/ \
ИСПОЛЬЗОВАНИЕ ЭНЕРГИИ МОРСКИХ ПРИЛИВОВ не КОЛЬСКОМ ПОЛУОСТРОВЕ
V_)
Г. С. ДМИТРИЕВ, кандидат технических наук В.А. МИНИН (Институт физико-технических проблем энергетики Севера Кольского научного центра РАН)
Приливная энергия, несмотря на прерывистость в суточном цикле и неравномерность в течение лунного месяца, представляет собой довольно мощный энергетический источник, который может быть использован при объединении его с речными гидроэлектростанциями, имеющими водохранилища. При таком объединении неравномерные, но неизменно гарантированные потоки приливной энергии, зарегулированные энергией речных ГЭС, способны существенно сбалансировать нагрузку на энергосистемы.
Приливные электростанции - источник экологически чистой энергии, так как работают по однобассейновой схеме двухстороннего действия и не меняют ритм природных приливных колебаний. Они исключают загрязнение среды обитания вредными выбросами, неизбежными при эксплуатации тепловых электростанций. Приливные электро-§ станции не требует боль-§ ших затапливаемых площа-
* дей, неизбежных при строи-Н тельстве крупных ГЭС на £ равнинных реках. Как пока-1 зал опыт почти 40-летней I эксплуатации промышлен-
д ной приливной электро-
^
о
X
О
*
О
| Рис. 1.
? Возможное
расположение ПЭС на Кольском полуострове.
станции Ранс (Франция), плотина станции надежно защищает реки от штормовых волн, нагонов воды, ведущих к разрушению берегов, способствует улучшению природных условий (уменьшению мутности, развитию биоценоза планктона, развитию марикультуры). Регламентированный режим работы этой приливной электростанции улучшил условия судоходства, а плотина явилась удобной транспортной магистралью, сокращающей расстояние между прибрежными городами.
Для приливного бассейна его энергопотенциал выражается в работе, проводимой приливом в течение года при подъеме и опускании уровня в течение каждого приливного цикла. При этом основными аргументами для выражения мощности установки являются не расход и напор, а площадь бассейна и величина прилива.
26
© Г. С. Дмитриев, В. А. Минин
Технические ресурсы приливной энергии Баренцева и Белого морей
Название ПЭС Величина прилива Аср, м Площадь бассейна Б, км2 Установл. мощность N1, МВт Годовая выработка энергии Э, млн. кВт • ч
Кислогубская 2.3 1.1 0.4 1.0
Кольская 2.36 4.9 40 28
Лумбовская 4.2 92 670 2000
, Мезенская 5.66 2330 15200 50000
Рекогносцировка побережья Баренцева и Белого морей с целью выявления створов для возможного строительства приливных электростанций была выполнена Л.Б. Бернштейном еще в 1938-1941 гг. Уже тогда были намечены створы возможного размещения ПЭС на побережье Кольского полуострова (рис. 1).
Оценка технических ресурсов приливной энергии в отдельных створах на побережье Баренцева и Белого морей сведена в табл. 1.
Кислогубская опытная ПЭС. Сооружение такой мощной ПЭС как Мезенская, требует предварительного выполнения обширной комплексной программы научно-исследовательских и опытно-конструкторских работ, поэтому и было принято решение о строительстве опытной приливной электростанции в губе Кислой на северном побережье Кольского полуострова. Выбранное место обосновывалось благоприятными природными условиями, удобным рельефом, близостью к промышленно развитым центрам и высоковольтной линии электропередачи (рис. 2).
Основной задачей сооружения ПЭС являлась апробация тонкостенной блочной конструкции станции, обеспечивающей ее доставку (буксировку) по морю из Мурманска в створ и установку на заранее подготовленном подводном основании, а также дальнейшее исследование работоспособности конструкции и оборудования ПЭС.
Наплавной корпус здания Кислогубской ПЭС был возведен в 19641968 гг. в г. Мурманске в строительном доке на берегу Кольского залива. Корпус станции размером 36x18x15 м выполнен из железобетон-
ных элементов толщиной 15 см, имеет водоизмещение 5000 т, осадка на плаву 8.34 м. Пока наплавной корпус находился в доке, в нем был смонтирован капсуль-ный агрегат мощностью 400 кВт с диаметром рабочего колеса 3.3 м, изготовленный французской фирмой Нейрпик (Ыеу-грю). Такой агрегат после строительства ПэС Ранс (Франция) стал классическим для приливных электростанций. После буксировки наплавного здания ПЭС из Мурманска в губу Кислую (на расстояние около 65 миль) оно было закреплено на заранее подготовленное основание.
Длительные испытания и исследования Кислогубской ПЭС показали надежность тонкостенной конструкции и наплавного способа возведения здания ПЭС как по прочности, устойчивости, так и по фильтрации. Эти результаты оказали решающее влияние на дальнейший ход проектирования приливных электростанций в России и других стра- § нах. §
В настоящее время ц Кислогубская приливная | электростанция админи- ^ стративно входит в со- | став Туломского каскада I ГЭС. Ее опытно-промыш- д ленная эксплуатация бы- | ла прекращена в 1994 г. |
к
Ф I
О
Рис. 2.
Расположение Кислогубской ПЭС.
Рис. 3.
Расположение опытно-промышленной Кольской ПЭС.
в связи с выполнением всех поставленных научных задач. Статистика эксплуатации Кислогубской ПЭС показала, что максимальная годовая выработка станции за время ее работы составила 1 ГВт • ч. При установленной мощности ПЭС 400 кВт это соответствует числу часов использования в году установленной мощности, равному 2500.
В марте 2005 г. в холостой водовод здания ГЭС была установлена новая гидротурбина так называемого ортогонального типа. Рабочее колесо представляет собой своего рода барабан, на радиальных стойках которого находятся непосредственно элементы движителя -аэродинамические профили, которые и создают тяговый момент, приводящий колесо во вращение. Диаметр ортогонального рабочего колеса приливной гидротурбины для Кислогубской ПЭС составляет 2.5 м. Максимально достигнутый КПД при испытаниях составил 63%. Мощность асинхронного генератора, присоединенного к турбине, составляет 200 кВт. Максимальная рабочая мощность, достигнутая новым рабочим колесом, составила 143 кВт. Скорость вращения турбины составляет 72 об/мин, агрегат оборудован редуктором с передаточным числом 16-20. Рабочее колесо
произведено на судостроительном заводе в г. Северодвинске Архангельской области.
На том же предприятии в настоящее время изготавливается прототип рабочего колеса для проектируемой Мезенской приливной электростанции. Это 12-метровое рабочее колесо с регулированием проточной части имеет диаметр 5 м. Первый образец рабочего колеса для экспериментальной работы будет пристыкован к старому блоку Кислогубской ПЭС и испытан в течение длительного времени. Проектировщиками и строителями принято решение последующие агрегаты устанавливать не в железобетонные блоки (как это сделано на Кислогубской ПЭС), а в стальные блоки с габаритными размерами: длина 30 м, ширина 11 м, высота 15 м.
Основное достоинство ортогональных турбин заключается в простоте изготовления и меньшей стоимости по сравнению с традиционными поворотно-лопастными и капсюльными агрегатами с горизонтальной осью, установленными на приливных электростанциях во Франции и Канаде.
Опытно-промышленная Кольская ПЭС. Для опытно-промышленной Кольской ПЭС был принят створ в губе Долгой, расположенной в 6 км от поселка Те-риберка и в 11 км от Нижне-Териберской ГЭС (рис. 3). На ПЭС предусматривается установка двух капсульных агрегатов с диаметром рабочего колеса 10 м мощностью по 20 МВт. Предусматривалось, что такой агрегат станет прототипом для Тугурской и Мезенской ПЭС. Годовая выработка Кольской ПЭС составит 30 млн. кВт • ч при установленной мощности станции 40 МВт. Сооружение этой ПЭС экономически невыгодно, но оно вполне оправдывается той экономией и тем энергетическим эффектом, которые могут быть достигнуты от применения таких капсульных агрегатов на Тугурской и Мезенской ПЭС.
Серия энергетических и энерго-эконо-мических расчетов показала, что экономически наиболее перспективно использование средних и крупных приливных
электростанций, поскольку при этом меньше удельные постоянные затраты, связанные со строительной базой, обустройством поселка строителей, организацией его энергоснабжения. Значительно меньше в этом случае и удельные затраты на регулирование колебаний энергоотдачи ПЭС.
Техническое проектирование и технико-экономические расчеты,проведенные по Кольской и Лумбовской ПЭС, а также по Мезенской и Тугурской ПЭС выявили, что экономический эффект существенно возрастает, если с помощью водохрани-
лищ гидроэлектростанций (ГЭС) или гидроаккумулирующих электростанций (ГАЭС) преобразовать неравномерную в суточном и внутримесячном цикле энергию в обеспеченную, гарантированную. Дополнительные затраты на сооружение регулирующих водохранилищ и на линии электропередач, связывающих гидроэнергетические объекты с ПЭС, окупаются благодаря возможности полноценно заменить с помощью энергии ПЭС часть установленной мощности ТЭС (до 20% из расчета на 1 кВт установленной мощности ПЭС).
Если Вас интересуют проблемы энергетики, экономики и экологии: энергетическая политика и безопасность стран и регионов, нефте- и газодобыча, энергопроизводство и его экологические последствия, энергосберегающие технологии, прошлое, настоящее и будущее атомной энергетики, перспективы развития местных возобновляемых гелио-, ветро- и гидроресурсов, доступно и точно изложенные ведущими отечественными и зарубежными специалистами, а также разнообразные социальные проблемы, связанные с развитием топливно-энергетического комплекса, и многое другое (вопросы образования, здоровья, управления, природопользования и т.д.), Вам, несомненно, нужен ежемесячный
иллюстрированный журнал Президиума Российской академии наук:
"ЭНЕРГИЯ: ЭКОНОМИКА, ТЕХНИКА, ЭКОЛОГИЯ"
Наш девиз - доступность и достоверность. Именно поэтому журнал "Энергия" называют в числе самых авторитетных источников точной информации по проблемам экономики, экологии, энергетики. В дополнение к специальным материалам в каждом номере "Энергии" Вы найдете кроссворд и материалы, посвященные гуманитарным проблемам современного мира.
В розничную продажу журнал не поступает. Подписной индекс - 71095 Желаю
Для дальнейшего прочтения статьи необходимо приобрести полный текст. Статьи высылаются в формате PDF на указанную при оплате почту. Время доставки составляет менее 10 минут. Стоимость одной статьи — 150 рублей.