Мини ГЭС. Микрогидроэлектростанции

Малая гидроэлектростанция или малая ГЭС (МГЭС) - гидроэлектростанция, вырабатывающая сравнительно малое количество электроэнергии и состоящая из гидроэнергетических установок с установленной мощностью от 1 до 3000 кВт.

Микро-гидроэлектростанция предназначена для преобразования гидравлической энергии потока жидкости в электрическую для дальнейшей передачи сгенерированной электроэнергии в энергосистему. Под термином микро подразумевается, что данная гидроэлектростанция устанавливается на малых водных объектах - небольших речках или даже ручьях, технологических протоках или перепадах высот систем водоподготовки, а мощность гидроагрегата не превышает 10 кВт.

МГЭС разделяют на два класса: это микро-гидроэлектростанции (до 200 кВт) и мини-гидроэлектростанции (до 3000 кВт). Первые применяются в основном в домохозяйствах, и на небольших предприятиях, вторые - на более крупных объектах. Для владельца загородного дома или небольшого бизнеса, очевидно больший интерес представляют первые.

Исходя из принципа действия, микро-гидроэлектростанции разделяют на следующие типы:

Водяное колесо . Это колесо с лопастями, установленное перпендикулярно поверхности воды и наполовину в неё погруженное. В процессе работы вода давит на лопасти и заставляет вращаться колесо.

С точки зрения простоты изготовления и получения максимального КПД с минимальными затратами, эта конструкция хорошо работает. Поэтому часто применяется и на практике.

Гирляндная мини-ГЭС . Представляет собой перекинутый с одного берега реки на другой трос с жестко закрепленными на нем роторами. Поток воды вращает роторы, а от них вращение передаётся на трос, один конец которого соединен с подшипником, а второй - с валом генератора.

Недостатки гирляндной ГЭС: большая материалоемкость, опасность для окружающих (длинный подводный трос, скрытые в воде роторы, перегораживание реки), низкий КПД.

Ротор Дарье . Это вертикальный ротор, который вращается за счет разности давлений на его лопастях. Разница давлений создается за счет обтекания жидкостью сложных поверхностей. Эффект подобен подъемной силе судов на подводных крыльях или подъемной силе крыла самолета. Фактически, МГЭС данной конструкции идентичны одноименным ветрогенераторам, но располагаются в жидкостной среде.

Ротор Дарье сложен в изготовлении, в начале работы его нужно раскрутить. Но он привлекателен тем, что ось ротора расположена вертикально и отбор мощности можно производить над водой, без дополнительных передач. Такой ротор будет вращаться при любом изменении направления потока. Как и у его воздушного собрата, КПД ротора Дарье уступает КПД МГЭС пропеллерного типа.

Пропеллер . Это имеющий вертикальный ротор подводный «ветряк», который в отличие от воздушного, имеет лопасти минимальной ширины всего в 2 см. Такая ширина обеспечивает минимальное сопротивление и максимальную скорость вращения и выбиралась для наиболее часто встречающейся скорости потока - 0.8-2 метра в секунду.

Пропеллерные МГЭС , также как и колесные, просты в изготовлении и обладают сравнительно высоким КПД, их частое применение этим и обусловлено.

Классификация Мини ГЭС

Классификация по вырабатываемой мощности (области применения) .

Вырабатываемая микро ГЭС мощность определяется сочетанием двух факторов, первый это напор воды, поступающей на лопасти гидротурбины, которая приводит в действие вырабатывающий электроэнергию генератор, и второй фактор - расходом, т.е. объемом воды, проходящем, через турбину за 1 секунду. Расход является определяющим фактором при отнесении ГЭС к определенному типу.

По вырабатываемой мощности МГЭС подразделяются на:

• Бытовые мощностью до 15 кВт: используются для обеспечения электроэнергией частных домовладений и ферм.
• Коммерческие мощностью до 180 кВт: питают электроэнергией небольшие предприятия.
• Промышленные мощностью свыше 180 кВт: генерируют электроэнергию на продажу, либо энергия передается на производство.

Классификация по конструкции

Классификация по месту установки

• Высоконапорные - более 60 м;
• Средненапорные - от 25 м;
• Низконапорные - от 3 до 25 м.

Данная классификация подразумевает, что электростанция работает на разных частотах вращения, и для ее механической стабилизации принимается ряд мер, т.к. скорость потока зависит от напора.

Составные части Мини ГЭС

Электрогенерирующая установка малой ГЭС состоит из турбины, генератора и системы автоматического управления. Часть элементов системы аналогичны для или . Основные элементы системы:

• Гидротурбина с лопатками, соединённая валом с генератором
• Генератор . Предназначен для выработки переменного тока. Присоединяется к валу турбины. Параметры генерируемого тока быть относительно нестабильны, однако ничего похожего на скачки мощности при ветряной генерации не происходит;
• Блок управления гидротурбиной обеспечивает пуск и останов гидроагрегата, автоматическую синхронизацию генератора при подключении к энергосистеме, контроль режимов работы гидроагрегата, аварийную остановку.
• Блок балластной нагрузки , предназначенный для рассеивания неиспользуемой потребителем на данный момент мощность, позволяет избежать выхода из строя электрогенератора и системы контроля и управления.
• Контроллер заряда/ стабилизатор : предназначен для управления зарядом аккумуляторных батарей, контроля поворота лопастей и преобразования напряжения.
• Банк АКБ : накопительная ёмкость, от размера которой зависит продолжительность функционирования в автономном режиме питаемого ею объекта.
• Инвертор , во многих гидрогенерирующих системах применяются инверторные системы. При наличии банка АКБ и контроллера заряда, гидросистемы мало чем отличаются от других систем, применяющих ВИЭ.

Мини ГЭС для частного дома

Рост тарифов на электроэнергию и отсутствие достаточных мощностей, делают актуальными вопросы о применение бесплатной энергии возобновляемых источники в домашних хозяйствах. По сравнению с другими источниками ВИЭ, мини ГЭС представляют интерес, так как при равной мощности с ветряком и солнечной батареей они способны выдать за равный промежуток времени гораздо больше энергии. Естественное ограничение на их применение является отсутствие реки

Если возле вашего дома протекает небольшая река, ручей или имеют место перепады высот на озерных водосбросах, то значит у вас имеются все условия для установки мини ГЭС. Потраченные на её приобретение деньги быстро окупятся - вы будете в любое время года обеспечены дешёвой электроэнергией, независимо от погодных условий и иных внешних факторов.

Основным показателем, который указывает на эффективность использования МГЭС является скорость потока водоема. Если скорость меньше 1 м/с, то необходимо принять дополнительные меры по его разгону, например, сделать обводной канал переменного сечения или организовать искусственный перепад высот.

Преимущества и недостатки микрогидроэнергетики

К преимуществам мини гэс для дома можно отнести:

• Экологическая безопасность (с оговорками для рыб-мальков) оборудования и отсутствие необходимости затопления больших площадей с колоссальным материальным ущербом;
• Экологическая чистота получаемой энергии. Отсутствует влияние на свойства и качество воды. Водоемы можно использовать и для рыбохозяйственной деятельности, и как источники водоснабжения населения;
• Низкую стоимость получаемой электроэнергии, которая в разы дешевле вырабатываемой на ТЭС;
• Простоту и надёжность применяемого оборудования, и возможность его работы в автономном режиме (как в составе, так и вне сети электроснабжения). Вырабатываемый ими электрический ток соответствует требованиям ГОСТа по частоте и напряжению;
• Полный ресурс работы станции - не менее 40 лет (не менее 5 лет до капитального ремонта);
• неисчерпаемость используемых для выработки энергии ресурсов.

Основной недостаток микро-гэс это относительная опасность для обитателей водной фауны, т.к. вращающиеся лопатки турбин, особенно в скоростных потоках, могут представлять угрозу для рыб или мальков. Условным недостатком можно так же считать ограниченность применения технологии.

Нетрадиционная энергетика – именно на ней в настоящее время сосредоточено пристальное внимание всего мира. И это довольно легко объяснить. Приливы, отливы, морской прибой, течения малых и больших рек, магнитное поле Земли и наконец, ветер — есть неисчерпаемые источники энергии, причем дешевой и возобновляемой энергии и было бы большой ошибкой не воспользоваться таким подарком матушки природы. Еще одним плюсом такой энергетики — это возможность обеспечить дешевой электроэнергией труднодоступные районы, ну скажем высокогорные районы или глухие таежные деревушки, другими словами те населенные пункты, куда тянуть линию электропередач нецелесообразно.

А вы знаете, что 2/3 территории России не подключены к энергетической системе? Существуют даже населенные пункты, где электричества не было никогда, и это не обязательно поселки Крайнего Севера или бескрайней Сибири. Электроэнергия, например, не подведена к некоторым населенным пунктам Урала, а ведь эти районы никак нельзя назвать неблагополучными в отношении энергетики. А между тем электрификация труднодоступных населенных пунктов не такая уж и сложная проблема, ведь трудно найти поселение, где бы не было речушки или хотя бы маленького ручейка — вот вам и выход из положения. Именно на таком ручейке, не говоря уже о речке и можно установить мини ГЭС.

Так что же это такое мини и малые ГЭС? Это маленькие станции по производству электроэнергии при помощи использования течения имеющихся на месте водных ресурсов. Маленькими же считаются ГЭС, мощность которых менее 3 тысяч киловатт. И относятся они к малой энергетике. Такая энергетика стала стремительно развиваться в последнее десятилетие. Что в свою очередь связано со стремлением нанести как можно меньший экологический вред природе, которого не избежать при строительстве крупных ГЭС. Ведь большие водохранилища изменяют ландшафт, уничтожают естественные нерестилища, перекрывают миграционные пути для рыбы и что самое главное через какое-то время они обязательно превратятся в болото. Развитие малой энергетики так же связано с обеспечением энергией труднодоступных и изолированных мест, а также с быстрой окупаемостью (в течение пяти лет) капиталовложений.

Обычно МГЭС (малая ГЭС) состоит из генератора, турбины и системы управления. Делятся МГЭС и по типу использования, это в первую очередь приплотинные станции с водохранилищами, занимающими не большую площадь. Существуют станции, которые работают без сооружения плотины, а просто за счет свободного течения реки. Есть станции, Для работы которых используются уже существующие перепады воды, то ли природного, то ли искусственного происхождения. Природные перепады часто встречаются в горной местности, искусственные – это обычные объекты водного хозяйства от сооружений, приспособленных для судоходства, до комплексов очистки воды включая питьевые водоводы и даже канализационные стоки.

Малая гидроэнергетика по своим технико-экономическим возможностям превышает такие источники малой энергетики как станции использующие энергию ветра, солнечную энергии и биоэнергетические станции вместе взятые. В настоящее время они могут производить примерно 60 миллиардов кВт/ч за год, но, к сожалению, этот потенциал используется крайне слабо, всего на 1%. До конца 60-х годов в эксплуатации находились тысячи МГЭС, сегодня их насчитывается несколько сотен. Все это последствия перекосов советского государства связанных с ценовой политикой и не только.

Но вернемся к вопросу экологических последствий при строительстве МГЭС. Основным достоинством малых гидроэлектростанций — это полная безопасность с экологической точки зрения. Свойства воды как химические, так и физические при строительстве и эксплуатации этих объектов не изменяются. Водоемы можно использовать как водохранилища для питьевой воды и для разведения рыбы. Но основным достоинством есть, то, что для МГЭС совсем не обязательно сооружать крупные водохранилища наносящих огромный материальный ущерб и затопление больших территорий.
Кроме этого такие станции обладают еще рядом достоинств: это и простота конструкции, и возможность полной механизации, при их эксплуатации присутствие человека совсем не обязательно. Вырабатываемая электроэнергия соответствует общепринятым стандартам, как по напряжению, так и по частоте. Автономию такой станции тоже можно считать большим плюсом. Большой у МГЭС и рабочий ресурс — 40 лет и более.

В России к малой гидроэнергетике относят бесплотинные гидроэлектростанции (ГЭС), мощность которых не превышает 30 МВт, а мощность единичного гидроагрегата составляет менее 10 МВт. Такие ГЭС, в свою очередь, делятся на:

• микро-ГЭС (мощностью от 1.5 до 100 кВт);
• малые ГЭС (мощньстью от 100 кВт до 30 МВт).

Примеры малых ГЭС в России: Республика Тыва - МГЭС установленной мощностью 168 кВт; Республика Алтай - МГЭС мощностью 400 кВт; Камчатская область — ГЭС-1 мощностью 1.7 МВт на реке Быстрая, каскад Толмачевских ГЭС.

Микро- и малые ГЭС играют большую роль в энергоснабжении отдаленных районов, являющихся энергодефицитными и занимающих до 40% территории России. Развитие малой гидроэнергетики в регионах обеспечивает:

• создание собственных региональных генерирующих мощностей и снижение дефицита электроэнергии в регионе;
• надежное электроснабжение качественной электроэнергией населенных пунктов в удаленных районах и на концевых участках магистральных линий электропередачи;
• достижение экономической и социальной стабильности в населенных пунктах, которые до настоящего времени не подключены к единой энергетической системе;
• снижение дотационности регионов, связанной с закупкой и завозом топлива в труднодоступные районы.

Одним из главных преимуществ малых гидроэлектростанций (МГЭС) эксперты называют общественное отношение к подобным проектам. Такие станции наносят экологии гораздо меньше вреда, чем большие ГЭС. Среди других преимуществ выделяется также благоприятное влияние МГЭС на региональное развитие и стимулирование бизнеса за счет рынка малой гидроэнергетики.

В настоящее время действующие на территории России малые ГЭС обеспечивают около 2.2 млрд. кВт·ч/год, а их технических потенциал оценивается в 382 млрд. кВт·ч/год.

Природные условия, характерные для европейской части России, могут обеспечить выработку электроэнергии на малых ГЭС, полностью удовлетворяющую потребности районов, экономика которых ориентирована на сельхозпроизводство. Строительство малых ГЭС позволит также эффективно использовать водные ресурсы рек в целях водоснабжения, рыболовства, транспорта и пр.

Перечень потенциальных источников энергии для малой гидроэнергетики необычайно широк. Это небольшие реки, ручьи, естественные перепады высот на озерных водосбросах и на оросительных каналах ирригационных систем. Турбины малых ГЭС можно использовать в качестве гасителей энергии на перепадах высот питьевых и других трубопроводов, предназначенных для перекачки различных видов жидких продуктов. Кроме того, установка небольших гидроэнергоагрегатов возможна на технологических водотоках, таких как промышленные и канализационные сбросы.

Подсчитано, что энергетический потенциал малой гидроэнергетики в России превышает потенциал таких возобновляемых источников энергии, как ветер, солнце и биомасса вместе взятых. Однако Россия, обладая таким громадным потенциалом, в настоящее время в силу ряда причин значительно отстаёт от других стран в использовании этого ресурса.

Таблица 1. Потенциал МГЭС в РФ (млрд. кВт·ч/год)

Источник: www.ne-fund.ru

В качестве основных факторов ускорения развития малой гидроэнергетики в России можно назвать:

• аварии, участившиеся в энергосистеме страны (гидроагрегаты могут быть источниками автономного питания);
• требования экологичности вырабатываемой энергии, которые стали особенно актуальными в связи с введением в действие Киотского протокола.

Первоочередными объектами рассмотрения для сооружения МГЭС являются существующие и незадействованные гидроузлы. По предварительным оценкам, 58% средних и 90% небольших водохранилищ страны (это 20 и 1 млн. м3 соответственно) не используются для выработки электроэнергии.

Энергоэкологической нишей для малых ГЭС может стать водоснабжение промышленности городов и пр. В системах водоснабжения на участках трассы с большой разницей отметок поверхности вместо различного рода шахтных сопряжений, энергогасителей и других сооружений могут быть построены микро-ГЭС. При расходах воды в пределах от 5 до 100 л/с их мощность может достигать от 20 до 200 кВт.

Рентабельность малых ГЭС обеспечивается упрощением схемы их управления (например, за счет балластной нагрузки) и работы без обслуживающего персонала. Эффективность МГЭС может быть повышена также за счет многоцелевого использования ее сооружений, а также при выдаче мощности в местную сеть (без длинных ЛЭП).

Программа развития малой гидроэнергетики

В настоящее время ОАО «ГидроОГК» (www.gidroogk.ru, крупнейшая федеральная гидроэлектрогенерирующая компания) разрабатывает комплексный план развития малой гидроэнергетики на 2008-2010 годы и на перспективу до 2020 года, предусматривающий ввод до 2010 года более 300 МВт установленной мощности. Основные створы сосредоточены в Центральной части, на Северо-западе России, в Поволжье, на Урале и на Кавказе (более 290 створов).

Таблица 2. План ввода мощностей

Год	МВт
2007	5
2008	20
2009	125
2010	150
2011-2020	не менее 700
Итого к 2020 г.	не менее 1000

Источник: www.ne-fund.ru

Целью данной программы является реализация экономически эффективных проектов в области строительства и реконструкции МГЭС суммарной (общей) установленной мощностью не менее 1000 МВт в период до 2020 года, а также привлечение частных инвестиций в реализацию проектов.

Таблица 3. Проекты строительства малых ГЭС

Регион	Название МГЭС	Установ- ленная мощность, МВт	Средне- годовая выработка, млн. кВт·ч	Объем инвестиций* (вкл. НДС), млн. руб.	Период окупа- емости*, лет	Этап реализации проекта
Кабардино- Балкарская Республика	Адыр-Су МГЭС	24.5	92.5	1 112**	9	Разработка обоснования инвестиций
	Зарагижская МГЭС	15.0	65.5	921**	8	Разработка обоснования инвестиций
	Верхнебалкарская МГЭС	14.7	76.0	546	7	Разработка обоснования инвестиций
	Адыл-Су МГЭС-1 и МГЭС-2 (двухступенчатый каскад)	14.4	60.3	714**	10	Разработка ТЭО
Республика Дагестан	Курминская МГЭС	15.0	57.5	624	9	Разработка ТЭО
Проект строительства трех МГЭС в Южном Дагестане	Шиназская МГЭС	1.4	7.0	171	8	Строительно- монтажные работы
	Аракульская МГЭС	1.4	6.0
	Амсарская МГЭС	1.0	4.0
Республика Северная Осетия-Алания	Фиагдонская МГЭС	4.0	22.0	150	6	Разработка ТЭО
Всего		91.4	390.8	4 238

* Расчеты являются предварительными и подлежат уточнению.

** В том числе 205 млн. рублей за счет средств ФЦП «Юг России».

Малая гидроэнергетика

В России энергетический потенциал малых рек очень велик. Число малых рек превышает 2,5 млн (цифра проверена)., их суммарный сток превышает 1000 км3 в год. По оценкам специалистов сегодняшними доступными средствами на малых ГЭС в России можно производить около 500 млрд. кВтч электроэнергии в год.

Малая гидроэнергетика за последние десятилетия заняла устойчивое положение в электроэнергетике многих стран мира. В ряде развитых стран установленная мощность малых ГЭС превышает 1 млн. кВт (США, Канада, Швеция, Испания, Франция, Италия). Они используются как местные экологически чистые источники энергии, работа которых приводит к экономии традиционных топлив, уменьшая эмиссию диоксида углерода. Лидирующая роль в развитии малой гидроэнергетики принадлежит КНР, где суммарная установленная мощность малых ГЭС превышает 13 млн. кВт. В развивающихся странах создание малых ГЭС как автономных источников электроэнергии в сельской местности имеет огромное социальное значение. При сравнительно низкой стоимости установленного киловатта и коротком инвестиционном цикле малые ГЭС позволяют дать электроэнергию удаленным от сетей поселениям.

В 90-е годы в России проблема производства оборудования для малых и микро-ГЭС в основном была решена. Особенно привлекательно создание малых ГЭС на базе ранее существовавших, где сохранились гидротехнические сооружения. Сегодня их можно реконструировать и технически перевооружить. Целесообразно использовать в энергетических целях существующие малые водохранилища, которых в России более 1000.

В середине прошлого века в России (РСФСР) работало большое количество малых ГЭС, однако, впоследствии предпочтение было отдано крупному гидроэнергостроительству, и малые ГЭС постепенно выводились из эксплуатации. Сегодня интерес к малым ГЭС возобновился. Несмотря на то, что их экономические характеристики уступают крупным ГЭС, в их пользу работают следующие аргументы. Малая ГЭС может быть сооружена даже при нынешнем дефиците капиталовложений за счет средств частного сектора экономики, фермерских хозяйств и небольших предприятий. Малая ГЭС, как правило, не требует сложных гидротехнических сооружений, в частности, больших водохранилищ, которые на равнинных реках приводят к большим площадям затоплений. Сегодняшние разработки малых ГЭС характеризуются полной автоматизацией, высокой надежностью и полным ресурсом не менее 40 лет. Малые ГЭС позволяют лучше использовать солнечную и ветровую энергию, так как водохранилища ГЭС способны компенсировать их непостоянство. В РФ налажено производство достаточно надёжного оборудования для малых ГЭС, например оборудование С. Петербургского ЗАО МНТО «ИНСЭТ».(http://www.inset.ru/r/index.htm), которое поставило 4 малых ГЭС и в РБ (Таналыкское водохранилище, пос. Табулды, Узянское водохранилище, МГЭС «Соколки») стоимостью от 9 до 70 тыс.р. за 1 кВт установленной мощности в зависимости от мощности МГЭС.

Примерная схема ТЭО строительства малых ГЭС.

Строительство малых ГЭС (МГЭС) по многим причинам имеет широкие перспективы в развитии различных регионов мира. При сравнении с крупными ГЭС следствия от строительства МГЭС имеют большие преимущества. Однако удельные затраты на строительство МГЭС при их индивидуальном проектировании и строительстве превышают удельные затраты на строительство крупных ГЭС.
Выделяются две фундаментальные задачи, решение которых обеспечит значительное сокращение удельных затрат на возводимые МГЭС:
А. Комплексный подход в развитии энергообеспечения указанного региона.
Б. Применение унифицированных конструктивных и технологических решений как при создании МГЭС в целом, так и отдельных ее элементов.
Таким образом для решения задачи А необходимо:
1. Из всего гидроэнергетического потенциала определенного региона необходимо выделить ту его часть, использование которой экономически наиболее выгодно. Это так называемый «экономический гидроэнергетический потенциал региона». Основными факторами, влияющими на экономический потенциал, приняты следующие показатели:
- уровень развития экономики региона;
- уровни и режимы энергопотребления;
- структура всех мощностей потребления в балансе энергетической системы региона;
- прогнозное изменение величины тарифной ставки за 1 кВт/час.
Важным фактором, влияющим на величину экономического потенциала, является использование гидроэнергетического потенциала уже зарегулированных водотоков: при водохранилищах неэнергетического назначения (для орошения, водоснабжения и др.), на участках сосредоточенных перепадов, на каналах, трактах переброски стоков, при сооружениях в системах водопровода, очистных сооружениях и системах охлаждения энергоблоков ТЭЦ, на трассах промышленных водосбросов.
2. Все водотоки, составляющие экономический потенциал, необходимо систематизировать и выделить среди них малые в зависимости от напора и расхода.
3. После систематизации водотоков и выделения малых водотоков в отдельную категорию следует сделать предварительный выбор створов для строительства малых ГЭС.
4. Анализ гидрологических характеристик створов с учетом данных о напорах в предполагаемом месте строительства ГЭС позволяет сделать предварительную оценку возможной установленной мощности МГЭС в данном створе, а также свести все многообразие возможных вариантов МГЭС с различными типами турбин к возможно минимальному их количеству.
Необходимо отметить при этом, что для более полного использования экономического потенциала региона возможно применение на МГЭС турбин различных типоразмеров, т.е. в зависимости от характеристик водотока на МГЭС могут быть установлены турбины с быстроходностью, отличающейся от применяемой традиционно на таких напорах.
Для решения задачи Б необходимо учитывать целый ряд обстоятельств, позволяющих повысить экономическую эффективность строительства:
- проектирование конкретных объектов должно вестись на основе унифицированных проектно-конструкторских решений,
- при проектировании необходимо использовать унифицированные технологические процессы строительства малых ГЭС.
- проектирование и производство оборудования МГЭС должно строиться по модульному принципу и состоять из унифицированных блоков и агрегатов.
В связи с тем, что стоимость оборудования для малых ГЭС может достигать половины и даже более от общих затрат на строительство, необходимо при разработке энергетического оборудования провести следующие работы:
1. По унификации и стандартизации оборудования;
2. По созданию полностью автоматизированного оборудования, исключающего присутствие на ГЭС дежурного персонала;
3. По использованию оборудования упрощенной конструкции и повышенной надёжности с применением современных материалов;
4. По выбору проточной части, обеспечивающей наибольшее упрощение и удешевление строительных конструкций без существенного снижения энергетических параметров;
5. По обеспечению положительной высоты отсасывания, позволяющей сократить объём подводной части здания ГЭС, а также удешевить и упростить производство работ;
6. По использованию турбин, в основном, одинарного регулирования;
7. По сборке оборудования, производить на заводе-изготовителе для снижения сроков и стоимости монтажа на месте;
8. По применению серийных генераторов и мультипликаторов;
9. По применению унифицированных систем регулирования (систему регулирования гидроагрегатом необходимо привязывать к автоматике ГЭС);
10. По использованию современных технологий для повышения надежности в эксплуатации, снижения затрат на техническое содержание и уход, увеличение срока службы.

На основании разработанных проектов гидроагрегатов задача разработки унифицированных агрегатных блоков для заданных диапазонов напора и расходов гидротурбин для малых ГЭС может быть решена относительно просто, так как габариты указанных блоков можно определить исходя из условий размещения основного и вспомогательного оборудования. Подвод воды по турбинным водоводам и ее отвод по открытому отводящему каналу позволяют в едином ключе для всех малых ГЭС решить конструктивно условие примыкания последних к зданию ГЭС.
Анализ параметров малых ГЭС, намечаемых к строительству, позволит свести все многообразие возможных вариантов ГЭС с различными типами гидроагрегатов к 2-3 типам.
Анализ собранной информации позволяет сделать следующие выводы:
1. По данным характеристик водотоков необходимо возведение МГЭС следующих категорий:
а) Безнапорные и малонапорные ГЭС, Н=0-5 м, на которых в зависимости от местных условий устанавливаются русловые или осевые гидроагрегаты.
б) Низконапорные ГЭС, Н=5-15 м, на которых устанавливаются осевые вертикальные и горизонтальные агрегаты.
2. Для уменьшения количества типоразмеров оборудования с целью обеспечения серийного его изготовления, а также применения типовых строительных конструкций, состоящих из унифицированных блоков, необходимо для будущих МГЭС систематизировать и подобрать оборудование по расходным и напорным характеристикам внутри каждой категории МГЭС.
Это значительно уменьшит количество типоразмеров оборудования, что повысит как эффективность производства турбин, за счет снижения затрат на их освоение, так и эффективность строительных работ.
3. Исходя из сказанного, целесообразно иметь 2-4 типоразмера гидроагрегатов, характеристики которых для выбора оптимального варианта перекрывались бы в переходных по напорам зонах. При этом для упрощения конфигурации и уменьшения строительных работ в подводной части агрегата, необходимо обеспечить положительную высоту Н расположения гидроагрегата с реактивными турбинами.
4. Агрегаты МГЭС следует по возможности комплектовать серийными асинхронными генераторами или двигателями в качестве генераторов, а случае необходимости, серийными повышающими передачами - мультипликаторами. В ряде случаев могут быть использованы серийные синхронные генераторы.
Исходя из вышесказанного и, учитывая неразрывность решения всего комплекса задач, с целью уменьшения затрат при создании МГЭС предлагается следующий алгоритм решения по вышеуказанной тематике:
І. Выполнение изыскательских и предпроектных работ с разработкой ТЭО
на строительство малых ГЭС:
1. Обследование энергетических потребителей
2. Характер и графики электрических нагрузок.
3. Характер и графики тепловых нагрузок.
4. Обследование гидроресурсов
5. Изыскательские работы в выбранных створах.
6. Обследование схемы электро и теплоснабжения
7. Расчет гидротехнических ресурсов водотоков
8. Выбор вариантов малых ГЭС (МГЭС).
9. Выбор схемы подключения МГЭС к существующим электросетям.
10. Расчет технико-экономических показателей строительства МГЭС.
11. Формирование технических заданий на проектирование МГЭС и энергетического оборудования.
12. Определение перечня работ для безопасной работы объектов.

Стоимость выполнения данных работ – 2 млн. рублей.
Сроки выполнения работ – 80-90 дней с момента начала финансирования.

После выполнения технико-экономического обоснования предлагается провести следующие работы:
ІІ. На базе Технико-экономического обоснования решить следующие вопросы:
а) определить общую стоимость всей программы и сроки реализации;
б) выбрать очередность строительства и финансирования объектов (сроки, суммы, условия оплаты);
в) определить пути технико-экономической реализации поставленных задач;
г) провести выбор типоразмеров агрегатных блоков и строительных модулей;
д) осуществить проектирование агрегатных блоков;
е) осуществить проектирование строительных модулей;
ж) осуществить проектирование турбин, генераторов, системы автоматического управления (САУ);
з) изготовить необходимые турбины, генераторы, САУ;
и) изготовить необходимые строительные модули;
провести работы по строительству и монтажу МГЭС на месте;
к) провести пуско-наладочные работы;
л) осуществить пуск объектов в эксплуатацию.

Невозможно при обзоре альтернативных источников энергии обойти генераторы
Грицкевича. (http://napolskih.com/modules/newbb_plus/viewtopic.php?topic_id=405)

Олег Вячеславович Грицкевич родился во Владивостоке в 1947 году, окончил Дальневосточный политехнический институт, работал в системе энергоавтоматики Прибайкалья, в Дальневосточном отделении РАН.
В конце 1999 года восемь владивостокских ученых вместе с семьями навсегда переехали в Америку. Конструкторское бюро под руководством Олега Грицкевича увезло из России не только свои умы, но и уникальные изобретения.

Суть их разработок - создание принципиально нового энергетического генератора. Как отметил в беседе с корреспондентом "Сегодня" автор идеи и конструктор первой установки Олег Грицкевич, он просто предложил способ получения энергии, основанный на известных физических принципах, но использующий уникальные конструктивные решения. Подробностей изобретатель избегает. "Старика Вольта вывернуло не в ту сторону, и все пошло наперекосяк: кучи железа, - смеется он. - А про электростатику забыли. Хотя первые опыты с электростатикой проводили еще в Древней Греции. А нам удалось за 20 лет научиться пользоваться этой энергией".
То, что говорит Грицкевич, звучит неожиданно: "Благодаря этой установке мы получаем доступ к неиссякаемому источнику энергии. Генератор достаточно компактен и может поместиться в каждом автомобиле, самолете, доме, заводе, даже в контейнере. Он безмеханический, там нет ни одного насоса. Он не требует обслуживания и работает беспрерывно в течение 25-30 лет, а с применением новейших материалов и все 50. При этом мощность средней установки достаточно велика". Да и стоит гидромагнитное динамо дешево, а следовательно, стоимость вырабатываемой им энергии в 40 раз меньше, чем на атомной электростанции, в 20 раз - чем на тепловой, и даже в 4 раза дешевле дармовой энергии ветряков. Постройка гидромагнитного динамо обходится в 500 долларов за киловатт. При всей уникальности описания эта установка вполне материальна.

Сама идея была запатентована еще в 1988 году в Госкомиссии СССР по делам изобретений и открытий как "Способ генерации и реализующий его электростатический плазмогенератор ОГРИ". Первый опытный образец работал более пяти лет в горах Армении, снабжая электричеством полевой научный лагерь. Наконец, гидромагнитное динамо Грицкевича получило не только свидетельство Роспатента, но и одобрение российских научных кругов вплоть до Высшего инновационного совета.

По словам изобретателя, ни копейки госсредств потрачено не было, все делалось за собственный счет и с подачи и благословения академика Виктора Ильичева. "Работали не покладая рук, - говорит Грицкевич. - На первую установку деньги дал один богатый армянин, открыл ящик с деньгами и сказал, мол, берите сколько надо. Мы попросили 500 тысяч рублей "павловскими". Потом не хватило, пришлось еще сброситься". В 1991 году Грицкевич выступил на Высшем инновационном совете. Заключение совета - положительное. "В 1994 году меня принял Олег Сосковец, - продолжает Грицкевич. - Но при этом сказал: "Идея блестящая, но денег на ее реализацию в бюджете нет". Я получал ответы и от Путина, и от Степашина. Скорее от их секретариатов. Ответы однотипные - это прекрасно, если деньги изыщите. Признание мировой науки появилось не сразу. Схожими проблемами в США занимается Институт альтернативной энергии. Они проводили аналогичные опыты, но их генератор получался радиоактивным. У Грицкевича экологически все стерильно. Максимум, что с ней может произойти, - закипит и взорвется".

На американцев Грицкевич вышел не сам. В прошлом году его конструкторское бюро разместило информацию об установке в Интернете. Пошли отклики со всего света, даже от Далай-Ламы, который назначил премию в миллион долларов тому, кто первый получит выход к свободной энергии. "А затем мне позвонили из американского генконсульства во Владивостоке, - продолжает рассказ Грицкевич, - и пригласили на Всемирный конгресс новых энергетик в Солт-Лейк-Сити в августе этого года. Наутро за два часа оформили все документы. Резвость объяснили тем, что имеют указание о содействии из Госдепартамента США".
С конгресса Олег Грицкевич вернулся не столько окрыленный признанием коллег, сколько ошарашенный предложением американцев перебираться в Штаты всем бюро и продолжать свои исследования (а также организовать серийное производство динамо) на базе конструкторского бюро в Сан-Диего, корпус которого военные предложили ему в пользование. Отъезду предшествовали месяцы раздумий и переговоров - и невостребованное изобретение вместе с создателями покинуло Владивосток и Россию. Там они уже приступили к организации научного процесса на благо американского народа.

Глобальная энергия» – ловушка для идей!

Не секрет, что в недалекой перспективе новый мировой энергетический и экономический баланс будет определяться не нефтегазовыми монополиями, а теми, кто владеет принципиально новыми источниками энергии. Причем, этот процесс неизбежен. Самое главное сейчас, кто начнет и будет первым. Кто решится на это, тот и получит соответствующе возможности - экономические и политические.

11 ноября 2002г. в Брюсселе на итоговой пресс-конференции после завершения саммита глав государств России и Евросоюза В.В. Путин объявил о создании международной научной награды "Глобальная энергия".

Считается, что её учреждение - хорошая возможность мотивировать ученых и талантливую молодежь всего мира на выдающиеся достижения в области энергии и энергетики.

Интересно, что знает Президент о реальных российских разработках новых источников энергии, которые уже доказали свою эффективность и могли стать причиной краха крупнейших энергетических компаний страны - ОАО "Газпром", РАО "ЕЭС России" и НК "ЮКОС", при поддержке которых учреждена указанная награда?

Как понимать ситуацию? Или эти компании, инициировавшие создание премии, хотят прибрать к рукам передовые разработки и в скором будущем перевести свой энергетический контроль на новые источники энергии (газ и нефть кончаются, и они это прекрасно понимают) или наоборот - не хотят допустить распространения новых видов энергии пока всю нефть не выкачают?

Почему ранее не оказывалась государственная помощь таким разработчикам, как, к примеру, Олег Грицкевич, который со своим уникальным изобретением в 1999 году был вынужден уехать в США? Идея О. Грицкевича была запатентована еще в 1988 году в Госкомиссии СССР по делам изобретений и открытий как "Способ генерации и реализующий его электростатический плазмогенератор ОГРИ".

Первый опытный образец успешно работал более пяти лет в горах Армении, снабжая электричеством полевой научный лагерь. Гидромагнитное динамо Грицкевича получило не только свидетельство Роспатента, но и одобрение российских научных кругов вплоть до Высшего инновационного совета.

Его изобретение принимали на самом высоком уровне с восторгом... и возмущением. "Ты нам поломаешь всю нефтегазовую политику! Куда мы денем армады энергетиков?" - эта очень показательна фраза бала брошена Грицкевичу одним из участников симпозиума, проходившего в 1991 году в Атоммаше.

Ситуация вокруг премии действительно неоднозначная, этому недавно поступило подтверждение из информированных источников:

«При Президенте РФ создана специальная аналитическая группа, в задачи которой входит поиск и анализ информации о реальных разработках в сфере перспективных источников энергии и ресурсосберегающих технологий.

Что примечательно, кроме представителей Академии наук РФ в эту закрытую группу по инициативе спецслужб вошли два экстрасенса суперкласса (мужчина и женщина), использующие нетрадиционные методы получения информации. Именно они дают основное заключение о перспективности той или иной идеи.

Цель всей затеи – создать контролируемую ситуацию внедрения инноваций.

Подразумевается, что в итоге на рынок будут дозировано допускаться только те технологии, которые на каждом конкретном этапе не станут угрожать благополучию крупнейших энергетических компаний и всей инфраструктуре традиционной энергетики.»

Известный российский ученый, академик Евгений Велихов считает:

"... Появление международной энергетической премии, не имеющей на сегодняшний день аналогов ни в одной стране мира, - это попытка научного сообщества показать всей планете свою прямую заинтересованность в совершенствовании топливно-энергетического комплекса".

Или академик наивно заблуждается, или просто не хочет видеть, что это не «попытка научного сообщества» - показать.., а проснувшееся желание монстров традиционного топливно-энергетического комплекса - взять...

С учетом примеров недавнего равнодушия к новым технологиям со стороны Правительства России и фактов препятствования их распространению силами нефтегазовых монополий, многое становится понятным.

Мы являемся свидетелями реальных шагов по контролю над процессом преобразования мировой экономики и перераспределения ее ресурсов.

В России еще остались изобретения подобные генератору О.Грицкевича, а на выходе ожидаются новые, но какая судьба постигнет их и их авторов?

Об этом, наверное, надо трижды подумать прежде, чем попытаться стать номинантом «Глобальной энергии»?!

Конечно, изобретателя в РФ нет, но остались его патенты http://www.sciteclibrary.ru/rus/catalog/pages/6697.html , которые можно найти провести соответствующие НИОКР и довести идею до внедрения. И можно найти самого О.В. Грицкевича. По последним данным он наладил промышленный выпуск своих генераторов в Южной Корее и Болгарии.
В условиях энергетического кризиса, при постоянной нехватке нефти и газа и повышении цен на них, в условиях глобального потепления, альтернативная энергетика помогает решить сразу 2 задачи. 1-экономит углеводороды для химического производства, где их использовать намного выгоднее. 2-не повышает температуру окружающей среды, а понижает её. Конечно, при существующем тренде постоянного повышения энергопотребления и переходе человечества полностью на такие источники энергии, может возникнуть эффект охлаждения земли, но такая перспектива никак не может быть близкой, и уже в описанных устройствах есть такие, которые могут в принципе качать энергию из космоса, где она неисчерпаема.

12/03/2014

Все больше мирового внимания в последние годы привлекает нетрадиционная энергетика. Это совершенно правомерно и объяснимо: применение солнечной, речной, морской, ветряной энергии замещает использование дорого топлива, а небольшие станции могут обслуживать труднодоступные районы. Этот факт актуален для стран с горными массивами или малонаселенными пунктами, где прокладка электросетей экономически нецелесообразна.

В России же почти 70% территории относятся к зоне децентрализованного электроснабжения. Даже сегодня у нас можно найти населенные регионы, которые не обеспечены электричеством. И это не всегда Сибирь или Крайний Север. Некоторые поселки Урала весьма неблагополучны для энергетики. Но если разобраться, электрификация «трудных» районов может оказаться не таким уж трудным делом. Ведь даже в самых отдаленных уголках можно отыскать речку или ручей, где с легкостью разместиться микро-ГЭС.

Тем более, что в нашей стране для повсеместного развития гидроэнергетики есть все условия. Российский потенциал гидроресурсов сопоставим с объемом вырабатываемой электроэнергии всеми существующими электростанциями. А энергетические возможности малой гидроэнергетики во много раз больше, чем потенциал ветра, солнца и биомассы сложенных вместе. Но, к сожалению, энергию рек мы задействовали только на четверть от возможного. Хотя именно с ней многие эксперты связывают развитие энергетической отрасли в обозримом будущем.

Гидроэнергетика – это выработка электрической энергии с помощью гидротурбин различных мощностей, которые установлены на постоянных водотоках. В большинстве случаев при создании гидроэлектростанции требуется возведение плотины с установкой гидротурбин, но не исключается возможность создания бесплотинных станций. К объектам малой гидроэнергетики относятся малые ГЭС (гидроагрегаты мощностью от 100 кВт до 30 МВт) и микро-ГЭС (мощность до 100 кВт).

Малые ГЭС (МГЭС) представляют собой турбину с генератором и системой автоматического управления. А в соответствии с характером использования гидроресурсов они подразделяются на русловые — станции с маленькими водохранилищами; станции, в использовании которых находится скоростная энергия свободного течения реки; станции с источником энергии в виде перепада уровня воды.

Спектр источников энергии для МГЭС очень обширен. Это небольшие речушки и ручьи, также используется перепад высоты озерных водосборов и оросительных каналов ирригационных систем. Турбины малых электростанций могут быть гасителем энергии на перепаде высоты различных трубопроводов, которые перекачивают жидкие продукты. Установить небольшие гидроагрегаты возможно на технологических водотоках, таких как промышленный или канализационный сбор. С микро-ГЭС ситуация еще проще – они устанавливаются почти в любых местах и могут использоваться в качестве источника энергии в дачных поселках, фермерских хозяйствах, хуторах, небольших производствах.

У каждого способа получения электроэнергии есть свои плюсы и минусы, МГЭС в этом случае не являются исключением. Основное достоинство малой гидроэнергетики в том, то она экологически безопасна. Процесс сооружения и эксплуатации не имеет вредного воздействия на водоем, атмосферу, растительный или животный мир, местный микроклимат. Помимо этого, современные МГЭС характеризуются простотой конструкции и полной автоматизацией. Они могут осуществлять работу как самостоятельно, так и в качестве составной части электросети, причем эксплуатационный ресурс данных агрегатов – не менее 40 лет.

Немаловажен и тот факт, что для организации работы МГЭС большие водохранилища с огромными затопленными территориями не требуются. При их создании повышается энергетическая безопасность региона, обеспечивается независимость от дорогостоящих видов топлива, происходит экономия дефицитных ископаемых. Строительство таких станций не нуждается в крупных капиталовложениях, большом количестве энергоемкого строительного материала и существенных тудозатратах, окупается в относительно короткий период времени.

Минусы малой гидроэнергетики не так существенны, как в некоторых других видах получения энергии, но, тем не менее, они есть. Как и все локализированные источники, объекты МГЭС уязвимы в случае возможности выхода из строя, тогда потребители рискуют остаться без электричества. Решение проблемы – ввод резервной генерирующей мощности. Самыми распространенными авариями могут быть разрушения плотины при переливе через нее воды, при неожиданном подъеме. Иногда малые ГЭС становятся причиной заливания водохранилищ, а также могут оказывать влияние на процессы формирования русла. Выработка электроэнергии такими станциями неравномерна в силу зимних и летних спадов. Поэтому многие районы используют малую гидроэнергетику, как резервный вариант.

В последние десятилетия малые гидроэлектростанции находят широкое распространение во многих странах. В некоторых из них общая мощность МГЭС составляет более 1 млн. кВт. Такие результаты наблюдаются в США, Канаде, Швеции, Испании, Франции, Италии. Неоспоримый лидер в этой сфере КНР. Здесь работает большое количество МГЭС составной мощностью 13 млн. кВт. В перечисленных странах малые электростанции выступают в качестве местных экологически чистых источников энергии. Их работа экономит традиционные топлива, значительно сокращая вредные выбросы диоксида углерода.

Российская малая гидроэнергетика имеет огромный потенциал. Количество небольших рек у нас более 2,5 млн., в сумме их сток превышает 1000 км. кубических в год. Специалисты оценивают, что сегодня мы в состоянии с помощью малых ГЭС генерировать более 500 млрд. кВтч в год. Основной ресурс для развития МГЭС сосредоточен в районах Дальнего Востока, Архангельске, Мурманске, Калининграде, Карелии, Туве, Якутии, Тюменской области.

Свое развитие в нашей стране малая гидроэнергетика начала в первые годы 20 века. Исторические документы говорят о том, что в 1913 году в России работали 78 станций, общей мощностью 8,4 МВт, самая большая из них располагалась на реке Мургаб – 1,35 МВт. Руководствуясь данными показателями, можно сделать вывод, что эти ГЭС относятся к разряду малых. В 1941 на территории России работало более 600 МГЭС, суммарной мощностью в 330 МВт. Бум в строительстве малых станций наблюдается в 40-50е гг. 20 века, когда каждый год вводились более 1000 гидрообъектов малой мощности. После окончания ВОВ их общее количество составило 6500 единиц.

Но в 50-е годы произошел глобальный переход к строительству ГЭС больших мощностей и перевод сельских потребителей на централизованное энергоснабжение, что привело к полному упадку отрасли малых ГЭС. На момент распада СССР в стране осталось всего 55 действующих МГЭС. В 2000-х правительство попыталось стимулировать развитие малой гидроэнергетики, но этому помешал кризис. До последнего момента процент энергии, вырабатываемой гидроэлектростанциями медленно, но постоянно снижался: в 1995 году его доля составляла 21%, в 1996 – 18%, в 1997 – 16%. Причина этого в износе оборудования и увеличении в энергобалансе страны роли другого энергоресурса, которым является природный газ.

Но, тем не менее, эксперты прогнозируют, что доля электроэнергии малых ГЭС в ближайшем будущем станет постепенно увеличиваться. Наиболее актуален этот процесс будет для зоны децентрализованного обеспечения, где с помощью МГЭС будут заменять старые неэкономичные дизель- электростанции. Данная мера позволит сократить расходы федерального бюджета и повысить эффективность и энергетическую безопасность «трудных» районов. Так, в Дальневосточных регионах энергию до сих пор вырабатывают несколько тысяч дизельных электростанций, зависимость электроснабжения от поставок дизельного топлива почти 100%. Стоимость и доставка дизтоплива для подобных целей очень высока, поэтому вопрос о введении тут других энергоресурсов стоит очень остро.

Работа по обеспечению таких районов альтернативными источниками энергии, в том числе и малыми ГЭС уже началась. Так, в Адыгее введены в действие 2 МГЭС, работа которых направлена на подачу питьевой воды. В Краснодарском крае установили несколько небольших гидроагрегатов мощностью в 350 кВт. В Тыве и на Алтае работают 3 МГЭС – 10, 50 и 200 кВт. В Карелии и Ленинградской области действуют 4 мини ГЭС мощностью от 10 до 50 кВт., в Башкирии есть 4 МГЭС, оснащенные агрегатами от 10 до 50 кВт., и многие другие. К 2020 году правительство планирует довести объем электроэнергии малых ГЭС до 1000 МВт мощности.

← Вернуться