Энергия воды: простейшие приливные электростанции
Главный компонент простейшей приливной электростанции (ПЭС) бассейн, представляющий собой залив или устье реки, перекрытые плотиной, которая имеет водопропускные отверстия и турбины. Приливные воды наполняют бассейн. Затворы водопроводных отверстий закрываются, как только станут одинаковыми уровни воды в бассейне и море. Воды отлива понижают уровень морской воды, при определенном напоре вступают в работу турбины – вода, находящаяся в бассейне, постепенно уходит.
ПЭС более экологичны, чем тепловые электростанции, использующие нефть и каменный уголь. Известна так называемая «Труба Горлова» – конструкция ПЭС без плотин (менее затратное строительство).
Энергия волн: волновые энергетические станции
В СССР идея получения электроэнергии от морских волн принадлежит К.Э. Циолковскому (высказана в 1935 году).
В основе работы современных волновых энергетических станций – воздействие волн на поплавки, маятники, лопасти, оболочки и другие рабочие органы. При их перемещении механическая энергия (при участии электрогенераторов) преобразуется в электрическую. Стационарные микроэлектростанции напоминают ящик, установленный на специальных опорах на небольшой глубине. При этом волны проникают в ящик и там приводят в действие турбину.
Волноэнергетические установки применяются для энергопитания автономных буев, маяков, научных приборов. Патент на конструкцию волнового плота был запатентован в 1926 году, модель волнового плота испытывалась в 70-х годах прошлого века в СССР на Черном море (мощность установки 150 кВт).
Энергия течений Наиболее мощные океанские течения – потенциально неисчерпаемый источник энергии.
Современный уровень развития техники дает возможность использовать энергию течений при скоростях потока воды более 1 м/с.
Для океанской энергетики представляют особый интерес течения в проливах (Гибралтар, Ла-Манш, Курилы). Однако океанские электростанции на энергии течений – энергетические установки больших размеров, создающие угрозу судоходству.
Гидроэлектростанции
Производство самой дешевой электроэнергии связано со строительством гидроэлектростанций (ГЭС). Гидроэнергетический потенциал, составляющий их ресурс, относят к неисчерпаемым ресурсам. Для строительства ГЭС необходимы два основных условия – достаточные мощности реки и удобные формы рельефа. Первые ГЭС строились по методу проточного типа, а именно: вода реки пропускалась через турбину, что требовало больших перепадов в уровнях реки.
Атрибуты современных ГЭС – плотины, а перед ними крупные водохранилища. Однако сооружение гидроэлектростанций затратно (особенно в связи с оборудованием плотин и гигантских водохранилищ) по материальным (стройматериалы, оборудование, техника, финансы) и трудовым ресурсам. К тому же, сроки строительства, как правило, составляют 5-6 лет, а расходы по эксплуатации значительны.
Предпочтительно строительство ГЭС в горных и предгорных регионах, не относящихся к опасным по сейсмичности, там оно дешевле и не приводит к слишком неблагоприятным экологическим последствиям.
Наиболее интересными направлениями развития гидроэнергетики в наши дни считаются также гидроаккумулирующие станции (ГАЭС), малые ГЭС и микро-ГЭС.
Таким образом, преимущества использования гидроэнергетики – выработка очень дешевой электроэнергии, отсутствие загрязняющих атмосферу выбросов, быстрота достижения рабочей мощности, положительное изменение (смягчение) климата вблизи крупных водохранилищ.
К недостаткам использования гидроэнергетики относятся отчуждение (затопление) пахотных земель, возможность строительства ГЭС только там, где находятся большие запасы энергии воды.
Высокая сейсмичность делает строительство на горных реках опасным. Попуски воды из водохранилищ сказываются на перестройке пойменных экосистем (подчас уникальных) по всему течению рек, попутно загрязняя их. Снижается количественный и качественный состав рыбы, происходит процесс элиминации беспозвоночных водных животных (вымирание особей, групп, популяций). Повышенную агрессивность проявляет гнус (мошки).
Подвергаются атаке и в результате исчезают места гнездования многих перелетных птиц. Пойменная почва испытывает недостаток увлажнения. Обедняется фитомасса, то есть общая масса всех растительных организмов.
