrića u području teorijske elektrotehnike, pitanje praktične industrijske proizvodnje nove energije došlo je do zaključka. Parni stroj, osovina hidrauličkog instalacijskog vijka ili bilo koji drugi mehanički izvor s okretnim momentom mogu rotirati vratilo generatora.

Prvi pokušaji

Najjednostavnije rješenje bila je brana, po analogiji vodenica pomoću potencijala razlike razine. U 19. stoljeću, parni strojevi su također bili u širokoj uporabi, kao i motori s unutarnjim izgaranjem. Godine 1913. izgrađena je prva eksperimentalna elektrana na moru. Danas se koristi princip djelovanja ovog izvora energije. Snaga generatora, postavljena u zaljevu Dee, u blizini luke Liverpool, bila je mala, 635 vata, ali nije počela.

Godine 1935. Amerikanci, koji su bili zainteresirani za inovacije, pokušali su izgraditi snažniji agregat "besplatne" energije, uložili su dosta u projekt, ali se ideja pretvorila u kolaps. Reljef morskog dna nije bio dovoljno proučen, tlo je "plutalo", a napori da se zatvori voda zaljeva Passamakvodi (istočna obala SAD) bili su uzaludni.

"Mrtve točke"

Ali iskustvo je uvijek korisno, eksperimenti, čak i neuspješni, korisni su. Tijekom rada, inženjeri su utvrdili potrebne i dostatne uvjete pod kojima elektrane na plimu mogu raditi, posebno minimalna razlika u razini. Bio je četiri metra. Naravno, što više, to bolje, ali ako je manje, onda se ne isplati započeti izgradnju PES-a.

Sasvim je očigledno da će za vrijeme oseke i strujanja smjer protoka vode kroz turbinski propeler biti različit. Osim toga, intenzitet rotacije također varira ovisno o razini radnog fluida u spremniku koji akumulira energiju. U dizajnu turbina, te su značajke konceptnih inženjera morale uzeti u obzir. Vratilo generatora potpuno se zaustavlja na dvije mrtve točke, ograničavajući radni ciklus. Rotacija počinje tek kad se pojavi razlika u razini, nije važno je li ona pozitivna ili negativna, tako funkcioniraju sve elektrane na plimu. Pro i kontra su rame uz rame u svim sustavima i strojevima koje su ljudi izmislili, ništa nije savršeno. Važno je pravilno procijeniti prednosti i nedostatke.

Što je dobro za okoliš PES?

Glavna prednost je ta što ove stanice ne trebaju gorivo, te stoga nema proizvoda izgaranja.

Drugi plus je također vrlo važan. Što god se dogodi i kakve god se kataklizme dogode (zemljotresi, tsunamiji, vulkanske erupcije, pad zrakoplova, bombaški napad, teroristički napad itd.), najgore što se može dogoditi je uništenje operativne jedinice i generatora s podstanicom. Druge posljedice, poput izlijevanja goriva, radioaktivnog rashladnog sredstva i svega ostalog, ne mogu biti posljedica odsutnosti opasnih procesnih agenasa.

Treća pozitivna strana koja, na primjer, povoljno razlikuje hidroelektrane od plimnih elektrana, sastoji se u načelu djelovanja koje osigurava pažljiv odnos prema ribljem bogatstvu zemlje. Dio planktona, dakako, umire tijekom prolaza vodozahvata, ali ne više od desetine (za usporedbu, prolaz lopatica hidroelektrana ne podnosi od 83 do 99% vodene mikrofavne, glavne hrane za ribe).

Četvrto, ledeni uvjeti praktično ne utječu na rad javnih službi za zapošljavanje.

Peto, salinitet vode ostaje gotovo nepromijenjen.

Šesti ekološki trenutak je da su neizbježni strukturalni poremećaji dna, koji nastaju tijekom gradnje, potpuno "zacjeljeni" u dvije godine s punim obnavljanjem vitalne aktivnosti hidrobiosfere.

Ekonomski aspekti

Jedina elektrana plime i oseke u Rusiji i francuska Rance TPS pokazali su svojim primjerima da je cijena energije koja se dobiva iz vode najniža. Osim toga, produktivnost poduzeća je vrlo stabilna i ne ovisi o bilo kakvim političkim ili makroekonomskim šokovima. Na rad TEC-a utječe samo kretanje svemirskih tijela. Povećanje ili smanjenje razina opterećenja i potrošnje energije od strane potrošača također ne krši tehnološka pravila rada.

Tehnologija izgradnje, nazvana plutajući, omogućuje vam stvaranje energetskih jedinica koje nisu na mjestu budućih stanica, nego na obalnim dokovima, a tek tada vuče plimne elektrane do željenog područja svjetskih oceana. Stoga je postupak instalacije znatno pojednostavljen.

uređaj

Najveća amplituda razine mora uočena je u zaljevima u kojima obalni reljef tvori prirodne poluzatvorene bazene. Promjena smjera vrtnje turbine tehnički se provodi kroz promjenjivu visinu lopatica, drugim riječima, njihovo rotiranje u odnosu na os rotacije. U pravilu, turbine imaju mogućnost prebacivanja s generatora na način rada crpke, ovisno o situaciji i fazi tehnološkog ciklusa. Glavni nedostatak neravnomjernih performansi je izjednačena zajedničkom integriranom elektroenergetskom mrežom od koje su dio postrojenja za plimne elektrane. Prednosti i mane ove tehnologije, u usporedbi s njima, još uvijek naglašavaju energetske inženjere i ekološke stručnjake u korist PES-a.

Zašto ih je malo?

Ako je sve tako divno, zašto onda obale svih kontinenata nisu zasićene ovim divnim, ekološki prihvatljivim, bezopasnim i bezopasnim, ali vrlo korisnim objektima? Zašto čovječanstvo još uvijek puši u atmosferi s loživim uljem, ugljenom i drugim dimovima, riskira nove Černobilce i Fukušima, uništava ribu lopaticama turbina hidroelektrana i usporava kretanje rijeka, što dovodi do kršenja okoliša? Članovi Greenpeacea razumno tvrde da plima elektrana sama može zadovoljiti moderne potrebe svjetskih stanovnika zajedno s poduzećima pet tisuća puta. U svijetu se, međutim, mogu računati na prste.

Visoki troškovi i koristi

Činjenica je da su vrlo skupi. Svaka TE košta čak 150% više od hidroelektrane iste snage. Trošak uništene ribe i ekološke štete nitko ne razmatra. Možete imati drugačiji stav prema organizaciji Greenpeace, a ne podržavati sve aktivnosti, ali vjerojatno je vrijedno slušati njegove članove. A neki su to već učinili.

Udio energije koju trenutno daju sve elektrane na plimni pogon u svijetu je zanemariv, ali teži stalnom rastu. Sada ih je malo više od desetak, imaju različite kapacitete i samo ih načelo djelovanja ujedinjuje.

Evo popisa s karakteristikama, zemljom i godinom puštanja u pogon:

Još pet operativnih kineskih postaja nije bilo uključeno na popis zbog male snage.

Istodobno, stručnjaci procjenjuju da ukupni potencijal hidro-plimnog energetskog inženjerstva iznosi milijun megavata, dobivenih bez sagorijevanja fosilnih goriva ili nuklearnih reakcija.

Što je sljedeće?

Kislogubskaya elektrana za plimne i plimne valove radila je na potpunom trošenju agregatnog dijela, a 1994. je prošla konzervaciju, ali već na početku trećeg tisućljeća odlučeno je da se rekonstruira kako bi se provela eksperimentalna istraživanja. Vodstvo Ruske Federacije ozbiljnu pozornost posvećuje pitanju alternativne proizvodnje velike količine energije, unatoč visokim troškovima izgradnje industrijskih jedinica.

Jedina elektrana plime i oseke u Rusiji samo je osnova za razvoj tehnologije. Tu je projekt za izgradnju najvećeg svjetskog Penzhinsky energetskog centra u Okhotskom moru s ukupnim kapacitetom od 135 GW. Pretpostavlja se da se koristi za proizvodnju ogromnih količina vodika, potrebnih za proizvodnju sintetičkih fosilnih goriva koja ne stvaraju štetne kemijske spojeve tijekom izgaranja. Ovaj projekt zahtijeva ozbiljna ulaganja, ali obećava da će dati učinak, čija je vrijednost danas teško procijeniti.

Pitanje točno kada će se izgraditi Penzhinsk elektrana za plimu u Rusiji ostaje otvoreno.