Пэс экологические проблемы кратко

Обновлено: 02.07.2024

Однако эти незначительно изменяющиеся факторы, так называемые микрофакторы, влияют на такие важные явления, как осадконакопление, миграция наносов, биологическая продуктивность, биоценоз, рыбное хозяйство и жизнь на литорали прилегающих к бассейну маршей, польдеров и ваттов.

Исследования этих явлений, проведенные в связи с проектированием ПЭС, позволяют сделать следующие выводы.

Первоначальное мнение о принципиальной экологической чистоте од-нобассейновых ПЭС двустороннего действия должно быть подтверждено тщательными исследованиями воздействия микрофакторов на природу. Особенно это относится к однобас- сейновым схемам одностороннего действия, при которых к резонансным влияниям ПЭС на величину прилива с морской стороны плотины добавляется существенное уменьшение диапазона колебаний в бассейне ПЭС и повышение среднего уровня моря вследствие повышения отметок сработки бассейна. Обширные исследования влияния ПЭС на экологию в течение последних 10 лет были проведены для ПЭС Северн.

Основным фактором изменения природных условий в бассейне ПЭС Северн является уменьшение диапазона колебаний уровня с 12 м (перед плотиной) до 3—6 м в бассейне с заменой их полусуточного цикла на суточный, определяемый принятой односторонней работой. Эти условия улучшат условия для марикультуры, но приведут к сокращению заболоченных площадей (ватты и марши), что вызовет некоторое сокращение ареалов болотной птицы, но вследствие снижения высоких уровней улучшит условия донного и воздушного питания. Снижение скоростей течения вызовет отложение наносов в каналах и аллювия в эстуариях рек, впадающих в залив. Уменьшение числа циклов и расходов на 25 % уменьшит турбулентное перемешивание, это снизит содержание кислорода от полного насыщения у поверхности до 50 % в глубинных слоях.

Промысел лососевых рыб на реках Северн, Уай, Акс, впадающих в Бристольский залив, дающий несколько миллионов фунтов стерлингов ежегодного дохода, не понесет ущерба, так как лососевые рыбы свободно будут проходить через водопропускные отверстия и даже турбины. Это подтверждает опыт шотландских ГЭС, где лосось проходит через турбины даже при высокой частоте вращения и при высоких напорах. Правда, есть опасность для благоприятного скатывания через плотину в море молоди, где ее могут поджидать хищные рыбы.

Отбор энергии приливного потока уменьшит его транспортирующую способность, соленость и мутность и приведет к отложению наносов в местах, где этого раньше не наблюдалось, хотя при уменьшении скоростей течений, которые в естественных условиях достигали здесь шести узлов, обеспечение достаточных глубин за счет повышения низких уровней в бассейне создает лучшие условия для судоходства, которые компенсируют потери времени на шлюзование. При определенных мероприятиях дренаж мелиорированных земель улучшится. За счет уменьшения скоростей загрязнение увеличится, но растворение примесей увеличится из-за повышения среднего уровня. Хотя непосредственное штормовое воздействие уменьшится, потребуется дополнительная защита от волнения вследствие его более длительного воздействия.

Специальная комиссия по экологии в 1977 г., суммируя совокупность факторов влияния плотины Северн на природные условия, отметила положительное воздействие ПЭС, обеспе- чивающиее регулирование приливных колебаний, и установила, что нет основания считать, что сооружение плотины приведет к биологической деградации эстуария

Исследования по использованию приливной энергии в зал. Фанди включают изучение влияния ПЭС на природные условия трех наиболее актуальных створов в заливах Шигне- кто, Камберленд и Майнас-Бейсин (Кобекуид). Установлено, что создание ПЭС уменьшит величину прилива (вследствие резонанса) от 9 до 13 % (соответственно при одной и трех ПЭС). Колебание уровня в бассейне ПЭС Майнас-Бейсин уменьшается с 8—7,8 м для полных вод до 0,3—0,6 м для малых вод. Это приведет к снижению скоростей на 20 %, а следовательно, как это прогнозировалось для ПЭС Северн, к уменьшению турбулентного перемешивания и увеличению стратификации. Мутность снизится и начнется медленная аккумуляция осадков в бассейне ПЭС. Но ослабление штормовых воздействий внутри бассейна резко уменьшит разрушение клифовых берегов. Повышение прозрачности воды увеличит количество планктона, которое по биопродуктивности компенсирует сокращение осушных площадок в верховьях зал. Фанди, являющихся районом питания перелетных птиц и в настоящее время сильно замутненных осадками и сточными водами.

Изучаются также вопросы популяции рыб, поскольку в заливах Шиг- некто и Майнас-Бейсин обнаружены как поверхностные, так и донные рыбы, а некоторые реки служат местами для нереста проходной рыбы. При этом, так же как и на Кислогубской ПЭС, учитывается, что турбины низкой частоты вращения не будут наносить вреда проходной рыбе и во время каждого приливного цикла будет иметься достаточный период, когда рыба сможет проходить вверх и вниз по течению через водопропускные отверстия и турбинные тракты в рабочем и холостом режимах. Однако французские специалисты на основании опыта Ране считают еще не доказанной возможность пропуска рыбы через работающие турбины

В настоящее время ввиду сильных течений в р. нтикодиак сточные воды от г. Монктона спускаются без очистки, но при замедлении скоростей течения вследствие повышения минимального уровня бассейна ПЭС потребуется предварительная очистка этих вод. Существует и опасность засоления источников водоснабжения вследствие даже незначительного (на 15—30 см) повышения уровня полных вод в зал. Мэн. Следует учесть также загрязнение вод в период строительства и опасность обнажения в этот период пород, содержащих токсичные металлы.

Эти негативные последствия вызвали озабоченность общественности в связи с публикацией проекта 1982 г., показавшего экономичность осуществления проектов ПЭС Камберленд и Кобекуид. Было признано, что решающим фактором для осуществления проектов является экологическая чистота. Однако авторы проекта на основании уже "имеющихся исследований полагают, что «ни одно из потенциальных воздействий сооружения ПЭС не является настолько серьезным, чтобы это могло воспрепятствовать строительству ПЭО, но в то же время они считают, что это предположение должно быть подкреплено дальнейшими тщательными исследованиями, проведение которых потребует значительных средств Их ассигнование должно быть предусмотрено в составе технического проекта

Смотрите также:

Построенные приливные электростанции во Франции, России, Китае доказывают, что приливную электроэнергию можно производить в промышленных масштабах.

Помимо гидроэлектростанций строят еще и г и д р о а к к у м у л и р у ю щ и е электростанции (ГАЭС) и приливные электростанции (ПЭС).

В мире эксплуатируются несколько экспериментальных приливных электростанций (ПЭС). У нас в стране на побережье Баринцева моря с 1968 г. работает Кислогубская ПЭС.

ПЕРЕДВИЖНЫЕ ЭЛЕКТРОСТАНЦИИ. Тип или марка Мощность станции (ква) Напряжение (в) Тип генератора Тип двигателя Вес (т). ЖЭС-9 9 230 СГС-6,25 Л-12 0,35.

. гидроаккумули-рующие и приливные), атомные электростанции; ветроэлектростанции (см. Ветроэнергетическая установка), геотермические электростанции и электростанции с.

. электрические станции (тепловые электростанции, гидроэлектрические станции, гидроаккумулирующие электростанции,атомные электростанции, приливные.

Особое место среди ГЭС занимают гидроаккумулирующие и приливные электростанции. Отдельные ГЭС или каскады ГЭС, как правило, работают в энергосистеме.

Особым видом гидроэлектростанций считаются приливные электростанции (ПЭС). В них используют энергию приливов и отливов. Фактически же это вращательная энергия планеты. ПЭС располагают по берегам морей. Уровень воды здесь меняется 2 раза в сутки. Изменения могут достигать 13-18 м. В России ПЭС строят преимущественно в северной части, поскольку именно здесь перепады уровня под действием Луны максимальны. В процессе работы приливные электростанции проявили плюсы и минусы, которые сегодня стараются учитывать при разработке новых ПЭС.

Принцип работы приливных ГЭС

Основным элементом в конструкции считаются гидротурбины. Они заставляют вращаться генератор, который и отвечает за выработку электричества. Чтобы эффективность электростанции была наиболее высокой, для ее расположения выбирают места с максимальными приливами. Здесь создают плотину, куда встраивают гидротурбину и которой разделяет акваторию и прибрежную зону.

Развитие приливных ГЭС не стоит на месте. Уже появилось новое поколение ПЭС. Они работают практически по тому же принципу. Отличие заключается в том, что генератор приводится в движение большими лопастями. Их устанавливают на специальную конструкцию, находящуюся на дне. Лопасти по принципу работы схожи с ветряными генераторами, но только они используют энергию воды, а не ветра.

Плюсы приливных электростанций

Рассмотрев преимущества приливных электростанций, ученые, в первую очередь, отметили экологичность. Это одна из причин, почему сегодня происходит развитие альтернативных источников энергии в мире. Работа ПЭС не сопровождается вредными выбросами. Поэтому их проекты начинают постепенно заменять устаревшие ТЭЦ. К плюсам можно отнести и следующее:

довольно длительный срок службы;
возможность прогнозирования количества энергии, которая будет получена;
невысокая цена на вырабатываемую электроэнергию;
не требуется отчуждения земель под водохранилища;
независимость от водности года (количества воды, переносимой рекой с ее бассейна);
отсутствие угрозы катастрофы при аварийном разрушении плотины (здесь стоит вспомнить хотя бы Саяно-Шушенскую ГЭС);
исчезновение в бассейне торосов и предпосылок к их образованию (смягчение ледового режима);
отсутствие угрозы для морского транспорта, поскольку турбины расположены на дне;
постоянство приливно-отливной энергии вне зависимости от месяца;
затраты на строительство ПЭС сравнимы с себестоимостью гидроэлектростанций;
дополнительная защита берегов от шторма;
биологическая проницаемость (для прохождения рыбы практически нет препятствий).

Экологичность приливной электростанции проявляется еще в нескольких факторах. Так, для сравнения на ГЭС гибнет около 83-99% основной кормовой базы рыбного стада (планктона), а на ПЭС – 5-10%. Также за счет наплавного способа строительства не требуется сооружение временных стройбаз и перемычек, которые влияют на окружающую среду. ПЭС, наоборот, смягчает и выравнивает климатические условия в прилегающему к нему бассейну.

Все это значит, что все виды приливных электростанций никак не вредят человеку и природе. К примеру, соленость воды снижается всего на 0,05-0,07%, что практически неощутимо. Все изменения носят местный характер, причем большинство из них положительны. Так, на приливной плотине может быть проложена автомобильная или железная дорога.

Недостатки приливных ГЭС

Основной недостаток приливных электростанций – нерегулярность работы. Ее характер цикличный, поскольку приливы и отливы происходят с определенной периодичностью. Так, после окончания отлива и начала прилива кинетической энергии воды становится недостаточно. Этот период занимает 1-2 ч. Существует еще несколько минусов ПЭС.

Продолжительность активного периода составляет всего 4-5 ч. На протяжении дня бывает 4 цикла, состоящих из активной и пассивной части (1-2 ч).
Длительная окупаемость строительства из-за недостаточной эффективности.
Невозможность использовать побережье для туристического бизнеса, который часто оказывается более выгодным. ПЭС занимает значительную площадь, поэтому по сравнению с туризмом экономически менее выгодна. Это еще одна причина, почему такие станции строят именно на севере.
Сложности возведения сооружения, которые связаны с тем, что оптимальные места для ПЭС находятся у изрезанных берегов.

Хотя для многих приливные ГЭС – это экзотика, что может стимулировать развитие туризма в регионах, где они строятся. Стимулом для развития отрасли остается легкость расчета периодичности приливов и отливов. Как раз предсказуемость работы ПЭС делает их одним из самых перспективных источников альтернативной энергии.

Возможное воздействие приливных электростанций на окружающую среду может быть связано с увеличением амплитуды приливов на океанской стороне плотины. Это может приводить к затоплению суши и сооружений при высоких приливах или штормах и к попаданию соленой воды в устья рек и подземные водоносные слои. Водные сообщества организмов в приливной зоне могут пострадать в результате изменения уровня воды и усилившихся течений как за плотиной, так и перед ней. Прохождение через турбины также небезопасно для водных организмов.

Экологическая безопасность ПЭС была доказана исследованиями за рубежом и в России. Биологическая стабилизация водного сообщества организмов произошла через 10 лет и сохраняется благодаря водообмену с морем. Кроме того наблюдается увеличение рыбной массы и урожая моллюсков на подводных плантациях.

На Кислогубской ПЭС проводились опытные пропуски промысловой рыбы через плотину. В результате ни одна из выловленных особей не получила повреждений. Установлено, что на капсульном гидроагрегате ПЭС гибнет всего 4…5 % биомассы планктона. Тогда как на гидроагрегате ГЭС – до 85 %.

Одним из основных экологических преимуществ ПЭС является отсутствие затопляемых земель, так как бассейн образуется естественным путем без затопления берегов.

4.6.4 Приливная энергетика России

В России использование приливной энергии в прибрежных зонах морей Северного Ледовитого и Тихого океанов связано с большими капиталовложениями.

Первая в нашей стране Кислогубская ПЭС мощностью 400 квт была построена в 1968 г. в Кислой губе вблизи г. Мурманска. Эта ПЭС имеет небольшие размеры, ее длина равна 40 м.

На Кислогубской ПЭС, впервые в мире, был применен наплавной метод строительства. Здание станции было построено их бетона в прибрежном котловане Кольского залива. При строительстве внутри здания были смонтированы оборудование и коммуникации. Сооружение поставили на понтоны и котлован заполнили водой из залива. Затем здание станции отбуксировали в Кислую губу. В протоке уже было построено подводное основание ПЭС. На него опустили готовый блок. После этого насыпали дамбу и перекрыли протоку.

Наплавная отечественная технология дает возможность снизить на треть капитальные затраты по сравнению с традиционным способом строительства гидротехнических сооружений.

При строительстве Кислогубской ПЭС был использован специально разработанный бетон особо высокой морозостойкости. Как показали исследования конструкции ПЭС не имеют повреждений и находятся в рабочем состоянии после многолетней эксплуатации в суровых природных условиях при воздействии соленой морской воды.

Также решена задача по защите поверхностей бетона и металлического оборудования от зарастания биомассой. Были разработаны необрастающие бетоны с биоцидными добавками. На турбинном водоводе была установлена экологически безопасная система защиты.

На Кислогубской ПЭС ведутся различные исследовательские работы. Испытываются морские материалы, конструкции и оборудование. На основании этих работ осуществляется проектирование новых приливных электростанций.

Гидропроектом разработан новый тип так называемой ортогональной турбины. Ось вращения этой турбины располагается поперек потока воды. Ортогональная турбина идеально подходит для двухсторонней турбинной работы ПЭС, так как не меняет направление вращения вала при изменении направления течения воды по турбинному водоводу. По сравнению с капсульным гидроагрегатом эта турбина имеет большую пропускную способность про холостом пропуске воды.

Ортогональная турбина имеет значительно меньшую стоимость за счет простоты конструкции, меньшей металлоемкости и высокой технологичности при изготовлении.

В настоящее время разработано технико-экономическое обоснование строительства Тугурской ПЭС мощностью 8 МВт и Пенжинской ПЭС мощностью 87 МВт на Охотском море, а также Мезенской ПЭС мощностью 11,4 МВт на Белом море. Начато проектирование Кольской опытно-промышленной ПЭС мощностью 32 МВт [1].

При проектировании и строительстве этих ПЭС будет использован опыт строительства и эксплуатации Кислогубской ПЭС.

Приливные электростанции и их экологические проблемы

Другие материалы по предмету

Приливные электростанции и их экологические проблемы

Под влиянием притяжения Луны и Солнца происходят периодические поднятия и опускания поверхности морей и океанов – приливы и отливы. Частицы воды совершают при этом и вертикальные и горизонтальные движения. Наибольшие приливы наблюдаются в дни сизигий (новолуний и полнолуний), наименьшие (квадратурные) совпадают с первой и последней четвертями Луны. Между сизигиями и квадратурами амплитуды приливов могут изменяться в 2,7 раза.

Вследствие изменения расстояния между Землей и Луной, приливообразующая сила Луны в течение месяца может изменяться на 40%, изменение приливообразующей силы Солнца за год составляет лишь 10%. Лунные приливы в 2,17 раза превышают по силе солнечные.

Основной период приливов полусуточный. Приливы с такой периодичностью преобладают в Мировом океане. Наблюдаются также приливы суточные и смешанные. Характеристики смешанных приливов изменяются в течение месяца в зависимости от склонения Луны.

В открытом море подъем водной поверхности во время прилива не превышает 1 м. Значительно большей величины приливы достигают в устьях рек, проливах и в постепенно суживающихся заливах с извилистой береговой линией. Наибольшей величины приливы достигают в заливе Фанди (Атлантическое побережье Канады). У порта Монктон в этом заливе уровень воды во время прилива поднимается на 19,6 м. В Англии, в устье реки Северн, впадающей в Бристольский залив, наибольшая высота прилива составляет 16,3 м. На Атлантическом побережье Франции, у Гранвиля, прилив достигает высоты 14,7 м, а в районе Сен-Мало до 14 м. Во внутренних морях приливы незначительны. Так, в Финском заливе, вблизи Ленинграда, величина прилива не превышает 4. 5 см, в Черном море, у Трапезунда, доходит до 8 см.

При отливах на пологих берегах морей может происходить обнажение дна на расстоянии в несколько километров по перпендикуляру к береговой линии. Рыбаки Терского побережья Белого моря и полуострова Новая Шотландия в Канаде используют это обстоятельство при ловле рыбы. Перед приливом они устанавливают на пологом берегу сети, а после спада воды подъезжают к сетям на телегах и собирают попавшую в чих рыбу.

Когда время прохождения приливной волны по заливу совпадает с периодом колебаний приливообразующей силы, возникает явление резонанса, и амплитуда колебаний водной поверхности сильно возрастает. Подобное явление наблюдается, например, в Кандалакшском заливе Белого моря.

В устьях рек приливные волны распространяются вверх по течению, уменьшают скорость течения и могут изменить его направление на противоположное. На Северной Двине действие прилива сказывается на расстоянии до 200 км от устья вверх по реке, на Амазонке – на расстоянии до 1 400 км. На некоторых реках (Северн и Трент в Англии, Сена и Орне во Франции, Амазонка в Бразилии) приливное течение создает крутую волну высотой 2. 5 м, которая распространяется вверх по реке со скоростью 7 м/сек. За первой волной может следовать несколько волн меньших размеров. По мере продвижения вверх волны постепенно ослабевают, при встрече с отмелями и преградами они с шумом дробятся и пенятся. Явление это в Англии называется бор, во Франции маскаре, в Бразилии поророка.

В большинстве случаев волны бора заходят вверх по реке на 70. 80 км, на Амазонке же до 300 км. Наблюдается бор обычно во время наиболее высоких приливов.

Спад уровня воды в реках при отливе происходит медленнее, чем подъем во время прилива. Поэтому, когда в устье начинается отлив, на удаленных от устья участках еще может наблюдаться последействие прилива.

Река Сен-Джонс в Канаде, недалеко от места впадения в залив Фанди, проходит через узкое ущелье. Во время прилива ущелье задерживает движение воды вверх по реке, уровень воды выше ущелья оказывается ниже и поэтому образуется водопад с движением воды против течения реки. При отливе же вода не успевает достаточно быстро проходить через ущелье в обратном направлении, поэтому уровень воды выше ущелья оказывается выше и образуется водопад, через который вода устремляется вниз по течению реки.

Приливо-отливные течения в морях и океанах распространяются на значительно большие глубины, чем течения ветровые. Это способствует лучшему перемешиванию воды и задерживает образование льда на ее свободной поверхности. В северных морях благодаря трению приливной волны о нижнюю поверхность ледяного покрова происходит уменьшение интенсивности приливо- отливных течений. Поэтому зимой в северных широтах приливы имеют меньшую высоту, чем летом.

Поскольку вращение Земли вокруг своей оси опережает по времени движение Луны вокруг Земли, в водной оболочке нашей планеты возникают силы приливного трения, на преодоление которых тратится энергия вращения, и вращение Земли замедляется (примерно на 0,001 сек за 100 лет). По законам небесной механики дальнейшее замедление вращения Земли повлечет за собой уменьшение скорости движения Луны по орбите и увеличение расстояния между Землей и Луной. В конечном итоге период вращения Земли вокруг своей оси должен сравняться с периодом обращения Луны вокруг Земли Это произойдет, когда период вращения Земли достигнет 55 суток. При этом прекратится суточное вращение Земли, прекратятся и приливо-отливные явления в Мировом океане.

В течение длительного времени происходило торможение вращения Луны за счет возникавшего в ней приливного трения под действием земного притяжения (приливно-отливные явления могут возникать не только в жидкой, но и в твердой оболочке небесного тела). В результате Луна потеряла вращение вокруг своей оси и теперь обращена к Земле одной стороной. Благодаря длительному действию приливообразующих сил Солнца потерял свое вращение и Меркурий. Как и Луна по отношению к Земле, Меркурий обращен к Солнцу только одной стороной.

В XVI и XVII веках энергия приливов в небольших бухтах и узких проливах широко использовалась для приведения в действие мельниц. Впоследствии она применялась для приведения в действие насосных установок водопроводов, для транспортировки и монтажа массивных деталей сооружений при гидростроительстве.

В наше время приливная энергия в основном превращается в электрическую энергию на приливных электростанциях и вливается затем в общий поток энергии, вырабатываемой электростанциями всех типов, В отличие от гидроэнергии рек, средняя величина приливной энергии мало меняется от сезона к сезону, что позволяет приливным электростанциям более равномерно обеспечивать энергией промышленные предприятия.

В приливных электростанциях используется перепад уровней воды, образующийся во время прилива и отлива. Для этого отделяют прибрежный бассейн невысокой плотиной, которая задерживает приливную воду при отливе. Затем воду выпускают, и она вращает гидротурбины

Приливные электростанции могут быть ценным энергетическим подспорьем местного характера, но на Земле не так много подходящих мест для их строительства, чтобы они могли изменить общую энергетическую ситуацию.

В Кислой губе вблизи Мурманска с 1968 года начала работать первая в нашей стране приливная электростанция мощностью в 400 киловатт. Проектируется приливная электростанция в устье Мезени и Кулоя мощностью 2,2 млн киловатт.

За рубежом разрабатываются проекты приливных электростанций в заливе Фанди (Канада) и в устье реки Северн (Англия) мощностью соответственно в 4 и 10 млн киловатт, вступили в строй приливные электростанции Ранс и Сен- Мало (Франция) мощностью в 240 и 9 тыс. киловатт, работают небольшие приливные электростанции в Китае.

Пока энергия приливных электростанций обходится дороже энергии тепловых электростанций, но при более рациональном осуществлении строительства гидросооружений этих станций стоимость вырабатываемой ими энергии вполне можно снизить до стоимости энергии речных электростанций. Поскольку запасы приливной энергии планеты значительно превосходят полную величину гидроэнергии рек, можно полагать, что приливная энергия будет играть заметную роль в дальнейшем прогрессе человеческого общества.

Мировое сообщество предполагает лидируещее использование в ХХI веке экологически чистой и возобновляемой энергии морских приливов. Ее запасы могут обеспечить до 15 % современного энергопотребления.

33-летний опыт эксплуатации первых в мире ПЭС - Ранс во Франции и Кислогубской в России - доказали, что приливные электростанции: устойчиво работают в энергосистемах как в базе так и в пике графика нагрузок при гарантированной постоянной месячной выработке электроэнергии не загрязняют атмосферу вредными выбросами в отличие от тепловых станций не затапливают земель в отличие от гидроэлектростанций не представляют потенциальной опасности в отличие от атомных станций капитальные вложения на сооружения ПЭС не превышают затрат на ГЭС благодаря апробированному в России наплавному способу строительства (без перемычек) и применению нового технологичного ортогонального гидроагрегата стоимость электроэнергии самая дешевая в энергосистеме (доказано за 35 лет на ПЭС Ранс - Франция).

Экологический эффект (на примере Мезенской ПЭС) заключается в предотвращении выброса 17,7 млн тонн углекислого газа (СО2) в год, что при стоимости компенсации выброса 1 тонны СО2 в 10 USD (данные Мировой энергетической конференции 1992 г.) может приносить по формуле Киотского протокола ежегодный доход около 1,7 млрд USD.

Российской школе использования приливной энергии - 60 лет. В России выполнены проекты Тугурской ПЭС мощностью 8,0 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 Мезе

Читайте также: