Использование морских - возобновляемых ресурсов в производстве электроэнергии (стр. 2 из 3)

Таблица 4. Экономия топлива за счет строительства нетрадиционных станций РАО “ЕЭС России"

Электростанции, энергосистемы	Затраты, млн долл.//Экономия топлива, тыс. т у.т.
Электростанции, энергосистемы	1998 – 2000 гг.		2001 – 2005 гг.	2006 – 2010 гг.
Мутновская ГеоТЭС, ОАО Камчатскэнерго	0//0		160//500	0//800
Верхне-Мутновская ГеоТЭС, ОАО Камчатскэнерго	25//56		0//60	0//120
Паужетская ГеоТЭС (реконструкция), ОАО Камчатскэнерго	10//90		0//200	0//200
Океанская ГеоТЭС, ОАО Сахалинэнерго	0//0		25//40	30//300
Калмыцкая ВЭС, ОАО Калмэнерго	6// 10		10//20	10//I10
Заполярная ВЭС, ОАО Комиэнерго	3//5		2//10	0//10
Западно-Приморская ВЭС. ОАО Янтарьэнерго	0//0		5//5	10//75
Дагестанская ВЭС. ОАО Дагэмерго	0//0		2//5	4//30
Магаданская ВЭС. ОАО Мапишнлк-	0//0		20//30	30// 150
Ленинградская ВЭС, ОАО Лена!..	0//0		5//10	10//75
Морская ВЭС, ОАО Карелэнерго	0//0		10//20	30// 150
Кисловодская СЭС, ОАО Станроши	0//0		ПЗ*	2//6
МГЭС, первоочередные		10//10	30//100	60//500
Итого		57//171	270//1003	186//2526

* Проектное здание

Как известно, в эти регионы мы вынуждены завозить топливо с большими трудностями, тратить на его доставку огромные средства, крайне неэффективно использовать его и при этом постоянно иметь проблемы с энергоснабжением. Нужда в завозе значительной части топлива в эти районы может отпасть за счет более широкого использования в этих регионах нетрадиционных энергоустановок (табл. 4).

Поэтому ускоренное развитие нетрадиционной энергетики на базе возобновляемых источников в этих регионах может стать важным не только экономическим, но и социально-политическим, стабилизирующим фактором.

2. Энергия морей и океанов

Моря и океаны обладают огромным потенциалом, который можно использовать в производстве электроэнергии. Далее рассмотрим некоторые электростанции которые преобразуют различные энергии: приливов, волн, течений, разность температур в электроэнергию.

2.1. Приливные электростанции.

Приливная энергия океана вызвана гравитационным взаимодействием Земли с Луной и Солнцем. Приливообразующая сила Луны в данной точке земной поверхности определяется как разность местного значения силы притяжения Луны и центробежной силы от вращения системы Земля - Луна вокруг общего центра тяжести. В результате действия этой силы на поверхности Земли возникают приливные колебания уровней воды, сопровождаемые наступлением волны прилива на берег.

Приливные колебания уровня чаше всего имеют периодичность равную половине лунных суток, т.е. 12ч 24 мин. (полусуточные приливы), либо целым лунным суткам, т.е. 24 ч 48 мин. (суточные приливы). Чаше они носят смешанный характер.

Разность уровней колебания волы - это разность уровней между максимальным приливом и минимальным отливом. Наивысших прилив (17.3м) наблюдается в вершине залива Фанли (Канада). В Европе высокие приливы наблюдаются н Англии (устье р. Северн. Бристоль) -14,5 ч, во Франции (устье р. Ране. Сен-Мало) - 14,7 ч. У берегов России высокие приливы наблюдаются в Пенжинском (14,5 м) и Тугурском (10 м) заливах Охотского моря и Мезенском заливе (10м) Белого моря. На Мурманском побережье Баренцева моря прилив достигает 7,2 м.

Мировые энергетические ресурсы приливной энергии оцениваются в 1 трлн кВт ч. Однако, использование этой энергии затрудняется ее пульсирующим прерывистым характером.

Наиболее распространена в настоящее время одно-бассейновая схема приливной электростанции (ПЭС). Мощность ПЭС вследствие изменения напора волн возрастает от нуля до некоторого максимального значения и затем вновь снижается до нуля.

В современных условиях при работе ПЭС в достаточно мошной энергосистеме прерывистый характер выдачи электроэнергии приливной электростанцией не имеет важного значения. Гораздо важнее получить от нее мощность в часы наибольшей нагрузки в энергосистеме, что позволит обеспечить наиболее рациональный режим работы агрегатов ТЭС и АЭС.

Ценное качество приливной энергии заключается в неизменности ее среднемесячного значения в любой сезон и любой по водности год, что важно при использовании ПЭС в целях экономии топлива в системе. Но при работе ПЭС на изолированного потребителя необходимо ее резервирование другим источником энергии. Кроме того, учитывая неравномерность работы ПЭС, для эффективного использования целесообразно ее объединять с ГАЭС или ГЭС, имеющими водохранилища для аккумулирования энергии ПЭС.

В России использование приливной энергии в прибрежных районах морей бассейнов Северного Ледовитого и Тихого океанов возможно, но изначально требует больших капиталовложений и предполагает высокую себестоимость электроэнергии.

На сегодня энергия приливов является наиболее освоенным видом энергии морей и океанов. В настоящее время действуют промышленная ПЭС Ране но Франции (240 МВт), опытные ПЭС Аннаполисв Канаде (20 МВт) и Кислогубская - в России (0,4 МВт). Построены также три опытных ПЭС и Китае и одна - в Корее. Во многих странах мира ведется проектирование промышленных приливных электростанций.

35-летний опыт эксплуатации первой в мире промышленной приливной электростанции Ране во Франции и 33-летний опыт работы Кислогубской ПЭС в России доказали, что приливные электростанции устойчиво работают в энергосистемах как в базовой, так и к пиконом частях графика нагрузок.

а)

б)

Здание Кислогубской ПЭС: а – продольный разрез (I – вид со стороны бассейна; II – вид со стороны моря); б - поперечный разрез.

На рис. показана экспериментальная Кислогубская ПЭС мощностью 450 кВт. На электростанции длительное время проводятся исследования по отработке режимов работы станции, изучению ее воздействия на окружающую среду, материаловедческие исследования.

Гидропроектом разработан новый тип так называемой ортогональной гидротурбины, которую предполагается испытать на Кислогубской ПЭС. Создание этого эффективного и технологически простого гидроагрегата позволит значительно снизить стоимость строительства ПЭС.

В России в настоящее время разработано технико-экономическое обоснование Тугурской ПЭС мощностью 8 МВт и Пенжинской ПЭС мощностью 87 М Вт на Охотском море и Мезенской ПЭС мощностью 11,4 МВт на Белом море. Начато проектирование Кольской опытно-промышленной ПЭС мощностью 32 МВт.

Наплавная российская технология строительства ПЭС, апробированная на Кислогубской ПЭС и на защитной дамбе от наводнения С.-Петербурга, позволяет на 1/3 снизить капитальные затраты по сравнению с классическим способом строительства гидротехнических сооружений за перемычками.

Обоснования проектов ПЭС в России осуществляются на базе исследований НИИЭС на Кислогубской ПЭС, где испытываются морские материалы, конструкции, оборудование и антикоррозионные технологии.

Комплекс проектных и научно-исследовательских работ по созданию морских энергетических и гидротехнических сооружений на побережье и на шельфе, проводимых в условиях Крайнего Севера, позволяет в полной мере реализовать все преимущества приливной гидроэнергетики.

Однако следует констатировать, что из-за отсутствия финансовых средств все эти работы, как и работы по другим направлениям малой энергетики, в нашей стране фактически сворачиваются.

2.2. Энергия волн морей и океанов.

Мощность ветровых волн Мирового океана оценивается примерно в 10 - 90 млрд кВт, однако мощность, которая может быть реально использована, значительно ниже — всего 2,7 млрд кВт.

Пока же достигнутый технический уровень позволяет использовать энергию волн лишь в прибрежных зонах, где она превышает 80 кВт/м. В омывающих Россию морях мощности еще ниже и составляют для Черного моря 6 — 8 кВт/м, Каспийского -7-11 кВт/м, Баренцева 22 - 29 кВт/м, Охотского 12- 20кВт/м.

Что касается удельной плотности волновой энергии, т.е. мощности, приходящейся на единицу поверхности, то она примерно в 10 раз больше плотности ветровой энергии и значительно превышает плотность солнечной энергии.

Важной особенностью морского волнения является его неравномерность во времени, максимальное значение в 5 — 11 раз выше средних значений. Удельная мощность волн, образующихся на больших глубинах при значительной удаленности от побережья на порядок выше, чем в прибрежной зоне.

В волновых установках энергия волн может или непосредственно преобразовываться в энергию вращения вала генератора, или служит основой привода турбины, на одном валу с которой (или через редуктор) находится генератор. Все известные волновые установки состоят из четырех основных частей: рабочего органа, рабочего тела, силового преобразователя и системы креплений.

Волновые установки, располагаемые в береговой зоне морей, в результате отбора ими энергии волн снижают их размывающую способность и тем самым делают ненужными громоздкие и дорогостоящие берегозащитные сооружения.

Процесс преобразования волновой энергии в электрическую не связан с отрицательным экологическим воздействием на природу. Однако при расположении волновых энергетических установок некоторых типов в открытом море есть опасность, что в результате преобразования энергии волн может произойти отрицательное воздействие на жизнь моря, поскольку волны способствуют обогащению поверхностного слоя воды кислородом и питательными веществами.