петък, 28 януари 2022 г.

Енергийно чудо в руския Далечен Изток

 


В света, в условията на климатични промени и стремеж към намаляване на въглородните емисии в атмосферата, се търсят нови технологии за производство на недостигащата електроенергия. До сега с най-голям приоритет бяха и са изграждането на водни електроцентрали (ВЕЦ), ветрогенераторни и фотоволтаични паркове (ВЕИ). Независимо от напредъка в строителството и експлоатацията на ВЕИ в Европа и Източна Азия имаше огромна енергийна криза, която принуди държави като Китай и Япония да се върнат обратно към по-широко използване на топлоелектрическите централи (ТЕЦ) и използването на централите с ядрено гориво (АЕЦ).

Има още два възобновяeми източници на енергия, които сега са използват крайно ограничено. Става дума за геотермалната енергия и енергията на приливите и отливите.  Тези два източника са локализирани в различни райони на света: в районите с вулканизъм и земетръсни зони с термални подземни води; в районите на Световния океан с голяма височина на приливите.

            В Русия в последната година много усилено се говори и се разработва един гигантски проект за приливна електроцентрала (ПЕЦ) – Пенжrнската. Използването на енергията на приливите и отливите на морската и океанската вода в света започна през XX век. В продължение на почти 50 години (1966 г.) се използва френската ПЕЦ „Ла Ранс“ (240 MW) в естуара на р. Ранс в северната част на крайбрежието на полуостров Бретан.   В Съветския съюз през 1968 г. е пусната в действие малката Кислогубска ПЕЦ в Мурманска област, работеща с френски агрегати. След това в СССР е усвоено и развито производство на самостоятелни хидрогенератори за приливните централи. В света има общо около 10 действащи приливни електроцентрали във Великобритания, САЩ, Канада, Китай, Индия и др. Най-голямата действаща ПЕЦ е Сихвинската (254 MW) в Южна Корея.  Опитът от използваните ПЕЦ разкрива, че тези централи са екологически безопасни и защитават бреговете от разрушителните бурни вълнения на морската вода. Те са по-малко опасни при земетресения, свлачища и наводнения, слабо влияят за изменение на морските и бреговите биосистеми – унищожават само 10% от планктона, докато при ВЕЦ това са около 90%.

Такива приливно-отливни централи (ПЕЦ) могат да се изграждат само в районите с голяма височина на прилива в райони с естуарно или фиордово устие на реките. В Русия през последните десетилетия се обсъждат и разработват три нови ПЕЦ в районите на Мезенската губа, Тугурския залив в югозападната част на Охотско море и Пенжинската губа в североизточните брегове на Охотско море.  Първата в Русия ПЕЦ – Кислогубската е в подобен залив – Кислая губа. Губа (от руски – буквално „уста“) се наричат заливите по морските крайбрежия, които  дълбоко се вдават в сушата и които по същество са разширено устие (естуар) на вливаща се в тях река. Във фиордите и в заливите със стесняващи се навътре в сушата брегове (наричани в Русия губа) обикновено са най-високите приливни вълни.  

            Проектирането и изграждането на бъдещите ПЕЦ започва още в съветско време. Направено било проучване в Архангелска област за мястото на различни ПЕЦ. От 8 възможности била избрана Мезенската губа с централа с 8 гигавата мощност. Проектирано било изгражденото на ПЕЦ в Пенжинската губа с 87 гигавата мощност. През 2008 г. било предвидено изграждането на Мезенската с 4 гигавата и Тугурската ПЕЦ с 3.6 гигавата мощност. Тези проекти не били реализирани. През 2021 и началото на 2022 г. те стават отново актуални. Президентът на Руската фадерация е поръчал на провителството до 1 март 2022 г. да разгледа въпроса за създаване на центрове за производство на водород и амоняк на основата на електричество, добивано от ПЕЦ.

Главните цели са производство на електричество и чрез него предимно на водород. Мащабен преход от изкопаеми горива към възобновяема електроенергия е свързано с използването на водорода като гориво и суровина. Досегашните системи на малки производства на водород са неефективни поради голямия разход на електричество за производство, съдове за съхраняване и превоз на водорода. Приливната електроенергия ще бъде евтина и това ще повиши ефективността от производството на водород. Сега в Русия става дума за подготовката на три проекта за изграждане на ПЕЦ – Мензенска, Тугурска и Пенжинска.

Предварителните поручвания, показват, че най-голямата в света, най-мощната цетрала може да бъде изградена в Пенжинская губа. Този залив се намира в североизточните части на Охотско море – продължение (част) от залива Шелехов, западно от провлака, който свързва полуостров Камчатка с континенталната част на Азия. Има дължина 306 km, ширина 63 km, дълбочина до 62 m и височина на прилива 12.9-13.4 m – мястото с най-високият прилив в Тихия океан. Поради приливите и отливите в този залив през зимата не се образува плътна ледена покривка. Северно от залива е Пенжинската низина. Източно са намира Камчатската вулканска верига.

Районът край Пенженската губа обхваща западно Магаданска област, северно – Колимското плато и източно – полуостров Камчатка. Той  е със суров субарктичен климат. Зимата е много продължителна, а лятото е късо, хладно и дъждовно. Средните годишни температури са отрицателни – около -9°С. През зимата те са отрицателни – от -20°С до -25°, а летните са ниски – от 5/6°С до 14/16°С. Валежите са около 400 mm годишна сума, най-значителни през лятото. Образува се и се задържа продължително време трайна снежна покривка. Най-значимата река, която се влива в Пенжинска губа е Пенжина (713 km, 73 500 km2, в долното течение с ширина до 600 m). Почвите са предимно тундрови-блатни, непригодни за земеделие. Има вечна замръзналост. В района е развита различна, но предимно тундрова и лесотундрова растителност.   

Водата в Пенжинската губа извършва движения към сушата и обратно. При това обемът на преместваната в двете посоки вода за едно денонощие е огромен – до 500 куб. km за денонощие. Преместването на тази вода е източникът на кинетична енергия, която може да се превръща в електрическа. Такова количество вода протича през Волга за две години, а през Амазонка за 25 дни. 

За да се използва тази енергия следва да се изгради стена, в която да се монтират  хидрогенераторите за производство на електричество. Могат да се изградят такива съоръжения на две места – северно с хидрогенератори за производство на 21 GWh (гигаватчаса) и южно – 87 GWh. Възможното производство на електричество от около 100 GWh. За сравнение Саяно-Шушенската ВЕЦ в Русия произвежда 4.6 GWh, а най-голямата в света ВЕЦ – „Трите клисури“ в Китай произвежда 22.5 GWh. Производството на Пенжинската ПЕЦ се равнява на производството на 25 съвременни АЕЦ или 40% от общото произвеждано сега в Русия електричество.

Произвежданата електрическа енергия може да се използва освен за производство на водород и амоняк и за други промишлени и битови нужди в съседните райони – Камчатски край, Чукотския край, Магаданска област, остров Сахалин, Хабаровския край, Приморския край и за други страни – Япония, Северна и Южна Корея, Китай.  Цената на това съоръжение се изчислява на около 200 млрд. долара. Има възможност да се привлекат в неговото изграждане и чуждестранни инвеститори. 

Мезенската ПЕЦ е проектирана в Мезенската губа, в устието на р. Мезен (966 km, басейн 78 000 km2), край градчето Мезень. Приливите в залива (около 10 m височина) се чувстват до 64 km срещу течението на реката. През лятото Мезен е плавателна до 200 km  от устието ѝ. Заливът е разположен в североизточната част на Бяло море, югозападно от полуостров Канин и бъдещото пристанище Индига, южно от остров Моржовец. Този залив има формата на равностранен триъгълник, с ширина на входа 97 km, навътре в сушата до 102 km и дълбочина до 25 m.  Там височината на приливите позволява изгражденето на ПЕЦ с мощност 8 гигавата и производство около 40 млрд. KWh, т.е. толкова, колкото е цялото годишно производство на електричество в България. Дължината на стената е около 85 m. Тази ПЕЦ би била по-голяма от действащите в Русия електроцентралии би могла да осигури необходимото електричество на 7 крупни градове от ранга на Санкт-Петербург.


Тугурската ПЕЦ е предвидена за изграждане в Тугурския залив в западната част на Охотско море, северно от устието на р. Амур и южно от Шантарските острови. Дължината на този залив е 75 km, ширина при входа 37 km, дълбочина до 25 m ивисочина на прилава 4.7 m. Заливът е защитен от морски бури от Шантарските острови. В него се влива р. Тугура (175 km дължина, 11 900 km2водосборна площ). След въвждането в действие ПЕЦ ще произвежда около 20  млрд KWh електроенергия. Както  и другите две ПЕЦ също е капиталоемък – около 30 млрд. долара.


    Използването на приливно-отливната енергия не може да бъде постоянно, подобно на фотоволтаичната и ветрогенераторната енергия. Прекъсването става около времето на смяна на фазата от прилив към отлив и обратно.  За разлика от другите ВЕИ интервалите на прекъсване на производството са винаги точно часово устоновени,  в зависимост от часовото разположение на прилива и отлива. Това позволява планово през този отрязък от време за поддържане на енрегийната система да бъдат включвани други източници на производство на електричество. Предвижда се за това тези ПЕЦ да бъдат осигурени с ТЕЦ, произвеждащи електричество от водород.

Изграждането на тези три крупни обекта и най-вече на Пенжинската ПЕЦ ще доведе до допълнителни инфаструктурни усъвършенствания на района (особено електроснабдителна и пътна), изграждането на на промишлени обекти като заводи за втечняване на водород и амоняк, електрометалургични заводи и др., както и заселване на тези сега слабонаселени райони и значим износ на водород за други страни.

Ако се реализират тези три проекта Русия ще разшири и без това доминиращото си място в световното производство на енергия, и най-вече на електрическа енергия, ще разчита не само на износ на горива (нефт и природен газ). В екологично отношение това ще позволи намаляване на производството от ТЕЦ чрез горене на въглища и нефт и ще даде значим принос в борбата за намаляване на вредните емисии в атмосферата и парниковия ефект, водещи до допълнително глобално затопляне на климата.

 Забележка: В материала са използвани руски източници като справочни издания, данни от специализирани сайтове, публицистични статии, информация от интервюта, комюникета и др.

 

28.01.2022 г.

Анко Иванов

Източник: Geoznanie.com

Няма коментари:

Публикуване на коментар