В современном мире все больше растет потребность в электроэнергии. Это связано и с увеличением производства, и с количеством потребления электричества гражданами любой страны. В связи с этим обстоятельством, ученые находятся в постоянном поиске новых источников энергии. При этом, источник должен быть из возобновляемых природных ресурсов. Такое условие обусловлено тем, что привычные всем уголь и газ постепенно истощаются. Из-за этого, рано или поздно, придется искать новые источники энергии.
И одним из таких «источников» стала приливная электростанция (ПЭС). И приливная энергетика в ряде стран стала приоритетной.
Природа явления приливов и отливов
Она хорошо известна ученым еще с древних времен. Это явление напрямую связано с движением Луны и ее влиянием на гравитацию Земли. Рассчитать данный цикл можно, что позволило человеку использовать капризную стихию (точнее, энергию приливов) в своих целях. Поэтому считается, что энергия приливов и отливов – наиболее стабильный источник энергии из всех остальных возобновляемых природных ресурсов, используемых в энергетике.

Как работает приливная электростанция
Работа приливной электростанции заключается в функционировании специальных турбин, поставленных в «теле» плотины. Они приводятся в действие при помощи водяных потоков. И чем они будут мощнее, тем больше электроэнергии сможет произвести ПЭС. Большой процент мощности обеспечивается благодаря разным уровням высоты. Чем он больше, тем выше производительность. Примером может послужить минимальное значение высоты, которое начинается от 4 метров. Он может и больше и в некоторых местах перепад достигает до 20 метров.

Чтобы сохранить мощности после отлива, часть воды задерживается в водохранилище. Далее, после отлива, она постепенно возвращается, продолжая вращать турбины. Также на производительность станции сильно влияет количество гидротурбин, их сила и конфигурация (форма и размер). На данный момент применяются турбины с большими лопастями, что сильно увеличивает выработку электроэнергии.
Устройство и принцип работы электростанции
Приливная электростанция – это сложная инженерная система, действующая под силой потоков воды. Другими словами, турбины после выработки кинетической энергии, сразу преобразуют ее в электричество с минимальными потерями. Современные ПЭС используют лопасти большого диаметра, которые по своему устройству напоминают ветряные мельницы. Как же устроена ПЭС?

В этом нет ничего сложного, все устройство разбито на несколько частей:
- Дамба(плотина) , которая отделяет основную акваторию от берега. В нее монтируются гидротурбины. Они получая кинетическую энергию, вращают генератор в котором вырабатывается электричество.
- Отдельные резервуары. В них попадает вода после прилива. Это своеобразный запас, который позволяет организовать непрерывную работу ПЭС после отлива воды и установления фазы покоя.
- Генератор. Своеобразное «сердце» всей установки. Он кинетическую энергию от редуктора с лопастями преобразует в электричество, которое далее поступает потребителям.
Места строительства ПЭС
Места строительства для приливных электростанций выбирают очень тщательно. Ведь от мощности прилива будет зависеть продуктивность станции. Из-за этого предпочтение отдается местам с самым большим уровнем поднятия моря. Мест, где значительно вырастает уровень воды (от 10 метров), немного:
- Бухта Фанди (Канада) – высота до 19 метров.
- Побережье у города Сан – Мело (Франция) высота в промежутке от 13 до 15 метров.
- Пенжинская губа (Россия) – высота до 13 метров.
- Побережье Баренцева моря (Россия Норвегия) – высота в промежутке от 13 до 14 метров.
Виды приливных электростанций
Ошибочно полагать, что все приливные электростанции – одинаковые. На самом деле у них может быть множество отличий: от месторасположения (на берегу или вдоль всего побережья) до метода установки турбин (в бухте или на открытой воде). Даже количество выработки электроэнергии у них тоже будет одной из отличающихся характеристик.
В итоге, можно выделить четыре основных вида:
Приливно-отливные
Основной принцип работы таких станций – это преобразование кинетической энергии во время прилива в электрический ток. Ее отличительная черта: удержание части воды во время прилива в резервуарах. После отлива она обеспечивает необходимое давление на турбины, вследствие чего работа станции становится непрерывной.
Лагунные (по типу лагуны)
Принцип данной станции точно такой же, как было написано выше. Но есть небольшое отличие: для такого сооружения строят специальные искусственные бухты и лагуны, которые увеличивают количество возможных мест для размещения такого рода электростанций.
Динамические
Это исключительно морской вид приливных электростанций. Их строят на побережье, и длина может достигать, примерно, 10 – 12 километров. Отдельно стоит отметить, что в этом виде ПЭС используются маломощные турбины, чтобы не повредить генератор, так как слишком резко меняется уровень моря во время приливов и отливов. Принцип работы точно такой же, как и у приливных – отливных станций.
С генераторами приливного потока (генераторы приливного потока)
Очень интересный вид ПЭС, который совмещает технологии ветровых генераторов и водяных электростанций. Другими словами, это относительно небольшое устройство с лопастями, которые при вращении вырабатывают электричество. Чем они так интересны? Все просто: благодаря своим размерам и необычным совмещениям технологий, этот тип ПЭС можно размещать практически где угодно: и в местах неизменных приливов – отливов, и там, где есть сильный поток воды. Самое популярное их месторасположение – опоры водяных мостов.
Плюсы и минусы приливных электростанций
Как и любая другая технология, приливные электростанции обладают своими достоинствами и недостатками.
К достоинствам можно отнести:
- Практически полностью «зеленая» энергетика вообще без ущерба для окружающей среды и для человека в частности.
- Приливы и отливы в море (океане) есть постоянно. Следовательно, это обеспечивает непрерывную работу ПЭС.
- Береговая линия дополнительно укрепляется против капризов стихии (бурь, штормов).
- Турбины не несут опасности ни водному, ни подводному транспорту. Рыбы и другие подводные жители также не страдают от работы такой станции.
- Стоимость получаемой электроэнергии невысокая.
- В местах расположения плотин развивается дополнительная инфраструктура (небольшие поселения). Это связано с тем, что на самих плотинах можно построить дополнительные автомобильные или железные дороги, что обеспечивает улучшение условий проживания людей.
Среди недостатков использования ПЭС выделяют:
- Срок окупаемости, очень длительный.
- Побережье с ПЭС становится полностью непригодным для отдыха, туризма или рыбного хозяйства. Поэтому, в этих местах очень сложно организовать дополнительную работу семьям работников. Также стоит отметить, что ПЭС, чаще всего, располагают в северных широтах, что тоже не способствует увеличению рабочих мест.
- Высокая стоимость строительства. Как минимум, нужно укрепить берег, чтобы установка выдержала капризы природы. А это дорого и сложно.
- Невозможность повсеместного использования. Особенно это касается мест, где низкая глубина (ниже 4 метров), так как это обстоятельство делает невозможным использование ПЭС.
- Сложность поиска подходящих мест для строительства. Это касается не только глубины акватории, но и берега! В некоторых местах береговая линия настолько обрывиста и скалиста, что постройка на ней электростанций просто невозможна. Подобный рельеф это сильно увеличивает финансовые затраты на материалы, рабочую силу и технологию строительства (придется ее полностью менять в связи со сложностью рельефа).
Существующие приливные электростанции.
Мест, где можно построить приливные электростанции не очень много. Но все-таки человечество смогло построить небольшое количество ПЭС в разных частях света.
В России
Построено 5 станций, это:
- Кислогубская ПЭС (Мурманская область),
- Малая Мезенская ПЭС (Архангельская область),
- Северная ПЭС (Мурманская область),
- Пенжинская ПЭС (залив Шелихова, Охотское море),
- Тугурская ПЭС (Хабаровский край).
Все они, на данный момент времени, работают в штатном режиме. По Северной и Малой Мезенской приливным электростанциям ведутся дополнительные работы (модернизация) по увеличению мощности.
В мире
Наиболее известные следующие:
- Великобритания, город Ливерпуль: в бухте Ди построена ПЭС, мощностью около 0,636 МВт.
- Южная Корея: ПЭС «Shihwa» (2003 год постройки), мощность 255 МВт, после модернизации в 2011 году общий ежегодный объем составил, примерно, 550 млн. кВт/ч. Ее протяженность вдоль берега составляет около 12 километров.
- Франция, провинция Северная Бретань: ПЭС «Ля Ранс», мощность 241 МВт.
- Норвегия: ПЭС «Хаммерфест» (2003 год постройки), мощность 301 кВт.
Самые крупные ПЭС в мире
Среди наиболее крупных ПЭС выделим три основные. Первая — это французская станция в устье реки Ранс (город Сен-Мало). Ее мощность составляет 241 МВт.

Вторая — южнокорейская ПЭС «Shihwa» (2003 год постройки), после модернизации в 2011 году стало самой мощной в мире с мощностью 255 МВт.
Третья – это российская Кислогубская ПЭС, размещенная в Мурманской области, мощностью 1,71 МВт.

Перспективы в развитии приливной энергетики
Энергия морских приливов – очень соблазнительный источник возобновляемой и, главное, дешевой, энергии. Ведь согласно предварительным расчетам, потенциал Мирового океана может удовлетворить до 25% — 30% процентов общемировой потребности электроэнергии. Но данный тип источника возобновляемой энергии раньше всегда отодвигали на второй или третий план. Причин для этого много и они достаточно весомы:
- Дороговизна используемых материалов и сама технология строительства в труднодоступных участках любой страны.
- Долгие поиски подходящего участка для постройки электростанции.
- Необходимость строительства дополнительной инфраструктуры для обеспечения беспрерывной работы станции (железные или автодороги, жилье для работников).
- Тщательный анализ выбранного участка с точки зрения экономики. Как говорилось выше, там, где стоит электростанция, невозможно организовать ни отдых, ни туризм, ни рыбное ремесло. Вследствие этого, каждый участок рассматривают с разных точек зрения, чтобы он мог принести максимальную экономическую пользу стране.
Но с развитием технологий эта проблема все меньше и меньше влияет на человека. На данный момент появились разработки, которые позволяют сильно снизить затраты при строительстве или использовать турбины в местах, где раньше даже не думали устанавливать турбины (например, на опорах мостов).
Поэтому, сейчас ученые уже с полной уверенностью заявляют, что использование ПЭС в самое ближайшее время может стать приоритетным в некоторых регионах, что обеспечит «зеленой» и дешевой электроэнергией большое количество людей.