Энергия приливов и отливов как альтернативный источник энергии

Экология приливов и отливов: определение, принцип работы и экологические преимущества

В этой статье мы рассмотрим принцип работы приливов и отливов, их потенциал как источника энергии, экологические преимущества и влияние на морскую экосистему, а также примеры успешной реализации проектов по использованию этой энергии.

Экология приливов и отливов: определение, принцип работы и экологические преимущества обновлено: 30 ноября, 2023 автором: Научные Статьи.Ру

Помощь в написании работы

Введение

Добро пожаловать на лекцию по экологии! Сегодня мы будем говорить о приливах и отливах, их энергетическом потенциале и влиянии на морскую экосистему. Приливы и отливы – это ежедневные изменения уровня моря, вызванные гравитационным взаимодействием Земли, Луны и Солнца. Эта непрерывная смена приливов и отливов представляет собой значительный источник энергии, который можно использовать в экологически чистых технологиях. В ходе лекции мы рассмотрим принцип работы приливных и отливных систем, их экологические преимущества и меры по минимизации негативного влияния на морскую экосистему. Давайте начнем!

Нужна помощь в написании работы?

Мы — биржа профессиональных авторов (преподавателей и доцентов вузов). Наша система гарантирует сдачу работы к сроку без плагиата. Правки вносим бесплатно.

Приливы и отливы: определение и принцип работы

Приливы и отливы – это периодически повторяющиеся изменения уровня морской воды на побережье. Они происходят под воздействием гравитационного притяжения Луны и Солнца на Землю.

Принцип работы приливов и отливов основан на взаимодействии гравитационных сил. Луна и Солнце притягивают воду на Земле, создавая горбы, которые движутся вместе с вращением планеты. Эти горбы называются приливными горбами. Когда приливный горб приближается к побережью, уровень воды повышается, и это называется приливом. Когда приливный горб отдаляется от побережья, уровень воды понижается, и это называется отливом.

Приливы и отливы происходят дважды в течение 24 часов и 50 минут, что соответствует периоду вращения Луны вокруг Земли. Однако, из-за влияния Солнца, высота и время приливов и отливов могут варьироваться в разных местах и в разное время.

Энергия приливов и отливов: источник и потенциал

Энергия приливов и отливов является одним из видов возобновляемой энергии, которая получается из движения воды в океанах и морях. Этот процесс основан на гравитационном взаимодействии между Землей, Луной и Солнцем.

Когда Луна и Солнце находятся в одной линии с Землей, их гравитационное притяжение создает силу, которая вызывает приливы и отливы. В это время, вода движется в направлении Луны и Солнца, создавая потоки и приливные волны.

Энергия приливов и отливов имеет огромный потенциал. По оценкам, ее потенциал составляет около 800 тераватт-часов в год, что эквивалентно энергии, получаемой от сжигания 3 миллиардов баррелей нефти. Это огромный резерв, который можно использовать для производства электроэнергии и снижения зависимости от ископаемых источников энергии.

Однако, для использования энергии приливов и отливов требуется специальное оборудование, такое как приливные электростанции. Они используют приливные волны и потоки для приведения в движение турбин, которые генерируют электричество. Это позволяет использовать энергию приливов и отливов для питания домов, предприятий и других потребителей электроэнергии.

Кроме того, энергия приливов и отливов является чистой и экологически безопасной. В отличие от ископаемых источников энергии, при использовании энергии приливов и отливов не выделяются вредные выбросы и не происходит загрязнение окружающей среды. Это делает ее привлекательной альтернативой для сокращения выбросов парниковых газов и борьбы с изменением климата.

Экологические преимущества использования энергии приливов и отливов

Использование энергии приливов и отливов имеет ряд значительных экологических преимуществ:

Возобновляемый источник энергии

Энергия приливов и отливов основана на природных процессах, которые происходят ежедневно и регулярно. Приливы и отливы вызываются гравитационным взаимодействием Луны и Солнца с Землей. Это означает, что энергия приливов и отливов является возобновляемым источником энергии, который не исчерпывается и не требует добычи или сжигания ископаемых топлив.

Низкий уровень выбросов и загрязнений

При использовании энергии приливов и отливов не происходит выбросов парниковых газов, таких как углекислый газ и метан, которые являются основными причинами глобального потепления и изменения климата. Также не происходит выбросов вредных веществ, таких как сера и азотные оксиды, которые являются причинами кислотных дождей и загрязнения воздуха.

Минимальное воздействие на экосистему

Использование энергии приливов и отливов не требует создания больших водохранилищ или плотин, что снижает негативное воздействие на речные и морские экосистемы. В отличие от гидроэлектростанций, которые могут приводить к изменению режима рек и влиять на миграцию рыб, энергия приливов и отливов использует естественные процессы, которые уже существуют в природе.

Снижение зависимости от ископаемых топлив

Использование энергии приливов и отливов позволяет снизить зависимость от ископаемых топлив, таких как нефть, уголь и газ. Это особенно важно в условиях нестабильности цен на энергоносители и геополитических конфликтов, связанных с их добычей и транспортировкой.

В целом, использование энергии приливов и отливов является экологически устойчивым и эффективным способом получения энергии, который способствует сокращению выбросов парниковых газов, сохранению природных ресурсов и снижению негативного воздействия на экосистемы.

Влияние использования энергии приливов и отливов на морскую экосистему

Использование энергии приливов и отливов может оказывать как положительное, так и отрицательное влияние на морскую экосистему. Важно учитывать эти факторы при разработке и реализации проектов по использованию этого вида энергии.

Положительное влияние:

1. Снижение выбросов парниковых газов: Использование энергии приливов и отливов позволяет сократить использование ископаемых топлив, что в свою очередь снижает выбросы парниковых газов, таких как углекислый газ и диоксид серы. Это способствует борьбе с изменением климата и сохранению морской экосистемы.

2. Сохранение природных ресурсов: Использование энергии приливов и отливов не требует добычи ископаемых топлив, таких как нефть и уголь. Это позволяет сохранить природные ресурсы и предотвратить негативное воздействие на морскую экосистему, связанное с их добычей и транспортировкой.

3. Минимальное воздействие на морскую жизнь: В отличие от некоторых других видов энергии, использование энергии приливов и отливов не требует строительства больших плотин или преград в море. Это позволяет минимизировать воздействие на миграцию рыб и других морских животных, а также сохранить их места обитания.

Отрицательное влияние:

1. Изменение гидрологического режима: Использование энергии приливов и отливов может изменить гидрологический режим морской экосистемы. Это может повлиять на распределение солей, температуру и плотность воды, что в свою очередь может повлиять на жизнь морских организмов.

2. Воздействие на миграцию рыб: Строительство плотин и преград для использования энергии приливов и отливов может препятствовать миграции рыб и других морских животных. Это может негативно сказаться на популяции рыб и нарушить экосистему морского биоразнообразия.

3. Риск для морских млекопитающих: Использование энергии приливов и отливов может представлять опасность для морских млекопитающих, таких как киты и дельфины. Возможное столкновение с плотинами и преградами может привести к травмам и гибели этих животных.

В целом, при разработке и реализации проектов по использованию энергии приливов и отливов необходимо учитывать все эти факторы и принимать меры для минимизации негативного влияния на морскую экосистему. Это может включать проведение исследований перед началом строительства, использование инновационных технологий и применение мер по защите морской жизни.

Меры по минимизации негативного влияния на экосистему

При разработке и реализации проектов по использованию энергии приливов и отливов необходимо принимать меры для минимизации негативного влияния на морскую экосистему. Вот некоторые из таких мер:

Проведение предварительных исследований

Перед началом строительства проекта необходимо провести тщательные исследования морской экосистемы в районе предполагаемого размещения установок. Это позволит определить наличие и распределение важных видов и обитателей, а также оценить их уязвимость и потенциальное воздействие проекта на них.

Использование инновационных технологий

Важно использовать передовые технологии, которые позволяют минимизировать негативное влияние на экосистему. Например, можно использовать специальные системы фильтрации, чтобы предотвратить попадание мелких организмов в турбины или применять звуковые сигналы для отпугивания морских животных от установок.

Ограничение строительства в чувствительных районах

Необходимо избегать строительства установок в особо чувствительных районах, где находятся уникальные экосистемы или места миграции морских животных. Это поможет минимизировать воздействие на такие уязвимые области и сохранить их биологическое разнообразие.

Мониторинг и контроль

После ввода проекта в эксплуатацию необходимо проводить регулярный мониторинг и контроль за его воздействием на морскую экосистему. Это позволит своевременно выявлять и реагировать на любые негативные последствия и принимать меры для их устранения.

Обучение и информирование

Важно проводить обучение и информирование работников проекта о необходимости соблюдения мер по минимизации негативного влияния на экосистему. Это поможет повысить осведомленность и ответственность персонала и снизить возможность случайных или непреднамеренных воздействий на морскую природу.

Применение этих мер поможет снизить негативное влияние на морскую экосистему и обеспечить устойчивое использование энергии приливов и отливов.

Примеры успешной реализации проектов по использованию энергии приливов и отливов

Пристань приливной энергии во Франции

Во Франции на реке Рансе была построена пристань приливной энергии, которая использует энергию приливов и отливов для генерации электричества. Проект был запущен в 2013 году и имеет мощность 240 МВт. Пристань состоит из 24 турбин, которые вращаются под воздействием приливов и отливов, преобразуя кинетическую энергию в электрическую. Этот проект позволяет снизить выбросы углекислого газа и сократить зависимость от ископаемых видов энергии.

Приливная электростанция в Корее

В Корее на реке Сихван была построена приливная электростанция, которая является одной из крупнейших в мире. Эта электростанция использует энергию приливов и отливов для генерации электричества. Она состоит из 10 турбин, которые вращаются под воздействием приливов и отливов, преобразуя кинетическую энергию в электрическую. Этот проект позволяет снизить выбросы углекислого газа и сократить зависимость от ископаемых видов энергии.

Приливная электростанция в Великобритании

В Великобритании на реке Северная Эмбер была построена приливная электростанция, которая является одной из самых крупных в мире. Эта электростанция использует энергию приливов и отливов для генерации электричества. Она состоит из 16 турбин, которые вращаются под воздействием приливов и отливов, преобразуя кинетическую энергию в электрическую. Этот проект позволяет снизить выбросы углекислого газа и сократить зависимость от ископаемых видов энергии.

Эти примеры успешной реализации проектов по использованию энергии приливов и отливов демонстрируют потенциал данного источника энергии и его важность для устойчивого развития. Они также подтверждают, что использование энергии приливов и отливов может быть эффективным и экологически чистым способом генерации электричества.

Таблица: Примеры успешной реализации проектов по использованию энергии приливов и отливов

Проект	Местоположение	Год запуска	Мощность	Экологические преимущества
La Rance Tidal Power Plant	Франция	1966	240 МВт	Снижение выбросов парниковых газов, низкая степень воздействия на морскую экосистему
Sihwa Lake Tidal Power Station	Южная Корея	2011	254 МВт	Сокращение использования ископаемых топлив, снижение выбросов CO2, улучшение качества воды в озере
MeyGen Tidal Power Station	Великобритания	2016	6 МВт	Снижение зависимости от нестабильных источников энергии, сокращение выбросов парниковых газов

Заключение

В заключение можно сказать, что использование энергии приливов и отливов имеет значительный потенциал для производства чистой и возобновляемой энергии. Однако, необходимо учитывать возможное негативное влияние на морскую экосистему и принимать меры по минимизации этого влияния. Примеры успешной реализации проектов по использованию энергии приливов и отливов показывают, что с правильным подходом можно достичь сбалансированного сочетания экологических и энергетических выгод.

Приливные электростанции: особенности, плюсы и минусы

Приливные электростанции считаются особым источником электроэнергии, так для её получения здесь используются отливы и приливы. ПЭС возводятся на морских побережьях. В России их можно встретить в северных частях страны, где перепады уровня воды под действием Луны самые большие.

Описание и принцип работы

Приливная станция представляет собой комплекс инженерных сооружений, который позволяет преобразить энергию движения воды (кинетическую энергию) в электроэнергию.

ПЭС отличается своей цикличностью, которая обуславливается периодичностью приливов и отливов. Когда турбина находится в спокойном состоянии (это происходит после отлива сразу после начала прилива), кинетической энергии воды становится недостаточно. Длится это, как правило, не более 2-ух часов. Активный же период обычно длится до 4-х часов – в это время энергия воды и преобразуется в электроэнергию.

Основным элементом любой станции, который позволяет получить электричество, является генератор. Однако механизм, приводящий генератор в движение, у каждой электростанции разный. Здесь им является гидротурбина.

Производительность приливной электростанции зависит от следующих факторов:

Характер и мощность приливов и отливов.
Количество и объём резервных водоёмов.
Количество и мощность турбин.

Раньше электростанции такого рода пользовались малой популярностью и считались ненадёжными, однако сегодня, с развитием новых технологий, они стали отличным источником электричества. Теперь они оснащаются большими современными турбинами, которые по своей конструкции напоминают ветряки. Только здесь лопасти приводятся в движение при помощи воды, а у ветряков – при помощи ветра.

Приливная электростанция

Преимущества ПЭС

К преимуществам приливных электростанций относят следующие пункты:

Приливы, которые используются для получения электроэнергии, являются возобновляемыми, надёжными и предсказуемыми источниками.
Водоёмы, где большая разница между точками прилива и отлива, можно использовать для получения постоянного источника электричества.
При работе ПЭС не выделяется углекислый газ, углекислота и окислы азота. Имеются лишь небольшие выбросы от работы турбин, однако, они незначительные.
Приливные электростанции являются экзотикой для некоторых государств, что положительно влияет на развитие в них туризма.
Приливная плотина, являющаяся основным элементом ПЭС, может использоваться в качестве автомобильной или железной дороги через залив.
ПЭС имеют простоту в обслуживании. Используемые турбины обладают сроком службы от 30 лет.
Турбины располагаются под водой на большой глубине. Это исключает возможность создания угрозы для морского транспорта.
Не требуется участок земли для постройки электростанции.
Водность года (количество воды, которое переносится рекой с бассейна) не влияет на количество получаемой энергии.
Постоянное получение энергии, вне зависимости от погодных условий и сезона года.
Приливная плотина дополнительно защищает берег и прилегающие к нему сооружения от шторма и волн.

Также стоит отметить экологичность приливных электростанций. К слову, в бассейне ГЭС погибает примерно 83-99% планктона. У ПЭС же этот показатель редко превышает 10%. Наплавной способ строительства таких электростанций позволяет избежать сооружения дополнительных перемычек и стройбаз, которые оказывают негативное влияние на окружающую среду.

Красивая приливная электростанция

Недостатки

Несмотря на большое количество преимуществ, приливные электростанции имеют и свои недостатки. Основными из них являются следующие:

Строительство ПЭС требует больших затрат. Несмотря на это эксплуатация и содержание такой электростанции довольно недорогое.
Лучшими местами для размещения турбин являются районы с приливно-отливным течением. Как правило, такие районы имеют ненадёжное изрезанное каменистое дно.
Черепахи и другие водные обитатели могут запросто погибнуть, если попадут под работающую турбину. К тому же, слишком крупные особи способны вывести устройство из строя.
Плотина становится причиной создания водного резервуара вне естественных границ залива, что делает близлежащие воды мутными.
Неправильно возведённая приливная электростанция может стать причиной наводнения.
Активный период имеет продолжительность всего в 4-5 часов. В течение дня может быть всего 4 цикла, каждый из которых занимает 1-1,5 часа.
ПЭС очень медленно окупается, так как работает не очень эффективно.
Приливная электростанция занимает часть берега, которая могла бы использоваться для более выгодного туристического бизнеса. Именно поэтому такие электростанции чаще всего возводятся в северных регионах.

Самым главным недостатком всё же является нерегулярность работы приливных электростанций. Несмотря на то что приливы и отливы являются предсказуемыми явлениями, происходят они относительно редко.

Современная приливная станция

Причины малой распространённости приливных электростанций

Для начала стоит сказать, что мировой океан имеет огромный потенциал, энергии которого бы хватило на обеспечение почти 20% мирового энергопотребления.

Причинами, по которым приливные электростанции мало распространены, являются следующие:

При строительстве ПЭС приходится изменять прибрежные территории, заменяя их резервуарным бассейном и охранными сооружениями.
Такие электростанции имеют большую стоимость возведения и малую продуктивность, что объясняет долгий срок окупаемости таких сооружений.

Однако вышеперечисленные пункты постепенно начинают утрачивать свою актуальность. Дело в том, что современные ПЭС оснащаются лопастно-редукторными агрегатами, которые не требуют возведения резервуарного бассейна, что уменьшает стоимость постройки станции и срок её окупаемости. А благодаря тому, что сегодня активно разрабатываются и используются новые, более мощные генераторы, ПЭС позволяет получить довольно значимое количество электроэнергии.

Использование приливных электростанций в системе энергоснабжения

Соломатин, А. С. Использование приливных электростанций в системе энергоснабжения / А. С. Соломатин, А. Г. Мирзоян, А. С. Суруджян. — Текст : непосредственный // Технические науки: теория и практика : материалы III Междунар. науч. конф. (г. Чита, апрель 2016 г.). — Чита : Издательство Молодой ученый, 2016. — С. 85-88. — URL: https://moluch.ru/conf/tech/archive/165/10031/ (дата обращения: 24.01.2024).

В наши дни человечество сталкивается с немалым количеством проблем, требующих незамедлительного решения. Эти проблемы затрагивают все отрасли жизнедеятельности людей. Энергетическая сфера — не исключение. Решение проблем и задач именно этой отрасли является одной из самых важных, т. к. жизнедеятельность человека связана с ней очень тесно. В настоящее время люди используют для получения электроэнергии исчерпаемые природные ресурсы, которые рано или поздно закончатся. Встает вопрос о рационализации использования таких ресурсов как нефть, газ, природный уголь. Запасы этих природных ископаемых ограничены и через несколько десятков лет иссякнут полностью. В связи с этим появляются задачи о разработке и использовании новых источников электроэнергии. Энергетики всего мира ищут ответ на поставленный вопрос. Самым перспективным направлением считается использование неисчерпаемых природных ресурсов, таких как солнце, ветер, энергия приливов, тепло недр земли. В данной статье будет рассмотрен один из таких источников, а точнее, приливные электростанции.

Приливная электростанция — разновидность гидроэлектростанции, работающая за счет энергии приливов и отливов водных масс. Веками люди изучали принцип движения морских приливов и отливов. В результате исследований было выявлено, что эти явления обусловлены гравитационными воздействиями Луны и Солнца. После изучения встала задача об использовании этих явлений с целью получения электроэнергии. И эта задача была решена. В 1913 году ученым из Ливерпуля удалось построить приливную электростанцию, мощность которой составляла 635 кВт. Этот год знаменуется началом развития строительства приливных электростанций.

Принцип работы приливной электростанции заключается в том, что во время прилива вода проходит через турбогенератор, заставляя вращаться его лопасти. Вращаясь, лопасти генератора вырабатывают электроэнергию. Затем вода попадает в специальный бассейн, где находится до отлива. Во время отлива водные массы из бассейна проходя через турбогенератор попадают обратно в море. В это время электроэнергия вырабатывается снова. Турбина такого генератора устроена таким образом, что может вращаться в прямом и обратном направлении. Для устройства такой станции требуется строительство плотины, специального резервуара(бассейна). В связи с этими факторами требуется особый рельеф морского дна, где будет размещена электростанция. Схематичное изображение приливной электростанции приведено на рисунке 1.

Рис. 1. Схема приливной электростанции

Режим работы такой электростанции состоит из 8 циклов. 4 цикла электростанция находится в режиме ожидания приливов и отливов, а 4 цикла находится в рабочем состоянии. Продолжительность приливно-отливных циклов около 4–5 часов. Тогда встает рациональный вопрос о бесперебойности электроснабжения. К сожалению, электростанции такого типа не могут обеспечить этого критерия. В связи с этим, энергетики связывают использование этих электростанций совместно с электростанциями другого типа, например гидроэлектростанциями. Работая в паре с гидроэлектростанцией, приливная станция обеспечивает снижение нагрузки, приходящейся на гидроэлектростанцию. В настоящее время приливные электростанции активно развиваются, постепенно вливаясь в систему энергоснабжения. На рисунке 2 приведен принцип работы приливной электростанции.

Рис. 2. Принцип работы приливной электростанции

Помимо разработки и использования приливных электростанций нельзя упускать из виду вопрос о целесообразности рентабельности такого проекта. Приливные электростанции являются дорогостоящими установками, в связи со строительством дополнительных составляющих станции, таких как плотина и бассейн. Но этим факторам противопоставляется факт низкой себестоимости вырабатываемой электроэнергии, так как получается она за счет лишь движения водных масс. Таким образом, можно сказать, что строительство приливных электростанций целесообразно и актуально, особенно в прибрежных районах страны.

Также нельзя упускать из внимания и экологический аспект, потому как одним из критериев в принятии решения о строительстве такого сооружения как приливная электростанция является безвредность для окружающей среды. В этом аспекте у приливных электростанций есть существенное преимущество над любым другим типом электростанции. Станции приливного типа используют только прилив и отлив водных масс, то есть нет никаких побочных продуктов от производства электроэнергии, таких как газ от сгорания органического топлива, радиоактивных отходов, сажа. Это существенный плюс станции приливного типа. Еще одним преимуществом является безопасность, то есть в случае любого природного катаклизма, человеческой халатности или любых других обстоятельств, худшее, что может произойти со станцией — выход из строя турбогенератора, разрушение плотины, разрушение рабочего блока. Попадание в окружающую среду опасных веществ невозможно.

К преимуществам приливных электростанций стоит отнести:

Экологичность;
Безопасность;
Дешевая себестоимость производимой электроэнергии;
Простота конструкции;

К недостаткам таких станций относятся:

Дороговизна постройки;
Непостоянство энергоснабжения;
Малая вырабатываемая мощность;
Ограниченный ареал размещения;

Тем не менее, приливные электростанции имеют тенденцию развития и внедрения в систему энергоснабжения. На данный момент в мире всего около 10 приливных электростанций. 5 из них находятся в Китае и имеют очень малую мощность. Построены они с целью энергоснабжения малых населенных пунктов. В таблице 1 приведены данные о самых эффективных и крупных приливных электростанциях в мире.

Суммируя все вышесказанное, возникает вопрос о том, почему же, имея ряд преимуществ, приливные электростанции до сих пор не заняли верхние позиции в системе современного энергоснабжения? Ответ заключается в том, что приливные электростанции не могут обеспечить самого главного требования потребителя: непрерывности выработки электроэнергии и достаточной мощности. Если человечество найдет решение этих вопросов, приливные электростанции смогут полностью решить проблему рационализации использования исчерпаемых природных ресурсов и займут лидирующее место в системе энергоснабжения. Таким образом, можно сказать, что электростанции приливного типа являются одним из самых перспективных направлений развития современной энергетики. На рисунке 3 изображена Российская приливная электростанция, расположенная в г. Кислогубск.

Рис. 3. Кислогубская ПЭС

Альтернативные источники энергии. В.Германович., А.Турилин. 2011г.
Приливные электростанции. Бернштейн Л. В. 1987г.

Основные термины (генерируются автоматически): приливная электростанция, электростанция, приливный тип, принцип работы, система энергоснабжения, окружающая среда, отлив, станция.

Энергия прилива

Картамышева, Е. С. Энергия прилива / Е. С. Картамышева, Д. С. Иванченко, А. Ф. Сердюкова, Д. А. Барабанщиков. — Текст : непосредственный // Науки о Земле: вчера, сегодня, завтра : материалы II Междунар. науч. конф. (г. Москва, июнь 2016 г.). — Москва : Буки-Веди, 2016. — С. 2-6. — URL: https://moluch.ru/conf/earth/archive/201/10664/ (дата обращения: 24.01.2024).

В статье исследованы современные проблемы в сфере энергосбережения. Проанализированы направления энергосбережения, которые осуществляются путём внедрения новых технологий и оборудования, позволяющих сокращать потери энергоресурсов, в частности, использование энергии приливов путём установления и эксплуатации приливных электростанций. Акцентировано внимание на том, что в последние годы в отечественной энергетике накопилось немало сложных проблем, требующих эффективного и быстрого решения. Среди них первоочерёдными являются проблемы надёжного и качественного энергообеспечения, повышение энергетической безопасности, разработки и внедрения энергосберегающих технологий, поиск новых источников энергии, развития возобновляемой энергетики, совершенствование структуры энергетики, интеграция энергетики страны с Европейской энергетической системой, повышение безопасности эксплуатации энергетических объектов.

В работе сделан вывод о том, что обострение энергетических и экологических проблем современности обусловливает принципиально новое отношение к альтернативной энергетике и обусловливает поиск перспективных направлений в достижении первоочерёдных жизненно важных задач человечества. В настоящее время следует рассматривать потенциал всевозможных источников энергии. Это касается и энергии приливов и отливов, которая в будущем, вероятно, станет экологически чистым и легко возобновляемым источником энергии.

Ключевые слова:энергосбережение, приливы, технологии, притяжение, экология, энергетика, энергия.

По причине ограниченности ресурсов общество всегда стоит перед проблемой: как распределить их таким образом, чтобы достичь наилучшего результата. Вопрос исчерпаемости ресурсов касается и энергетики. Несмотря на то, что львиную долю в общем объёме производства энергии занимают традиционные источники, удельный вес альтернативной энергетики с каждым годом увеличивается. Ещё во II половине XIX в. В. Джевонс отметил, что повышение энергоэффективности приводит к повышению спроса на используемый источник энергии. Итак, сегодня остро стоит вопрос не только о повышении эффективности использования традиционных источников энергии и их безотходное использование, а о поисках новых видов энергии. По нашему мнению, решить эту проблему можно с помощью развития альтернативной энергетики. На мировом рынке спрос на альтернативную энергию имеет устойчивую тенденцию к росту, это связано с ограниченностью ресурсов для получения энергии из традиционных источников, постоянным подорожанием топливно-энергетических ресурсов, необходимостью охраны окружающей среды, наличием доступа к дешёвым источникам производства энергии. Необходимо отметить, что развитие экономики Российской Федерации в значительной степени зависит от решения задачи обеспечения энергоносителями. В условиях сокращения мировых запасов углеводородов и роста на них цен, решение энергетических проблем приобретает всё более актуальный характер [1, c. 14].

Сегодня мир пытается решать проблему энергоносителей на основе новых подходов, в основе которых являются: во-первых, улучшение технологического процесса с точки зрения энергоёмкости производства; во-вторых, развитие энергосбережения; в-третьих, расширение производства энергии за счёт восстанавливающих источников. В экономически развитых странах доля энергии, производимой на восстанавливающих источниках, растёт.

Эффективное использование энергии — один из интегральных показателей развития экономики, науки и социокультурного развития нации. По этому показателю Россия находится в числе государств, где стагнация существующего положения может спровоцировать серьёзный экономический кризис со следующими масштабными социальными потрясениями. Существенное повышение энергоэффективности национальной экономики Российской Федерации является одним из основных путей обеспечения национальной безопасности, наполнения бюджета, повышение конкурентоспособности отечественной продукции как на внутреннем, так и на внешнем рынках, решения социальных вопросов. Таким образом, внедрение энергосберегающих технологий может нивелировать политическое давление на нашу страну.

Необходимо особое внимание уделить дальнейшему развитию нетрадиционных и возобновляемых источников энергии. Их безоговорочным преимуществом является неисчерпаемость и экологическая чистота. Неслучайно страны Европейского Союза постепенно переходят на использование энергии биомассы, ветра, солнца и воды. В энергетическом балансе некоторых стран удельный вес нетрадиционных источников достигает 40 %. Страны ЕС в целом достигли примерно 12 % взноса возобновляемых источников энергии уже к 2010 году. Доля возобновляемых источников энергии в некоторых странах мира, достигнута еще в 2001, составляла: Норвегия — 45 %, Швеция — 29,1 %, Новая Зеландия — 25,8 %, Финляндия — 23 %, Австрия — 21,5 %, Канада — 15,6 %, Дания — 10,4 %. Практически все страны мира имеют целью значительный рост использования возобновляемых источников энергии на ближайшие десятилетия [7].

Социально-экономическая необходимость обеспечения России энергоносителями остро ставит проблему поиска альтернативных видов топлива. Как известно, к альтернативным источникам энергии относят энергию солнца, ветра, морей и океанов, тепла земли, биомассы, малых рек и вторичных ресурсов, которые существуют постоянно или периодически возникают в окружающей среде. Несомненным преимуществом возобновляемых источников энергии является тот факт, что их потенциал постоянно восстанавливается, а, следовательно, срок использования не ограничен. До недавнего времени энергия морей и океанов была практически незадействованной, но сегодня считается, что производство экологически безопасной энергии морей и океанов внесёт значительную долю в удовлетворение энергетических потребностей человека.

Интерес к исследованиям, посвящённым проблемам разработки и внедрения энергосберегающих технологий, в последние годы стремительно возрастает в ведущих мировых научных центрах. Множество исследований по разработке и внедрению технологий, позволяющих использовать энергию приливов, было проведено в исследовательских центрах стран Великобритании, Франции, США и т. д.

Целью данной работы является изучение перспектив использования энергии прилива.

Энергия приливов и отливов является одной из древнейших форм энергии, используемых человеком. Действительно, использование приливов для получения энергии на испанских, французских и английских берегах датируются ещё 787 годом н. э. [4, c. 20]

Одними из главных условий получения энергии от гидроэнергетики является наличие приливов с увеличенной амплитудой, наличие энергии волн, достаточной для использования и освоения наиболее мощных течений. Энергия приливов вырабатывается всплеском океанских вод во время подъёма и падения приливов и отливов. Приливная энергия является возобновляемым источником энергии. Приливы появляются вследствие действия силы притяжения Луны и Солнца. В силу своей близости к Земле, Луна играет доминирующую роль в контроле приливов и диктует свои циклы каждый день. Электростанций, использующих энергию приливов, не так и много. Первая мощная электростанция такого типа была построена во Франции, мощность её составляет 240 МВт.

Традиционно для использования энергии приливов через устье реки строятся плотины, которые блокируют входящий и исходящий поток. Идеальным вариантом для использования мощности океана с использованием недавно разработанных подводных турбин подходят воды у Тихоокеанского Северо-Запада. Берега Аляски, Британской Колумбии и Вашингтона, в частности, имеют исключительный энергопроизводящий потенциал. На Атлантическом побережье отличным местом для производства приливной энергии является остров Мэн. Следует учитывать, что подводная среда враждебна, поэтому машины должны обладать высокой надёжностью и отлаженностью.

Приливные электростанции (ПЭС) являются экологически чистыми, надёжными и, в отличие от ветра и волн, приливно-отливные течения являются вполне предсказуемыми. Хотя изменения землепользования в районе станций, флоры и фауны акватории, поверхностные выбросы загрязнённых вод относят к неблагоприятным экологическим последствиям работы приливных электростанций. Как показала эксплуатация ПЭС «Ля Ранс» (Франция), этого можно избежать, если применить в проекте однобассейную схему двухстороннего действия (максимально сохраняется естественный цикл колебаний бассейна и гарантируется тем самым экологическая безопасность приливной энергии).

В настоящее время, хотя и имеются надёжные технологии для использования энергии приливов, приливные электростанции стоят очень дорого, поэтому функционирует лишь одна основная электрическая станция, которая использует для производства электроэнергии энергию приливов. Это станция, которая находится в устье реки Ранс на северном побережье Франции и вырабатывает электроэнергии в 240 мегаватт (1 МВт = 1 МВт = 1 млн ватт) (атомная электростанция производит около 1000 МВт электроэнергии). Станция находится в эксплуатации с 1966 года и является очень надёжным источником электроэнергии для Франции. Предполагалось, что Ля Ранс должна была быть одной из многих приливных электростанций во Франции, но в конце 1960-х годов ядерная программа Франции была значительно расширена и потребность в строительство ПЭС отпала. ПЭС «Ля Ранс» долгое время удерживала мировое лидерство и по мощности, но в августе 2011 года уступила южнокорейской Сихвинской ПЭС. Эта приливная электростанция мощностью 254 МВт, способна обеспечить электрической энергией город, число жителей которого составляет 500 тысяч человек. С её помощью Южная Корея сможет экономить более 860 тыс. баррелей нефти в год. Однако намерения Южной Кореи идут дальше, и она не собирается останавливаться на достигнутом [6].

В королевстве Аннаполис в Новой Шотландии функционирует экспериментальная установка, вырабатывающая 20 МВт электроэнергии. Власти Шотландии приняли проект строительства первой очереди приливной электростанции (ПЭС) Pentland Firth, этот проект станет крупнейшим в Европе среди электростанций такого типа. Проект шотландской ПЭС сможет генерировать энергию мощностью в 400 МВт. Первая очередь станции будет завершена в 2020 году [3].

В российском Мурманске работает ПЭС с мощностью 0,4 МВт. Уже много лет ведётся проектирование Северной ПЭС на Кольском полуострове мощностью 12 МВт, но сроки ввода её в эксплуатацию неизвестны. Существует также проект строительства гигантской Мезенской ПЭС мощностью до 8 ГВт. [5] Теоретический потенциал приливной энергетики в России оценивается более чем в 100 ГВт по мощности и более 250 млрд кВт∙ч по среднегодовой выработке. Подавляющая часть этого потенциала сконцентрирована в трёх створах — Мезенском (Белое море), Тугурском и Пенжинском (Охотское море) [2]. На стадии реализации проходит внедрение проектов по установке ПЭС в Великобритания.

Были проведены исследования с целью изучения возможностей размещения приливных электростанций по всему миру, в ходе которых было подсчитано, что заграждение через реку Северн в западной части Великобритании может обеспечить целых 10 % потребностей страны в электроэнергии (12 ГВт). Британские власти отмечают, что использование энергии приливов даст возможность обеспечивать электроэнергией 15 миллионов домохозяйств, сохранит 70 миллионов тонн угля и создаст 16 тыс. рабочих мест. Следует отметит, что власти Великобритании серьёзно намерены получить мировое лидерство в использовании энергии приливов [6].

В заливе Фанди, Кука на Аляске, и Белого моря в России были обнаружены несколько участков, которые обладают потенциалом для выработки большого количества электроэнергии с использованием энергии прилива.

Основными преимуществами применения ПЭС является стабильность и независимость от условий природы. Недостатком же — стоимость и значительные площади построения таких установок. Энергия приливов является возобновляемым источником электроэнергии, которая не приводит к выбросам газов, способствующим глобальному потеплению или выпадению кислотных дождей, которые сопровождают выработку электроэнергии из ископаемого топлива. Использование приливной энергии может также снизить потребность в ядерной энергии и связанные с ней радиационные риски. Однако, изменение приливных потоков посредством запруживания заливов или устьев рек может привести к негативным последствиям для водных экосистем и береговых линий, а также для навигации и отдыха.

Несколько исследований, которые были проведены до настоящего времени для определения воздействия на окружающую среду приливной схемы питания определили, что каждая конкретная зона отличается и воздействие на экосистему в значительной степени зависит от местной географии. Местные приливы изменились лишь незначительно из-за заграждения Ла Ранс, и воздействие на окружающую среду было незначительным, но это не значит, что такая же ситуация будет наблюдаться на всех остальных зонах. Было подсчитано, что в заливе Фанди сооружение приливных электростанций может привести к снижению местных приливов на 15 см. Такая ситуация является неприемлемой, если учесть, что природные явления, такие как ветры, могут изменить уровень приливов и отливов на несколько метров.

Спрос на электроэнергию из электрической сети изменяется в зависимости от времени суток. Подача электричества от приливной электростанции никогда не будет соответствовать потребности в системе. Но учитывая то, что приливные течения, в силу Лунного цикла и гравитации, надёжны и предсказуемы, их использование может иметь ценный вклад в электрическую систему. Использование энергии приливов может быть использовано в качестве альтернативы выработки электроэнергии из невозобновляемых источников (уголь, нефть, природный газ), тем самым снижая выбросы парниковых газов и выпадение кислотных дождей, а также сберегая ресурсы нашей планеты.

Использование морских течений является одной из самых захватывающих новых форм использования возобновляемых источников энергии. Морские течения, в отличие от многих других видов возобновляемых источников энергии, являются последовательным источником кинетической энергии, вызванной регулярными приливными циклами под влиянием фаз Луны. Перемежаемость является проблемой ветра, волн и солнечной энергии, так как солнце не всегда светит, а ветер не всегда дует. Эти источники возобновляемой энергии часто требуют «подстраховки» со стороны традиционных форм производства энергии. Присущая предсказуемость энергии приливов является весьма привлекательной для энергетической системы, так как устраняет необходимость в резервных установках, работающих на ископаемом топливе.

В последние годы приливная энергетика получила дальнейшее развитие. Она пополняется принципиально новыми типами приливных электростанций. Главным их отличием является отсутствие дорогой плотины. Перспективные для строительства ПЭС участки есть в России, Великобритании, Франции, Норвегии, Южной Корее, Китае, Аргентине, США. К недостаткам традиционных приливных электростанций можно отнести их высокую стоимость, однако к преимуществам ПЭС можно отнести её экологичность и низкую себестоимость производства энергии.

Возобновляемые источники энергии и смягчение воздействий на изменение климата / Специальный доклад межправительственной группы экспертов по изменению климата. — 247 с.
Приливные электростанции. Экологическая карта России // Вокруг Света [Электронный ресурс]. Режим доступа: http://map.vokrugsveta.ru/tidal-power/
Самая большая приливная электростанция Европы будет построена в Шотландии // Электровести [Электронный ресурс]. Режим доступа: http://elektrovesti.net/27891_samaya-bolshaya-prilivnaya-elektrostantsiya-evropy-budet-postroena-v-shotlandii
Сибикин Ю. Д. Нетрадиционные и возобновляемые источники энергии. / Ю. Д. Сибикин, М. Ю. Сибикин. — М.: Кнорус, 2010. — 228 с.
Tidal and wave energy development in Russia on the basis of free-floating mode of construction and new orthogonal turbine application // Ocean energy: technologies, market motivations, strategy of development. — № 18, 2014. — P. 46.
Tidal energy // Ocean Energy Council [Electronic source]. Access mode: http://www.oceanenergycouncil.com/ocean-energy/tidal-energy/
World Energy Outlook Special Report 2015: Energy and Climate Change — Executive Summary — Russian version. — [Электронныйресурс]. Режим доступа: http://www.iea.org/publications/freepublications/publication/weo-2015-special-report-energy-climate-change—executive-summary—russian-version.html

Основные термины (генерируются автоматически): возобновляемый источник энергии, энергия приливов, использование энергии приливов, окружающая среда, приливная энергия, электростанция, альтернативная энергетика, приливная электростанция, Россия, Южная Корея.