Приливные электростанции (пэс).
Под влиянием притяжения луны и солнца происходит периодическое поднятие и опускание с поверхностей морей и океанов, т.е. приливы и отливы.
Приливные колебания уровней воды в морях и океанах планеты является результатом изменения, положения луны и солнца относительно Земли, а также вращение Земли и особенностью рельефа местности, т.к. солнце в 400 раз дольше чем луна находится от Земли, то приливные явления связанны с солнцем значительно слабее по сравнению с лунным.
Основные периоды предельных колебаний суточные продолжительностью около 24 часов и полусуточные около 12 часов 25 минут. В открытом море во время прилива поверхность поднимается не более чем на 1 метр, значительно большая величина приливов в устье рек, проливах и постепенно суживающих проливах с извилистой береговой линией. Наибольшей величины приливы достигают в заливе Фанди, там величина прилива составляет 17,3 метра. В Англии в устье реки Северн, которая впадает в Брестольский залив высота прилива составляет 14,3 метра. На Атлантическом побережье Франции в Гранвиле прилив составляет 13,5 мтеров. Во внутренних морях приливы незначительны. Поднятие и опускание водной поверхности во время приливов и отливов сопровождается горизонтальным приливно-отливным течением.
При отливах на пологих берегах морей может происходить обнажение дна на расстоянии в нескольких км. В устьях рек приливные волны распространяются вверх по течению, они уменьшают скорость течения реки и могут изменить её течение на противоположное. На Северной Двине действие приливов сказывается на расстоянии до 200 км. От устья вверх по реке.
На некоторых реках приливные течения создают волну высотой от 2 – 5 метров которая распространяется по реке со скоростью 7 м/с. Спад уровня воды при отливах происходит медленнее, чем объем во время прилива. Ветер дующий с моря увеличивает высоту прилива, а ветер дующий с суши уменьшает.
В ПЭС используют перепад уровня воды, который образуется во время приливов и отливах. В устье реки или заливе сроится плотина в корпусе которой устанавливают гидроагрегаты, а за плотиной создается приливный бассейн.
Рисунок
Лекция 13 Приливная энергетика России. (01.12.2012)
В России наибольшие приливы наблюдаются в Пенжинской губе 14,5 метров и Тугурском заливе 10 метров охотского моря, а также в Мезенском заливе белого моря 10 метров и на Мурманском побережье Баренцева моря 7,2 метра.
Единственная в нашей стране ПЭС находится на Баренцева море в заливе Кислая губа. Она была построена в 1968 году.
При строительстве Кислогубской ПЭС впервые был использован наплавной способ, сущность этого способа заключается в том, что строительство и монтаж объекта производится в условиях приморского строительного центра, затем в собранном виде объект буксируется к месту его установки.
Здание Кислогубской ПЭС имеет размеры 36х18х15 метров. Это здание выполнено из тонкостенных элементов толщиной 15-20 см. Эти элементы обеспечивают высокую прочность при небольшой массе сооружения. Здание ПЭС было построено на берегу Кольского пролива недалеко от города Мурманск. После монтажа оборудования и испытания здания на водопроницаемость котлован был затоплен. Здание станции на плаву было выведено в открытое море и отбуксировали в узкое горло Кислой губы. Здесь оно было установлено во время отлива на подводное основание, а затем соединено дамбами с берегами. Горло Кислой губы было перекрыто и в результате образовался приливный бассейн. Кислогубская ПЭС имеет небольшие размеры в здании ПЭС предусмотрена установка 2-х капсульных обратимых агрегатов французской фирмой «Нейрпик» мощностью 400 кВт каждый.
В 2006 году на заводе Севмаш город Северодвинск был изготовлен и спущен на воду, а затем отбуксирован и установлен на кислогубской ПЭС наплавной новый блок, который оснащен экспериментальной ортогональной турбиной мощностью 1,5 МВт. Особенность ортогональной турбины заключается в том, что во время приливов и отливов направление её вращения не изменяется, эта турбина имеет КПД 60-70% и её стоимость значительно меньше по сравнению с капсильной. Это объясняется простотой её конструкции и изготовления и меньше металлоемкость.
Использование наплавного метода строительства позволяют значительно сократить затраты по сравнению с классической схемой строительства.
Кислогубская ПЭС, эксплуатируется в суровых условиях северных морей, скорость коррозии металла составляет 1 мм/год, а обрастание биомассы составляет 5 кг/м2 в год. Исследования, которые в течении длительного времени проводятся на кислогубской ПЭС показали, что применяемые на станции строительные материалы и способы защиты конструкций и оборудования станции от коррозии и обрастания биомассой является уникальными.
В России использование приливов в прибрежных районах северного Ледовитого океана и Тихого океана в принципе возможно, но требует больших капиталовложения.
В советском союзе был разработан проект крупнейшей в мире ПЭС в Пенжинской губе, в настоящее время этот проект заморожен, также выполнен проект Тугужской ПЭС на охотском море, энергию от этос станции можно направлять в энергодифицитные районы Юго-Восточной Азии. На Белом море проектируется Мезенская ПЭС, её энергию можно направлять в западную Европу. Начато проектирование Кольской опытно-промышленной ПЭС мощностью 32 МВт.
В России обоснование проектов ПЭС осуществляется на специализированной морской научной базе на Баринцево море, где проводят исследования морских материалов, конструкций, оборудования и антикоррозийных технологий.