На ПЭС устанавливают капсульные гидроагрегаты , которые могут использоваться с относительно высоким кпд в генераторном (прямом и обратном) и насосном (прямом и обратном) режимах, а также в качестве водопропускного отверстия. В часы, когда малая нагрузка энергосистемы совпадает по времени с «малой» или «полной» водой в море, гидроагрегаты ПЭС либо отключены, либо работают в насосном режиме — подкачивают воду в бассейн выше уровня прилива (или откачивают ниже уровня отлива) и т. о. аккумулируют энергию до того момента, когда в энергосистеме наступит пик нагрузки (рис. 1 ). В случае, если прилив или отлив совпадает по времени с максимумом нагрузки энергосистемы, ПЭС работает в генераторном режиме. Т. о., ПЭС может использоваться в энергосистеме как пиковая электростанция . Так, например, работает ПЭС на 240 Мвт, построенная в 1966 в эстуарии р. Ране во Франции (рис. 2 ).
Использование приливной энергии ограничено главным образом высокой стоимостью сооружения ПЭС (стоимость сооружения ПЭС Ране почти в 2,5 раза больше, чем обычной речной ГЭС такой же мощности). В целях её снижения в СССР впервые в мировой практике строительства ГЭС при возведении ПЭС был предложен и успешно осуществлен т. н. наплавной способ, применяющийся в морском гидротехническом строительстве (тоннели, доки, дамбы и т.п. сооружения). Сущность способа состоит в том, что строительство и монтаж объекта производятся в благоприятных условиях приморского промышленного центра, а затем в собранном виде объект буксируется по воде к месту его установки. Таким способом в 1963—68 на побережье Баренцева моря в губе Кислой (Шалимской) была сооружена первая в СССР опытно-промышленная ПЭС. Здание ПЭС (36´18´15 м ) из тонкостенных элементов (толщиной 15—20 см ), обеспечивающих высокую прочность при небольшой массе сооружения, было возведено в котловане на берегу Кольского залива, близ г. Мурманска. После монтажа оборудования и испытания корпуса здания на водонепроницаемость котлован был затоплен, здание на плаву вывели в море и отбуксировали в узкое горло губы Кислой. Здесь во время отлива оно было установлено на подводное основание и соединено сопрягающими дамбами с берегами; тем самым было перекрыто горло губы и создан бассейн ПЭС (рис. 3 ). В здании ПЭС предусмотрено размещение 2 обратимых гидроагрегатов мощностью 400 квт каждый. 28 декабря 1968 ПЭС дала промышленный ток. Создание ПЭС Ране и Кислогубской ПЭС и их опытная эксплуатация позволили приступить к составлению проектов Мезенской ПЭС (6—14 Гвт ) в Белом море, Пенжинской (35 Гвт ) и Тугурской (10 Гвт ) в Охотском море, а также ПЭС в заливах Фанди и Унгава (Канада) и в устье р. Северн (Великобритания).
Лит.: Бернштейн Л. Б., Приливные электростанции в современной энергетике, М., 1961; Жибра Р., Энергия приливов и приливные электростанции, пер. с франц., М., 1964; Кислогубская приливная электростанция, под ред. Л. Б. Бернштейна, М., 1972; Tidal power, ed. Т. J. Gray, О. К. Gashus, N. Y. — L., 1972.
Л. Б. Бернштейн.
Рис. 1. График внутрисуточного регулирования режима работы ПЭС (пример).
Рис. 3. Кислогубская ПЭС (СССР), вид с моря.
Рис. 2. ПЭС Ранс (Франция).
Приливные течения
Прили'вные тече'ния , периодически меняющиеся по направлению и скорости течения, вызванные приливообразующими силами Луны и Солнца (см. Приливы ). Основные составляющие П. т. имеют периоды 12 ч и 24 ч . В открытом море П. т. имеют вращательный, или круговой, характер, скорость их до 0,5 уз (25 см/сек ). Вблизи берегов, в узких заливах и в проливах П. т. имеют возвратнопоступательный характер; их скорость может достигать 10 уз (500 см/сек ) и более.
Приливы
Прили'вы , периодические колебания уровня моря (морские П.), обусловленные силами притяжения Луны и Солнца. Под действием этих же сил происходят деформации твёрдого тела Земли (земные П.) и колебания атмосферного давления (атмосферные П.).
Под воздействием Луны (Солнца) возникают приливообразующие силы, которые представляют собой разность между силами притяжения Луной частицы (элемента массы воды, земли или воздуха), расположенной в любой точке Земли, например на её поверхности, и притяжением Луной частицы той же массы в центре Земли (см. рис. ). Эти силы пропорциональны массе Луны (m ), расстоянию от центра Земли (r ) и обратно пропорциональны кубу расстояния от Земли до Луны (R ), кроме того, они зависят от зенитного расстояния Луны (z ).
Вертикальная составляющая приливной силы (на единицу массы) F в изменяет силу тяжести на величину
,
где G — гравитационная постоянная . Сила тяжести уменьшается на поверхности Земли, когда Луна находится в зените или надире , на 0,1 мгал, или на 1×10-7 своей величины, и увеличивается на половину этой величины в тех местах Земли, где Луна в рассматриваемый момент восходит или заходит.
Горизонтальная составляющая приливных сил равна 0, когда Луна находится в зените, надире или на горизонте, и максимальна, когда зенитное расстояние Луны равно 45° и достигает 0,08 мгал:
Приливообразующая сила, вызванная Солнцем, определяется аналогично, но из-за большего расстояния (несмотря на значительно большую массу Солнца) она в среднем в 2,16 раза меньше.
Вследствие суточного вращения Земли и движения Земли, Луны и Солнца по своим орбитам приливообразующая сила в каждой точке на поверхности Земли непрерывно меняется во времени, никогда точно не повторяясь. Однако приливные силы можно представить как сумму большого числа строго периодических составляющих, определяемых из теории движения Луны вокруг Земли и Земли вокруг Солнца. Таблицы, составленные английским учёным Д. Картрайтом (1973), содержат около 500 членов. Эти периодические приливные силы разделяются на 4 типа. Долгопериодные П. дают наибольшие колебания уровенной поверхности на полюсах, вдвое меньшие на экваторе и нулевые на широтах ± 35,3°. К ним относятся П. с периодами в 18,6 года, 1 год, 0,5 года, 1 месяц и 2 недели (Mf ). Эти П. периодически изменяют сжатие Земли, её полярный момент инерции и угловую скорость вращения Земли. Суточные П. возникают вследствие несовпадения плоскости экватора с плоскостью лунной орбиты и плоскостью эклиптики. Они дают наибольшие поднятия и опускания земных П. на широтах ± 45° и нулевые на полюсах и экваторе. Главные из них — лунная волна O1 с периодом 25,8 ч и лунно-солнечная волна K1 с периодом в 23,9 ч. Полусуточные П., дающие максимальные поднятия и опускания для статических П. на экваторе и нулевые на полюсах. Главные полусуточные волны — это лунная волна M 2 с периодом в 12,4 ч и приблизительно в 2 раза меньшая солнечная волна S 2 с периодом в 12 ч. Короткопериодные волны с периодами около 1 /3 сут и короче.
Н. Н. Парийский.
Морские П. Изменения приливообразующей силы вызывают изменения силы тяжести и величины и направления горизонтальных составляющих приливных сил, а следовательно, и направления отвесной линии. Под действием этих сил поверхность океанов стремится занять положение, перпендикулярное отвесной линии, т. е. изменяющееся со временем в каждой точке Земли. Если бы вся Земля была покрыта океанами и водные массы успевали достичь равновесного состояния, как это вначале предполагалось в статической теории приливов Ньютона, то под влиянием Луны сферическая поверхность океана смещалась и принимала бы форму вытянутого эллипсоида с большой осью, направленной к Луне. К этим смещениям добавлялись бы смещения, соответствующие аналогичным эллипсоидальным деформациям с большой осью, направленной к Солнцу. Максимальные поднятия и опускания уровня моря при этом достигали бы всего 0,5 м.
В действительности океан покрывает не всю Землю, и приливная волна, распространяясь, встречает преграды в виде материков, испытывает трение о дно, возникают обратные течения; в результате всего этого распределения амплитуд и фаз различных приливных волн чрезвычайно сильно отличаются от соответствующих величин, даваемых статической теорией. Т. о., величина и характер П. зависят не только от взаимного положения Земли, Луны и Солнца, но также от географической широты, глубины моря и формы береговой линии. В 1775 П. Лапласом была разработана динамическая теория П., основанная на общих уравнениях гидродинамики, которая дала возможность рассчитывать распространение приливных волн в морях и океанах.
