Существует источник энергии, о котором большинство людей даже не подозревает. Он выгоднее и доступнее всех остальных источников, используемых человечеством: топливной (нефть, газ), ядерной, солнечной, ветровой и так далее. Это энергия взаимодействия Луны и Солнца с Землёй, результатом которого являются приливы и отливы океанов.

Люди, живущие на берегах морей или океанов, с древних времён замечали, что два раза в сутки вода начинает «наступать» на берег, затем постепенно отходить назад. Эти явления назвали приливами и отливами.

В устьях рек тоже наблюдаются приливы, но не такие сильные, тем не менее они могут заставить их течь вспять. Например, на Амазонке приливное течение создаёт волну высотой до 5 м, распространяющуюся вверх по реке на расстояние до 300 км. Этот феномен бразильцы называют «поророка» (на местном наречии означает «гремучая вода»), англичане – «бор», а французы – «маскаре». Во время отлива вода спадает медленнее. На реке Сен-Джонс (Канада, недалеко от места впадения в залив Фанди), протекающей через узкое ущелье, при отливе образуется огромный водопад, похожий на легендарный Утгард, место, в котором море низвергается в бездну…

В древности эти явления изучались мало, хотя люди вовсю пользовались уходом и приходом воды, например, для сбора морепродуктов во время отлива. Отчасти это связано с тем, что цивилизации, от которых до нас дошли записи, проживали на берегах Средиземного моря, где приливы не так заметны. Ну а там где они всё-таки отчётливо проявлялись, мудрецы объясняли их как «дыхание» Земли или «пульсацией» её «крови». Откуда на самом деле появляются приливы и отливы? Оказалось, причина – в силе притяжения.

Луна, Земля и Солнце притягиваются друг к другу. Это притяжение настолько сильное, что под его воздействием воды Мирового океана «выгибаются» им навстречу. Вместе с вращением Земли движется и приливная волна. Например, приблизится Луна к берегу – наступает прилив, удалится – вслед за ней уходит от берега и вода. Вода поднимается на стороне Земли, обращённой к Луне, а на противоположной стороне, соответственно, происходит отлив. Кстати, хотя для земного шара величина силы тяготения Солнца почти в 200 раз больше, чем силы тяготения Луны, прили́вные силы, порождаемые Луной, почти вдвое больше порождаемых Солнцем.

В поиске альтернативных источников энергии люди обратили внимание на это уникальное природное явление. Действительно, почему бы не использовать колоссальную силу воды, Солнца и Луны на благо человечества?

Подсчитано, что потенциально приливы и отливы Мирового океана смогут дать человечеству свыше 2 трлн кВт*ч электроэнергии (около 15% всего современного мирового потребления энергии). Потенциальная мощность приливных электростанций (ПЭС), по оценкам специалистов, равняется 800 ГВт (для сравнения – мощность выработки электроэнергии в Казахстане составляет 19 ГВт). Однако не всё так просто.

Дело в том, что для работы ПЭС нужны объёмные прибрежные резервуары, заполняемые приливной водой. В их роли выступают устья рек, узкие и длинные заливы с высокими берегами, а такие ландшафты встречаются сравнительно редко.

Перекрыв естественный резервуар плотиной, энергетики получают возможность заполнять его в прилив, а в остальное время «запирать» водохранилище и выпускать воду постепенно. Разумнее всего применять турбины, генерирующие ток как во время прилива, так и в обратном направлении (в классических осевых турбинах меняется угол поворота лопаток, а ортогональные, похожие на гребные колёса старинных пароходов, работают при любом направлении потока). ПЭС, оснащённые такими двусторонними агрегатами, вырабатывают энергию непрерывно в течение 4-5 часов с перерывами в 1-2 часа четыре раза в сутки. Для увеличения времени работы турбин существуют более сложные схемы – с двумя, тремя и большим числом бассейнов. Мощность ПЭС зависит от множества параметров: характера прилива в районе строительства, объёма приливного бассейна, числа турбин, установленных в теле плотины.

Первая в мире промышленная ПЭС мощностью 240 МВт была введена в строй в 1966 году на реке La Rance, впадающей в Ла-Манш. Плотина длиной 750 м перекрывает устье со средней амплитудой приливов 8,4 метра, образуя бассейн площадью 22,5 км². 24 гидроагрегата вырабатывают за год около 600 млн кВт*час электроэнергии. Турбины работают в трёх режимах – генераторном (вырабатывая энергию, как обычная гидростанция, в течение 2200 часов в год), насосном (часть агрегатов перекачивает воду в накопительный бассейн) и водосбросном.

В 1968 году в заливе Кислая Губа неподалёку от Мурманска вступила в строй опытная ПЭС мощностью 400 кВт, единственное в мире крупное бетонное сооружение у Полярного круга. На этой станции энергетики Советского Союза отрабатывали технологии и материалы в условиях агрессивных сред, полагая, что в дальнейшем накопленный опыт поможет построить крупные ПЭС, способные снизить энергодефицит прибрежных районов Севера и Дальнего Востока. И такие проекты высокой степени готовности были! Среди них – Тугурская (на побережье Охотского моря) и Мезенская ПЭС на Белом море, способные в сумме выдать около 28 ГВт электроэнергии, а также суперпроект Пенжинской ПЭС (северо-восточная часть залива Шелихова Охотского моря), в случае реализации способный стать крупнейшей по установленной мощности (87 ГВт!) среди всех гидравлических (не только приливных) электростанций мира.

Распад СССР поставил крест на этих проектах, и сегодня в России работает единственная Кислогубская ПЭС, реанимированная в 2004 году после десятилетнего забвения. Вместо старой осевой турбины той же французской фирмой Neyrpic энергетики установили ортогональные турбины отечественного производства общей мощностью в 1,7 МВт. Кстати, и французская La Rance, долгие годы удерживавшая звание самой мощной приливной электростанции, тоже осталась одинокой. Основной акцент французы сделали на атомную энергетику (80% генерирующих мощностей).

Галльский рекорд был побит в августе 2011 года: вступила в строй ПЭС Sihwa Lake мощностью 254 МВт на северо-западном побережье Южной Кореи. Строители использовали гидрологические особенности побережья, изобилующие обширными мелководными бухтами с уровнями прилива 6-8 м. Энергии, вырабатываемой ПЭС, достаточно для нужд города с полумиллионным населением (как Караганда или Актобе, если бы они находились на берегу моря).

Вообще Южная Корея возлагает большие надежды на приливную энергетику, способную снизить зависимость от импорта топлива. В 2010 году начато строительство ПЭС Incheon, ввод в строй которой намечается в середине года. Это будет самая дорогая (3,5 миллиарда долларов) и мощная (1,3 ГВт) приливная станция, оснащённая 44 осевыми турбинами. В первую очередь она снабдит электроэнергией расположенный рядом международный аэропорт Incheon, входящий в десятку крупнейших по пассажиропотоку (42 миллиона) воздушных гаваней мира. Да и на Зимней Олимпиаде 2018 года энергия от новой ПЭС лишней точно не будет.

И, судя по взятому темпу, на этом Южная Корея останавливаться не собирается: на подходе – проекты ПЭС Garolim Bay (520 МВт) и Chonsu Bay (800 МВт), реализация которых будет означать фактическое полное использование энергии приливов на побережье одной страны.

Интересно, что аналогов корейской инициативе нет даже в странах, схожих по гидрологическим условиям и также нуждающихся в дополнительных источниках энергии. Франция, как уже говорилось ранее, вполне довольна La Rance. Канада, построившая в 1984 году 20-мегаваттную станцию Annapolis в знаменитом заливе Фанди, предпочла традиционные энергоносители – нефть и газ – и свернула все работы по ПЭС. Норвегия ограничилась экспериментальной станицей Hammerfest мощностью 300 кВт, проработавшей всего 4 года и закрытой в 2007 году. Себестоимость экзотической энергии оказалась слишком высока, и практичные норвежцы, владея массой водопадов и быстрых горных рек, отдали предпочтение небольшим гидроэлектростанциям.

Только Великобритания всерьёз пытается «оседлать» океанские приливы. В 2003 году в 3 километрах от городка Линмут (Lynmouth) в Девоне инженеры фирмы установили на шельфе двухлопастной 11-метровый пропеллер-генератор. Испытания показали, что при скорости приливного течения 2 м/с подводный «ветряк» вращается со скоростью 20 оборотов в минуту и генерирует мощность до 300 кВт. Основой конструкции стала притопленная массивная башня-мачта с лифтовым механизмом. К подъёмнику прикреплена длинная горизонтальная балка с двумя 16-метровыми турбинами мощностью по 600 кВт. В рабочем положении пропеллеры вращаются в приливном потоке с частотой до 18 оборотов в минуту, а вырабатываемая энергия передаётся в национальную сеть.

К 2021 году Британия планирует запустить станцию MeyGen, которая может стать одним из мощнейших в мире производителей «приливного» электричества. 269 турбин мощностью по 1,5 МВт будут установлены на мелководье недалеко от замка Мэй на северном побережье Шотландии.

Почему именно там? Все дело – в течении Pentland Firth, скорость которого во время прилива достигает 5 м/c. Этого достаточно, чтобы «разгонять» 16-метровые лопасти генератора до 15-20 оборотов в минуту. Предполагается, медленное вращение гигантского пропеллера не повредит морской живности, а для судоходства район будет закрыт. Первая очередь из 4 генераторов, изготовленных англо-сингапурским консорциумом Atlantis Resources, уже вступила в строй.

В будущем ПЭС вполне могут стать одним из основных источников энергии. Среди плюсов: экологичность и низкая себестоимость производства энергии. Однако есть и недостатки, это высокая стоимость строительства и изменяющаяся в течение суток мощность, из-за чего ПЭС может работать только в составе энергосистемы, располагающей достаточной мощностью электростанций других типов.