Состояние и перспективы использования энергии малых ГЭС

 

• Солигорская ГЭС — малая гидроэлектростанция Белоруси. Построена согласно решению Минского облисполкома от 7 февраля 2002 года. Введена в эксплуатацию 12 января 2007 года. Здание ГЭС и турбинная камера расположены на левом берегу реки Случь в нижнем бьефе плотины Солигорского водохранилища. Мощность 150 кВт. Годовая выработка электроэнергии ~1 млн кВт·ч, что достаточно для обеспечения ~2,5 тыс. человек. ГЭС имеет две турбины мощностью по 75 кВт каждая, производства ООО «Промышленный союз-Энергия» (Гродно). Проектная документация разработана «Белгипроводхозом». Строительные работы, начатые в декабре 2005, были выполненны ПМК-79 ОАО «Солигорскводстрой», общая цена работ составила 0,9 млрд белорусских рублей (в ценах 2007). Общая цена оснащения — 0,22 млрд рублей (2007). Общая цена ГЭС — 1,24 млрд рублей (2007). Планируемый срок окупаемости — 6—8 лет [1].

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

3. Проблемы МГЭС и пути их решения

 

Экономические расчёты показывают, что затраты на эксплуатацию и  содержание участка нетрадиционной энергетики достаточно велики, что  снижает эффективность работы МГЭС.

 

Основные причины:

 

•  большое количество оборудования, отработавшего более 40-50 лет, требующего постоянного контроля;

 

• небольшое количество МГЭС;

 

• малые мощности и, как следствие, сравнительно небольшая выработка электроэнергии;

 

•  относительно большая численность  эксплуатационного и ремонтного персонала МГЭС и гидросооружений, обусловленная необходимостью выполнения работ по подготовке к паводку  и его пропуску, постоянной чисткой  сороудерживающих решёток от мусора и шуги в зимнее время.

 

Для сокращения численности персонала  необходимо все малые ГЭС перевести  в автоматизированный режим. Для  этого необходимо выполнить целый  ряд мероприятий, требующих значительных средств. Например, для перевода Новосёлковской ГЭС в автоматизированный режим необходимо:

 

•  заменить конденсаторные батареи  с номинальным напряжением 400 В на 630 В;

 

• установить АВР и заменить устаревшие масляные выключатели вакуумными на РП-10 кВ "Новосёлки", к которому подключена ГЭС;

 

• для защиты генераторов и турбин от повреждений при исчезновении напряжения на ГЭС и несрабатывания обечайки направляющего аппарата необходимо предусмотреть немедленное автоматическое закрытие шахт турбин затворами;

 

• изготовить и установить автоматические тормоза для остановки генераторов  в аварийных режимах;

 

• установить датчики давления на сороудерживающих решётках для контроля их загрязнения;

 

•  установить датчики: уровня воды, контроля нагрева контактных соединений на автоматах и контакторах вводов, контроля нагрева подшипников генераторов, контроля биения валов генераторов  и турбин.

 

Аналогичная ситуация складывается и  на других ГЭС.

С целью улучшения показателей  эффективности работы МГЭС в Гродноэнерго" разработана специальная программа мероприятий по переводу МГЭС в автоматический режим, предусматривающая вывод автоматического управления и контроля работы ГЭС на пульт диспетчера РЭС.

Персонал МГЭС после их автоматизации  будет работать в линейных бригадах РЭС [2].

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

4. Новый взгляд на гидроэнергетику

 

Гидроэнергетика, которая по праву  считается одним из самых экологически чистых способов выработки электроэнергии, тем не менее, имеет ряд недостатков.

Как правило, местное население, проживающее  в непосредственной близости от места  предполагаемого строительства  ГЭС, не разделяет энтузиазма энергетиков  и этому есть свое объяснение. Строительство  плотины неизбежно вызовет затопление части территории вверх по течению  реки. Под водой могут оказаться  целые населенные пункты, объекты  культа и плодородные земли.

Помимо этого, создание искусственного водохранилища неизбежно приведет к поднятию уровня грунтовых вод, что в конечном итоге может  до неузнаваемости изменить местный  ландшафт: там, где рос лес, теперь болото с мертвыми деревьями. Не позавидуешь  и тем, кто живет ниже плотины. В зависимости от количества осадков  и наличия снега, ставни то поднимают, то опускают, изменяя скорость течения. Такие действия ведут к вымыванию  грунта, и река в нижнем течении  мелеет, естественные изгибы русла  спрямляются. Последнее обстоятельство подрывает способность реки к  самоочищению.

Более того, во время засухи ставни могут полностью опустить, течение  исчезнет, и река ниже плотины превратится  в болото. Это далеко не все подводные  камни производства дешевой электроэнергии.

Кроме того, плотина часто становится непреодолимой преградой для  нерестовых миграций рыбы.

Оригинальный проект, разработанный  австрийским изобретателем Францем  Цотлётерером (Franz Zotloterer), направлен на минимизацию этих негативных последствий строительства ГЭС. Специалист решил применить принципиально новый подход к использованию энергии движущейся воды, предложив проект "Техника водоворота" (Wasserwirbeltechnik).

Руководствуясь принципами экономической  и экологической целесообразности, он решил, что перегораживать плотиной всю реку будет нецелесообразно  и даже вредно. Взамен он предложил  часть потока вблизи одного из берегов  направлять в специальный канал, отводящий воду непосредственно  к плотине.

Кстати, в проекте австрийца  плотина перестала быть валом  и превратилась в бетонный цилиндр. К такой плотине вода поступает  по касательной, всей своей мощью  обрушиваясь в глубину в центре. Таким образом, в центре цилиндрической плотины образуется водоворот, который  приводит в движение лопасти турбины.

У мини-ГЭС, построенной по австрийской  технологии, уже нашли множество  преимуществ. Так, КПД преобразования энергии падающей воды в электричество  составил 73%, и это при том, что специалист использовал не самый совершенный электрический генератор. Первый ток в общественную энергосеть экспериментальная станция начала давать уже в сентябре 2005-го, а на непрерывный режим работы вышла в марте 2006-го.

За первый год непрерывной работы с помощью австрийской разработки, воплощенной в мини-ГЭС на малой речке, выработано более 50 мегаватт-часов энергии. При этом рабочий перепад уровней воды составлял в среднем в 1,3 метра при расходе 1 кубометр в секунду. Мощности этой мини-станции (9,5 киловатт) хватит на 10-15 коттеджей, при условии неравномерности уровня потребления.

Эксперты отмечают низкую скорость вращения турбины, лопасти которой  не представляют опасности для рыбы, попавшей в водоворот – они  не рассекают воду, а поворачиваются синхронно с водоворотом.

ГЭС водоворотного типа хорошо аэрируют воду, чем способствуют жизнедеятельности  микроорганизмов, которые играют первостепенную роль в естественной самоочистке воды. Таким образом, водоворотные станции являются катализатором естественных процессов, происходящих в обычной реке, которая как правило имеет извилистое течение. Стоит отметить, что в спрямлённых руслах каналов и водохранилищ почти статичное течение приводит к исчезновению аэрации воды и потере способности к самоочищению. Кроме этого, использование принципа водоворота способствует терморегуляции в водоёме и не дает возникнуть термоклину.

ГЭС австрийского типа могут успешно  работать в условиях низких температур, являясь при этом более ремонтопригодными, более простыми в обслуживании, чем традиционные ГЭС. Немалую роль играет и ценовой фактор. Стоимость оборудования и монтажа приведенной на иллюстрациях станции составила $75 тысяч, что дешевле, чем аналогичная по мощности мини-ГЭС классического образца.

Изобретатель уверен, что предложенная им схема наиболее оптимальна для  возведения ГЭС мощностью до 150 киловатт. Данная конструкция не требует большого перепада высот и начинает показывает высокий КПД уже при перепаде уровня воды в 70 сантиметров.

В Беларуси австрийский опыт пришелся бы весьма кстати и, наверное, в перспективе  мог бы похоронить планы строительства  собственной АЭС [2].

 

 

 

 

 

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

 

Максимальное количество малых  гидроэлектростанций (МГЭС) в Беларуси было зафиксировано в 1960 году - в  эксплуатации находились 64 МГЭС установленной  мощностью 12,8 МВт, в том числе 46 станций  мощностью 2,79 МВт на балансе колхозов и совхозов. Эксплуатация малых ГЭС  в 60-х годах затруднялась отсутствием  производства необходимого отечественного оборудования и материалов, поэтому  практически все МГЭС колхозов и  совхозов, отработав свой ресурс, были списаны, а новые не строились.

В настоящее время на балансе  энергосистемы Беларуси находятся 18 гидроэлектростанций установленной  мощностью около 9,3 МВт. С учетом проведенных в 1989-1991 годах обследований всех малых ГЭС определены 23 станции, восстановление которых возможно. Согласно Программе проектирования, восстановления, реконструкции и нового строительства  малых ГЭС, утвержденной Минтопэнерго Беларуси в 1996 году, в 1997-2010 годах предусмотрено  восстановить и построить 29 ГЭС.

Оценка экономического гидроэнергопотенциала наших рек показала, что в Беларуси выгодно строить ГЭС, если удельные капитальные вложения на 1 кВт ее установленной мощности не превышают 2750 долларов США. У страны есть и гидропотенциал, и большой опыт. Поэтому не приемлемо гидроэнергетику называть нетрадиционным источником энергии. Более традиционного источника энергии, чем ГЭС, в том числе и МГЭС, нет.

В современных условиях Беларуси использование  энергии течения рек представляется перспективным путём решения  проблемы уменьшения зависимости энергетики республики от импорта топлива, что  также будет способствовать улучшению  экологической обстановки в стране.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННОЙ ЛИТЕРАТУРЫ

 

1. http://ru.wikipedia.org [1]

 

2. http://reenergy.by [2]

 

3. «Основы энергосбережения» учебное пособие, М.В. Самойлов, В.В. Паневчик, А.Н. Ковалев