Кислогубская пэс построена на море

Использование энергии морских приливов и отливов с давних времен интересовало инженеров и ученых, однако на сегодняшний день о массовом использовании этой энергии речь не идет. В мире насчитывается всего около десятка приливных электростанций, в большинстве своем имеющих экспериментальный характер. В России расположена одна из них – Кислогубская ПЭС, о которой я сегодня и расскажу.

На пустынном берегу Баренцева моря, в гуще скал, островков и проливов, в губе Кислая, стоит «Чудо России» – Кислогубская приливная электростанция (ПЭС) – единственная в стране, вырабатывающая энергию на приливах и отливах. Надо бы там побывать!

Построена была по проекту основателя отечественной приливной энергетики Льва Борисовича Бернштейна. Еще до Великой отечественной войны молодой ученый занялся авангардным тогда, обсуждаемым учеными всего мира, «дармовым» видом энергетики. Любопытно, что место под строительство ученый подыскал во время войны – воевал на Кольском полуострове. И действительно, длинная горловина Кислой губы, пятиметровый перепад от приливной волны стали идеальными условиями для сооружения станции. Правда, построена она был только в 1968 году. Бернштейн в то время был уже главным инженером проекта и строительства, зав отделом Московского НИИ «Гидропроект».

Бернштейну принадлежит еще одно ноу-хау. Впервые в мировой практике гидроэнергетического строительства железобетонное здание ПЭС было изготовлено за 90 километров от места. (В доке вблизи Мурманска.) А затем по морю отбуксировано в Кислую губу. Это на треть сократило стоимость проекта, а также сохранило в чистоте окружающую природу. До сих пор Кислогубская ПЭС состоит на государственном учете и охраняется как памятник науки и техники России.

Время показало, что приливная энергетика стабильна, независима от водности года и наличия топлива, используется в энергосистемах совместно с электростанциями других типов, экономит органическое топливо. Кроме того, исключает выброс загрязняющих веществ в атмосферу, не образует отходов, не требует добычи, транспортировки, сжигания и захоронения топлива, затопления территорий. Что важно – обеспечивает сохранность рыбьего стада. Натурные испытания Полярного института рыбного хозяйства и океанологии не обнаружили погибшей или поврежденной рыбы. Правда, на ПЭС гибнет небольшая часть – 5-10% – планктона. Но для сравнения: на ГЭС эта цифра достигает 83-99 %.
С 1970 по 1994 годы выработка электроэнергии Кислогубской ПЭС составили около 9 млн. кВт.ч., что сэкономило 2,6 тыс.тонн условного топлива.

Технологии и конструкции, отработанные на Кислогубской ПЭС, ОАО «РусГидро» – нынешний владелец станции – решил применить при создании новых приливных электростанций. Речь о Северной ПЭС (Мурманская область, губа Долгая), Мезенской (Архангельская область, Мезенский залив Белого моря), Тугурской ПЭС (Хабаровский край, Тугурский залив Охотского моря).

Кислогубская ПЭС расположена в Мурманской области, на побережье Баренцева моря, в губе Кислая (которая в свою очередь является частью Ура-губы). Губами на Кольском полуострове называют узкие, глубоко вдающиеся в сушу заливы; значительная высота приливов и относительная простота перекрытия плотинами делает их хорошим местом для строительства приливных электростанций.

Суровые поморские пейзажи

Стритрейсеры

Построили Кислогубскую ПЭС еще в 1968 году. Станция изначально задумывалась как экспериментальная площадка для отработки целого ряда перспективных технологий, таких как наплавной способ возведения здания станции, обеспечение постоянной работы сооружений и оборудования в суровых климатических условиях и при воздействии морской воды и т.п.

Построена станция была довольно просто. Все генерирующее, гидромеханическое и вспомогательное оборудование смонтировано в прямоугольном железобетонном блоке, изготовленном на судостроительном заводе. Затем блок был отбуксирован по морю к створу ПЭС и установлен на морское дно. Слева и справа от блока из камня отсыпали небольшие плотины – и губа Кислая была перекрыта. В прилив вода поднимается, проходит в верхний бассейн и крутит турбину; в отлив вода идет назад и опять-таки работает в турбине.

Каменно-набросная плотина

Станция работала до 1992 года, после чего в экономике страны настали тяжелые времена, и о развитии приливной энергетики пришлось забыть. Кислогубская ПЭС была остановлена и законсервирована. К счастью, удаленность станции от дорог и усилия оставшегося небольшого персонала позволили спасти ее от разрушения и разграбления.

В конце 2004 года началась новая жизнь станции, в чем кстати прямая заслуга А.Б.Чубайса, уделявшего особое внимание развитию приливной энергетики. (Так у автора!)

Вид на станцию и верхний бассейн

Старый гидроагрегат был демонтирован и вместо него был установлен новый, инновационной ортогональной конструкции.

Демонтированный генератор. А вот турбину со станции вывезли.

К станции подвели новую ЛЭП 35 кВ. Старая, на деревянных опорах, пришла в негодность.

В 2007 году на Севмаше построили новый блок с ортогональной турбиной мощностью 1,5 МВт, который был прибуксирован по морю и присоединен к старому зданию. Таким образом, станция приобрела современный вид.

Новый энергоблок (на переднем плане)

Итак, в настоящее время станция состоит из двух частей – новой и старой. Старая часть образует напорный фронт, на ней расположен кран, поднимающий затворы, а также пульт управления всей станцией.

Затвор

Центральный пульт управления

В старом здании размещена и одна из турбин – мощностью всего 0,2 МВт, с рабочим колесом диаметром 2,5 м.

Для более быстрого заполнения/опорожнения верхнего бассейна открывается поверхностный водосброс

Ремонтные затворы

Новый блок присоединен к одному из водоводов старого здания ГЭС. всего их два, в одном был когда-то установлен французский горизонтальный капсульный гидроагрегат мощностью 0,4 МВт, а второй оставлен пустым. Сейчас вместо француза установлена отечественная турбина, а к второму водоводу присоединен новый блок.

Схемы старой части станции, изначальный вид.

Новый блок строился на заводе, специализирующемся на создании подводных лодок, в связи с чем внутри весьма напоминает субмарину

Генератор

Редуктор. Турбина расположена вертикально, а генератор – горизонтально, в связи с чем нужно менять направление вращения. Заодно редуктор значительно увеличивает скорость вращения генератора.

Турбина. Точнее, ее вал и стопорное устройство. Рабочее колесо внизу, под полом.

Распределительное устройство на 35 кВт. Совершенно новое, старое было почти полностью (остался один трансформатор) демонтировано несколько лет назад.

На станции экспериментируют и с другими видами возобновляемой энергии:

Работает солнечная батарея

А это – ветроизмерительный комплекс (а не сотовая вышка, как можно подумать). кстати, сотовой связи на станции нет, как и дорог туда (добираться нужно по морю, персонал из 10 человек работает вахтовым методом, по 15 суток).

Помимо ПЭС, в губе Кислой размещена база Полярного научно-исследовательского института морского рыбного хозяйства и океанографии (ПИНРО)

Кстати, вреда окружающей среде, судя по разнообразию того, что вылавливается рядом со станцией, Кислогубская ПЭС не наносит.

Мощность станции — 1,7 МВт.

КПД от мощности потока – 75%.

Время работы в сутки 4-12 часов, в зависимости от совпадения приливной волны от Луны и от Солнца.

Прощальный взгляд на Кислогубскую ПЭС

Фотографии в сообщении (кроме схем из книги) могут быть использованы в соответствии с лицензией Creative Commons Attribution-Share-Alike 3.0

Cisco

Кислогубская приливная

Суровые поморские пейзажи

В конце 2004 года началась новая жизнь станции, в чем кстати прямая заслуга А.Б.Чубайса, уделявшего особое внимание развитию приливной энергетики.

Вид на станцию и верхний бассейн

Демонтированный генератор. А вот турбину со станции вывезли.

К станции подвели новую ЛЭП 35 кВ. Старая, на деревянных опорах, пришла в негодность.

Новый энергоблок (на переднем плане)

Центральный пульт управления

В старом здании размещена и одна из турбин – мощностью всего 0,2 МВт, с рабочим колесом диаметром 2,5 м.

Для более быстрого заполнения/опорожнения верхнего бассейна открывается поверхностный водосброс

Читайте также: Гильза для труб пвх 110

Схемы старой части станции, изначальный вид.

Турбина. Точнее, ее вал и стопорное устройство. Рабочее колесо внизу, под полом.

На станции экспериментируют и с другими видами возобновляемой энергии:

Работает солнечная батарея

Прощальный взгляд на Кислогубскую ПЭС

Со стороны ученых уже не первый год звучат предупреждения об экологических проблемах, связанных с истощением природных ресурсов. Более того, использование многих природных ископаемых ведет к образованию вредных продуктов сгорания, которые негативно влияют на окружающую среду.

Ученые всего мира трудятся над разработками, которые позволят эффективно, но при этом без ущерба вырабатывать электроэнергию. Приливные электростанции — пример экологически чистой установки, способной при этом без последствий для природы производить электроэнергию.

Принцип работы приливной электростанции

Приливная электростанция — совокупность инженерных разработок, при работе которых кинетическая энергия переходит в электрический ток. В качестве основной положительной стороны выделяется предсказуемость. Сделать предварительные расчеты движения масс воды легче, чем понять движение и силу ветра или активность солнца.

Для приливных и отливных электростанций строится плотина, отделяющая море от прибрежной области, образуя бассейны. Затем в нее устанавливают гидротурбины, преобразующие кинетическую поступательную энергию воды во вращательную. Дополнительно вырываются запасные водохранилища, направленные на повышение коэффициента использования.

В период прилива вода проходит через гидротурбину, запуская процесс. После начала отлива сквозь гидротурбину протекает дополнительно набранная масса воды в обратном направлении. Благодаря увеличению объема воды происходит большая выработка энергии.

Причины малой распространенности приливных станций

ПЭС — экологически чистое и не представляющее опасности сооружение. Учитывая, что оно вырабатывает электроэнергию, то прибрежные зоны должны плотно застраиваться плотинами. Однако, их можно пересчитать по пальцам. Причиной этому является экономическая составляющая.

Строительство плотины — основополагающее мероприятие. Оно требует значительных вложений. Современные стройматериалы сокращают затраты, но потом плотина требует содержания и ухода. Он обходится в 1,5 раза дороже, чем распространенные ГЭС. При этом количество вырабатываемой энергии тоже меньше. Однако, не стоит забывать об ущербе, наносимом рыбному хозяйству и экологии при работе гидроэлектростанций.

Сегодня работает 10 приливных станций. Они различаются по количеству производимой энергии, но уже можно судить о тенденции к развитию ПЭС.

Режим действия ПЭС

Работа приливных и отливных электростанций цикличная. Это обуславливается периодами приливов и отливов, длящимися по 4-5 часов. В это время преобразуется основное электричество. Между циклами присутствуют периоды покоя — 1-2 часа. Это время характеризуется низкой выработкой энергии. На протяжении дня происходит 4 повторения цикла. Для строительства установки берутся участки, где зарегистрированы максимальные перепады уровня воды.

Плюсы и минусы использования

У каждого современного изобретения есть преимущества и недостатки. При их сравнении определяется целесообразность эксплуатации.

Преимущества приливных электростанций:

экологическая чистота и отсутствие вредных выбросов в биосферу;
вмешательство при строительстве локальное, а время восстановления подводной флоры и фауны не занимает более 3 лет;
работа ПЭС не влияет на судоходство и на привычный маршрут рыбы;
плотина исключает появление ледяных торосов;
дополнительная защита береговой зоны от штормов;
длительный срок эксплуатации;
возможность расчета количества вырабатываемой энергии;
низкая себестоимость вырабатываемой энергии;
по плотине строятся автомобильные и железные дороги;
для содержания требуется меньший объем энергозатрат;
не требуется отчуждение земель для выстраивания плотины.

Недостатков меньше, но они при этом влияют на решение. К ним относятся:

цикличность работы, которая характеризуется нерегулярным действием. Это заметно в период пассивной фазы (перед приливом и после отлива);
длительная окупаемость;
невозможность совмещения туристической зоны с постройкой плотины. Организация курортной зоны считается более выгодным вложением средств. Поэтому объекты выстраиваются в северных районах;
стоимость и специфика строительства плотины.

Виды приливных электростанций

Несмотря на то, что действие ПЭС обеспечивается благодаря движению лопастей, находящихся в воде есть различия в работе некоторых станций. Существует 4 разновидности.

Генераторы приливного потока

Установка напоминает по виду ветряные электростанции. Разница состоит в том, что лопасти устанавливаются в воде. Станция небольшого размера устанавливается в мостовые опоры в руслах рек, проливах или вблизи морских заливов. При этом водные ресурсы используются человеком максимально эффективно и рационально. Генераторы извлекают кинетическую энергию в период приливов.

Динамические ПЭС

В работе приливной электростанции применяется кинетическая и потенциальная энергия. Они растягиваются в длину вплоть до 35-55 км, а строительство происходит прямо в море. Внутрь постройки монтируется огромное количество низконапорных гидротурбин, работающих на воде, идущей в одном направлении. Эти турбины преобразуют поступательную энергию от приливов в ток.

Приливные плотины

Во время работы указанный вид ПЭС захватывает большой объем воды, а затем удерживает до момента наступления отлива. Движение воды происходит в обоих направлениях через гидротурбины. Оно способствует образованию кинетической энергии, которая преобразуется в ток после прохождения через генераторы.

Приливные лагуны

Принцип работы подобен плотине. Разница состоит в том, что для функционирования вырываются искусственные водоемы. Эти ПЭС работают за счет разницы водного давления в резервуарах и открытых лагунных водах. Как и в предыдущем случае, проходящая через гидротурбины вода способствует образованию кинетической энергии. Она потом переходит в ток.

Приливные электростанции в России

Первая приливная электростанция возведена в России в 1968 году. Раньше даже при значительном различии уровней воды производилось минимальное количество энергии. Сегодня показатели ежедневно растут. Современные технологии и материалы позволяют подстроиться под нужды человечества.

Кислогубская ПЭС

Это первое российское сооружение, которое дало толчок для дальнейшего развития гидроэнергетики. Она расположена в Кислой губе Мурманской области на побережье Баренцева моря. После запуска в 1968 году кислогубская приливная электростанция проработала вплоть до 1992 года. Мощность не превышала 0,5 мВт. Проработав 34 года она была законсервирована.

В 2004 году начались работы по восстановлению и ремонту, после которых в 2007 году станция вновь запущена и действует по сей день. Мощность не превышает 1,7 мВт. Это единственная работающая приливная электростанция в России.

Малая мезенская ПЭС

Эта электростанция располагается в акватории Белого моря. Точное расположение — Архангельская область, Мезенский залив. Проект обсуждался в 2007 году. Для работы разработан опытный образец гидроагрегата. Предполагаемая производительность — 1,5 мВт. Он перемещен на Кислогубскую ПЭС. Сегодня ведутся работы по увеличению мощности и модернизации технологии и внутренних процессов.

Северная ПЭС

Она находится в Долгой Восточной губе в Баренцевом море. Станция находится на этапе проектирования и еще не запускалась. По предварительным расчетам мощность составит 12 МВт. При этом годовая выработка электроэнергии составит 24 млн кВт/часов.

Пенжинская ПЭС

Станция является частью проекта РАО “ЕЭС” и находится в Пенжинской губе залива Шелихова (Охотское море). В объект включены новые приливные и отливные электростанции, которые объединяются в единую систему. Запуск объекта предоставит постоянный поток электроэнергии, который по своей мощности обеспечит регион электроэнергией без финансовых затрат.

По предварительным расчетам ее мощность будет около 21 гВт, при этом в год будет вырабатываться 50 млрд. кВт/часов.

Использование приливных электростанций за рубежом

Приливные электростанции эксплуатируются и за границей. При этом важно соблюдение факторов размещения:

технические возможности;
прибрежная зона.

Установки действуют на территории многих зарубежных стран:

Великобритания

Англичане стали основоположниками направления. В 1913 году впервые в мире запущена приливная электростанция, мощность которой не превышала 0,7 МВт. Она располагалась в бухте Ди, недалеко от Ливерпуля. Сегодня идет подготовка к запуску одной из мощнейших ПЭС. Для строительства выбрана река Северн. Мощность составит 8,5 гВт

Строительство первых в этой стране станций началось в 1935 году. На текущий момент в Соединенных Штатах разработано и запущено несколько проектов. Некоторые из них находятся на стадии разработки.

Южная Корея

В стране работает станция “Shihwa”. Начало эксплуатации – 2003 год. Мощность электроустановки не превышает 254 МВт. При этом каждый год она вырабатывает 550 млн кВт/ч электроэнергии.

Канада

Станция «Аннаполис» запущена в 1985 году. Она находится в заливе Фанди, а мощность составляет 20 мВт.

Норвегия

Норвежская станция «Хаммерфест» обладает мощностью 300 кВт. Она построена и эксплуатируется с 2003 года.

Франция

Приливная электростанция «Ля Ранс» находится в провинции Северная Бретань. По протяженности она составляет 800 метров. При этом мощность гидротурбин составляет 240 мВт. Эта станция заслужила звание известнейшего действующего объекта.

Повсеместное внедрение приливных электростанций обеспечит человечество необходимым объемом вырабатываемого электричества. Это способствует улучшению экологической ситуации на планете. ПЭС — не новое изобретение. Этим разработкам больше ста лет. Тем не менее, область заслуживает пристального внимания ученых. Внедрение последних разработок способно вывести человечество на новую ступень развития.

By : admin