Приливные электростанции: далекое будущее или завтрашний день

Приливные электростанции: далекое будущее или завтрашний день?

Когда только появились слухи  о первых промышленных  приливных  электростанциях (ПЭС) и о том, что  в качестве «топлива» эти электростанции используют кинетическую энергию вращения нашей планеты, в широких кругах стало бытовать мнение, что использование ПЭС приведет к остановке вращения Земли и сильно повлияет на  экологию. Однако при ближайшем научном рассмотрении проблемы становится очевидно, что, ввиду колоссальной массы Земли, влияние работы ПЭС на скорость вращения планеты оказывается пренебрежимо малым. Тем не менее, это когда-то распространенное мнение до сих пор отражает  скептическое отношение к приливным электростанциям. Когда-то Советский Союз был среди пионеров по строительству ПЭС: за долгие годы был накоплен огромный опыт использования подобных электростанций, разработаны не имеющие аналогов в мире ортогональные турбины. Но гигантским проектам, способным обеспечить дешевой электроэнергией весь Дальний Восток, не суждено было сбыться. А между тем за последние десятилетия в мире  появилось более десятка ПЭС, отечественными разработками уже интересуются корейцы и китайцы, после аварии на Фукусиме-1 японцы рассматривали вариант строительства ПЭС на территории России в качестве альтернативы разрушенной АЭС.  Однако, несмотря на обещанную поддержку президента, все проекты по постройке ПЭС в России сейчас заморожены. И это несмотря на то, что, согласно исследованиям, проведенным на французской приливной электростанции Ранс, стоимость электроэнергии ПЭС в 1995 году была наименьшей среди стоимости энергии, вырабатываемой другими видами электростанций. Причем тенденция разрыва стоимости в пользу ПЭС в последнее время только увеличивается. Согласно теоретическим расчетам, в будущем энергия волн и приливов может обеспечить от 12% до 25% мировой потребности в электроэнергии (энергия мирового океана в 120 изученных створах оценивается более чем в 800 ГВт). По оценкам специалистов «ГидроОГК», в России ПЭС со временем смогут обеспечить до 20-30% всей потребности (на 2011 год - 218 235,8 МВт) в электроэнергии.

На текущий момент в России работает только одна опытная приливная электростанция – Кислогубская ПЭС, расположенная на Баренцевом море.  В стадии разработки находятся проекты Тугурской ПЭС мощностью 8 ГВт и Пенжинской ПЭС мощностью 87 ГВт на Охотском море, энергия которых может быть передана в энергодефицитные районы Юго-Восточной Азии. На Белом море проектируется Мезенская ПЭС мощностью 11,4 ГВт, энергию которой предполагается направить в Западную Европу. В Мурманской области также разрабатываются проекты строительства Северной и Лумбовской ПЭС.

Опытный проект и российское ноу-хау

Единственная работающая в России приливная электростанция - Кислогубская ПЭС - располагается на побережье Баренцева моря в пос. Ура-Губа Мурманской области и работает в опытном режиме под управлением «Русгидро». Сейчас она служит научной базой для таких институтов, как НИИЭС,  Гидропроект и ПИНРО. Электростанция работает с 1968 года, но второе рождение она получила только в декабре 2004 г., когда на ней был смонтирован первый отечественный ортогональный гидроагрегат мощностью 0,2 МВт. В 2006 году в соответствии с инвестиционной программой  РАО «ЕЭС России» по заказу «ГидроОГК» на ФГУП «ПО «Севмаш» в г. Северодвинске был изготовлен экспериментальный металлический наплавной энергоблок «Малой Мезенской ПЭС» с ортогональным гидроагрегатом проектной мощностью 1,5 МВт. Этот блок сейчас также установлен на Кислогубской ПЭС, поэтому на текущий момент мощность электростанции составляет 1,7 МВт.

Стоит отдельно сказать несколько  слов об упомянутом выше российском ноу-хау – ортогональных гидроагрегатах. На существующих сейчас в мире приливных электростанциях почти всегда применяются турбины, у которых напорный поток воды движется вдоль оси турбины. Но в последние годы одним из прорывов в данной области стала разработка московского НИИ «Энергетических сооружений». Сотрудниками института  были разработаны теоретические основы для создания опорной ортогональной турбины с осью вращения поперек потока воды. Принцип действия турбины заключается в создании подъемной силы на крыле лопасти специального профиля. Рабочее колесо генератора всегда вращается в одну сторону, независимо от прилива или отлива.  КПД такой турбины составляет около 70%, что несколько меньше, чем дают осевые агрегаты, но такая конструкция гораздо дешевле, почти вдвое легче и проще по изготовлению, что  позволяет строить ортогональные турбины на любом механическом заводе. С  данной разработкой можно связать перспективы массового производства подобных агрегатов и их установку на микроПЭС. Установка множества подобных агрегатов, по мнению разработчиков,  позволит достичь мощности электростанции в несколько гигаватт.

Самый грандиозный  проект

С ортогональными турбинами  сейчас связывают будущее строительства Пенжинской ПЭС, общая мощность которой по разным расчетам может достигнуть от 20 до 110 ГВт (для сравнения: мощность крупнейшей в России Саяно-Шушенской ГЭС – 6,4 ГВт). На практике количество получаемой электроэнергии будет иметь несколько меньшие значения, однако этой энергии может хватить не только для полного обеспечения всего Дальнего Востока (суммарное энергопотребление в Камчатском крае не превышает 0,5 ГВт), но и  для обеспечения экспорта в соседние энергодефецитные регионы. Такая большая мощность электростанции обеспечена за счет огромной высоты приливов, которая  в Пенжинской губе составляет  до 12 метров, что является самым высоким показателем для всего Тихого океана. Но, к сожалению, для использования этого грандиозного подарка природы пока  не удаётся найти инвесторов.

Тем не менее, какие-то шаги в этом направлении предпринимаются: в марте 2012 года Д. Медведев поддержал развитие данного проекта, заявив, что «если нужно, я готов тоже пару слов замолвить» [перед потенциальными инвесторами]. Но, несмотря на высказываемое желание властей построить приливную электростанцию в Пенжинском районе, никаких действий по реализации проекта не ведется, и вероятность постройки электростанции пока остается крайне низкой. Дело в том, что в районе строительства попросту отсутствуют потребители такого большого количества электроэнергии, а договоренности с импортерами еще не достигнуты.  Еще одна проблема заключается в том, что предполагаемая электростанция будет находиться в 1100 километрах от Петропавловска-Камчатского и 900 километрах от Магадана, что сделает транспортировку электроэнергии весьма проблематичной. К тому же для эффективного использования энергии ПЭС необходимо аккумулирование полученной энергии (например, строительство гидроаккумулирующих электростанций) или создание энергоемких производств периодического действия.  Однако если проект удастся реализовать в полном объеме, то суммарная мощность электростанции составит около четверти суммарной мощности всех действующих электростанций России, и Пенжинская ПЭС станет центральным элементом энергосистемы Северо-Восточной Азии.

Будущее уже не за горами?

На данный момент самым близким к реализации выглядит проект Северной ПЭС в Мурманской области. В 2010 году он был включен в инвестиционную программу «Русгидро», но начало его реализации уже во второй раз откладывается. Проектируемая приливная электростанция будет располагаться в губе Долгая-Восточная на Кольском полуострове в Мурманской области. Данная электростанция будет обладать мощностью 12 МВт и, в отличие от Кислогубской ПЭС, станет, вероятно, первой не опытной, а опытно-промышленной приливной электростанцией в России. Предполагается, что строительство займёт 3-4 года, а стоимость проекта по разным оценкам составит от  4 до 18 млрд. рублей (в последнюю инвестиционную программу было заложено 5 млрд. рублей). Срок окупаемости проекта, по расчетам специалистов, составит около 7 лет. Стоит отметить, что аналогичный, только в несколько раз более мощный проект в Южной Корее обошелся в 10 млрд. рублей, поэтому названная в конце 2011 года цифра в 18 млрд. рублей кажется сильно завышенной.  Согласно программе ОАО "РусГидро", строительство предполагалось начать еще в 2011 году. В конце 2011 года строительство было перенесено на 2012 год, однако весной 2012 представители компании заявили, что строительство электростанции вновь будет отложено. По их словам,  перед началом строительства необходимо оптимизировать ряд проектных решений и провести ряд экспертиз, в том числе экспертизу Росрыболовства и Госэкспертизу.

Мировой опыт и  перспективы

Пока в России «долго запрягали», в мире уже построили около двух десятков  ПЭС различной мощности: промышленные ПЭС во Франции, Великобритании, Канаде, США, Южной Корее и Ирландии, экспериментальные в Канаде и Норвегии, несколько микроэлектростанций в Китае. В ближайшие годы могут быть построены приливные электростанции в Индии, Бразилии, Шотландии и Аргентине. В целом, благоприятные условия для строительства ПЭС имеются в 23 странах мира. Локомотивом отрасли может статья Южная Корея, которая в 2011 году построила крупнейшую в мире ПЭС мощностью 254 МВт. Сейчас Корейские власти активно интересуются российскими разработками. Так, в мае замминистра промышленности и торговли РФ Георгий Каламанов сообщил, что корейцы не только интересуются российскими технологиями, но и готовы инвестировать в российские проекты.  Это заявление позволяет надеяться, что в ближайшее время отрасль найдет инвесторов и может начать стремительное развитие. Но, к сожалению, активность российских властей по развитию отрасли пока остается минимальной, так как наш энергетический рынок насыщен традиционными источниками энергии.

 В связи с проявлением интереса потенциальными иностранными инвесторами отметим, что стоимость различных проектов по строительству ПЭС в России оценивается в сумму от 5 до 30 млрд. рублей, а сроки окупаемости вложений могут составить от 7 до 15 лет. Единственным игроком на российском рынке приливных электростанций является государственная компания ОАО «Русгидро» (и ее дочерние структуры). Все оборудование для существующих блоков ПЭС изготавливалось на  ОАО «ПО «Севмаш», а ведущими научными институтами выступают московские НИИ «Энергетических сооружений» и НИИ «Гидропроект».