Подводные станции приливной энергетики - энергия подводны...
Прибрежные территории можно обеспечивать экологически чистой электроэнергией за счет подводных и приливных течений. Движение водных масс во время приливов и отливов представляет собой колоссальный источник энергии.
Поведение приливных течений хорошо изучено, поэтому они являются надежным и предсказуемым энергоносителем. Сегодня реализуются проекты по промышленному производству электричества за счет подводных течений в прибрежных зонах Великобритании и Канады.
Морские турбины подводных и приливных течений позволяют существенно снизить выбросы парниковых газов, воздействие на природную среду минимально.
Такие установки созданы согласно новейшим технологическим разработкам, соответствуют зеленым стандартам и демонстрируют коммерческую состоятельность при использовании их в энергетических проектах.
По оценке доклада "Будущее морской энергетики (2006)", энергия приливов и отливов может восполнить 5% потребностей в энергии в Великобритании, также привести страну к снижению зависимости от импортируемого углеродного ископаемого топлива.
Подводные течения могут стать колоссальной поддержкой энергетического комплекса любой страны, у которой есть выходы к морю.
Первые в мире оффшорные приливные турбины были установлены в мае 2003г. у побережья Девона ирландской компанией Marine Currrent Turbines (MCT).
Экспериментальная технология называлась Seaflow. Турбина имела ротор мощностью 300 кВт.
В 2008г. эта же компания ввела в эксплуатацию первую в мире коммерческую приливную турбину SeaGen мощностью 1,2 МВт в проливе Strang-ford Северной Ирландии.
Владельцы МТС уверены, что вскоре строительство подобных энергостанций будет широко развернуто в разных уголках мира.
Турбины марки SeaGen является единственной установкой в мире, которая позволила доказать состоятельность приливной энергетики и рентабельность коммерческих проектов, с ней связанных.
Продукт является уникальным, его можно активно использовать в оффшорной подводной среде для промышленного производства электричества.
Технология компании МТС, использующая морские течения приливов или океаническую циркуляцию вод, получила поддержку со стороны крупных международных энергетических компаний и институтов, а также институциональных инвесторов, в том числе банков EDF и Triodos, ESBI.
Разработка турбин SeaGen стала существенным вкладом в развитие электроэнергетики Ирландии. Стратегия компании ТМС в среднесрочной перспективе предусматривает строительство подобных станций по всей Великобритании и за рубежом.
История приливной энергетики
Концепция приливной турбины изначально разработанна Питером Фрэнкелем, британским инженером, который в прошлом веке создал международно признанную консалтинговую компанию в области возобновляемых источников энергии IT-POWER Ltd.
Питер Фрэнкель работал в IT-POWER техническим директором более 19 лет, на протяжении всех этих летодной из главных его идеей было создание рентабельных установок для производства электроэнергии из приливных морских или океанических течений.
В 1970-х гг. Питер Фрэнкель провел серию тестов принципиально новых турбин для генерации электроэнергии на р. Темза, после чего в 1980г. эти турбины были установлены на р. Нил в Южном Судане близ населенного пункта Джуба.
Эти турбины использовались для обеспечения работы оросительных систем сельскохозяйственных плантаций. Поле двух лет работы над совершенствованием установки Френкель был вынужден прервать исселедования и покинуть Южный Судан из-за начавшейся там гражданской войны.
Питер Фрэнкель продолжил свою работу в физике жидких сред на родине, изучая динамику и мощности генераторов. В течение 10 лет британец работал над созданием турбин для приливных и океанических течений, параллельно ведя проекты в области ветроэнергетики и консультируя проекты малых гидроэлектростанций в развивающихся странах.
В 1990-х гг. Шотландское ядерное агенство выделило Фрэнкелю средства на проектировании и строительство первой в мире приливной турбины с лопастями 3,5 м в диаметре.
Проект был успешным, турбина произвела в течение лета 1994г. 15 кВт от холодных течений Corran в проливе Лох Linnhe на западном побережье Шотландии.
Благодаря финансированию из различных источников ЕС и гранта от правительства Великобритании в конце 90-х начале 2000-ных гг. Питер Фрэнкель смог создать компанию Marine Currrent Turbines (MCT). Первым проектом компании стала установка SeaFlow, которую установили вблизи Девона.
Машина стала первой в мире приливной турбиной и самым мощным устройством в мире, работающим на морских возобновляемых источниках энергии.
Сегодня Seaflow по-прежнему является самой крупной приливной турбиной, расположенной в оффшорной зоне. В 2005г. на установке Seaflow были установлены дополнительные приборы, которые позволяют установке успешно работать в автоматическом режиме.
Компания МТС смогла достигнуть коммерческих масштабов с установкой SeaGen в проливе Strangford, Северная Ирландия.
Приливная энергетика является составной частью отрасли, которая исследует и развивает морские возобновляемые источники энергии. В целом, морская энергетика имеет ряд преимуществ перед некоторыми другими возобнавляемыми источниками и традиционными технологиями производства энергии.
Данный способ получения электроэнергии использует морские течения, вызванные приливами или глобальной океанической циркуляцией вод. Цикл производства и оборудование, созданное для его осуществления, признан эволюционной вершиной семейства технологий в области морской механики и энергетики.
Энергия приливов является одним из самых стабильных энергоносителей среди морских возобновляемых источников энергии, поскольку не является высокочувствительным и зависимым от случайного поведения погодных условий.
Предсказуемость является ключевым преимуществом данной технологии, потому что производство электроэнергии становится легко планируемым и эффективно управляемым процессом (к примеру, позволяет снизить затраты на общее количество энергии, которое должно быть получено).
Приливные турбины, как и ветровые, являются модульной технологией, они устанавливаются также как и ветрогенераторы в фермах - рядами на определенном друг от друга расстоянии.
Точно так же, как и в ветроэнергетике, технология приливной энергетики обеспечивает экономию затрат за счет масштаба, четкого исследования и прогнозирования.
Стоимость ветровой электроэнергии снизилась на 75% за последние 25 лет после ввода в эксплуатацию первой ветровой фермы последнего поколения в Калифорнии. Такого же эффекта сейчас добиваются разработчики приливных энергетических установок.
Поскольку вода намного плотнее воздуха, размер подводной турбины, как правило, гораздо меньше, чем у ветряных турбин.
Еще одним выгодным отличием технологии является то, что установка подводных турбин не требует больших открытых пространств.
Система приливных станций устроена так, что турбины работают подобно подводным ветряным мельницам. Турбины устанавливаются в море в местах с высокими параметрами текущей скорости приливов, или в местах быстрых и непрерывных океанических течений.
Технология "SeaGen" позволяет вырабатывать большое количество энергии за счет двойной осевой системы роторов от 15 м до 20 м в диаметре (размер зависит от местных условий). Каждая турбина вращается в толще воды и генерирует энергию через редуктор, подобно гидроэлектрическим или ветровым турбинам.
Лопасти турбины, как правило, развернуты на 180 градусов по отношению друг к другу. Это позволяет механизму действовать в двух направлениях потоков, при отливах и приливах. Двойная система энергоблоков монтируются на каждое крыло.
Силовые агрегаты могут быть подняты выше уровня моря: эта уникальная техническая разработка обеспечивает безопасное и надежное обслуживание. Именно это техническое новшество позволило SeaGen стать наиболее эффективной системой в морской энергетике.
Система, основанная на SeaGen, использует контролируемый аксиальный поток ротора. То есть ротор работает в ориентированном векторном пространстве, которое может меняться на противоположное. Практически все коммерческие ветровые и гидротурбины используют шаг контролируемого открытого аксиального потока ротора.
Инженерный дизайн ротора дает возможности для гибкого управления, именно он позволяет в случае необходимости мягко остановить турбину даже при сильном морском потоке.
Турбины SeaGen имеет колоссальное преимущество перед турбинами с фиксированным шагом, поскольку не нуждаются в мощной тормозной системе (отказ тормозов нередко влечет за собой поломку всего агрегата).
Кроме того, автоматика SeaGen способна управлять мощностями. Контроллируемая нагрузка служит сокращению затрат и более безопасному и надежному функционированию подводных приливных станций.
Турбинная система SeaGen является единственным во всем мире устройством, которое готово к использованию в коммерческих проектах.
Существует много компаний, утверждающих, что создали похожие по характеристикам установки. Однако эти технологии потребуют значительных доработок, прежде чем они смогут стать основой коммерчески жизнеспособным проектам по производству электроэнергии.
Также важно понимать, что фиксированные расходы оффшорного проекта остаются достаточно высокими.
Приливные установки имеют большие габариты, чтобы захватить как можно больше океанической энергии, преобразовать ее в электричество и выгодно продать его в наземные энергосети.
Иногда лопасти турбин охватывают весь канал-протоку в его поперечном сечении.
Подобно генераторам в солнечной и ветроэнергетике, энергетическая эффективность приливных установок пропорциональна области охвата.
Вместе с тем, объемы подводных турбин на фоне турбин ветрогенераторов выглядят значительно скромнее. Для коммерчески успешного производства электроэнергии требуется не более 300 м2 площади прибрежной акватории вне зависимости от вида техники.
Система SeaGen вместе с закрепленным ротором монтируется в морское дно.
Особенность установочных работ заключается в том, что конструкция турбины монтируется и поддерживается без использования дорогостоящих подводных работ, потому что силовые агрегаты с помощью автоматики могут подниматься выше уровня моря. Обслуживать огромную конструкцию можно с малых сервисных судов.
Эта технологическая разработка позволяет экономить в случае поломок системы значительные средства на подводные вмешательства специально обученных водолазов или дистанционно управляемых транспортных средств (ROVs). Причем эти подводные вмешательства практически невозможны в местах сильных течений.
Самой сложной частью монтажа станции является укрепление вбитой в морское дно сваи. Турбины для производства электроэнергии должны выдерживать огромное давление водного потока, поэтому ошибки при монтаже могут привести к краху всего проекта: установку просто вырвет мощным течением.
Глубоководное бурение морского дна является единственно надежным способом и самым дорогостоящим моментом в установке системы.
Сегодня станции, производящие электричество из энергии морских течениий и приливов, устанавливаются в районах относительно малых глубин - около 30 м. Причин этому две: водные потоки сильнее на мелководье, к тому же обустройство станции обходится легче и дешевле.
Разработчики энергосистем на основе SeaGen пытаются разработать технологию для получения электроэнергии глубинных течений, потому что они представляют собой большие запасы энергии.
Основой для таких систем являются SeaGen установки. Предполагается их техническая доработка для использования в глубоководных зонах для реализации масштабных и экономически эффективных проектов.
Такие установки будут полностью погруженными системами, но способными всплывать для технического обсуживания, ремонта и замены.
Технология приливных станций является абсолютно безопасной в плане выброса парниковых газов в атмосферу.
Устройство располагается почти целиком в воде, оно практически не имеет визуального воздействия, не создает шума в воздушном пространстве и производит незначительный подводный шум для человека, но достаточный для того, чтобы морские животные издали могли распознать вращающиеся лопасти турбины.
Экологические исследования, проведенные независимыми консультантами, свидетельствуют о том, что технология вряд ли представляет угрозу для рыб, морских млекопитающих или для морской среды, в которой они живут.
Одна из основных программ мониторинга влияния на окружающую среду ведется на SeaGen станциях, установленых в проливе Strangford.
SeaGen роторы вращаются сравнительно медленно, примерно 10-15 вращений в минуту, что примерно в 10 раз медленнее, чем винты у крупных морских судов.
Зачастую лопасти двигающихся на скорости судов не оставляют морским млекопитающим никаких шансов на спасение, в то время как оргомные лопасти ротора приливной станции производят медленные обороты, что безопасно для морской фауны.
Риск причинения ущерба морским диким животнымх считается крайне маловероятным с учетом того, что практически все морские существа, которые выбирают для плавания районы с сильными течениями, имеют отличные перцептивные параметры восприятия и маневренность, что дает им возможность успешно избежать столкновения со статическими или медленно движущимися подводными препятствиями.
В стадии реализации находятся несколько проектов по развитию приливной подводных станций.
Компания МТС совместно с итальянским концерном Npower запускает проект приливной фермы мощностью 10,5 МВт. Ферма будет построена с учетом соблюдения запланированных объемов и сроков финансирования в 2011г. Она будет расположена у побережья Уэльса рядом с островом Англси в быстро текущих водах на глубине 25 м.
Станция будет состоять из семи турбин SeaGen мощностью 1,5 МВт, каждая установка будет возвышаться на 9 м выше уровня моря.
Месторасположение выбрано из-за наличия сильных подводных течений и близости инфраструктуры национальной энергосистемы. Имеющиеся энергосетевые мощности позволяют расчитывать на скорую окупаемость проекта.
МТС подписала соглашение с Канадской корпорацией морской приливной энергии на установку своих турбин на восточном и западном побережьях страны.
На востоке Канады, в залив Фанди, наблюдаются самые высокие приливы в мире, их диапозон превышает 15 м. Приливы сопровождаются потоками огромной мощности (до 14 км\ч).
Каждые 4 часа 14 млрд тонн воды проходят через 6-тикилометровый пролив между Кабо Сплите и Парсборо в районе канадской провинции Новая Шотландия (этот пролив попадает в залив Фанди).
На западном побережье турбины SeaGen будут установлены в водах Ванкувера (провинция Британская Колумбия). К концу 2009г. планируется завершить строительство по меньшей мере трех турбин совокупной мощностью 1,2 МВт (такой объем электричества может обеспечить спрос на энергию 3 тыс. домовладений).
Предполагается, что потенциал приливной энергии в Британской Колумбии составляет около 4 тыс. МВт, что делает его одним из лучших районов для приливной энергии в мире.
MCT является первой и единственной компанией, которая имеет коммерчески жизнеспособную технологию производства электроэнергии из энергии приливов и подводных течений.
www.marineturbines.com/
Копирайтер: Прохорова Оксана
