Приливні електростанції

Тяжіння Місяця і Сонця породжують в Світовому океані приливну хвилю. Висота цієї хвилі максимальна, коли Земля, Місяць і Сонце знаходяться на одній лінії, і мінімальна, коли напрями на Місяць і Сонце складають прямий кут. Унаслідок добового обертання Землі хвиля накочується на береги материків. Амплітуда приливно-відливних коливань рівня біля берега залежить від рельєфу дна і від форми берегової межі. Максимальна висота приливно-відливних коливань в затоці Фанді на атлантичному побережжі Канади складає 19,6 м. У Мезенськом затоці Білого моря ця висота рівна 10 м, в Пенжінськой губі моря Охотського 13 м. Швидкості приливно-відливних течій досягають 4 м/с, щільність енергії при цьому складає до 4 кВт/м.

Підняту на максимальну висоту під час приливу воду можна відокремити від моря греблею або греблею в басейні площею А. Якщо потім під час відливу пропустити цю масу води через турбіни, то можна отримати середню потужність . Для прикладу при значеннях А = 10 км², R = 4 м, = 12 годин 25 хв. усереднена величина потужності =17 МВт. Вочевидь, що місця з великими висотами приливів володіють і великими потенціалами приливної енергії. Проте не лише цей чинник важливий для розвитку приливної енергетики: треба, наприклад, брати до уваги і капітальні витрати, і майбутній прибуток від створення відповідних приливних електростанцій (ПЕС). Високі капіталовкладення, витрачені на будівництво ПЕС, мабуть, можуть бути виправдані, якщо буде отримана електроенергія, а так само побудовані дороги уздовж гребель, крім того, якщо сама ПЕС буде побудована в естуарії річки і басейн її буде використаний для накопичення енергії, поліпшення умов судноплавства і так далі Отже, розвиток приливної енергетики сильно пов'язаний з конкретною специфікою районів майбутнього будівництва.

Енергія приливних течій може бути перетворена подібно до того, як це робиться з енергією вітру. Потужність, що знімається з 1 м² площі поперечного перерізу приливного потоку при максимальній швидкості , рівна приблизно . Для кВт/м².

Перетворення енергії приливів використовувалося для приведення в дію порівняно малопотужних пристроїв ще в середньовічній Англії і в Китаї. З сучасних ПЕС найбільш відомі великомасштабна електростанція Ранс потужністю 240 МВт, розташована в естуарії річки Ла Ранc, що впадає в затоку Сен Мало (Бретань, Франція), і невелика, але принципово важлива дослідна станція потужністю 400 кВт в Кислій губі на побережжі Баренцева моря (СРСР). З місць, які давно приковують увагу гідробудівельників, слід назвати естуарій річки Северн у Великобританії і залив Фанді на східному побережжі Північної Америки на кордоні між США і Канадою.

У затоки і гирла річок морська вода затікає при приливі і витікає при відливі. Якщо перегородити створ протоки або гирла річки греблею, за нею утворюється басейн, в якому рівень води при приливі нижчий, а при відливі вище, ніж в морі. Ця різниця рівнів використовується турбінами приливних електростанцій (ПЕС). При вирівнюванні рівнів ПЕС припиняє роботу. Потенційна (теоретична) потужність ПЕС визначається формулою

, кВт (1)

де А - середньорічна висота приливів, м,

- площа басейну за греблею, км².

Енергія, що виробляється ПЕС за рік, складає

,млн. кВт. год. (2)

Технічний потенціал реально досягає 33% від теоретичного.

Сприятливими умовами для будівництва ПЕС є значні висоти приливу А, велика площа басейну F, мала довжина створу і відповідно малі витрати на будівництво греблі. ПЕС Ле-Ранс у Франції, розташований в гирлі р. Ранс, має потужність 240 МВт, річне вироблення енергії складає 600 млн. кВт.год. Експериментальна Кислогубська ПЕС в Росії розташована на побережжі Кольського півострова, має один гідроагрегат потужністю 400 кВт. Проектується Лумбовська ПЕС на Кольському півострові потужністю 320 МВт з виробленням 800 млн. кВт.год/рік. У віддаленій перспективі розглядається можливість будівництва Мезенської ПЕС потужністю 6000 МВт. За проектом довжина греблі цієї ПЕС складе 45 км., в ній будуть встановлені 2000 оборотних турбоагрегатів, річне вироблення електроенергії повинне скласти 36 млрд. кВт. год. У Англії розроблений проект приливної станції Северн потужністю 7000 МВт, на якій горизонтальні турбіни мають діаметр ротора 15 м. У Франції проектують станцію Шозе на 12000 МВт.