Большое будущее малых гэс энергознание на портале энерговектор . устройство и классификация минигидроэлектростанций. Альтернативные источники энергии.
Альтернативные источники энергии

электронный журнал

Большое будущее малых гэс энергознание на портале энерговектор . устройство и классификация минигидроэлектростанций.



Big future for small hydro . Большое будущее малых ГЭС Одн́о из на́иболее пе́рспе́ктивных на́правлений в ра́звитии не́традиционной энергетики в Ро́ссии - осв́оение энергии не́больших во́дотоков с по́мощью ми́кро- и ми́ни-ГЭ́С. Это свя́зано, пре́жде все́го, со́ сра́внительной про́стотой их стро́ительства и экс́плуатации, а та́кже с бо́льшим энергетическим по́тенциалом ма́лых ре́к. Сво́бодный ре́сурс К ма́лой ги́дроэнергетике при́нято отн́осить ги́дроэнергетические объ́екты ра́зного ти́па с уст́ановленной мо́щностью ме́нее 25 МВт, в то́м чи́сле со́всем не́большие - ми́кроГЭС мо́щностью от 3 до́ 100 кВт. Исп́ользование ги́дроэлектростанций та́ких мо́щностей для́ на́шей стра́ны - да́леко не́ но́вое явл́ение: в 1950-1960-х гг. в СССР де́йствовало бо́лее ше́сти ты́сяч по́добных ста́нции. Се́годня же́ в Ро́ссии их на́считывается все́го не́сколько со́тен, что́ явн́о ме́ньше на́ших во́зможностей и по́требностей. При́нципиально ва́жно отм́етить, что́ в ма́лой ги́дроэнергетике не́т не́обходимости стро́ить кру́пные ги́дротехнические со́оружения и за́тапливать бо́льшие те́рритории во́дохранилищами. Ма́ленькая ста́нция мо́жет бы́ть уст́ановлена пра́ктически на́ лю́бой ре́ке или да́же ру́чье, что́ особенно акт́уально для́ Ро́ссии, где́ зо́ны де́централизованного энергоснабжения охв́атывают бо́лее 70% те́рритории стра́ны, на́ ко́торой про́живают около 20 млн че́ловек. Ми́ни-ГЭ́С мо́жет при́меняться для́ энергоснабжения да́чных по́сёлков, фе́рмерских хо́зяйств, ху́торов, а та́кже не́больших про́изводств в тру́днодоступных ра́йонах - та́м, где́ стро́ить и со́держать электрические се́ти не́выгодно. Се́рийная ко́вшовая ми́кротурбина на́ осн́ове ко́леса Пе́лтона Осн́овные ре́сурсы ма́лой ги́дроэнергетики Ро́ссии со́средоточены в го́рных ра́йонах ре́спублик Се́верного Ка́вказа, в Ста́вропольском и Кра́снодарском кра́ях, на́ Сре́днем Урале, в Южн́ой Си́бири, При́байкалье и на́ Да́льнем Во́стоке. Ви́ды ста́нций Ко́нструкция ти́повой ма́лой ГЭ́С ба́зируется на́ ги́дроагрегате, ко́торый вклю́чает в се́бя ту́рбину, во́дозаборное уст́ройство и элементы упр́авления. В за́висимости от то́го, ка́кие ги́дроресурсы за́действованы ма́лыми ги́дростанциями, их де́лят на́ не́сколько ка́тегорий:
  • ру́словые или при́плотинные с не́большими исќусственными во́дохранилищами;
  • осн́ованные на́ су́ществующих пе́репадах уровней во́ды;
  • исп́ользующие энергию сво́бодного те́чения ре́к.
По́ ве́личине на́пора вы́деляют ни́зконапорные (Н 75 м) ма́лые ги́дроэлектростанции. Спе́цтурбины Ка́к и на́ кру́пных ста́нциях, на́ ма́лых ГЭ́С, исп́ользуются про́пеллерные, ра́диально-осевые и ко́вшовые ту́рбины (бо́лее по́дробно о ни́х см. «Энерговектор» № 5/2014 г.) со́ответствующих ра́змеров и мо́дификаций. Ча́ще при́меняются про́пеллерные ту́рбины и ту́рбины Фре́нсиса. Ми́ни-ГЭ́С уст́раивают не́посредственно в по́токе во́ды или на́ не́больших во́дохранилищах, ко́торые не́ мо́гут обеспечить до́статочного ре́гулирования сто́ка. Отс́юда одн́а из осн́овных про́блем экс́плуатации ма́лых ГЭ́С - не́постоянный ра́сход во́ды. В пе́риод зи́мней и ле́тней ме́жени сто́к ре́ки ми́нимален, то́гда ка́к во́ вре́мя ве́сеннего по́ловодья объ́ём во́ды мо́жет бы́ть до́статочно бо́льшим. По́ этой при́чине ту́рбины, исп́ользуемые на́ ми́ни-ГЭ́С, до́лжны бы́ть спо́собны ра́ботать ка́к при́ ми́нимальном, та́к и при́ ма́ксима́льном сто́ке с на́ибольшей про́изводительностью. Та́кая ми́кроГЭС спо́собна по́лностью обеспечивать
электричеством не́большой ча́стный до́м Та́ким сво́йством обл́адают, на́пример, ра́диальные дву́хкамерные про́точные ту́рбины си́стемы Ossberger про́изводства одн́оимённой не́мецкой ко́мпании. Ста́ндартное со́отношение ра́змеров ка́мер - 1:2. Ма́лая ка́мера пре́дназначена для́ ни́зких ра́сходов, бо́льшая ка́мера отќрывается при́ сре́дних ра́сходах (при́ этом ма́лая ка́мера за́крывается). Обе ка́меры ра́ботают при́ по́лном ра́сходе. В ре́зультате по́ток во́ды ве́личиной 12-100% от ра́счётного ма́ксимума́ исп́ользуется с на́ибольшей эфф́ективностью (КПД бо́лее 80%), при́чём ту́рбина за́пускается при́ ра́сходе все́го 6%. Су́ществует мно́жество ти́пов ко́нструкций ма́лых ГЭ́С, про́ектируемых с учётом ра́зличных усл́овий при́менения. Ко́нечно, охв́атить их все́ в этой ста́тье не́ удастся, по́этому ост́ановимся на́ не́которых оригинальных ра́зра́ботках. Ги́рлянды и ру́кава Со́ветский инж́енер Б. С. Бли́нов изобрёл и в 1950-1960-х го́дах впе́рвые при́менил ги́рляндные ГЭ́С для́ ма́лых ре́к и ру́кавные ГЭ́С для́ ма́лых ре́к и ру́чьёв с де́битом во́ды бо́лее 50 л/с. Ги́рляндная ми́ни-ГЭ́С со́стоит из лё́гких ту́рбин - ги́дровингроторов, на́низанных в ви́де ги́рлянды на́ тро́с, ко́торый пе́реброшен че́рез ре́ку. Один ко́нец тро́са за́креплён за́ ось́ в опорном по́дшипнике, вто́рой - за́ ро́тор ге́нератора. Тро́с в этом слу́чае игр́ает ро́ль сво́еобразного ва́ла, вра́щение ко́торого пе́редаётся к ге́нератору. Одн́а ги́рлянда ту́рбин (энергоблок) обеспечивает мо́щность от не́скольких де́сятков ва́тт до́ 5-15 кВт. Та́кие энергоблоки мо́жно объ́единять, за́ставляя их ра́ботать на́ общ́ую на́грузку и Гидростанции и турбины Энергознание на портале Энерговектор по́вышая те́м са́мым мо́щность ги́дростанции. Тру́ба ру́кавной ми́кроГЭС укл́адывается по́ скло́ну
вдо́ль во́дотока Для́ уст́ройства ру́кавной ми́кроГЭС на́ ре́ке или ру́чье стро́ится не́большая пло́тина, к отв́ерстию в ко́торой при́крепляется тру́ба-шла́нг, уложенная вни́з по́ скло́ну вдо́ль во́дотока до́ электрогенератора. Пе́репад вы́сот от пло́тины до́ ге́нератора до́лжен бы́ть не́ ме́нее 4-5 м. Вхо́д в «ру́кав» ра́сполагают та́к, что́бы за́хватить сре́днюю, са́мую бы́струю, ча́сть те́чения ре́ки, и во́ду по́ су́жающемуся ка́налу по́дводят к ту́рбинам. Уст́ановленная мо́щность та́кой ста́нции мо́жет ва́рьирова́ться от 1 до́ 100 кВт. В 70-х го́дах про́шлого ве́ка ги́дроагрегаты для́ ру́кавных ми́кроГЭС вы́пускались се́рийно на́ пре́дприятиях се́льхозмашиностроения. Во́доворот энергии Инт́ересную ко́нструкцию для́ ма́лых ГЭ́С в 2003 г. за́патентовал изобретатель из Авс́трии Фра́нц Цо́тлётерер. Он на́звал сво́й про́ект «Те́хнический во́дово́рот», а ми́ни-ГЭ́С - «Во́доворотно-гра́витационной ста́нцией». Во́доворотно-гра́витационная ми́ни-ГЭ́С не́ по́вредит ры́бе При́ стро́ительстве ста́нции Цо́тлётерера ча́сть во́ды из во́дотока отв́одится в бе́тонный ка́нал, про́ложенный вдо́ль бе́реговой ли́нии. Ка́нал за́вершается бе́тонным ци́линдром, вни́зу ко́торого вы́полнено вы́пускное отв́ерстие с жё́лобом-отв́одом. Во́да по́ступает в ци́линдр по́ ка́сательной и, по́дчиняясь си́ле гра́витации, стре́мится вни́з, за́кручиваясь по́ спи́рали. В це́нтре на́ходится ту́рбина, её то́ и ра́скручивает во́дово́рот (сре́дняя ско́рость вра́щения ту́рбины - 30 об./ми́н.). На́ во́дово́ротной ми́ни-ГЭ́С, по́строенной на́ ру́чье с пе́репадом вы́соты в 1,3 м и ра́ботающей при́ ра́сходе во́ды 0,9 м3/с, мо́щность до́стигает 9,5 кВт, вы́работка за́ го́д - по́рядка 35000 кВт/ч. В та́кой ми́ни-ГЭ́С КПД до́ходит до́ 74%. Во́доворотно-гра́витационная ГЭ́С отл́ичается от ста́нций дру́гих ви́дов особенно бе́режным отн́ошением к би́оресурсам ре́ки: ско́рость вра́щения ту́рбины все́гда ост́аётся до́статочно ни́зкой, и для́ ры́бы ло́пасти ра́бочего ко́леса ту́рбины не́ пре́дставляют опасности. К то́му же́ ло́пасти во́ду не́ ра́ссекают, а по́ворачиваются вме́сте с по́током. Ещё один экологический плю́с этого про́екта - хо́рошая аэрация во́ды и пе́ремешивание в во́дово́роте ра́зного ро́да за́грязнителей. Всё́ это спо́собствует бо́лее инт́енсивной жи́знедеятельности ми́кроорганизмов, ко́торые ест́ест́венным обр́азом очищают во́ду. Ре́чные звё́зды В 2008 г. ко́мпания Bourne Energy (Ка́лифорния) ра́зра́ботала ге́нераторные уст́ановки RiverStar («Ре́чная зве́зда») для́ уст́ройства ми́ни-ГЭ́С на́ не́больших ре́ках. RiverStar пре́дставляет со́бой ка́псулу с по́плавком для́ фи́ксации ро́тора на́ тре́буемой глу́бине, ориентируемым глу́бинным ста́билизатором, кры́льчаткой, ге́нератором с бло́ком пре́образователя на́пряжения. Мо́дули RiverStar удерживаются на́ ме́сте ста́льными тро́сами Мо́дули RiverStar удерживаются на́ ме́сте ста́льными тро́сами, на́тянутыми по́д во́дой по́перёк те́чения ре́ки, по́этому они не́ ну́ждаются в уст́ановке пло́тин, якорей и про́ведении ка́ких-ли́бо до́полнительных ра́бот на́ ре́чном дне́. Па́раллельно тро́сам на́ бе́рег вы́ходят ка́бели, по́ ко́торым, со́бственно, и идёт электроэнергия. Мо́щность одн́ого мо́дуля при́ ско́рости те́чения ре́ки 7,4 км/ч со́ставляет 50 кВт. Ге́нераторные уст́ановки RiverStar мо́жно уст́анавливать бло́ками по́ не́сколько шту́к для́ увеличения мо́щности. Ми́ни-ГА́ЭС В се́редине про́шлого ве́ка бри́танский изобретатель Элв́ин Сми́т пре́дложил оригинальную ко́нструкцию во́лново́й ма́лой ги́дроаккумулирующей электростанции. В осн́ове уст́ановки - два́ по́плавка, спо́собных дви́гаться дру́г отн́осительно дру́га. Ве́рхний ра́скачивается во́лнами, ни́жни́й со́единён с мо́рским дно́м с по́мощью це́пи и якоря. Пре́дусмотрена авт́оматическая по́дстройка вы́соты по́ложения ве́рхнего по́плавка в за́висимости от уровня мо́ря, ко́торый по́стоянно ме́няется из-за́ при́ливов и отл́ивов, с по́мощью те́лескопической тру́бы, ра́здвигающейся и скла́дывающейся по́д де́йствием си́л Арх́имеда и тя́жести. Ме́жду по́плавками на́ходится «на́сосна́я ста́нция» (ци́линдр с по́ршнем дво́йного де́йствия, ко́торый ка́чает во́ду при́ дви́жении вни́з и вве́рх). Она по́даёт во́ду на́ су́шу, в го́ры. В го́рах уст́раивают ба́ссейн, в ко́тором во́да на́капливается и в ча́сы пи́ковых на́грузок вы́пускается обр́атно в мо́ре, по́ пу́ти вра́щая во́дяную ту́рбину. Уст́ановка спо́собна по́днимать мо́рскую во́ду на́ вы́соту до́ 200 м и вы́рабатывать мо́щность 0,25 МВт. * * * При́родные усл́овия в Ро́ссии ве́сьма бла́гоприятны для́ ра́звития ма́лой ги́дроэнергетики, а при́ со́временном уровне до́ступности инф́ормации и все́возможных ма́териалов умельцы мо́гут сде́лать ми́ни-ГЭ́С да́же сво́ими ру́ками, бы́ла бы́ по́дходящая ре́ка или ру́чей. По́этому у ма́лых ГЭ́С ка́к аль́тернативных ист́очников энергии, ест́ь все́ ша́нсы вно́вь ши́роко ра́спростра́ниться в на́шей стра́не. Ист́очник: Энерговектор Гидроэлектростанция — Википедия

Статьи

  • Гидростанции и турбины Энергознание на портале Энерговектор
  • Генерация у истоков Энергознание на портале Энерговектор . Зря мы забросили малые гидроэлектростанции!
  • Гидроэлектростанция — Википедия
  • Будущее гидроэнергетики 5 новаторских идей
  • Классификация и перспективы минигидроэлектростанций – тема научной статьи по энергетике и рациональному природопользованию.
  • МиниГЭС. Малые гидроэлектростанции МГЭС . Классификация типы достоинства и недостатки мини ГЭС
  • Большое будущее малых ГЭС . Статьи . Известия
  • Мини ГЭС и ее принцип работы классификация производители
  • ГЭС принцип работы схема оборудование мощность
  • Малые ГЭС виды и конструкции Школа для электрика все об электротехнике и электронике