Acasă Blog de afaceri Microcentrale și centrale hidroelectrice mici. Hidroenergie mică în lume Centrale hidroelectrice mici

Microcentrale și centrale hidroelectrice mici. Hidroenergie mică în lume Centrale hidroelectrice mici

ÎN În ultima vreme, din cauza creșterii tarifelor la electricitate, sursele regenerabile de energie practic gratuită devin din ce în ce mai relevante.

Mică centrală hidroelectrică sau centrala hidroelectrica mica (SHPP) - o centrală hidroelectrică care generează o cantitate relativ mică de energie electrică și are la bază hidrocentrale cu o capacitate de la 1 la 3000 kW. Nu există un concept de centrală hidroelectrică mică, general acceptat pentru toate țările; capacitatea lor instalată este considerată principala caracteristică a unor astfel de centrale hidroelectrice.

Instalațiile pentru hidroenergie mică sunt clasificate după putere în:

echipamente pentru minicentrale hidroelectrice cu o capacitate de până la 100 kW;
echipamente pentru microcentrale hidroelectrice cu o putere de până la 1000 kW.

Din cunoscuta triada clasică: panouri solare, generatoare eoliene, hidrogeneratoare (centrale hidroelectrice), acestea din urmă cele mai complexe. În primul rând, lucrează în condiții agresive, iar în al doilea rând, au timpul maxim de funcționare într-o perioadă egală de timp.

Cel mai usor este sa faci hidrocentrale fara dam, pentru ca Construcția unui baraj este destul de complexă și costisitoare și necesită adesea coordonare cu autoritățile locale sau cel puțin cu vecinii. Minicentrale hidroelectrice fără baraj sunt numite cu flux. Există patru opțiuni principale pentru astfel de dispozitive.

Tipuri de minicentrale hidroelectrice

Roata de apa este o roată cu palete montate perpendicular pe suprafața apei. Roata este mai puțin de jumătate scufundată în flux. Apa apasă pe lame și rotește roata. Există și roți de turbină cu palete speciale optimizate pentru curgerea lichidului. Dar acestea sunt modele destul de complexe, mai mult făcute din fabrică decât făcute în casă.

Minihidrocentrala Garland- este un cablu cu rotoare atașate rigid de el. Cablul este aruncat de pe un mal pe celălalt al râului. Rotoarele sunt înșirate ca niște margele pe un cablu și sunt complet scufundate în apă. Fluxul de apă rotește rotoarele, rotoarele rotesc cablul. Un capăt al cablului este conectat la rulment, celălalt la arborele generatorului.

Rotor Daria este un rotor vertical care se rotește din cauza diferenței de presiune pe palele sale. Diferența de presiune este creată din cauza fluxului de lichid în jurul suprafețelor complexe. Efectul este asemănător cu suspensia unui hidrofoil sau cu ridicarea aripii unui avion.

Elice este o „moară de vânt” subacvatică cu rotor vertical. Spre deosebire de o elice pneumatică, o elice subacvatică are pale de lățime minimă. Pentru apă este suficientă o lățime a lamei de numai 2 cm. Cu o astfel de lățime va exista o rezistență minimă și viteza maxima rotație. Această lățime a palelor a fost aleasă pentru o viteză de curgere de 0,8-2 metri pe secundă. La viteze mai mari, alte dimensiuni pot fi optime.

Avantajele și dezavantajele diferitelor sisteme de minicentrale hidroelectrice

Defecte ghirlandă SHPP evident: consum mare de material, pericol pentru ceilalți (cablu subacvatic lung, rotoare ascunse în apă, blocarea râului), eficiență scăzută. Centrala hidroelectrică Garlyandnaya este un mic baraj. Rotor Daria Dificil de fabricat, trebuie să fie destors la începutul lucrării. Dar este atractiv pentru că axa rotorului este amplasată vertical și puterea poate fi luată peste apă, fără angrenaje suplimentare. Un astfel de rotor se va roti cu orice schimbare a direcției curgerii.

Astfel, din punct de vedere al ușurinței de fabricație și obținerii de eficiență maximă cu costuri minime, trebuie să selectați un tip de design roata de apa sau elice.

Proiectarea unei centrale hidraulice mici

Proiectarea unei centrale hidroelectrice mici se bazează pe o unitate hidraulică, care include o unitate de putere, un dispozitiv de admisie a apei și elemente de control. În funcție de ce resurse hidro sunt utilizate de centralele hidroelectrice mici, acestea sunt împărțite în mai multe categorii:

Stații de canal sau baraj cu rezervoare mici;

Minihidrocentrale staționare care utilizează energia curgerii libere a râurilor;

SHPP-uri care utilizează diferențele existente de niveluri ale apei la diferite unități de gestionare a apei;

Minicentrale hidroelectrice mobile în containere, utilizate ca deviere a presiunii tevi din plastic sau furtunuri flexibile ranforsate.

Tipuri de unități hidraulice pentru centrale hidroelectrice mici

Baza unei stații hidraulice mici este o unitate hidraulică, care, la rândul său, se bazează pe o turbină de un tip sau altul. Există unități hidraulice cu:

Turbine axiale;

Turbine radial-axiale;

Turbine cu cupe;

Turbine cu pale rotative.

SHPP-urile sunt, de asemenea, clasificate în funcție de utilizarea maximă a presiunii apei per:

Înaltă presiune - mai mult de 60 m;

Presiune medie - de la 25 m;

Presiune joasă - de la 3 la 25 m.

Tipurile de turbine utilizate în echipament diferă și în funcție de presiunea apei utilizată de microhidrocentrala. Turbinele cu cupă și axiale radiale sunt proiectate pentru centrale hidroelectrice de înaltă presiune. Turbinele cu palete rotative și turbinele radiale-axiale sunt utilizate în stațiile de medie presiune. La centralele hidroelectrice mici (SHPP) de joasă presiune, turbinele cu pale rotative sunt instalate în principal în camere de beton armat.

În ceea ce privește principiul de funcționare al unei mini turbine a centralei hidroelectrice, acesta este aproape identic în toate modelele: apa sub presiune curge pe paletele turbinei, care încep să se rotească. Energia de rotație este transferată unui hidrogenerator, care este responsabil cu generarea de energie electrică. Turbinele pentru obiecte sunt selectate în conformitate cu anumite caracteristici tehnice, printre care principala este presiunea apei. În plus, turbinele sunt selectate în funcție de tipul de cameră care vine cu kit - oțel sau beton armat.

Puterea minihidrocentralelor depinde de presiunea și debitul apei, precum și de randamentul turbinelor și generatoarelor utilizate. Datorită faptului că, conform legilor naturale, nivelul apei se schimbă constant, în funcție de anotimp, precum și dintr-o serie de alte motive, se obișnuiește să se ia puterea ciclică ca expresie a puterii unei centrale hidroelectrice. . De exemplu, există cicluri de lucru anuale, lunare, săptămânale sau zilnice.

Atunci când alegeți o minicentrală hidroelectrică, ar trebui să vă concentrați pe echipamente electrice care să fie adaptate la nevoile specifice ale unității și să îndeplinească criterii precum:

Disponibilitatea unor echipamente de control și monitorizare fiabile și ușor de utilizat;

Managementul echipamentelor in mod automat cu posibilitatea de a trece la control manual dacă este necesar;

Generatorul și turbina unității hidraulice trebuie să aibă protecție fiabilă împotriva posibilelor Situații de urgență;

Suprafața și volumul lucrărilor de construcție pentru instalarea centralelor hidroelectrice mici ar trebui să fie minime.

Avantajele utilizării minicentralelor hidroelectrice:

Centrale hidroelectrice putere redusă au o serie de avantaje care fac acest echipament din ce în ce mai popular. În primul rând, este de remarcat siguranța de mediu a minicentralelor hidroelectrice - un criteriu care devine din ce în ce mai important în lumina problemelor de protecție a mediului. Centralele hidroelectrice mici nu au un efect dăunător nici asupra proprietăților, nici asupra calității apei. Zonele de apă în care este instalată o centrală hidroelectrică de mică putere pot fi utilizate atât pentru activități de pescuit, cât și ca sursă de alimentare cu apă pentru zonele populate. În plus, pentru funcționarea centralelor hidroelectrice mici nu este nevoie de rezervoare mari. Ele pot funcționa folosind energia curgerii râurilor mici și chiar a pâraielor.

În ceea ce privește eficiența economică, și aici micro și minihidrocentralele au multe avantaje. Statii proiectate cu tehnologii moderne, sunt ușor de operat și sunt complet automatizate. Astfel, echipamentul nu necesită prezență umană. Experții notează că calitatea curentului generat de centralele hidroelectrice mici îndeplinește cerințele GOST atât pentru tensiune, cât și pentru frecvență. În același timp, minicentralele hidroelectrice pot funcționa atât autonom, cât și ca parte a rețelei electrice.

Vorbind despre centralele hidroelectrice mici, merită remarcat avantajul lor, cum ar fi durata de viață completă, care este de cel puțin 40 de ani. Ei bine, și cel mai important, instalațiile energetice la scară mică nu necesită organizarea de rezervoare mari cu inundarea corespunzătoare a teritoriului și pagube materiale colosale.

Unul dintre cei mai importanți factori economici este reînnoirea eternă a resurselor hidraulice. Dacă calculăm beneficiile literale din utilizarea hidrocentralelor mici, rezultă că energia electrică generată de acestea este de aproape 4 ori mai ieftină decât energia electrică pe care consumatorul o primește de la centralele termice. Din acest motiv, astăzi centralele hidroelectrice sunt din ce în ce mai folosite pentru a furniza energie industriilor cu consum intens de electricitate.

Să nu uităm că centralele hidroelectrice mici nu necesită achiziționarea niciunui combustibil. În plus, ele se remarcă printr-o tehnologie relativ simplă de generare a energiei electrice, în urma căreia costurile forței de muncă pe unitatea de putere la hidrocentralele sunt de aproape 10 ori mai mici decât la centralele termice.

Trimiteți-vă munca bună în baza de cunoștințe este simplu. Utilizați formularul de mai jos

Studenții, studenții absolvenți, tinerii oameni de știință care folosesc baza de cunoștințe în studiile și munca lor vă vor fi foarte recunoscători.

Postat pe http://www.allbest.ru/

INTRODUCERE

Chiar și în cele mai vechi timpuri, oamenii au acordat atenție râurilor ca o sursă accesibilă de energie. Pentru a folosi această energie, oamenii au învățat să construiască roți de apă care rotesc apa; aceste roți puse în mișcare clădirile morii și alte instalații. Moara de apă este un exemplu strălucitor cea mai veche instalație hidroelectrică, păstrată în multe țări până astăzi aproape în forma sa originală. Înainte de inventarea mașinii cu abur, energia apei era principala forță motrice în producție. Pe măsură ce roțile de apă s-au îmbunătățit, puterea unităților hidraulice de antrenare a mașinilor etc. a crescut. În prima jumătate a secolului al XIX-lea, a fost inventată o turbină hidraulică, care a deschis noi posibilități de utilizare a resurselor hidroenergetice. Odată cu inventarea mașinii electrice și a metodei de transmitere a energiei electrice pe distanțe semnificative, dezvoltarea energiei apei a început prin transformarea acesteia în energie electrica la centralele hidroelectrice (HPP)

Centralele mici și microhidroelectrice sunt instalații hidroenergetice mici. Această parte a producției de energie se ocupă cu utilizarea energiei din resursele de apă și a sistemelor hidraulice care utilizează centrale hidroelectrice de mică putere (de la 1 la 3000 kW). Energia la scară mică s-a dezvoltat în lume în ultimele decenii, în principal datorită dorinței de a evita daunele mediului cauzate de rezervoarele marilor hidrocentrale, datorită capacității de a furniza energie în zone greu accesibile și izolate, precum și datorită costurilor reduse de capital în construcția stațiilor și a rentabilității rapide a investiției (în termen de 5 ani). Construcția SHPP-urilor are, de asemenea, perspective largi de dezvoltare în diferite regiuni ale lumii cu bazine hidrografice transfrontaliere.

Mica hidroenergie este lipsită de multe dintre dezavantajele centralelor hidroelectrice mari și este recunoscută ca fiind una dintre cele mai economice și mai ecologice modalități de a genera energie electrică, în special atunci când se utilizează cursuri de apă mici. Micile, micro sau nanohidrocentralele combină avantajele centrală hidroelectrică mare pe de o parte și posibilitatea de aprovizionare cu energie descentralizată, pe de altă parte. Nu au multe dintre dezavantajele caracteristice marilor hidrocentrale, si anume: transmisii scumpe, probleme asociate cu un impact negativ asupra mediului.

1. PERSPECTIVE DE UTILIZARE A MICI HIDROENERGIE

În ultimele decenii, mica hidroenergie a ocupat o poziție stabilă în multe țări ale lumii. De exemplu, în 2005, capacitatea totală a hidrocentralelor mici din lume a crescut cu 8% (5 GW) și a ajuns la 66 GW și a reprezentat 36% din capacitatea totală a tuturor surselor de energie regenerabilă (excluzând hidrocentrala mare) și 1,6% din capacitatea totală a energiei electrice. Astfel, putem spune că SHPP-urile sunt una dintre principalele surse de energie electrică dintre resursele regenerabile.

Țările în curs de dezvoltare construiesc mici hidrocentrale ca surse autonome de energie electrică în zonele rurale.

În Elveția, ponderea producției de energie electrică din SHPP a ajuns la 8,3%, în Spania - 2,8%, în Suedia - aproape 3%, iar în Austria - 10%. Pozițiile de lider în ceea ce privește capacitatea totală de generare a centralelor centrale sunt ocupate de: China (47 GW), Japonia (4 GW), SUA (3,4 GW), Italia și Brazilia.

Potrivit ESHA (European Small Hydropower Association), în 2011, capacitatea totală instalată a SHPP-urilor în lume s-a ridicat la 87 GW.

Capacitate totale ale MGES:

Astfel, se poate spune că hidrocentrala va rămâne una dintre cele mai importante și competitive surse de energie regenerabilă. America Latină, America de Nordși Europa au un potențial hidroelectric semnificativ, dintre care majoritatea a fost deja folosit. În Asia de Est, Sud și Africa, energia hidroenergetică mică este încă subdezvoltată, ceea ce indică un potențial mare pentru utilizarea sa în aceste țări.

1.2 ÎN RUSIA

sursă regenerabilă hidroenergie mică

În Rusia, zonele de alimentare descentralizată cu energie reprezintă peste 70% din teritoriul țării. Mai poți găsi aici așezări care nu au avut niciodată curent electric. Mai mult, acestea nu sunt întotdeauna așezări ale Nordului Îndepărtat sau Siberiei. Electrificarea nu a afectat, de exemplu, unele sate din Ural - o regiune care cu greu poate fi numită defavorizată din punct de vedere energetic. Între timp, electrificarea așezărilor populate îndepărtate și greu accesibile nu este o chestiune atât de dificilă. Deci, în orice colț al Rusiei există un râu sau un pârâu unde poate fi instalată o centrală microhidroelectrică.

Potențialul tehnic și economic al hidroenergiei mici din Rusia depășește potențialul unor surse de energie regenerabilă precum eolianul, solarul și biomasa combinate. În prezent, acesta este stabilit la 60 de miliarde de kWh pe an. Dar acest potențial este folosit extrem de prost: doar 1%. Nu cu mult timp în urmă, în anii 1950-60, aveam în funcțiune câteva mii de hidrocentrale mici. Acum - doar câteva sute - rezultatele distorsiunilor în Politica de prețuriși o atenție insuficientă pentru îmbunătățirea designului echipamentelor și utilizarea unor materiale și tehnologii mai avansate.

În Rusia, hidrocentralele mici sunt reprezentate de centrale hidroelectrice fără baraj (HPP), a căror putere nu depășește 30 MW, iar puterea unei singure unități hidroelectrice este mai mică de 10 MW.

În prezent, în toată Rusia, numărul SHPP-urilor în funcțiune este estimat de la câteva zeci (60-70 de unități) la câteva sute (200-300 de unități).

1.3 ÎN UCRAINA

Faptul că, după cel de-al Doilea Război Mondial, aprovizionarea cu energie a Ucrainei a fost realizată în principal prin intermediul energiei hidroelectrice mici este amintit doar de istorici și specialiști din industrie. În total, la începutul anilor 1960, existau circa 956 de hidrocentrale mici cu o capacitate totală de 30 mii kW. Spre comparație: în 1948, în republică funcționau 3 mii de instalații hidraulice mici. Cu toate acestea, datorită dezvoltării alimentării centralizate cu energie și concentrării producției de energie electrică la centrale termice și hidroelectrice puternice, construcția de centrale hidroelectrice mici a fost oprită. A început conservarea și dezmembrarea acestora, sute de minihidrocentrale au fost distruse, iar echipamentele lor au fost furate.

Până la sfârșitul anilor 1980, s-au păstrat doar 49 de stații, iar până în 1995 hidroenergie micăîn Ucraina practic nimeni nu o făcea. Abia în 1996 au apărut primii pasionați care s-au arătat interesați de el. În urmă cu câțiva ani, la nivel de stat, s-a decis revizuirea politicii energetice și revigorarea hidrocentralelor mici. Potrivit asociației Ukrhydroenergo, astăzi în Ucraina funcționează 81 de centrale hidroelectrice mici și șapte microinstalații cu o capacitate totală de 111,75 MW, ceea ce reprezintă doar aproximativ 5% din potențialul tehnic posibil al țării.

Dintre SHPP-urile deținute de stat care funcționează în prezent, există 25, în timp ce cinci dintre ele se află în bilanțul Agenției de Stat pentru Resurse de Apă și 20 aparțin oblenergos corespunzătoare ("Vinnitsaoblenergo" - cinci, "Zakarpattia oblenergo" - trei, " Kyivenergo” - doi, „Kirovogradoblenergo” - patru și etc.). În cazul privatizării oblenergos, centralele hidroelectrice trec, de asemenea, în mâini private. În plus, multe stații mici erau deținute colectiv, deoarece erau construite de fermele colective. Astăzi au fost aproape complet cumpărate de proprietari privați. Plantele care au fost deja restaurate sunt, de asemenea, private (de exemplu, SHPP Yablunetskaya a fost achiziționat de asociația Novosvit în 2002).

Exploatarea minicentralelor hidroelectrice din Ucraina face posibilă producerea a aproximativ 250 de milioane de kWh de energie electrică pe an, ceea ce echivalează cu economii anuale de până la 75 de mii de tone de combustibil fosil.

2. PRO și DEZAVANTAJE SHPP

Unul dintre principalele avantaje ale instalațiilor hidroenergetice mici este siguranța mediului. În timpul construcției lor și exploatării ulterioare efecte nocive privind proprietățile și calitatea apei nr. Lacurile de acumulare pot fi folosite pentru activități de pescuit și ca surse de alimentare cu apă a populației. Cu toate acestea, pe lângă aceasta, microcentralele și centralele hidroelectrice mici au multe avantaje. Stațiile moderne sunt simple în design și complet automatizate, de exemplu. nu necesită prezență umană în timpul funcționării. Curentul electric pe care îl generează îndeplinește cerințele GOST pentru frecvență și tensiune, iar stațiile pot funcționa în mod autonom, adică. în afara rețelei electrice a sistemului energetic al regiunii sau regiunii și ca parte a acestei rețele electrice. Și durata de viață completă a stației este de cel puțin 40 de ani (cu cel puțin 5 ani înainte revizuire). Ei bine, și cel mai important, instalațiile energetice la scară mică nu necesită organizarea de rezervoare mari cu inundarea corespunzătoare a teritoriului și pagube materiale colosale.

În timpul construcției și exploatării SHPP-urilor, peisajul natural este păstrat și practic nu există nicio sarcină asupra ecosistemului. Avantajele hidrocentralelor mici – în comparație cu centralele care utilizează combustibili fosili – includ și: costul scăzut al energiei electrice și costurile de exploatare, înlocuirea relativ ieftină a echipamentelor, durata de viață mai mare a hidrocentralelor (40-50 de ani), utilizarea integrată a resurselor de apă. (electricitate, alimentare cu apă, recuperare, protecția apei, pescuit).

Multe dintre centralele hidroelectrice mici nu asigură întotdeauna o producție de energie garantată, fiind centrale sezoniere. În timpul iernii, producția lor de energie scade brusc, stratul de zăpadă și fenomenele de gheață (gheață și nămol), precum și scăderea apei de vară și uscarea râurilor, le pot opri complet activitatea. Sezonalitatea hidrocentralelor mici necesită surse de energie de rezervă; un număr mare dintre acestea pot duce la o pierdere a fiabilității aprovizionării cu energie. Prin urmare, în multe zone, puterea centralelor hidroelectrice mici este considerată nu ca principală, ci ca una de rezervă.

Rezervoarele hidrocentralelor mici, în special în zonele muntoase și de la poalele dealurilor, au o problemă foarte acută a colmației lor și problema asociată cu creșterea nivelului apei, inundații și inundații, reducerea potențialului hidroenergetic al râurilor și generarea de energie electrică. Se știe, de exemplu, că rezervorul hidrocentralei Zemonechal de pe râul Kura a fost colmat cu 60% în decurs de 5 ani.

Pentru pescuit, micile baraje hidroelectrice sunt mai puțin periculoase decât cele medii și mari, care blochează rutele de migrație ale peștilor anadromi și semianadromi și blochează spațiile de depunere a icrelor. Deși, în general, crearea de instalații de apă nu elimină complet deteriorarea stocului de pește de pe principalele râuri, deoarece Un bazin hidrografic este un singur sistem ecologic, iar încălcările legăturilor sale individuale afectează inevitabil sistemul în ansamblu.

CONCLUZIE

Din toate cele de mai sus rezultă că hidrocentrala mică ocupă o poziție stabilă atât în lume, cât și în Ucraina.

Construcția și reconstrucția unor centrale hidroelectrice mici vor face posibilă nu numai obținerea de energie electrică ecologică, ci și furnizarea de energie electrică în zonele cu energie redusă, unde nu există surse puternice de curent. Dezvoltarea hidroenergiei mici contribuie la descentralizarea întregului sistem energetic, ceea ce face posibilă asigurarea stabilă a satelor greu accesibile cu energie electrică. Energia generată de centralele hidroelectrice mici este utilizată de consumatorii din apropiere; în consecință, costurile pentru transportul acesteia sunt reduse și fiabilitatea aprovizionării cu energie crește. În plus, centralele hidroelectrice pot îndeplini și alte sarcini, de exemplu, protejarea zonelor adiacente de inundațiile sezoniere.

Ținând cont de resursele hidroelectrice limitate din lume, se poate presupune că în perioada până în 2030, ritmul dezvoltării hidroenergetice va scădea considerabil, dar în același timp va fi susținută și diversificarea hidroenergiei mici. Cu o rată de creștere de 4,5-4,7%, producția de energie electrică la hidrocentrale mici va ajunge la 770-780 TWh până în 2030, ceea ce va reprezenta mai mult de 2% din toată producția de energie electrică din lume. Astfel, putem spune că hidrocentrala mică va rămâne una dintre cele mai importante și competitive surse de energie regenerabilă în viitorul apropiat.

LITERATURĂ

1. Berezovsky N.I. etc. Tehnologie de economisire a energiei

2. Volkov S.G., Hydropower, Sankt Petersburg, 1997.

3. Surse de energie. Fapte, probleme, soluții, M., Știință și tehnologie, 1997.

4. Mihailov L.P. Hidroenergie mică

5. Munts V.A. Economie de energie în tehnologiile energetice și termice

6. Neporozhny P.S., Popkov V.I., Resurse energetice ale lumii, M., Energoatomizdat, 1995.

7. Samoilov M.V. Fundamentele conservării energiei

Postat pe Allbest.ru

Documente similare

Un pic despre istorie. Hidroenergie în Belarus. Scheme de bază pentru utilizarea energiei apei. Descrierea funcționării centralelor hidroelectrice. Impactul instalațiilor hidroenergetice asupra mediului și conservării naturii.

rezumat, adăugat la 06.01.2007

Clasificarea surselor alternative de energie. Posibilitățile de utilizare a surselor alternative de energie în Rusia. Energia eoliană (energie eoliană). Hidroenergie mică, energie solară. Utilizarea energiei din biomasă în scopuri energetice.

lucrare de curs, adăugată 30.07.2012

Ponderea surselor alternative de energie în structura de consum a Federației Ruse. Producția de biogaz din deșeuri organice. Potențialul tehnic al hidroenergiei mici. Utilizarea surselor de căldură geotermală de calitate scăzută în combinație cu pompe de căldură.

lucrare curs, adaugat 20.08.2014

Studiul hidroenergiei alternative, istoria și utilizarea acesteia în perioada modernă. Studiul energiei valurilor, al mareelor. Crearea turbinelor elicoidale. Caracteristici ale utilizării hidroenergiei în diverse domenii ale științei și tehnologiei.

rezumat, adăugat 14.11.2014

Tipuri de surse de energie regenerabilă netradițională, tehnologii pentru dezvoltarea lor. Surse de energie regenerabilă în Rusia până în 2010. Rolul surselor de energie netradițională și regenerabilă în reforma complexului de energie electrică din regiunea Sverdlovsk.

rezumat, adăugat 27.02.2010

Utilizarea surselor de energie regenerabilă, potențialul acestora, tipurile. Aplicarea resurselor geotermale; realizarea de panouri solare; biocombustibil. Energia oceanului mondial: valuri, reflux și fluxuri. Eficiența economică a utilizării energiei eoliene.

rezumat, adăugat 18.10.2013

Analiza conservării energiei (economii de energie) ca măsuri legale, industriale, tehnice și economice vizate utilizare eficientă resurse de combustibil și energie și introducerea surselor regenerabile de energie în circulația economică.

rezumat, adăugat 24.10.2011

Etapele dezvoltării hidroenergiei în Ucraina. Importanța rezolvării problemei acoperirii puterii de vârf folosind metode speciale. Analiza eficienței hidroenergiei mici. Semnificația funcționării stațiilor de stocare cu pompare, perspectivele aplicării acestora. Principiul de funcționare a barajelor.

rezumat, adăugat 13.06.2009

Studierea experienței de utilizare a surselor de energie regenerabilă în tari diferite. Analiza perspectivelor de utilizare în masă a acestora în Federația Rusă. Principalele avantaje ale surselor alternative de energie regenerabilă. Specificații principalele tipuri de generatoare.

rezumat, adăugat la 05.07.2009

Studierea istoriei nașterii energiei. Utilizarea energiei electrice în industrie, transport, viața de zi cu zi, agricultură. Principalele unități de măsură ale producției și consumului. Aplicarea surselor de energie regenerabilă netradițională.

Hidroenergie mică

În Rusia, potențialul energetic al râurilor mici este foarte mare. Numărul râurilor mici depășește 2,5 milioane (cifră verificată), debitul lor total depășește 1000 km3 pe an. Potrivit experților, cu mijloacele disponibile astăzi, centralele hidroelectrice mici din Rusia pot produce aproximativ 500 de miliarde de kWh de energie electrică pe an.

În ultimele decenii, mica hidroenergie a ocupat o poziție stabilă în industria energiei electrice din multe țări din întreaga lume. Într-un număr de țări dezvoltate, capacitatea instalată a centralelor hidroelectrice mici depășește 1 milion de kW (SUA, Canada, Suedia, Spania, Franța, Italia). Sunt folosite ca surse locale de energie ecologice, a căror funcționare duce la economii de combustibili tradiționali, reducând emisiile de dioxid de carbon. Rolul principal în dezvoltarea microhidroenergiei revine Republicii Populare Chineze, unde capacitatea totală instalată a hidrocentralelor mici depășește 13 milioane kW. În țările în curs de dezvoltare, crearea unor centrale hidroelectrice mici ca surse autonome de energie electrică în zonele rurale are o importanță socială deosebită. Cu un cost relativ scăzut al unui kilowatt instalat și un ciclu scurt de investiții, centralele hidroelectrice mici fac posibilă furnizarea de energie electrică a localităților îndepărtate de rețea.

În anii 90 în Rusia, problema producerii de echipamente pentru centralele mici și microhidroelectrice a fost practic rezolvată. Este deosebit de atractiv să se creeze centrale hidroelectrice mici pe baza celor existente anterior, unde structurile hidraulice au fost păstrate. Astăzi pot fi reconstruite și reechipate tehnic. Este recomandabil să folosiți rezervoare mici existente, dintre care există mai mult de 1000 în Rusia, în scopuri energetice.

La mijlocul secolului trecut, un număr mare de centrale hidroelectrice mici funcționau în Rusia (RSFSR), cu toate acestea, ulterior s-a acordat preferință construcției hidroenergetice mari, iar centralele hidroelectrice mici au fost dezafectate treptat. Astăzi, interesul pentru centralele hidroelectrice mici sa reînnoit. În ciuda faptului că ei caracteristici economice inferioare centralelor hidroelectrice mari, următoarele argumente lucrează în favoarea lor. O centrală hidroelectrică mică poate fi construită chiar și cu deficitul actual de investiții de capital folosind fonduri din sectorul privat al economiei, fermeȘi mici afaceri. O centrală hidroelectrică mică, de regulă, nu necesită structuri hidraulice complexe, în special rezervoare mari, care pe râurile de câmpie duc la suprafețe mari de inundații. Dezvoltarea de astăzi a centralelor hidroelectrice mici se caracterizează prin automatizare completă, fiabilitate ridicată și o durată de viață completă de cel puțin 40 de ani. Centralele hidroelectrice mici permit o mai bună utilizare a energiei solare și eoliene, deoarece rezervoarele centralei hidroelectrice sunt capabile să compenseze inconsecvența lor. În Federația Rusă, producția a fost stabilită suficient echipament de încredere pentru centralele hidroelectrice mici, de exemplu, echipamentul CJSC INSET din Sankt Petersburg (http://www.inset.ru/r/index.htm), care a furnizat 4 centrale hidroelectrice mici Republicii Belarus (Tanalyk rezervor, satul Tabuldy, rezervor Uzyanskoye, SHPP „Sokolki”) costă de la 9 la 70 de mii de ruble. la 1 kW de capacitate instalată, în funcție de capacitatea centralei hidroelectrice mici.

Diagrama aproximativă Studiu de fezabilitate pentru construirea de centrale hidroelectrice mici.

Construcția de centrale hidroelectrice mici (SHPP) din mai multe motive are perspective largi de dezvoltare a diferitelor regiuni ale lumii. În comparație cu hidrocentrale mari, consecințele construcției hidrocentralelor mici au mari avantaje. Cu toate acestea, costurile unitare pentru construcția CHE atunci când sunt proiectate și construite individual depășesc costurile unitare pentru construcția CHE mari.
Există două sarcini fundamentale, a căror soluție va asigura o reducere semnificativă a costurilor unitare ale SHPP-urilor construite:
A. O abordare complexăîn dezvoltarea aprovizionării cu energie în această regiune.
B. Aplicarea structurilor unificate și solutii tehnologice atât la crearea unui SHPP ca un întreg, cât și a elementelor sale individuale.
Astfel, pentru a rezolva problema A este necesar:
1. Din întregul potențial hidroenergetic al unei anumite regiuni, este necesar să evidențiem acea parte a acesteia, a cărei utilizare este cea mai profitabilă din punct de vedere economic. Acesta este așa-numitul „potențial hidroenergetic economic al regiunii”. Următorii indicatori sunt acceptați ca principalii factori care influențează potențialul economic:
- nivelul de dezvoltare economică a regiunii;
- niveluri si moduri de consum de energie;
- structura tuturor capacităţilor de consum în echilibrul sistemului energetic al regiunii;
- modificarea prognozată a tarifului la 1 kW/oră.
Un factor important care influențează amploarea potențialului economic este utilizarea potențialului hidroenergetic al cursurilor de apă deja reglementate: în rezervoare în scopuri neenergetice (pentru irigații, alimentare cu apă etc.), în zonele cu picături concentrate, în canale, ape uzate. căi de transfer, în structurile din sistemele de alimentare cu apă, structurile stațiilor de epurare și sistemele de răcire ale unităților de putere ale centralelor termice, de-a lungul traseelor deversorurilor industriale.
2. Toate cursurile de apă care alcătuiesc potențialul economic trebuie sistematizate și identificate între ele unele mici în funcție de presiune și debit.
3. După sistematizarea cursurilor de apă și separarea cursurilor de apă mici într-o categorie separată, trebuie făcută o selecție preliminară a amplasamentelor pentru construcția de centrale hidroelectrice mici.
4. Analiza caracteristicilor hidrologice ale amplasamentelor, luând în considerare datele presiunilor la amplasamentul propus pentru construcția hidrocentralei, ne permite să facem o evaluare preliminară a posibilei capacități instalate a centralei hidroelectrice mici în această site-ului, precum și să reunească toată diversitatea opțiuni posibile SHPP-uri cu diferite tipuri de turbine la un număr minim posibil.
Trebuie remarcat faptul că, pentru a utiliza mai pe deplin potențialul economic al regiunii, este posibilă utilizarea turbinelor de diferite dimensiuni la SHPP-uri, de exemplu. În funcție de caracteristicile cursului de apă, turbinele cu o turație diferită de cea utilizată în mod tradițional la astfel de presiuni pot fi instalate la SHPP.
Pentru a rezolva problema B, este necesar să se țină cont de o serie de circumstanțe care fac posibilă creșterea eficiență economică constructie:
- proiectarea unor obiecte specifice ar trebui realizată pe baza unor soluții de proiectare unificate,
- la proiectare este necesar să se folosească unificat procese tehnologice construirea de centrale hidroelectrice mici.
- proiectarea și producția echipamentelor SHPP ar trebui să fie construite pe un principiu modular și să fie formate din blocuri și ansambluri unificate.
Datorită faptului că costul echipamentelor pentru centralele hidroelectrice mici poate ajunge la jumătate sau chiar mai mult din costurile totale de construcție, este necesar să se efectueze urmatoarele lucrari:
1. Cu privire la unificarea și standardizarea echipamentelor;
2. Prin creație complet echipamente automatizate, excluzând prezența personalului de serviciu la centrala hidroelectrică;
3. Prin utilizarea echipamentelor de proiectare simplificată și de fiabilitate sporită folosind materiale moderne;
4. Prin alegerea unei căi de curgere care asigură cea mai mare simplificare și reducere a costurilor structurilor de construcție fără o reducere semnificativă a parametrilor energetici;
5. Să asigure o înălțime de aspirație pozitivă, care să facă posibilă reducerea volumului părții subacvatice a clădirii centralei hidroelectrice, precum și reducerea costurilor și simplificarea lucrărilor;
6. Cu privire la utilizarea turbinelor, în principal reglementare unică;
7. La asamblarea echipamentelor, produceți-l la producător pentru a reduce timpul și costul instalării la fața locului;
8. Cu privire la utilizarea generatoarelor și multiplicatorilor în serie;
9. Cu privire la utilizarea sistemelor unificate de control (sistemul de control al unității hidraulice trebuie să fie legat de automatizarea hidrocentralei);
10. Cu privire la utilizarea tehnologiilor moderne pentru a crește fiabilitatea în funcționare, a reduce costurile de întreținere și îngrijire tehnică și pentru a crește durata de viață.

Pe baza proiectelor dezvoltate de unități hidraulice, sarcina de a dezvolta unități de agregat unificate pentru intervale de presiune și debite date ale turbinelor hidraulice pentru centrale hidroelectrice mici poate fi rezolvată relativ simplu, deoarece dimensiunile acestor unități pot fi determinate pe baza amplasării. condiţiile echipamentelor principale şi auxiliare. Alimentarea cu apă prin conducte de apă din turbină și îndepărtarea acesteia printr-un canal de evacuare deschis fac posibilă într-o singură manieră ca toate centralele hidroelectrice mici să rezolve în mod constructiv starea racordării acestora din urmă la clădirea centralei hidroelectrice.
Analiza parametrilor hidrocentralelor mici planificate pentru construcție ne va permite să reducem întreaga varietate de opțiuni posibile pentru centralele hidroelectrice cu diferite tipuri de unități hidraulice la 2-3 tipuri.
Analiza informațiilor colectate ne permite să tragem următoarele concluzii:
1. În funcție de caracteristicile cursurilor de apă, este necesară construirea unor centrale hidroelectrice mici din următoarele categorii:
a) Hidrocentrale gravitaționale și de joasă presiune, N = 0-5 m, pe care, în funcție de condiţiile locale sunt instalate unități hidraulice canal sau axiale.
b) Centrale hidroelectrice de joasă presiune, N=5-15 m, pe care sunt instalate unități axiale verticale și orizontale.
2. Pentru a reduce numărul de dimensiuni standard ale echipamentelor pentru a asigura producția în serie a acestuia, precum și utilizarea structurilor standard de clădiri constând din blocuri standardizate, este necesar ca viitoarele SHPP să sistematizeze și să selecteze echipamentele în funcție de flux și caracteristicile de presiune în cadrul fiecărei categorii de SHPP.
Acest lucru va reduce semnificativ numărul de dimensiuni standard ale echipamentelor, ceea ce va crește atât eficiența producției de turbine, prin reducerea costurilor de dezvoltare a acestora, cât și eficiența lucrărilor de construcție.
3. Pe baza celor de mai sus, este recomandabil să existe 2-4 dimensiuni standard de unități hidraulice, ale căror caracteristici pentru selecție varianta optima s-ar suprapune în zonele de tranziție a presiunii. În același timp, pentru a simplifica configurația și a reduce lucrările de construcție în partea subacvatică a unității, este necesar să se asigure o înălțime pozitivă H pentru amplasarea unității hidraulice cu turbine cu jet.
4. Dacă este posibil, unitățile SHPP ar trebui să fie echipate cu generatoare asincrone în serie sau cu motoare ca generatoare și, dacă este necesar, cu angrenaje de supramulțumire în serie - multiplicatori. În unele cazuri, pot fi utilizate generatoare sincrone în serie.
Pe baza celor de mai sus și ținând cont de inextricabilitatea rezolvării întregului complex de probleme, în vederea reducerii costurilor la crearea centralelor hidroelectrice mici, se propune următorul algoritm de soluție pentru subiectele de mai sus:
eu. Efectuarea lucrărilor de sondaj și pre-proiectare cu elaborarea unui studiu de fezabilitate
pentru construirea de centrale hidroelectrice mici:
1. Ancheta consumatorilor de energie
2. Caracter și grafică sarcini electrice.
3. Natura și graficele sarcinilor termice.
4. Studiul resurselor de apă
5. Lucrări de sondaj în zonele selectate.
6. Verificarea circuitului de alimentare electrică și termică
7. Calculul resurselor hidraulice ale cursurilor de apă
8. Selectarea opțiunilor pentru centralele hidroelectrice mici (SHPP-uri).
9. Selectarea unei scheme de conectare a centralelor hidroelectrice mici la rețelele electrice existente.
10. Calculul indicatorilor tehnico-economici pentru construirea de hidrocentrale mici.
11. Formarea specificațiilor tehnice pentru proiectarea centralelor hidroelectrice mici și a echipamentelor electrice.
12. Stabilirea listei de lucrări pentru exploatarea în siguranță a obiectelor.

Costul efectuării acestor lucrări este de 2 milioane de ruble.
Termenul de finalizare a lucrării este de 80-90 de zile de la începerea finanțării.

După finalizarea studiului de fezabilitate, se propune realizarea următoarelor lucrări:
II. Pe baza studiului de fezabilitate, rezolvați următoarele probleme:
a) determina costul total al întregului program și momentul implementării;
b) alege ordinea de construire și finanțare a obiectelor (timpul, sume, termene de plată);
c) determină modalităţi de implementare tehnică şi economică a sarcinilor atribuite;
d) selectați dimensiuni standard ale blocurilor de agregate și modulelor de construcție;
e) efectuează proiectarea blocurilor de agregate;
f) realizează proiectarea modulelor de clădire;
g) realizează proiectarea turbinelor, generatoarelor, sistemelor automate de control (ACS);
h) fabricarea necesarului de turbine, generatoare, tunuri autopropulsate;
i) produce modulele de construcție necesare;
execută construcția și instalarea de mici hidrocentrale pe șantier;
j) efectuează lucrări de punere în funcțiune;
k) pune în funcţiune instalaţiile.

Este imposibil să ignorați generatoarele atunci când revizuiți sursele alternative de energie
Gritskevici. (http://napolskih.com/modules/newbb_plus/viewtopic.php?topic_id=405)

Oleg Vyacheslavovich Gritskevich s-a născut la Vladivostok în 1947, a absolvit Institutul Politehnic din Orientul Îndepărtat, a lucrat în sistemul de automatizare a energiei din regiunea Baikal, în filiala din Orientul Îndepărtat a Academiei Ruse de Științe.
La sfârșitul anului 1999, opt oameni de știință din Vladivostok și familiile lor s-au mutat pentru totdeauna în America. Biroul de proiectare sub conducerea lui Oleg Gritskevich a luat din Rusia nu numai mințile, ci și invenții unice.

Esența dezvoltării lor este crearea unui generator de energie fundamental nou. După cum a remarcat Oleg Gritskevich, autorul ideii și designerul primei instalații, într-o conversație cu un corespondent din Segodnya, el a propus pur și simplu o metodă de generare a energiei bazată pe principii fizice cunoscute, dar folosind soluții de design unice. Inventatorul evită detaliile. „Bătrânul Volt s-a întors în direcția greșită și totul a mers prost: grămezi de fier”, râde el. „Și au uitat de electrostatică. Deși primele experimente cu electrostatică au fost efectuate în Grecia antică. Și în 20 de ani am reușit să învățăm cum să folosim această energie.”
Ceea ce spune Gritskevich sună neașteptat: "Datorită acestei instalări, avem acces la o sursă inepuizabilă de energie. Generatorul este destul de compact și poate încăpea în fiecare mașină, avion, casă, fabrică, chiar și într-un container. Este fără mecanică, acolo nu este o singura pompa.Nu necesita intretinere si functioneaza continuu 25-30 de ani, si cu utilizarea cele mai noi materialeși toate 50. În același timp, puterea unei instalații medii este destul de mare.” Și un dinam hidromagnetic este ieftin și, prin urmare, costul energiei pe care o generează este de 40 de ori mai mic decât la o centrală nucleară, de 20 de ori. mai puțin decât la o centrală termică și chiar de 4 ori mai ieftină decât energia gratuită a morilor de vânt.Constructia unui dinam hidromagnetic costă 500 USD pe kilowatt.În ciuda unicității descrierii, această instalație este destul de materială.

Ideea în sine a fost brevetată în 1988 de către Comisia de Stat pentru Invenții și Descoperiri a URSS ca „Metoda de generare și generatorul de plasmă electrostatică OGRI care o implementează”. Primul prototip a funcționat mai bine de cinci ani în munții Armeniei, furnizând energie electrică unei tabere de cercetare de teren. În cele din urmă, dinamul hidromagnetic al lui Gritskevich a primit nu numai un certificat de la Rospatent, ci și aprobarea cercurilor științifice rusești până la Consiliul Suprem de Inovare.

Potrivit inventatorului, nu a fost cheltuit nici un ban din fondurile guvernamentale; totul a fost făcut pe cheltuiala lui și cu încurajarea și binecuvântarea academicianului Viktor Iliciev. "Am muncit neobosit", spune Gritskevich. "Un armean bogat a dat bani pentru prima instalare, a deschis o cutie cu bani și a spus, luați cât aveți nevoie. Am cerut 500 de mii de ruble în ruble pavlovie. Atunci nu a fost destul, a trebuit să renunțăm la ceva mai mult.” . În 1991, Gritskevich a vorbit la Consiliul Suprem de Inovare. Concluzia consiliului este pozitivă. „În 1994, Oleg Soskovets m-a primit”, continuă Gritskevich. „Dar în același timp a spus: „Ideea este genială, dar nu există bani în buget pentru implementarea ei.” Am primit răspunsuri atât de la Putin, cât și de la Stepashin. Mai degrabă, de la secretariatul lor. Răspunsuri de același tip - este grozav dacă găsești banii. Recunoașterea științei mondiale nu a apărut imediat. Institutul de Energie Alternativă lucrează la probleme similare în SUA. Ei au efectuat experimente similare, dar generatorul lor s-a transformat să fie radioactiv. Cu Gritskevich, totul este steril din punct de vedere al mediului. Maximul care i se poate întâmpla este - va fierbe și va exploda."

Gritskevich nu ia contactat singur pe americani. Anul trecut, biroul său de proiectare a postat online informații despre instalare. Răspunsurile au venit din întreaga lume, chiar și de la Dalai Lama, care a acordat un premiu de un milion de dolari primei persoane care a obținut acces la energie gratuită. "Și apoi m-au sunat de la Consulatul General American din Vladivostok", continuă Gritskevich povestea, "și m-au invitat la Congresul Mondial al Energiei Noi din Salt Lake City în august a acestui an. A doua zi dimineață, au completat toate documentele. în două ore.Agilitatea s-a explicat prin faptul că aveau instrucţiuni despre asistenţă de la Departamentul de Stat al SUA”.
Oleg Gritskevich s-a întors de la congres nu atât de inspirat de recunoașterea colegilor săi, cât de uluit de propunerea americanilor de a muta întregul birou în State și de a-și continua cercetările (și, de asemenea, de a organiza producția în serie de dinamuri) pe baza designului. birou din San Diego, clădirea căreia i-au oferit-o armata spre folosință. Plecarea a fost precedată de luni de reflecție și negocieri - iar invenția nerevendicată, împreună cu creatorii ei, au părăsit Vladivostok și Rusia. Acolo au început deja să organizeze procesul științific în beneficiul poporului american.

Global Energy” – o capcană pentru idei!

Nu este un secret pentru nimeni că, în viitorul apropiat, noul echilibru energetic și economic mondial va fi determinat nu de monopolurile de petrol și gaze, ci de cei care dețin surse fundamental noi de energie. În plus, acest proces este inevitabil. Cel mai important lucru acum este cine va începe și va fi primul. Cine decide să facă acest lucru va primi oportunitățile corespunzătoare - economice și politice.

11 noiembrie 2002 la Bruxelles la conferința de presă finală după summitul șefilor de stat ai Rusiei și ai Uniunii Europene V.V. Putin a anunțat crearea premiului științific internațional „Energie globală”.

Se crede că înființarea sa este oportunitate buna motivați oamenii de știință și tinerii talentați din întreaga lume pentru realizări remarcabile în domeniul energiei și energiei.

Mă întreb ce știe președintele despre real evoluții rusești noi surse de energie care și-au dovedit deja eficiența și ar putea provoca prăbușirea celor mai mari companii energetice ale țării - OAO Gazprom, RAO UES din Rusia și NK YUKOS, cu sprijinul cărora a fost înființat acest premiu?

Cum să înțelegi situația? Fie aceste companii, care au inițiat crearea premiului, vor să pună mâna pe dezvoltări avansate și să-și transfere în viitorul apropiat controlul energetic către noi surse de energie (gazul și petrolul se epuizează și înțeleg perfect acest lucru), fie invers - nu vor să permită răspândirea de noi tipuri de energie până când nu vor pompa toate uleiul?

De ce nu ai mai fost acolo? un ajutor de stat dezvoltatori precum, de exemplu, Oleg Gritskevich, care cu invenția sa unică în 1999 a fost forțat să plece în SUA? Ideea lui O. Gritskevich a fost brevetată în 1988 de către Comisia de Stat pentru Invenții și Descoperiri a URSS ca „Metoda de generare și generatorul de plasmă electrostatică OGRI care o implementează”.

Primul prototip a funcționat cu succes mai bine de cinci ani în munții Armeniei, furnizând energie electrică unei tabere de cercetare pe teren. Dinamul hidromagnetic al lui Gritskevich a primit nu numai un certificat de la Rospatent, ci și aprobarea cercurilor științifice rusești până la Consiliul Suprem de Inovare.

Invenția lui a fost acceptată nivel inalt cu încântare... și indignare. "Vei distruge întreaga noastră politică de petrol și gaze! Unde vom pune armatele lucrătorilor din domeniul energiei?" - această frază foarte revelatoare a fost aruncată lui Gritskevich de unul dintre participanții la simpozionul organizat în 1991 la Atommash.

Situația în jurul premiului este cu adevărat ambiguă; acest lucru a fost confirmat recent de surse informate:

„Un grup analitic special a fost creat sub președintele Federației Ruse, ale cărui sarcini includ căutarea și analizarea informațiilor despre evoluțiile reale în domeniul surselor de energie promițătoare și al tehnologiilor de economisire a resurselor.

Ceea ce este de remarcat este că, pe lângă reprezentanții Academiei de Științe a Federației Ruse, acest grup închis, la inițiativa serviciilor speciale, a inclus și doi psihici de superclasă (un bărbat și o femeie) care folosesc metode neconvenționale de obținere a informațiilor. . Ei sunt cei care dau concluzia principală despre perspectivele unei anumite idei.

Scopul întregii idei este de a crea o situație controlată pentru implementarea inovațiilor.

Se înțelege că, în consecință, doar acele tehnologii vor fi admise pe piață într-o manieră dozată care, în fiecare etapă specifică, nu va amenința bunăstarea celor mai mari companii energetice și a întregii infrastructuri de energie tradițională.”

Celebrul om de știință rus, academicianul Evgeniy Velikhov crede:

„... Apariția unui premiu internațional al energiei, care în prezent nu are analogi în nicio țară din lume, este o încercare a comunității științifice de a arăta întregii planete interesul său direct pentru îmbunătățirea complexului de combustibil și energie”.

Fie că academicianul greșește naiv, fie pur și simplu nu vrea să vadă că aceasta nu este o „încercare a comunității științifice” de a arăta..., ci dorința trezită a monștrilor din complexul tradițional de combustibil și energie de a lua... .

Luând în considerare exemple de indiferență recentă față de noile tehnologii din partea guvernului rus și faptele de obstrucție a răspândirii acestora de către monopolurile de petrol și gaze, devin foarte clare.

Asistăm la pași reali de control al procesului de transformare a economiei mondiale și de redistribuire a resurselor acesteia.

În Rusia, există încă invenții similare cu generatorul lui O. Gritskevich și se așteaptă să apară altele noi, dar ce soartă le va avea pe ei și pe autorii lor?

Probabil că trebuie să te gândești la asta de trei ori înainte de a încerca să devii nominalizat pentru „Global Energy”?!

Desigur, nu există un inventator în Federația Rusă, dar brevetele sale rămân http://www.sciteclibrary.ru/rus/catalog/pages/6697.html, care poate fi găsit, efectuează cercetare și dezvoltare adecvată și aduc ideea la implementare. Și îl puteți găsi pe O.V. însuși. Gritskevici. Conform celor mai recente date, el a stabilit producția industrială a generatoarelor sale în Coreea de Sud și Bulgaria.
În contextul crizei energetice, cu o penurie constantă de petrol și gaze și prețuri în creștere pentru acestea, în condițiile încălzire globală, energia alternativă ajută la rezolvarea a 2 probleme deodată. 1- economisește hidrocarburi pentru producție chimică, unde este mult mai profitabil să le folosești. 2-nu creste temperatura ambianta, ci o scade. Desigur, odată cu tendința actuală de creștere constantă a consumului de energie și tranziția completă a umanității la astfel de surse de energie, poate apărea efectul de răcire a pământului, dar o astfel de perspectivă nu poate fi aproape și deja în dispozitivele descrise există acelea. care, în principiu, poate pompa energie din spațiu, unde este inepuizabilă.

Mica hidroenergie se referă la producerea de energie electrică cu ajutorul turbinelor hidraulice de diferite capacități instalate pe cursuri de apă permanente. De regulă, realizarea unei centrale hidroelectrice (CHP) necesită construirea unui baraj în care sunt instalate turbine hidraulice, dar este posibilă și crearea CHE fără baraj.

Prin microcentrale hidroelectrice intelegem statii cu o putere de pana la 100 kW, iar prin centrale hidroelectrice mici - cu o capacitate totala instalata de pana la 30 MW cu o putere a unei singure unitati hidraulice de pana la 10 MW si un diametrul rotorului turbinei hidraulice de până la 3 m. În cele mai multe cazuri, se presupune că micile centrale hidroelectrice sunt instalate în râuri și cursuri de apă mici. SHPP-urile pot funcționa pe debit reglat sau fără rezervă pe debit natural. Pentru SHPP, evacuări în gol prin barajele marilor complexe hidroelectrice și ecluze, diferențele de nivel ale mase mari de apă pe întreprinderile industriale, evacuări de apă din instalaţiile miniere şi de procesare, termocentrale, centrale raionale de stat, centrale nucleare etc. Pe canale de irigare se construiesc şi centrale hidroelectrice mici.

Ca orice altă metodă de producere a energiei, utilizarea centralelor mici și microhidroelectrice prezintă atât avantaje, cât și dezavantaje.

Printre avantajele economice, de mediu și sociale ale instalațiilor hidroenergetice mici se numără următoarele. Crearea acestora mărește securitatea energetică a regiunii, asigură independența față de furnizorii de combustibili aflați în alte regiuni și economisește combustibil organic limitat. Construcția unei astfel de instalații energetice nu necesită investiții mari de capital sau un număr mare de energie intensivă materiale de construcțiiși costuri semnificative cu forța de muncă, se amortizează relativ repede.

În procesul de generare a energiei electrice, centrala hidroelectrică nu produce gaze cu efect de seră și nu poluează mediul cu produse de ardere și deșeuri toxice, ceea ce îndeplinește cerințele Protocolului de la Kyoto. Astfel de obiecte nu provoacă seismicitate indusă și sunt relativ sigure în timpul producerii naturale a cutremurelor. Ele nu au un impact negativ asupra stilului de viață al populației, pe lumea animalăși condițiile microclimatice locale.

Problema cu hidrocentralele mici este vulnerabilitatea lor la defecțiuni, lăsând consumatorii fără alimentare cu energie. Soluția problemei este crearea de capacități generatoare de rezervă - o turbină eoliană, o centrală de mini-cogenerare, o instalație fotovoltaică etc.

Cel mai frecvent tip de accident la instalațiile hidroenergetice mici este distrugerea barajului și a unităților hidraulice ca urmare a revărsării peste creasta barajului din cauza creșterii neașteptate a nivelului apei și a defecțiunii dispozitivelor de închidere. În unele cazuri, SHPP-urile contribuie la colmatarea rezervoarelor și influențează procesele de formare a canalelor.

Există o anumită sezonalitate în producerea de energie electrică, când iarna și vara, din cauza scăderii debitului pe cursul de apă, puterea centralelor centrale este redusă semnificativ.

Factorii care împiedică dezvoltarea energiei hidroelectrice mici în Rusia sunt:

lipsa de informații în rândul potențialilor utilizatori cu privire la beneficiile utilizării SHPP-urilor;
slaba cunoastere a regimului hidrologic al cursurilor de apa mici;
lipsa unor metode bazate științific pentru evaluarea și prognoza posibilelor impacturi asupra mediului și activităților economice;
baza scăzută de producție și reparații a întreprinderilor producătoare de echipamente pentru centralele hidroelectrice mici;
lipsa echipamentelor de serie pentru construcția în masă a centralelor hidroelectrice mici.

Centrale hidroelectrice mici

Chiar și în cele mai vechi timpuri, oamenii au acordat atenție râurilor ca o sursă accesibilă de energie. Pentru a folosi această energie, oamenii au învățat să construiască roți de apă care rotesc apa. Aceste roți au condus pietre de moară și alte instalații. Moara de apă este un exemplu izbitor al celei mai vechi instalații hidroenergetice, păstrată în multe țări până în prezent aproape în forma sa originală. Înainte de inventarea mașinii cu abur, energia apei era principala forță motrice în producție. Pe măsură ce roțile de apă s-au îmbunătățit, puterea unităților hidraulice care antrenează mașinile a crescut. În prima jumătate a secolului al XIX-lea a fost inventată o turbină hidraulică, care a deschis noi posibilități de utilizare a resurselor hidroenergetice. Odată cu inventarea mașinii electrice și a metodei de transmitere a energiei electrice pe distanțe lungi, dezvoltarea energiei apei a început prin transformarea acesteia în energie electrică la centralele hidroelectrice (HPP).

Centralele mici și microhidroelectrice sunt instalații hidroenergetice mici. Această parte a producției de energie se ocupă cu utilizarea energiei din resursele de apă și a sistemelor hidraulice care utilizează centrale hidroelectrice de mică putere (de la 1 la 3000 kW). Energia la scară mică s-a dezvoltat în lume în ultimele decenii, în principal datorită dorinței de a evita daunele mediului cauzate de rezervoarele marilor hidrocentrale, datorită capacității de a furniza energie în zone greu accesibile și izolate, precum şi datorită costurilor reduse de capital pentru construcţia staţiilor şi a rentabilităţii rapide a investiţiilor. Construcția SHPP-urilor are, de asemenea, perspective largi de dezvoltare în diferite regiuni ale lumii cu bazine hidrografice transfrontaliere.

În prezent, nu există un concept de centrală hidroelectrică mică, general acceptat pentru toate țările. Cu toate acestea, în multe țări, capacitatea sa instalată este considerată principala caracteristică a unei astfel de centrale hidroelectrice. Centralele hidroelectrice mici, de regulă, au o capacitate de până la 30 MW. Mica hidroenergie este lipsită de multe dintre dezavantajele centralelor hidroelectrice mari și este recunoscută ca fiind una dintre cele mai economice și mai ecologice modalități de a genera energie electrică, în special atunci când se utilizează cursuri de apă mici. Centralele mici, micro- sau nano-hidroelectrice combină avantajele unei centrale hidroelectrice mari, pe de o parte, și posibilitatea alimentării cu energie descentralizată, pe de altă parte.

Caracteristicile hidrocentralelor mici

ÎN anul trecut Practica instalării hidrocentralelor mici este răspândită. O centrală electrică de acest tip este o instalație în care toate tipurile de echipamente sunt dispozitive hidroelectrice. În funcție de capacitatea instalațiilor, acestea se clasifică în minicentrale hidroelectrice cu o putere care nu depășește 10 MW, microcentrale hidroelectrice cu o putere care nu depășește 0,1 MW și centrale hidroelectrice mici cu o putere de la 10 la 30. MW. Schema centralei hidroelectrice este prezentată în fig. 2.1.

Orez. 2.1. Schema centralei hidroelectrice: 1 – rezervor; 2 – obturator; 3 – post de transformare cu aparat de comutare; 4 – hidrogenerator; 5 – turbină hidraulică

Unitatea hidraulică a unei centrale hidroelectrice mici este formată dintr-o unitate de putere, o unitate de admisie a apei și elemente de control. În funcție de tipul de resurse hidro care sunt utilizate în exploatarea centralelor hidroelectrice mici, acestea pot fi împărțite în:

stații de tip canal sau baraj cu rezervoare de volum mic;
ministații de natură staționară, a căror funcționare utilizează energia curgerii libere a râurilor;
hidrocentrale care funcționează folosind energia diferențelor de nivel ale apei existente.

Turbine pentru unitățile hidraulice ale centralelor hidroelectrice mici există:

tip axial;
design radial-axial;
design găleată;
cu dispozitive cu lame rotative.

Turbinele sunt utilizate în funcție de presiunea apei utilizată de centrala hidroelectrică. Astfel, au fost dezvoltate și utilizate turbine cu cupă și radial-axiale pentru ministații de înaltă presiune. Turbinele cu pale rotative și dispozitive radial-axiale sunt utilizate în hidrocentralele de medie presiune. La stațiile de joasă presiune de joasă putere sunt instalate turbine cu pale rotative.

Principiul de funcționare al tuturor tipurilor de turbine este același; sub presiunea apei care intră în pale, ele efectuează mișcări de rotație. Puterea tuturor ministațiilor hidroelectrice depinde de presiunea și debitul apei, de eficiența generatoarelor și turbinelor instalate.

Atunci când alegeți o centrală hidroelectrică de putere redusă, este necesar să țineți cont de faptul că toate echipamentele trebuie să fie adaptate la condiții specifice, să răspundă nevoilor și scopului instalației și să îndeplinească anumite aspecte. Toate echipamentele trebuie echipate sisteme automate managementul și controlul muncii cu posibilitatea de a trece la control manual în cazuri de urgență și întreruperi bruște de curent. Centralele hidroelectrice mici trebuie să fie echipate cu sisteme fiabile de protecție și siguranță.

Avantajele și dezavantajele hidrocentralelor mici

Unul dintre principalele avantaje ale instalațiilor hidroenergetice mici este siguranța mediului. În timpul construcției lor și al funcționării ulterioare nu există efecte nocive asupra proprietăților și calității apei. Lacurile de acumulare pot fi folosite pentru activități de pescuit și ca surse de alimentare cu apă a populației. Cu toate acestea, pe lângă aceasta, microcentralele și centralele hidroelectrice mici au multe avantaje. Stațiile moderne au design simplu și complet automatizate. Curentul electric pe care îl generează îndeplinește cerințele GOST pentru frecvență și tensiune, iar stațiile pot funcționa atât în regim autonom, cât și ca parte a rețelei electrice. Instalațiile energetice la scară mică nu necesită organizarea de rezervoare mari, cu inundarea corespunzătoare a teritoriului și pagube materiale colosale.

În timpul construcției și exploatării SHPP-urilor, peisajul natural este păstrat și practic nu există nicio sarcină asupra ecosistemului. Avantajele hidroenergiei mici, în comparație cu centralele care utilizează combustibili fosili, includ și: costul scăzut al energiei electrice și costurile de operare, înlocuirea relativ ieftină a echipamentelor, durata de viață mai lungă a centralelor hidroelectrice (40–50 de ani), utilizarea integrată a resurselor de apă (energie electrică, alimentare cu apă, recuperare, protecția apei, pescuit).

Construcția și reconstrucția unor centrale hidroelectrice mici vor face posibilă nu numai obținerea de energie electrică ecologică, ci și furnizarea de energie electrică în zonele cu deficit de energie unde nu există o alimentare centralizată cu energie. Dezvoltarea hidroenergiei mici contribuie la descentralizarea întregului sistem energetic, ceea ce face posibilă asigurarea stabilă a regiunilor greu accesibile cu energie electrică. Energia generată de centralele hidroelectrice mici este folosită de consumatorii din apropiere. În același timp, costurile pentru transportul acestuia sunt reduse și crește fiabilitatea aprovizionării cu energie.

Regiuni de dezvoltare și limitări tehnologice

Mica hidroenergie este una dintre cele mai înțelese domenii pentru dezvoltarea surselor de energie regenerabilă pentru investitori. Dezvoltarea microhidroenergiei este acum promițătoare în zonele cu o densitate mare a resurselor hidroenergetice, în special în regiunile în care nu există o alimentare centralizată cu energie și o capacitate deficitară (Fig. 2.2).

Orez. 2.2. Resursele hidroenergetice regionale Federația Rusă

Cele mai promițătoare regiuni ale Federației Ruse pentru dezvoltarea energiei hidroenergetice mici sunt republicile Caucazului de Nord: Daghestan, Cecenia, Ingușeția, Karachay-Cerkessia, Kabardino-Balkaria, Osetia de Nord, Adygea, precum și teritoriile Stavropol și Krasnodar, Karelia, Regiunea Murmansk, Siberia de Sud, regiunea Baikal și regiunile din Orientul Îndepărtat.

Potențialul hidroenergetic al Rusiei și utilizarea acestuia

Potențialul hidroenergetic, ca și alte resurse naturale, este evaluat în mai multe categorii pentru a reflecta aspectele naturale-fizice, tehnice și socio-economice. Sunt definite trei categorii de evaluare:

brut potenţialul hidroenergetic, adică aprovizionarea completă cu energie pe care o transportă râurile;
tehnic potenţialul hidroenergetic - parte din potenţialul brut, a cărui dezvoltare este, în principiu, fezabilă cu ajutorul mijloacelor tehnice cunoscute;
economic potenţialul hidroenergetic face parte din potenţialul tehnic, a cărui dezvoltare pare rentabilă şi adecvată.

Potențialul brut (resurse hidroenergetice teoretice sau potențiale) este determinat de formula

unde E este energia, kW h; Q i- debitul mediu anual al fluviului per i-secțiunea în cauză, m 3 /s; H i- scăderea nivelului râului în această zonă, m; n - numărul de tronsoane; 8760 este numărul de ore dintr-un an.

Se calculează din ipoteza că întregul debit va fi utilizat pentru a genera energie electrică fără pierderi la transformarea energiei hidraulice în energie electrică.

Potențialele resurse hidroenergetice ale lumii sunt estimate la 35.000 miliarde kWh pe an, resursele potențiale ale Rusiei sunt de 2896 miliarde kWh.

Resursele tehnice hidroenergetice sunt întotdeauna mai mici decât cele teoretice, deoarece iau în considerare pierderile:

presiuni hidraulice în conductele de apă, bazine și secțiuni neutilizate ale cursurilor de apă;
consumul de apă pentru evaporare din rezervoare, filtrare, evacuări în gol etc.;
energie în diverse echipamente hidroenergetice.

Resursele tehnice caracterizează posibilitatea obţinerii energiei în stadiul actual.

Resursele tehnice hidroenergetice ale Rusiei se ridică la 1.670 miliarde kWh pe an, inclusiv 382 miliarde kWh pe an de la hidrocentrale mici.

Producția de energie electrică la centralele hidroelectrice care funcționează în Rusia în 2002 a fost de 170,4 miliarde kWh, inclusiv 2,2 miliarde kWh la centralele hidroelectrice mici.

Resursele hidroenergetice economice depind în mod semnificativ de progresul în sectorul energetic, de distanța hidrocentralei de la locul de conectare la sistemul energetic și de asigurarea regiunii în cauză cu alte resurse energetice, costul, calitatea acestora etc.

Tabelul 4.1 prezintă valorile potențialului hidroenergetic eficient din punct de vedere economic al Rusiei.

Tabelul 4.1 Potențialul hidroenergetic rentabil al Rusiei, TWh/an

În 2003, SHPP-urile rusești au generat aproximativ 2,5 miliarde kWh de energie electrică, ceea ce a reprezentat mai puțin de 0,3% din producția totală de energie electrică în Rusia. Spre comparație, la sfârșitul anilor 1980, centralele hidroelectrice mici din SUA și China generau 28, respectiv 11 miliarde kWh de energie electrică.

În ceea ce privește potențialul lor, resursele hidroelectrice ale Rusiei sunt comparabile cu volumele existente de energie electrică generate de toate centralele electrice din țară, dar doar 15% din acest potențial este utilizat. Datorită creșterii costurilor de producție a combustibililor fosili și a creșterii corespunzătoare a valorii acestuia, pare necesară asigurarea dezvoltării maxime posibile a hidroenergiei. Se presupune că hidroenergia se va dezvolta în primul rând în Siberia și Orientul îndepărtat. În regiunile europene, construcția de mici hidrocentrale va fi dezvoltată în Caucazul de Nord.

Aproximativ 17% din potențialul hidroenergetic total al țării provine din râuri mici. Potențialul energetic complet al acestor râuri este estimat la 360 de milioane de tone echivalent combustibil. pe an, din care tehnic - 125 milioane tone echivalent combustibil. (35%), economic - 65 milioane tone echivalent combustibil. (18%). Se poate realiza prin construirea de centrale hidroelectrice mici.

Aproximativ 40% din potențialul hidroenergetic al râurilor din Caucazul de Nord se află în Daghestan, care în potențialul energetic total este de 50,8 miliarde kWh pe an. Până în anii 1990. Potențialul viabil din punct de vedere economic al râurilor din Daghestan a fost estimat la 16 miliarde kWh. Dintre acestea, 12 miliarde kWh ar fi trebuit să fie dezvoltate de centrale hidroelectrice mari și mijlocii, iar 4 miliarde kWh de centrale hidroelectrice mici. În prezent, există o reevaluare a potențialului fezabil din punct de vedere economic al râurilor din Daghestan, în direcția creșterii acestuia, inclusiv a ponderii atribuibile hidrocentralelor mici.

Pentru anii 1940–1950. a avut loc vârful construcției SHPP, când au fost puse în funcțiune până la 1.000 de instalații anual. Potrivit diferitelor estimări, până în 1955 existau între 4000 și 5000 de centrale hidroelectrice mici în partea europeană a Rusiei. Și numărul total de centrale hidroelectrice mici din URSS după sfârșitul Marelui Războiul Patriotic a fost de 6500 de unități.

La începutul anilor 1950, din cauza tranziției către construcția de mari instalații energetice și conectarea consumatorilor rurali la alimentarea centralizată cu energie, această zonă de energie s-a pierdut sprijinul statului, ceea ce a dus la distrugerea aproape completă și la declinul infrastructurii create anterior. Proiectarea, construcția și producția de echipamente și piese de schimb pentru hidrocentrale mici au încetat.

Până la prăbușirea URSS în 1990, existau doar 55 de SHPP-uri în funcțiune. Conform datelor surse diferite, în prezent există de la 70 la 350 de SHPP-uri care operează în toată Rusia.

În ultimii ani, ponderea energiei electrice generate de centralele hidroelectrice în balanța energetică generală a Rusiei a scăzut. În 1995 era de 21%, în 1996 - 18%, 1997 - 16%. Acest lucru se datorează atât învechirii și uzurii echipamentelor de la giganții hidroenergetici din trecut, cât și creșterii bilanțului energetic al țării a ponderii unei resurse energetice mai convenabile - gazul natural.

Potrivit experților, producția de energie electrică la centralele hidroelectrice va crește în viitorul apropiat. Acest lucru se va întâmpla mai ales în regiunile cu alimentare descentralizată cu energie electrică, datorită punerii în funcțiune a unor noi centrale hidroelectrice mici, care vor înlocui centralele învechite și neeconomice pe motorină.

Scopul principal al SHPP-urilor în următorii ani va fi înlocuirea combustibililor fosili importați în regiunile îndepărtate ale Rusiei pentru a reduce cheltuielile bugetare federale și pentru a crește eficiența și securitatea energetică a regiunilor cu deficit de energie.

Există mai mult de 3.000 de centrale electrice pe motorină în regiunea Orientului Îndepărtat. Furnizarea de energie electrică a regiunii depinde în întregime de stabilitatea aprovizionării combustibil diesel. Datorită costului ridicat al motorinei și a livrării acestuia, a apărut necesitatea înlocuirii acestuia cu alte resurse energetice. Alimentarea cu energie a regiunii poate fi optimizată prin construirea de centrale hidroelectrice mici.

În ultimii ani s-au dezvoltat scheme de utilizare a resurselor hidro și au fost identificate obiecte prioritare pentru eventuale construcție, ținând cont de nevoile consumatorilor. Este planificată construirea a 20 de centrale hidroelectrice mici în peninsula Kamchatka. În primul rând, este planificată punerea în funcțiune a șase hidrocentrale cu o capacitate totală instalată de 50,2 MW. Aceste centrale vor fi construite pe râuri unde nu se dezvoltă piscicultură comercială, sau vor fi construite fără baraje. În a doua fază vor fi puse în funcțiune alte 11 hidrocentrale cu o capacitate totală de 132,8 MW. Până în 2015, va fi finalizată construcția a încă trei hidrocentrale, cu o capacitate totală de 300 MW.

Caucazul de Nord este, de asemenea, o regiune cu deficit energetic. În ultimii ani, au fost construite mici centrale hidroelectrice în Adygea (250 kW), Kabardino-Balkaria (1100 kW), Regiunea Krasnodar(2450 kW).

Potrivit programului de construcție a centralelor hidroelectrice mici în Daghestan, cele mai multe 20 proiecte promițătoareîn bazinul râului Sulak cu o capacitate totală de 46.200 kW, producție de energie electrică de 274,4 milioane kWh și 12 dintre cele mai promițătoare SHPP-uri din sudul Daghestanului, cu o capacitate totală de 11.700 kW, cu o producție totală medie anuală de energie electrică de 68 milioane kWh. SHPP Akhtinskaya (1800 kW), SHPP Agulskaya (600 kW), SHPP Arakulskaya (1200 kW), SHPP Amsarskaya (1000 kW), SHPP Kurushskaya (480 kW), SHPP Bavtugaiskaya (600 kW), SHPP Gunibskaya (1500 kW) în funcțiune ), Maginskaya SHPP (1200 kW), Shinazskaya SHPP (1400 kW).

Programul JSC HydroOGK pentru construcția și restaurarea centralelor hidroelectrice mici prevede punerea în funcțiune a unei capacități de 300 MW la centralele hidroelectrice mici până în 2010 și 3000 MW de capacitate până în 2020 (în principal în Caucazul de Nord).

Extinderea rețelei de mici hidrocentrale va face posibilă alimentarea integrală cu energie electrică a zonelor muntoase, ceea ce va duce la o îmbunătățire dramatică a condițiilor sociale de viață a locuitorilor de la munte, la extinderea celor existente și la crearea de noi industrii ( sisteme de irigare, ateliere de producere a materialelor de construcție, sisteme de alimentare cu apă și canalizare, complexe agroindustriale etc.) și, în consecință, la crearea de locuri de muncă suplimentare. În cele din urmă, furnizarea de energie electrică în zonele muntoase pe baza utilizării energiei hidraulice regenerabile și ecologice va contribui la renașterea și dezvoltarea satelor de munte îndepărtate și la consolidarea populațiilor indigene.

Crearea de presiune și echiparea principală a centralelor hidroelectrice

Pentru a crea presiune la o centrală hidroelectrică, pot fi utilizate următoarele scheme:

baraj, în care presiunea este creată de un baraj;
derivație, atunci când presiunea este creată folosind derivația (deviația, deviația), realizată sub formă de canal, tunel sau conductă;
combinate, în care presiunea este creată de un baraj și deviere.

Schema de baraj prevede crearea unei ape interioare până la nivelul cursului de apă prin construirea unui baraj. Rezervorul rezultat poate fi folosit ca rezervor de reglare, permițând acumularea periodică a rezervelor de apă și utilizarea mai completă a energiei cursului de apă.

În schema de deviere, apa este îndepărtată din canalul natural printr-o conductă artificială care are o pantă longitudinală mai mică. Nivelul apei la capătul unei astfel de conducte este mai mare decât nivelul apei din râu, iar această diferență de nivel este presiunea hidrocentralei. Cu cât panta râului este mai mare și cu cât devierea este mai lungă, cu atât înălțimea care poate fi obținută este mai mare. Deviația poate fi fără presiune - un canal, tavă, tunel fără presiune sau presiune - tunel sub presiune, conductă. În practică, există scheme de hidrocentrale mixte: sisteme de deviere a barajului, în care presiunea este creată atât de baraj, cât și de deviere, și sisteme de deviere mixtă, în care există atât conducte de presiune, cât și conducte de curgere liberă.

Hidrocentralele de deviere sunt construite pe râuri de munte și zone de la poalele dealurilor unde există pante semnificative. Folosind devierea, pot fi obținute presiuni de 1000 m sau mai mult.

Principalele echipamente de putere ale centralelor hidroelectrice sunt turbinele hidraulice și generatoarele.

O turbină hidraulică transformă energia mișcării apei în energie mecanică de rotație a rotorului său. În funcție de principiul conversiei energiei, turbinele hidraulice sunt împărțite în active și reactive.

Turbinele active folosesc partea cinetică a energiei de curgere (presiunea vitezei).

Turbinele de reacție (Fig. 4.1) folosesc predominant energia potențială a fluxului (energia de presiune).

Orez. 4.1. Turbină axială cu jet

La o centrală hidroelectrică, turbina și generatorul sunt conectate printr-un arbore comun. Frecvențele de rotație ale acestora depind de numărul de perechi de poli ai rotorului generatorului și de frecvența curentului alternativ, care trebuie să corespundă cu cea standard. Pentru a obține viteze unitare apropiate de optime, turbinele cu coeficienți de viteză mici sunt utilizate la presiuni mari, iar cu coeficienți de viteză mari la presiuni mari. valori mari acest coeficient.

Asociația INSET (Sankt. Petersburg) produce unități hidraulice pentru centrale hidroelectrice mici cu o capacitate unitară de până la 5000 kW și pentru microcentrale hidroelectrice cu o capacitate de la 3 la 100 kW. Unitățile hidraulice sunt proiectate pentru funcționare într-o gamă largă de presiuni și debite cu caracteristici energetice ridicate și sunt produse cu elice, turbine radiale-axiale și cu cupe. Setul de livrare include de obicei o turbină, un generator și un sistem de control automat pentru o unitate hidraulică.

JSC Tyazhmash (Syzran) furnizează turbine hidraulice cu o capacitate de 15.000 pentru centrale hidroelectrice mici și, de asemenea, efectuează reparații și restaurarea componentelor individuale, instalarea și punerea în funcțiune a echipamentelor.

Echipamentele hidroenergetice pentru centralele hidroelectrice mici sunt dezvoltate de NPO RAND (Sankt Petersburg). Au fost create turbine hidraulice care fac posibilă utilizarea eficientă a presiunilor joase. Puterea unor astfel de instalații variază de la 6–20 până la 2500 kW.

În ultimii ani, au fost dezvoltate turbine hidraulice submersibile cu curgere liberă care folosesc viteza de curgere a apei în cursurile de apă pentru a genera energie și nu necesită construcția de baraje. Pentru amplasarea turbinelor hidraulice submersibile se pot folosi cursuri de apa care au suficienta latime si adancime, precum si o viteza de curgere a apei de aproximativ 3 m/s.

Turbinele hidraulice submersibile portabile pot fi utilizate pe scară largă dacă este necesar pentru a genera rapid energie electrică cu timp și costuri financiare minime.

Microcentrale hidroelectrice (cu o capacitate de până la 100 kW) pot fi instalate aproape oriunde. Unitatea hidraulică constă dintr-o unitate de putere, un dispozitiv de admisie a apei și un dispozitiv reglare automată(Fig. 4.2).

Orez. 4.2. Microhidrocentrala

Microcentralele hidroelectrice sunt simple. Sunt fiabile, ecologice, compacte și se plătesc rapid. În primul rând, microhidrocentralele sunt solicitate ca surse de energie electrică pentru sate, ferme, sate de vacanță și ferme; mori, industriile miciîn zone îndepărtate, muntoase și greu accesibile, unde nu există linii electrice în apropiere (și construirea unor astfel de linii acum durează mai mult și este mai costisitoare decât achiziționarea și instalarea de microcentrale hidroelectrice).

Un număr mare de microhidrocentrale pot fi construite pe complexe hidroelectrice de alimentare cu apă și irigații. În sistemele de alimentare cu apă, în tronsoane ale traseului cu o diferență mare de cotă la suprafață, în locul diferitelor tipuri de absorbante de energie (presiune) se pot construi microcentrale hidroelectrice. Cu debite de apă cuprinse între 5 și 100 l/s, puterea acestora poate ajunge de la 20 la 200 kW.

Soluții interesante de proiectare sunt implementate de unii companii străine. Figura 4.3 prezintă proiectarea unui baraj gonflabil de deversor oferit de Dyrhoff. În locul materialelor tradiționale pentru baraje: beton, oțel și lemn, compania folosește o „bule” din cauciuc armat. Pentru a crea presiune, barajul este umflat cu aer sau umplut cu apă cu o presiune cu 20-30% mai mare decât presiunea (h).

Orez. 4.3. Baraj gonflabil deversor

„Bula” este ținută pe o bază de beton folosind ancore. Compresorul sau pompa este conectată la cavitatea internă a barajului printr-o conductă situată în fundația de beton. Comoditatea acestui design constă în faptul că, dacă este necesar, puteți elibera rapid și ușor aerul din cavitate, iar „bula” se va scufunda în fund, permițând apei să treacă liber în aval. Această proprietate a barajului poate fi utilizată cel mai bine pe râurile cu inundații de mare creștere rapidă pentru trecerea apei. Este posibil să se utilizeze aceste baraje pentru trecerea sezonieră a peștilor și a gheții. Avantajele acestui baraj, conform producătorului, sunt costul redus, ușurința în exploatare și costurile minime de exploatare.

Orez. 4.4. Coanda Screen Dam

Un alt proiect, nu mai puțin interesant, este barajul de captare a apei cu sita Coanda (Fig. 4.4). Astăzi, peste 40 de prize de apă ale micilor centrale hidroelectrice din Europa sunt echipate cu astfel de ecrane. Aceste ecrane se autocurăță și, prin urmare, necesită costuri de operare reduse. În esență, priza de apă constă dintr-un baraj deversor, prin creasta căruia curge apă și pe avalul căruia se află o suprafață profilată înclinată a unui ecran din material rezistent la coroziune. Prin structura de zăbrele a ecranului, apa cade și intră în conducta sau canalul care furnizează apă la centrala hidroelectrică. Datorită configurației speciale a barelor de ecran, resturile plutitoare, sedimentele și peștii se rostogolesc pe ecran cu o parte din apă. Ecranul Coanda este capabil să elimine 90% din particulele de până la 0,5 mm.

Dezvoltarea accelerată a microhidroenergiei poate fi determinată de accidente care devin tot mai frecvente în sistemul energetic al țării, întrucât unitățile hidraulice pot fi surse de energie autonomă. Un alt factor de accelerare este Cerințe de mediu la energia generată, care a devenit și mai relevantă în legătură cu intrarea în vigoare a Protocolului de la Kyoto.

Astăzi, hidrocentralele mici (microhidrocentrale) au devenit deja răspândite în multe țări ale lumii. Acestea se caracterizează prin ore lungi de funcționare, marje semnificative de proiectare și fiabilitate ridicată și nu necesită prezența constantă a personalului de întreținere. Consecințele asupra mediului ale construcției și exploatării centralelor centrale sunt minime. Hidroenergia mică este practic independentă de condițiile meteorologice și este capabilă să ofere consumatorului o alimentare stabilă cu energie electrică. SHPP-urile generează energie electrică ieftină, iar perioada de rambursare a acestora nu depășește 3-5 ani.

Energia și puterea centralelor hidroelectrice

Puterea (kW) la arborele turbinei hidraulice este determinată ca

unde Q t este debitul de apă prin turbina hidraulică m 3 /s; H - cap turbină ținând cont de pierderi, m; η t - coeficient acțiune utilă(eficiență) turbină (η t = 0,93–0,96).

Putere electrică a generatorului

unde gena η este randamentul hidrogeneratorului, de obicei egal cu 0,97.

Puterea unității este reglată prin modificarea debitului de apă care trece prin turbina hidraulică. Capacitatea energiei hidroelectrice în i al-lea moment de timp este egal cu

unde Q g i, H g i, η g i sunt debitul, presiunea și randamentul centralei hidroelectrice din i al-lea moment în timp.

Generarea de energie hidroelectrică (kW h) pentru perioada de timp T (h) este determinată de formula

Producția anuală de energie electrică a unei centrale hidroelectrice nu este o valoare constantă, ci variază în funcție de volumul scurgerii care intră în rezervor, de gradul de reglare a acestuia și de condițiile de funcționare ale hidrocentralei.

Puterea electrică furnizată consumatorului este mai mică decât puterea produsă de centrala hidroelectrică. Suma tuturor pierderilor în timpul transportului de energie electrică de la o centrală hidroelectrică la consumator este estimată folosind randamentul sistemului de transport și conversie η trans = 0,92–0,93.

Capacitatea instalată a unei centrale hidroelectrice N gura este determinată ca suma capacităților nominale (certificate) ale generatoarelor instalate pe aceasta. Ea corespunde puterii maxime pe care o poate dezvolta o hidrocentrala.

Centrale de acumulare prin pompare

O centrală de stocare cu pompare (PSPP) este proiectată pentru a redistribui energia și puterea în sistemul de alimentare în timp. În timpul orelor de vârf, PSPP funcționează ca o stație de pompare. Datorită energiei consumate, pompează apă din bazinul inferior în cel superior și creează rezerve de hidroenergie (Fig. 4.5).

Orez. 4.5. Diagramă schematică PSPP

În timpul orelor de sarcină de vârf, centrala de acumulare prin pompare funcționează ca o centrală hidroelectrică. Apa din amonte este trecută prin turbine în aval, iar centrala de acumulare prin pompare generează și furnizează energie electrică rețelei electrice. În timpul funcționării, o centrală cu acumulare prin pompare, din cauza diferenței de tarife, consumă energie electrică ieftină și produce energie electrică mai scumpă în perioadele de vârf (noaptea costul energiei electrice este mai mic din cauza cererii scăzute, iar ziua nu există suficientă electricitate). Prin umplerea golurilor de sarcină din sistemul de alimentare, centralele cu acumulare prin pompare permit funcționarea termică și centrale nucleareîn modul cel mai economic și sigur, reducând în același timp drastic consumul specific de combustibil pentru producerea a 1 kWh de energie electrică în sistemul de alimentare.

Astfel, PSPP nu generează energie, ci doar o redistribuie în timp prin pomparea apei din bazinul inferior în cel superior noaptea și utilizarea energiei stocate în perioadele de sarcină maximă prin trecerea apei din bazinul superior în cel inferior prin turbinele PSPP.

Avantajul centralelor cu acumulare prin pompare este cantitatea redusă de investiții de capital specifice necesare și numărul de personal operațional. Nu necesită râuri mari, au un impact mai mic asupra mediului decât alte surse de energie, funcționează bine și sunt utilizate pe scară largă în modul compensator sincron, generând putere reactivă.

PSPP-urile folosesc în principal mașini hidraulice reversibile, care funcționează atât în regim de pompă, cât și în regim de turbină, și mașini electrice reversibile, care funcționează ca generator sau motor electric. Mașinile hidraulice reversibile creează presiuni de până la 1000 m.

Eficiența unei centrale cu acumulare prin pompare depinde în mare măsură de cantitatea de presiune utilizată: cu cât aceasta este mai mare, cu atât este mai eficientă centrala cu acumulare prin pompare, ceea ce se datorează în primul rând scăderii capacității piscinelor. Astfel, investițiile de capital specifice în centralele cu acumulare prin pompare cu o creștere a presiunii de la 100 la 500 m sunt reduse cu 20–25%.

În țările industrializate, punerea în funcțiune intensivă a noilor capacități hidroenergetice este asigurată, de regulă, de construcția de centrale cu acumulare prin pompare.

Zagorskaya PSPP-1 este primul și până acum singurul PSPP din Rusia. PSPP-1 este situat la 100 km nord de Moscova, pe râul Kunya, care alimentează bazinul inferior al PSPP. În timpul construcției sale s-a folosit diferența naturală de înălțime dintre bazinele superioare și inferioare, ajungând la 100 m. Odată cu lansarea ultimei unități în 2000, PSPP-1 și-a atins capacitatea de proiectare de 1200 MW. Pentru a rezolva alimentarea cu energie a regiunii centrale a Rusiei, este necesar să se construiască încă patru stații similare.

Spre deosebire de centralele hidroelectrice, centralele cu acumulare prin pompare folosesc apa într-un ciclu închis pentru a genera electricitate și pentru a provoca daune minime mediu inconjurator. Pentru a reface pierderile de apă din cauza evaporării și infiltrațiilor în pământ, apa este reîncărcată, circulând între ambele bazine. Reîncărcarea se realizează dintr-o sursă deschisă și debitul său este mult mai mic decât debitul de circulație.

De atunci au fost construite și exploatate cu succes centrale hidroelectrice mici în condiții nordice specifice sfârşitul XIX-lea V. Începând cu anii 1940, construcția de centrale electrice mici și mini-hidroelectrice (SHPP) a fost practicată pe scară largă în Rusia. Lipsa unei capacități de generare suficiente în sistemele energetice centralizate, precum și costul ridicat al conectării la acestea, au făcut ca opțiunea de construire și exploatare a SHPP-urilor să fie destul de rentabilă. Practic, aceștia funcționau ca producători independenți de energie, izolați de marile sisteme energetice. Până în 1959, numărul hidrocentralelor mici era de aproximativ 5 mii, iar capacitatea lor totală a ajuns la 482 MW. În teritoriul Krasnoyarsk în 1961, în regiunea Yenisei de Nord, pe râu. A intrat în funcțiune Yenashimo HPP cu o capacitate de 5.500 kW.

Extinderea construcției de mari centrale electrice simultan cu construcția intensivă a liniilor electrice în anii 1960 - 1970. a făcut nerentabilă exploatarea minihidrocentralelor din lipsa de sisteme moderne reglare și control automat, precum și lipsa specialiștilor calificați.

Recent, țara a reluat lucrările la proiectarea și construcția de hidrocentrale mici și microhidroelectrice.

Pe teritoriul Rusiei, chiar și în zonele cu sisteme electrice dezvoltate, există un număr semnificativ de mici consumatori izolați, a căror alimentare se realizează din surse autonome. Această categorie include zonele rurale îndepărtate aşezări, câmpuri miniere, așezări ale crescătorilor de vite, vânători și pescari, ferme, precum și alți mici consumatori aflați în zone inaccesibile și îndepărtate. Pentru aceste zone este indicat să folosiți centrale hidroelectrice mici.

Centralele hidroelectrice mici pot fi implementate sub formă de stații de joasă presiune și cu curgere liberă. Microhidrocentralele cu curgere liberă de tip submersibil și plutitor cu o putere de până la 100 kW au un cost minim de fabricație, instalare și exploatare. Microcentrale hidroelectrice submersibile cu funcționare pe tot parcursul anului sunt convenabile pentru satele mici și ferme. Ele pot fi folosite de sine stătător sau în paralel centrale diesel. Instalatiile plutitoare pot fi folosite vara in partide de prospectare, pe pasuni etc.

În condițiile Siberiei, un număr mare de râuri mici, cu rezervele necesare de resurse hidro, face posibilă rezolvarea destul de economică a problemei alimentării cu energie a consumatorilor cu putere redusă.

Alegerea designului optim al unei centrale hidroelectrice mici este o sarcină complexă, inclusiv alegerea parametrilor de proiectare ai cursului de apă și puterea unui modul, proiectarea turbinei și a generatorului și amenajarea întregii centrale electrice. Utilizarea microcentralelor hidroelectrice flotante este mai ieftină, iar designul în sine este mult mai simplu. Dezavantajul său este caracterul sezonier al lucrării și cerința ca pe râu să nu existe rafting din lemn.

Microhidrocentrala cu o capacitate de 16 kW a fost produsă de uzina Tyazhelektromash din Bishkek din 1988. Studiul de proiectare al stației, inclusiv al turbinei hidraulice, a fost realizat de Institutul de proiectare, construcție și tehnologie (PKTI) pentru automatizarea și metrologia apei din Bishkek.

Un sistem de stabilizare a tensiunii și frecvenței de tip auto-balast a fost dezvoltat în Tomsk și adus la producția de masă ca urmare a eforturilor comune ale TPU și PKTI „Automatizarea și metrologia apei”.

În siberiană Universitatea Federală sub conducerea profesorilor A.L. Vstovsky și M.P. Golovin, au fost elaborate proiecte preliminare ale generatoarelor sincrone montate la capăt cu excitație de la magneți permanenți, care au o viteză de rotație de la 75 rpm la 1500 rpm și permit utilizarea lor în instalații fără multiplicator (greutate și dimensiunile acestor generatoare în comparație cu cele produse în serie, ținând cont de masa multiplicatorului, sunt cu 35–40% mai mici, iar costul lor va fi, de asemenea, mai mic în condițiile unei producții în masă care funcționează bine). S-a determinat viteza de curgere, adâncimea și lățimea unor râuri siberiene pe care este posibilă instalarea în modul de microcentrale microhidroelectrice plutitoare cu curgere liberă cu o capacitate de până la 50 kW.

Proiectarea unei microcentrale hidroelectrice dezvoltată la Universitatea Federală Siberiană bazată pe un generator montat la capăt, condus de o turbină ortogonală, a făcut posibilă crearea unei surse autonome de alimentare cu energie, care din punct de vedere al indicatorilor cantitativi și calitativi nu are analogi în lume. practică. Proiectarea unei centrale electrice autonome datorită utilizării generatorului propus în ea este transportabilă, are dimensiuni și greutate relativ mici și o schemă simplificată de instalare și funcționare. La fabricarea unui generator, nu este nevoie de echipamente specializate.