Преобразования пульсирующих импульсов приливной энергии

Как преодолеть эти трудности? Инженерная мысль долго билась над решением задачи преобразования пульсирующих импульсов приливной энергии, проходящих в лунном времени, в постоянную мощность. Правда, еще в 1737 г. французский инженер Белидор предложил бассейн приливной мельницы, отгороженный дамбой от моря, разделить еще одной дамбой на две части и мельничное колесо поставить в этой дамбе. Поддерживая в верхнем бассейне уровень прилива (открывая шлюзы, соединяющие эту часть бассейна с морем, во время полной воды), а в нижнем бассейне уровень малой воды отлива, он обеспечивал непрерывную работу мельницы. Этот цикл был применен Декером для приливной электростанции и положен в основу американоканадского проекта ПЭС Массамакводди (или просто Кводди).

Когда решение казалось найденным и по проекту инженера Декстера Купера в 1935 г. начала сооружаться двухбассейновая американо-канадская приливная электростанция Массамакводди, на автора проекта и на сам проект обрушилась буря негодования, которая сорвала начатое дело. «Экономическое безумие», «дорогостоящий каприз» — так окрестили противники Кводди, остановившие стройку на которую уже было затрачено 7 млн. долларов, и, казалось, похоронившие навсегда мечту человека о покорении прилива.

Сейчас, бросая ретроспективный взгляд на это дело, кажется, что в отношении того проекта это решение было верным. Действительно, можно считать лишенным здравого смысла сооружение ПЭС, в которой для получения обеспеченной мощности 30 тыс. квт нужно было построить громадные плотины, шлюзы, дамбы — словом, затратить на 1 квт обеспеченной мощности 2 тыс. долларов и получить энергию по 1 центу за 1 квт-ч, когда при вложении на 1 квт 550 долларов в том же районе могли быть сооружены речные станции, энергия которых обошлась бы по 0,187 цента за квт-ч! И до и после этой неудачи французские инженеры Клод, Мэр, Дефур Шевалье и многие другие безуспешно пытались получить от прилива управляемую по потребностям человека непрерывную энергию путем создания двух- и трехбассейновых схем.

Но вот через 3 года после фиаско Кводди, когда приливная энергия казалась навсегда похороненной на границе штата Мэн и Новой Шотландии, подобно чудесной птице Феникс эта идея возродилась в образе ПЭС Ране, включенной в действие в 1967 г. во Франции. Теперь мощность ПЭС достигла 240 тыс. квт и выдает она энергию уже не по прихоти полночного светила, а в строго определенные часы «пикового» реального потребления. Достигнуть это удалось благодаря созданному французами замечательному капсульному гидроагрегату, который реализует циклы Роберта Жибра. Открывая ПЭС Ране, тогдашний президент Франции де Голль назвал ее «выдающимся достижением века». Однако тут же министр промышленности Раймон Марселей заявил, что в дальнейшем сооружение атомных электростанций получит приоритет перед строительством сверхмощной ПЭС Шозе (12 млн. квт).

В ответ на это газета «Юманите» поставила вопрос: триумф или похороны? Казалось, что приливная энергия вновь развенчана.

Но спираль вновь пошла вверх. В СССР успешно закончено строительство опытной приливной электростанции в виде наплавной конструкции. Эта маленькая установка становится первой ласточкой, которая делает весну. Она вызвала к жизни новый проект ПЭС на реке Северн в Англии и снова Кводди, Минае, Бейсин и другие грандиозные ПЭС в заливе Фанди (Канада).

Нам представляется, что ключ к раскрытию всей проблемы может быть найден в правильном решении двух задач:
- энергетической;
- строительной.

Авторы довоенных проектов ПЭС стремились получить от приливной электростанции непрерывный поток энергии, то есть качество, которым не обладает само явление. Понятно, что достижение такого решения оказывается весьма дорогим или вообще неосуществимым. Однако в условиях современной энергетики это и не требуется.

График нагрузок энергосистемы (нижняя часть рис. 2) показывает, что потребление энергии идет волнами, пульсация которых происходит строго закономерно в течение солнечных суток. Действительно, ночью работают только трехсменные предприятия (где требуется непрерывный технологический процесс). Утром включаются многочисленные бытовые приборы, начинают работать транспорт, одно- и двухсменные предприятия. Так формируется дневной «пик». Вечером образуется второй «пик», когда энергию потребляют освещение,, транспорт, телевидение и двухсменные предприятия.

Удовлетворение этого сложного графика потребления энергии— важная проблема современной энергетики. Работа по такому графику представляет собой серьезную трудность и для тепловой электростанции (ТЭС). Трудность эта не техническая (она вполне преодолима), а прежде всего экономическая. В современных энергосистемах переменную часть графика нагрузок стремятся передать на гидроэлектростанции (ГЭС), которые наиболее легко воспринимают быстрое увеличение нагрузки и в стоимости энергии которых преобладают медленно стареющие сооружения (плотины, водосборы, здания). Но и мощности ГЭС не всегда хватает для покрытия «пика» нагрузки. Это одна из наиболее сложных проблем современного объединения энергосистем.

Вот здесь-то и выявляется роль приливной электростанции. Если бы удалось волны приливной энергии совместить с «волнами» потребления, задача была бы решена в оптимальном варианте: ведь приливная энергия в силу своей космической природы не знает колебаний в сезонном и многолетнем цикле, а также и случайных (в зависимости от меняющейся погоды), присущих энергии рек. Несмотря на пульсирующий в течение суток и месяца характер, среднемесячная величина приливной энергии неизменна и всегда гарантирована.

Автор в 1946 г. предложил установить на ПЭС обратимую турбину, которая во время слабой нагрузки системы (например, ночью) при условии совпадения этого времени с полной (или малой) водой в море работает как насос и производит подкачку морской воды в бассейн выше уровня прилива (или откачку ниже уровня отлива). Эта вода, поднятая над уровнем полной воды, обеспечивает выдачу мощности приливной электростанции в часы «пик» при работе агрегата ПЭС в качестве турбины. Когда-то Ньютон сказал, что одинаковые мысли зреют в сознании разных людей и как спелые яблоки падают в одно и то же время с разных деревьев.