История заметных по размерам приливных электростанций началась в 1966 году, когда во Франции времён Шарля Де Голля была построена ПЭС "Ля Ранс" на 245 мегаватт мощности. Это не очень большая электростанция (новую индустрию редко начинают с больших), она вырабатывает примерно 500 миллионов киловатт-часов в год. Как и многие ПЭС, она работает чуть более 2000 часов в год, что меньше, чем ТЭС (обычно 4000 — 5000 часов в год) и тем более АЭС. Примерно столько же работают солнечные электростанции в современных США. Но у приливов есть и преимущества: они не потребляют топливо. За счёт этого цена, по которой ПЭС продаёт электричество, меньше, чем у АЭС и ТЭС.
Столь позитивный опыт привлёк внимание нашей страны, в ту пору крайне чуткой к зарубежным технологическим новинкам. Почти молниеносно в Кислой Губе (Мурманская область) была построена советская ПЭС. На ней был был смонтирован французский гидроагрегат на 0,4 МВт — уменьшенная копия турбин "Ля Ранс" с диаметром рабочего колеса всего 3,3 метра. В 1990-х годах по понятным причинам станцию закрыли.
Однако 90-е пришли не навсегда, и в XXI веке отечественная энергетика вновь заинтересовалась дешёвой энергией. В начале 2007 года созданный на Севмаше новый блок с ортогональной турбиной на 1,5 мегаватта был отбуксирован по морю на Кислогубскую ПЭС. Турбина радикально отличалась от демонтированного старого французского агрегата. Её лопасти ориентированы не вдоль, а поперёк поступающей с приливом воды. Каждая из вертикально установленных лопастей спроектирована подобно самолётному крылу и имеет такой профиль, чтобы и при приливе, и при отливе направление вращения лопастей не менялось.
Это позволило получать энергию как при приливе, так и при отливе без смены направления вращения турбины — очевидное преимущество в плане упрощения её эксплуатации. При одинаковом диаметре рабочего колеса масса и цена ортогональных агрегатов в два раза ниже, чем у обычных осевых той же мощности. Объём бетона в здании ПЭС с ними меньше на 12 процентов. Они просты по геометрии лопастей — их может делать любой механический завод. ПЭС впервые перестали нуждаться в дорогих гидроагрегатах вроде задействованных на "Ля Ранс".
Строительство опытной приливной электростанции в губе Кислой на побережье Баренцева моря. После установки наплавного блока в створ. Фото: © РИА Новости/Петр Бернштейн
Важно и то, что новая приливная турбина не встраивается в плотину на месте, что долго и трудоёмко, а смонтирована в отдельном плавучем блоке. Соответственно, работы по её установке намного проще и дешевле, а выпускать их можно серийно, интегрируя турбины с плавучими блоками на любом судостроительном заводе.
Оказалось также, что выработку станции можно очень точно планировать на будущее. Дело в том, что прилив приливу рознь. Не только дистанция между Луной и Землёй, но и угол между Луной и Солнцем влияют на приливы. Для каждых суток эти параметры слегка разнятся. Когда векторы приливных сил от Луны и Солнца частично гасят друг друга, наступает квадратурный прилив — наименьший из возможных. Когда они складываются, прилив называют сизигийным — наибольшим. Выработка при этом может отличаться в разы. Но, как теперь стало ясно, имея таблицу приливов, можно заранее предсказать их силу — и выработку ПЭС — в любой день на десятилетия вперёд. Это ценное качество для электростанции. Например, ГЭС год от года непредсказуемо различаются по выработке (сухой год — дождливый год).
Десять лет эксплуатации показали, что ортогональная замена надёжна и эффективна. В 2007 году казалось, что перед российской приливной энергетикой большое будущее. "Русгидро" решил создавать опытно-промышленную Северную ПЭС на 12 мегаватт. Однако подсчёты показали, что она будет недешёвой. И это естественно: из опыта строительства ГЭС известно, что любая станция с плотиной тем дешевле на единицу мощности, чем она мощнее. ГЭС на 12 мегаватт практически всегда будет давать энергию намного дороже, чем ГЭС на 12 гигаватт.
Беломорский гигант
Казалось бы, за чем дело стало? В стране немало мест с более крупными заливами и высокими приливами. Был предложен проект Мезенской ПЭС в Белом море с плотиной на 50 километров и мощностью от 8 до 19,7 гигаватта (в зависимости от размеров отсекаемой части залива). Хотя там нежарко, даже зимой мощные приливы ломают лёд и дадут станции работать. При 11,4 гигаватта мощности годовая выработка была бы 39 миллиардов киловатт-часов в год. Это очень немало — Волжско-Камский каскад ГЭС с его 800 водохранилищами в год вырабатывает чуть меньше. Разумеется, Мурманск и Архангельск столько потребить не могут, а соседние страны ЕС по понятным причинам могут не пойти на покупку пусть и самой "зелёной" электроэнергии, но произведённой русскими.
Впрочем, это вовсе не значит, что для ПЭС нет места в российской энергетике. Энергия волжских ГЭС тоже ведь не потребляется на месте. Киловатт-часы ГЭС под Волгоградом нередко уходят в Москву, а иногда и дальше. Высоковольтные ЛЭП постоянного тока дают потери всего в 3–5 процентов на 1000 километров (в зависимости от напряжения). То есть выработка энергии в Белом море для снабжения Москвы экономически вполне окупаема. Бразилия использует тот же метод для снабжения городов, удалённых от ГЭС на 2400 километров. Мезенская ПЭС почти вдвое ближе к Москве.
