Приливные электростанции

        Благоприятные факторы в бассейнах ПЭС: смягчение (выравнивание) климатических условий на примыкающих к бассейну ПЭС территориях; защита берегов от штормовых явлений; расширение возможностей хозяйств море культуры в связи с увеличением почти вдвое биомассы морепродуктов; улучшение транспортной системы района; исключительные возможности расширения туризма.

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).

        По оценкам экспертов, они могли бы покрыть около 20 процентов всей потребности европейцев в электроэнергии. Подобная технология особенно выгодна для островных территорий, а также для стран, имеющих протяженную береговую линию.

        Из вышеизложенного видно, что уже в настоящее время можно обеспечить человечество альтернативной электроэнергией, если вкладывать в это средства.

       Прилиные электростанции еще называют также «подводными мельницами».        

В 1966 г. во Франции на реке Ранс построена первая в мире приливная электростанция. Система использует двадцать четыре 10-мегаваттных турбины, обладает проектной мощностью 240 МВт и ежегодно производит около 50 ГВт*ч электроэнергии.                                                             Для этой станции разработан приливный капсульный агрегат, позволяющий осуществлять три прямых и три обратных режима работы: как генератор, как насос и как водопропускное отверстие, что обеспечивает эффективную эксплуатацию ПЭС. По оценкам специалистов, ПЭС Ранс экономически оправдана. Годовые издержки эксплуатации ниже, чем на гидроэлектростанциях, и составляют 4% капитальных вложений.                                                                                                                Другая крупная приливная электростанция мощностью 20 МВт расположена в Аннаполис-Ройал, в заливе Фанди (провинция Новая Шотландия, Канада). Она была официально открыта в сентябре 1984 г. Система смонтирована на о. Хогс в устье р. Аннаполис на основе уже существующей дамбы, защищающей плодородные земли от затопления морской водой в период штормов. Амплитуда прилива колеблется от 4,4 до 8,7 м.                                                                                                                                      В 1968 г. на побережье Баренцева моря в Кислой губе сооружена первая в нашей стране опытно-промышленная ПЭС. В здании электростанции размещено 2 гидроагрегата мощностью 400 кВт. Основоположниками этого проекта были советские ученые Лев Бернштейн и Игорь Усачев. Впервые в мировой практике гидротехнического строительства станция была возведена наплавным способом, который потом широко стал использоваться при строительстве подводных туннелей, нефтегазовых платформ, прибрежных ГЭС, ТЭС, АЭС и защитных гидротехнических комплексов.                                                                                                        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.                                                                                                           За рубежом разрабатываются проекты приливных электростанций в заливе Фанди (Канада) и в устье реки Северн (Англия) мощностью соответственно в 4 и 10 млн. 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 лидирующее использование в XXI веке экологически чистой и возобновляемой энергии морских приливов. Ее запасы могут обеспечить до 15 % современного энергопотребления.                                                                                                    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 Мезенская ПЭС мощностью 11,4 ГВт, энергию которой предполагается направить в Западную Европу по объединенной энергосистеме "Восток Запад".                                                                                                                     Наплавная "российская" технология строительства ПЭС позволяет на треть снизить капитальные затраты по сравнению с классическим способом строительства гидротехнических сооружений за перемычками.                                                                       Ученые, изучая эффективность и экономичность использования приливные электростанции, установили  что эти станции являются выгодными во многих аспектах. Например возьмем Тугурскую ПЭС которое является более дешевым  и выгодным вложением денежных средств по сравнению с ГЭС. Себестоимость 1кВт электроэнергии составляет примерно 1 руб. при стоимости самой электростанции около 7 миллиардов рублей и мощности 87 ГВт , а себестоимость 1кВт электроэнергии в ГЭС равно 3,4 руб. при стоимости около 8,5 миллиардов рублей.                                                        

 

 

 

 

 

4. Экологический особенности приливные электростанции

 

         Приливные электростанции не оказывают вредного воздействия  на человека:

• нет вредных выбросов (в отличие от ТЭС)
• нет затопления земель и опасности волны прорыва в нижний бьеф (в отличие от ГЭС)
• нет радиационной опасности (в отличие от АЭС)
• влияние на ПЭС катастрофических природных и социальных явлений (землетрясения, наводнения, военные действия) не угрожают населению в примыкающих к ПЭС районах.

Подобная технология особенно выгодна для островных территорий, а также для стран, имеющих протяженную береговую линию.                                                     Экологическая безопасность:

• плотины ПЭС биологически проницаемы
• пропуск рыбы через ПЭС происходит практически беспрепятственно
• натурные испытания на Кислогубской ПЭС не обнаружили погибшей рыбы или ее повреждений (исследования Полярного института рыбного хозяйства и океанологии)
• основная кормовая база рыбного стада - планктон: на ПЭС гибнет 5-10 % планктона, а на ГЭС - 83-99 %
• снижение солености воды в бассейне ПЭС, определяющее экологическое состояние морской фауны и льда составляет 0,05-0,07 %, т.е. практически неощутимо
• ледовый режим в бассейне ПЭС смягчается
• в бассейне исчезают торосы и предпосылки к их образованию
• не наблюдается нажимного действия льда на сооружение
• размыв дна и движение наносов полностью стабилизируются в течение первых двух лет эксплуатации
• наплавной способ строительства дает возможность не возводить в створах ПЭС временные крупные строй базы, сооружать перемычки и прочее, что способствует сохранению окружающей среды в районе ПЭС
• исключен выброс вредных газов, золы, радиоактивных и тепловых отходов, добыча, транспортировка, переработка, сжигание и захоронение топлива, предотвращение сжигания кислорода воздуха, затопление территорий, угроза волны прорыва
• ПЭС не угрожает человеку, а изменения в районе ее эксплуатации имеют лишь локальный характер, причем, в основном, в положительном направлении.
• Энергетическая характеристика приливных электростанций

Использование великих сил  приливов и отливов Мирового океана, даже самих океанских волн – интересная проблема. К решению ее еще только приступают. Тут многое предстоит изучать, изобретать и конструировать.                                            Энергетическая характеристика приливных электростанций:                                   Приливная энергия возобновляема неизменна в месячном (сезонном и многолетнем) периодах на весь срок эксплуатации независима от водности года и наличия топлива используется совместно с электростанциями других типов в энергосистемах как в базе, так и в пике графика нагрузок 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.)                   

 

 

 

 

 

 

 

5. Расчет экономической эффективности внедрения ПЭС.

 

       1) Зная стоимость деталей и агрегатов ПЭС можно рассчитать капитальные затраты на производство всей электростанции:

• Турбины – 149955 тыс. руб.
• Генераторы – 28805 тыс. руб.
• Гидравлические запоры –  80000 тыс. руб.
• Автоматика –49050тыс. руб.
• Строительно-монтажные работы –395640 тыс. руб.

К_{коп.зат.}=К_турб.+К_ген.+К_гид.+К_авт.+К_смр=149955+28805+80000+49050+                                        +395640=703450 тыс. руб.                                                                                                                                        Так как  ПЭС является новым нетрадиционным источником энергии , работа этой станции полностью автоматизирована.  Но за процессом автоматизации и обслуживания данной станции в период ремонтных и профилактических  работ ведут наблюдения бригады в составе нескольких специалистов.                                                                                                                2) Расчет себестоимости продукции.                                                Рассчитаем сумму годовой амортизации при условии, что капитальные затраты составляют 703450 тыс. руб., а срок службы 90 лет:               

;                                                                                                                             ;

 

Зная сумму годовой амортизации   и мощность ПЭС, которая составляет N=87 ГВт = 87000000 кВт, найдем себестоимость на 1 продукции:   

 

 

       По данным специалистов себестоимость 1 кВт электроэнергии Тугурской ПЭС  составляет  1руб., т. к. подъем водной поверхности составляет 5 м, а сумма амортизации на единицу продукции руб.                                                                                                                             3) Оценка экономической эффективности инвестиционных вложений определить чистую текущую дисконтированную стоимость, индекс  рентабельности и найти срок окупаемости.                                                                                                                            Зная мощность нашей ПЭС и стоимость 1 кВт электроэнергии найдем доход:

 

 

     Себестоимость годового выпуска  электроэнергии:

 

При этом A_год.=, а А_на1=0,8 руб.                                                                     Найдем прибыль налогообложения – это разница между доходом и себестоимостью годового выпуска:

 

 

      Из прибыли налогообложения  вычитаем 20% и получаем чистую прибыль:

 

 

      Находим ∑, она равна:

 

 

      Чистая текущая дисконтированная стоимость или интегральный экономический  эффект

NPV = å[P_к / (1 + r)^к] - IС,

где P_к – денежные потоки, генерируемые в течение ряда лет, тыс. руб.;

r – ставка дисконтирования;

к – количество лет;

IC – размер инвестиций, тыс. руб.

NPV

NPV>0, проект следует принять.       

Индекс рентабельности инвестиций:

PI=[åP_к/(1+r)^к]/IС=

      Срок окупаемости инвестиций определяется прямым подсчетом числа лет, в течение которых инвестиции будут погашены нарастающим доходом.

Первый год:  703450 –94440 = 609010;

Второй год: 609010–82842 = 526168;

Третий год: 526168 – 72668 = 453500;

Четвертый год: 453500 – 63744 = 389756;

Пятый год: 389756 - 55916 = 333840;

Шестой год: 333840-49049=284791;

Седьмой год: 284791-43026=241765;

Восьмой год: 241765-37742=204023;

Девятый год: 204023-33107=170916;

Десятый год: 170916-29041=141875;

Одиннадцатый год: 141875-25476=116399;

Двенадцатый год: 116399-22346=94053;

Тринадцатый год: 94053-19602=74451;

Четырнадцатый год: 74451-17195=57256;

Пятнадцатый год: 57256-15083=42173;

Шестнадцатый год: 42173-13231=28942;

Семнадцатый год: 28942-11606=17336;

Восемнадцатый год: 17336-10181=7155;

Девятнадцатый год: 7155/8930=0,8

Срок окупаемости составляет 18,8 года.

 

 

Финансовый профиль  проекта

 

Заключение       

Использование нетрадиционных источников энергии, в особенности использование «богатство» воды позволит человечеству решить много энергетических проблем.                                                                                                               На внедрение Тугурской ПЭС требуются огромные денежные вложения, которые составляют 703450 тыс. руб. В результате создания ПЭС себестоимость 1 кВт электроэнергии будет значительно ниже по сравнению с другими  электро станций.       

Получаемая прибыль позволяет  окупить котел утилизатор за 18,8 года.                                                                                                                       Интегральный экономический эффект составляет 9615 тыс. руб. (NPV>0), а индекс рентабельности равен 1,01 (PI>1), что указывает на целесообразность внедрения проекта.       

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Список литературы

1. Усачев И.Н. Приливные электростанции. - М.:Энергия, 2002. Усачев И.Н. 
Экономическая оценка приливных электростанций с учетом экологического эффекта// Труды XXI Конгресса СИГБ. - Монреаль, Канада, 16-20 июня 2003.

2. Велихов Е.П., Галустов К.З., Усачев И.Н., Кучеров Ю.Н., Бритвин С.О., 
Кузнецов И.В., Семенов И.В., Кондрашов Ю.В. Способ возведения крупноблочного сооружения в прибрежной зоне водоема и плавкомплекс для осуществления способа. - Патент РФ № 2195531, гос. рег. 27.12.2002

3. Усачев И.Н., Прудовский А.М., Историк Б.Л., Шполянский Ю.Б. Применение ортогональной турбины на приливных электростанциях// Гидротехническое строительство. – 1998. – № 12.