ПЕРСПЕКТИВЫ ИСПОЛЬЗОВАНИЯ БЕСПЛОТИННЫХ ГИДРОЭЛЕКТРОСТАНЦИЙ

Сальникова Н. С.

Студент, Оренбургский государственный университет;

ПЕРСПЕКТИВЫ ИСПОЛЬЗОВАНИЯ БЕСПЛОТИННЫХ ГИДРОЭЛЕКТРОСТАНЦИЙ

Аннотация

В данной статье рассмотрена необходимость внедрения бесплотинных ГЭС с целью повышения экологической эффективности, то есть сокращению водопотребления и сохранению флоры и фауны окружающей среды, при возможности использования энергии любого водного потока без строительства гидротехнических сооружений.

Ключевые слова:  экологическая эффективность,  строительство, бесплотинные гэс, технологии.

Salnikova N. S.

Student, OrenburgStateUniversity

PROSPECTS OF USE DAMLESS HYDROELECTRIC POWER STATIONS

Abstract

         The need of besplotinny hydroelectric power stations introduction for the purpose of increase of ecological efficiency, to reduce water consumption and preservation of flora and environment fauna is considered if  possibility to use energy of any water stream without building of hydraulic engineering constructions .

Keywords: energy conservation, construction, ecological efficiency, technology.

          В настоящее время широко  используют энергию водяного потока  плотинные и бесплотинные гидроэлектростанции (ГЭС). Однако,  плотинные обладают рядом  существенных недостатков, к которым относится  вредное влияние на окружающую среду, сложность и дороговизна передачи электроэнергии в удалённые районы. В таких пунктах необходимо использовать альтернативные варианты, например, бесплотинные ГЭС.

          Бесплотинные (безнапорные) Гидроэлектростанции (ГЭС) - гидроэлектрические станции, которые используют естественную энергию потока воды без постройки плотин, служащих для повышения уровня воды над гидроагрегатом.

В России работает около нескольких десятков  малых электростанций, обладающих общей мощностью порядка 250 МВт. Многие из них были введены в эксплуатацию более 50 лет назад и теперь им необходима реконструкция. В 1970-х годах большое количество малых ГЭС было выведено из эксплуатации и демонтировано.

Значительная часть гидроэнергетического потенциала малых рек сосредоточена в Сибири, а также на Дальнем Востоке. В Европейской части России большие возможности для создания малых ГЭС присутствуют  на Северном Кавказе, Урале, в Карелии и Мурманской области.

Задачей данной статьи будет являться необходимость доказательства значимости бесплотинных ГЭС в нашей жизни.

Испытаны и прошли проверку реальной эксплуатацией на данный момент следующие установки:

1. Одиночный гидроротор. Для получения электрической энергии используется водяное колесо или винт, который просто опускается в воду и является рабочим органом.

2. Рукавные ГЭС. Представлены в виде трубы, служащей для забора воды из потока и спуска ее на гидроагрегат, расположенный ниже по течению.

3. Гирляндные ГЭС Блинова. На трос, исполняющий  роль гибкого вала, нанизывают вингроторы подобно гирлянде и закрепляют на противоположных берегах. По расчетам установлено, что при скорости течения горного ручья 6,5 м/сек, для получения 100 кВт с установки, необходимо около 15 метров троса  при толщине  4 см.

Конкретнее хотелось бы остановиться на следующем виде БГЭС.

4. Бесплотинная ГЭС Ленёва.  Конструкция представляет собой 2 ряда лопастей в виде прямоугольных плоских пластин, оси которых делят их на неравные части в соотношении 1:2. Вследствие этого будет обеспечиваться  минимальное вращение вокруг оси большей лопасти, так как она всегда будет находиться за осью дальше по потоку. Оси лопастей закрепляют на замкнутых в кольцо гибких элементах, например, цепях. Цепи передают усилие на 2 вертикальных вала диаметром 25-50 мм через звездочки диаметром 500-350 мм. Валы вращаются со скоростью 30-60 об/мин. Механическая энергия движущейся воды  передается на электрогенератор. Крепление валов осуществляется  с помощью подшипников. Цепь постоянно поддерживается в перпендикулярном положении относительно потока с помощью специальных роликов. Угол наклона лопастей выбирается равным 45⁰. При выборе угла менее 20⁰ давление потока на лопасти будет недостаточным. Если же принять угол больше 50⁰, гидравлическое сопротивление установки резко возрастёт. При применении данной установки в ручье её эффективность возрастёт благодаря высокой скорости потока ручья.

При размерах экспериментальной установки: длина - 1250 мм, ширина - 1200 мм, глубина - 700 мм, занимаемый объем реки составит 1 м³. Площадь лопасти, у которой  размеры 50x20 см, составляет 1000 см².

Расчеты, подтвержденные экспериментально, показывают, что при скорости воды в реке, равной 1 м/с, с установки, обладающей  размерами, приведенными выше, можно получить мощность  N = 10,5 кВт,  удовлетворяющую потребностям не только отдельного коттеджа, но и целой фермы.

Примерная стоимость установки данной мощности составит не более 120 тыс. руб., т.е. затраты на 1 кВт не превысят 6 тыс. руб., а это почти на порядок меньше, чем стандартных, ныне проектируемых, ГЭС.

Актуальность внедрения подобной конструкции – очевидна:

1. Использование возобновляемого источника энергии – движение воды в реках;
2. Возможность автономной эксплуатации станций даже в очень удалённых от существующих ЛЭП населённых пунктов;
3. Благодаря тому, что используется свободное течение рек, нет необходимости перегораживать всю реку, будет достаточно использовать  1-10% течения.  Это, в свою очередь, не  влияет  на движение водной фауны. Кроме того, установка Ленёва пропускает стаи рыб сквозь себя.
4. Следует учитывать и вопрос сложности изготовления подобной конструкции. Так как на сегодняшний момент в нашей стране осталось не так много работающих предприятий, тем более не много квалифицированных рабочих, и как следствие – современного оборудования, данная установка не требует высококвалифицированных специалистов.

Таким образом, заметна необходимость установки данных конструкций. Если делать эти станции  массово, можно их пускать под баржи. Подряд, друг за другом. При этом будет занята лишь небольшая часть русла реки. А обеспечивать электроэнергией можно даже целые города и поселки. По примерным подсчетам 12 таких барж могут снабдить, к примеру, весь Санкт-Петербург.

 Литература

1. Бесплотинные ГЭС нового поколения [Электронный ресурс] URL: http://www.ntpo.com/techno/techno2_2/10.shtml/ (дата обращения 03.03.2013).
2. Берковский, Б. М., Возобновляемые источники энергии на службе человека [Текст]  / Б. М. Берковский, В. А. Кузьминов. - М. : Наука, 1987. - 128 с.