Приливные станции – шаг к безуглеродной энергетике

40425792_5aa6d64552_o Вид из окна приливной электростанции. Credit: flickr.com/ Ctd 2005

Самые высокие в Европе приливы будут использованы Великобританией для строительства сети приливных электростанций. Это будет способствовать замещению стареющих угольных мощностей и выполнению климатических обязательств. На фоне европейских тенденций планы развития возобновляемой энергетики в России, где действует одна из немногих приливных станций в мире, выглядят пока каплей в море.

В начале марта компания Tidal Lagoon Power (TLP) подала на рассмотрение в Инспекторат по планированию Великобритании обзорный отчет ОВОС по проекту строительства в Кардиффе приливной электростанции (ПЭС) установленной мощностью, в зависимости от окончательной модификации, от 1800 до 2800 МВт. Функционируя по 14 часов в день, станция будет вырабатывать от 4 до 6 тераватт-часов электроэнергии ежегодно и сможет надежно обеспечивать низкоуглеродным электричеством каждый дом в Уэльсе на протяжении 120 лет проектного срока службы, сообщает пресс-релиз компании.

«Впереди еще долгий путь и множественные экологические оценки, но мы будем работать в партнерстве со всеми природоохранными органами для того, чтобы понять, предотвратить, минимизировать и смягчить любые экологические последствия», – утверждает исполнительный директор TLP Марк Шоррок (Mark Shorrock).

Проект в Кардиффе предусматривает установку 90 турбогенераторов на дамбе длиной 22 км, которая охватит около 70 кв. км пространства залива, где средний уровень прилива составляет 9,21 м. Начало строительства планируется на 2018 г., запуск станции – на 2022 г.

Кардиффская станция станет первой полномасштабной ПЭС в Великобритании после реализации демонстрационного проекта в Суонси, уже включенного в Национальный план развития инфраструктуры и ожидающего разрешения на строительство в течение ближайших месяцев. Также начаты работы по подготовке технико-экономического обоснования проектов еще четырех приливных станций – в Ньюпорте и Колвин Бей в Уэльсе, а также в западной Камбрии и Сомерсете.

Совместно шесть ПЭС, утверждает компания-разработчик, смогут обеспечивать 8% потребляемого страной электричества при инвестиции в 30 млрд фунтов стерлингов. Ожидается, что проект получит субсидии через механизмы реформы рынка электричества (EMR) – новой программы британского правительства, направленной на стимулирование декарбонизации энергетической системы страны.

Дорого только начать

Стоимость строительства первой станции в Суонси, которая, как планируется, обеспечит электроэнергией 155 тысяч домов в Уэльсе, оценивается в 1 млрд фунтов, а мегаватт-час производимой ею электроэнергии будет стоить 168 фунтов.

Оправданы ли такие капитальные вложения, если по прогнозам, новые оффшорные ветростанции (ВЭС), которые планируется построить в Великобритании, будут производить электричество по 140 фунтов за мегаватт-час, а прибрежные – по 90? Но TLP утверждает, что настолько затратным будет только испытательный образец ПЭС в Суонси, а последующие и более производительные его аналоги обойдутся значительно дешевле.

Так, мегаватт-час электроэнергии которую будет вырабатывать ПЭС в Кардиффе, компания оценивает уже в 90-95 фунтов стерлингов, а средняя цена энергии обеих станций составит 95-105 фунтов за мегаватт-час. Для сравнения: проект строительства нового атомного реактора Хинкли Пойнт Си в Сомерсете требует 24,5 млрд фунтов инвестиций и предлагает электричество по цене 92,50 фунтов за мегаватт-час.

При этом ПЭС отличается не только меньшими рисками для окружающей среды, но и большим проектным сроком эксплуатации – 120 лет, в то время как АЭС рассчитана на 35 лет службы, ВЭС – на 15. Еще одно преимущество приливной станции перед ветровыми и солнечными – в ее предсказуемости: работая во время двух приливов и двух отливов в сутки, ПЭС действует на полную мощность в среднем 14 часов из 24-х.

Как работает ПЭС?

Приливная электростанция представляет собой огромную дамбу, изолирующую часть водного пространства – так называемую «приливную лагуну». В дамбе размещаются капсульные гидротурбины с генераторами.

Когда начинается прилив, шлюзовые ворота в дамбе закрываются, создавая разницу в уровне воды внутри лагуны и снаружи. В момент полной воды ворота открываются, и вода врывается внутрь лагуны, приводя в движение турбины. Затем процесс повторяется в обратном порядке: при приближении отлива ворота закрываются и открываются лишь при максимальном падении уровня воды за пределами лагуны – накопившаяся внутри вода устремляется обратно и вновь вращает лопасти турбин.

Наиболее подходящим местом для размещения ПЭС являются узкие морские заливы с большой амплитудой прилива. Для эффективной работы станции необходимо, чтобы разница уровней между отливом и приливом составляла более четырех метров.

Влияние на окружающую среду

Возникшая еще в конце 19-го века идея строительства каскада плотин в дельте реки Северн с целью использования энергии приливов и отливов, амплитуда которых здесь занимает второе место в мире, так и не увенчалась успехом. Проект до сих пор не получил ни общественного, ни правительственного одобрения в первую очередь по природоохранным соображениям: приливная зона самой крупной британской реки является важным местообитанием перелетных и зимующих водоплавающих птиц.

У экологов бо́льшей поддержкой пользуются проекты приливных станций, образующие, в отличие от проекта на реке Северн, лагуны – такие, как предлагаются в Суонси и Кардиффе. Они не перегораживают устья реки и не препятствуют естественному режиму приливов, лишь задерживая их на время внутри лагуны. Сравнивая две технологии в докладе, подготовленном в 2004 году, «Друзья Земли» Уэльса рекомендовали компетентным органам «обеспечить необходимую поддержку подробному изучению целесообразности и устойчивости строительства лагунных станций в устье Северна и других местах».

Организации рыболовов опасаются негативного влияния станций на рыбу, которая мигрирует на нерест по местным рекам, но компания TLP утверждает, что, как показывает компьютерное моделирование, диаметр турбин и шлюзовые ворота проектируемых ПЭС позволят рыбе свободно проникать в лагуну и обратно. Кроме того, сообщают разработчики проекта, благодаря станции возникнет новая рифовая экосистема, которая обеспечит среду обитания для морских видов и создаст условия для их разведения: исследования указывают на возможность реинтродукции устриц и заселения омаров и ламинарии.

Гарет Клабб (Gareth Clubb), директор «Друзей Земли» Уэльса, выразил проекту лагунных ПЭС поддержку – при условии, что воздействие на окружающую среду будет учтено. «А если этот проект поможет закрыть электростанцию Аберто – одну из самых грязных в мире, – подчеркнул он, – это будет хорошая штука». Эта действующая с 1971 года угольная станция – одна из девяти британских станций, входящих в тридцатку самых грязных в Европе, – производит 8,5 тонн СО2 в год.

Прилив против угля

За год работы станция в Суонси сможет предотвратить выброс в атмосферу 236 тысяч тонн CO2, утверждает сайт проекта. Выбросы, связанные с этапом строительства, будут компенсированы в течение первых четырех лет ее эксплуатации. Таким образом, приливные станции способны обеспечивать существенную долю низкоуглеродной возобновляемой энергии, которая должна прийти на смену ископаемым источникам, в частности углю, чтобы гарантировать выполнение обязательств по сокращению выбросов парниковых газов. К 2050 году Великобритания должна сократить выбросы на 80%.

В период до 2023 года подойдет к концу срок эксплуатации 16 угольных станций Великобритании, которые сейчас составляют четверть генерирующих мощностей страны. В прошлом месяце лидеры британских правящих партий подписали совместное климатическое обязательство, в котором пообещали «ускорить переход к конкурентоспособной, энергоэффективной низкоуглеродной экономике и положить конец использованию угля для производства энергии».

Экологические организации приветствовали это движение как «огромный шаг в правильном направлении», которому не хватает лишь конкретных сроков и мер реализации. «При отсутствии четкого и надежного плана по выводу угольных электростанций из системы, они продолжат выбрасывать углекислый газ и в 2020-х, и позднее, сводя на нет наши усилия по борьбе с изменением климата и загрязнением воздуха», – говорится в письме, с которым 2 марта к британским политическим лидерам обратилась коалиция общественных организаций, среди которых WWF, Гринпис, Oxfam.

Глава Министерства энергетики и изменения климата Великобритании Эд Дейви (Ed Davey) неоднократно выражал свой энтузиазм по поводу использования потенциала чистой энергии приливов, сообщает Гардиан. «Единственной технологией, которая может снабжать нас возобновляемым электричеством в больших объемах, мне представляет приливная лагунная», – отмечает министр.

Перспективы российских приливов

С точки зрения возможностей использования приливной энергии большим потенциалом обладает Северо-Запад и Дальний Восток России. По мнению специалистов НИИ энергетических сооружений РусГидро, «в результате 70-летних изысканий, определена целесообразность строительства в XXІ веке семи ПЭС в створах Баренцева, Белого и Охотского морей».

Недаром именно на побережье Баренцева моря, на губе Кислая, где средняя высота прилива составляет 4 метра, действует единственная российская приливная электростанция мощностью 1,7 МВт. Построенная в 1964 году, законсервированная в 90-е и вновь пущенная в 2004-м, она служит памятником науки и техники и экспериментальной базой для отработки технологии строительства и эксплуатации новых ПЭС.

В многолетних планах РусГидро – Северная ПЭС (Мурманская область, Баренцево море), Мезенская ПЭС (Архангельская область, Белое море), Тугурская ПЭС (Хабаровский край, Охотское море), Пенжинская ПЭС (Камчатский край, Охотское море).

В 2008 году научные работники РусГидро утверждали, что «оценка стоимости мощных ПЭС, например, при использовании энергии Мезенской ПЭС в энергосистеме России согласно выполненному энергоэкономическому обоснованию оказывается целесообразной на уровне 2015 г.», и что «себестоимость энергии ПЭС в энергосистеме оказалась ниже себестоимости энергии всех других современных электростанций».

Согласно утвержденному правительством в 2009 году плану доля электроэнергии, вырабатываемой в России на основе возобновляемых источников, в общем энергобалансе должна к 2020 году вырасти с 1 до 4,5%. Вот только посчастливится ли российским приливам стать каплей в этом море?

 

Галина Рагузина

ragunna@gmail.com