ПЕРСПЕКТИВЫ УСТАНОВКИ МИНИ – ГЭС НА ТЕРРИТОРИИ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ.
PROSPECTS OF INSTALLATION MINI — HYDROELECTRIC POWER STATIONS ON THE TERRITORY OF THE RUSSIAN FEDERATION.
Author: Bukhtiyarov Aleksey Andreevich — «Samara State Technical University» SamSTU «, Department» Electrical Stations «, Samara, student.
Аннотация: в данной работе рассмотрены перспективы установки мини – ГЭС на территории РФ, описаны плюсы и минусы внедрения мини – ГЭС. Произведен подсчет потенциалов возможной генерации по федеральным округам РФ.
Abstract: in this paper, the prospects for installing a mini hydroelectric power station on the territory of the Russian Federation are discussed, pluses and minuses of the mini hydro power station. The potentials of possible generation by federal districts of the Russian Federation are counted.
Ключевые слова: мини – ГЭС, генерация, потенциал, электроэнергия, мощность.
Keywords: mini — HPS, generation, potential, electricity, capacity.
Можно ли в горах построить частную ГЭС?
На территории современной Российской мини – ГЭС впервые были созданы в середине прошлого века, в послевоенные годы. Начиная с 1946 г. за 6 лет было спроектировано и введено в эксплуатацию порядка 7 тысяч малых гидроэлектростанций, ежегодно вырабатывающих мегаватты электроэнергии. К началу шестидесятых годов 20 века руководство СССР потеряло интерес к мини – ГЭС – приоритетным направлением были признаны атомные электростанции (АЭС). В результате значительная часть действующих мини – ГЭС оказались в заброшенном состоянии.
В отличии от крупных гидроэлектростанций, вырабатывающие ежегодно гигаватты электроэнергии, производительность мини – ГЭС не превышает 100 кВт. Другим значительным отличием мини – ГЭС является отсутствие плотины в месте их размещения.
На сегодняшний день получить разрешение в государственных организациях на перекрытие русла водоема, с целью увеличения уровня воды практически невозможно. Любой водоем на территории России, за исключением тех, которые находятся в пределах частных участков, принадлежит государству. Любые попытки внесения изменений в русло водоема без разрешения будет считаться – нарушением федерального закона.
Во многих развитых странах давно вводятся в эксплуатацию маломощные ГЭС. Установленная мощность мини — ГЭС в Китае в порядке – 46% от общей установленной мощности, в Австрии 1900 таких объектов эксплуатируются годовой мощностью около 4000 ГВт∙ч, в Чешской Республике — 1400 станций, которые обеспечивают электроэнергией более миллиона домохозяйств.
Генерация электроэнергии мини – ГЭС ничем не отличается от их аналогов. Ее принцип основывается на вращении гидротурбины лопастями, которая в свою очередь, передает механическую работу ротору гидрогенератора, вырабатывающего электрический ток.
Характеристики турбины выше, чем у гидрогенератора, объединенных в один гидроагрегат. Тип гидротурбины определяется по высоте напора воды:
- выше 60 метров – используются ковшовые и радиально-осевые турбины;
- от 25 до 60 метров – мини – ГЭС оснащают поворотнолопастными и радиально – осевыми турбинами;
- от 3 до 25 метров –работу осуществляют поворотнолопастные модели.
Приемущества мини – ГЭС:
Проэктирование строительства мини ГЭС
- генерация происходит от возобновляемого источника, который более стабильный чем ветер и солнечный свет;
- близость к конечному потребителю, энергетические потери на транспортировку минимальны;
- низкая стоимость электроэнергии;
- полное отсутствие выбросов в атмосферу, минимальное воздействие на водные бассейны;
- выход на максимальную мощность у мини – ГЭС занимает намного меньше времени в отличии от генераторов, которые работают на органическом топливе;
- в Северных районах мини – ГЭС могут обесечивать потребителей бесперебойно, т.к. у них нет зависимости от поставок органического топлива.
Минусы малых гидроэлектростанций:
- русла малых рек промерзают зимой и пересыхают летом;
- КПД мини – ГЭС напрямую зависит од напора водяного потока.
- строительство полноценной, небольшой гидроэлектростанции, способной снабжать загородный коттедж электрической энергией круглый год, обходится недешево.
На сегодняшний день существует несколько типов мини – ГЭС:
Бесплотинные мини – ГЭС.
Достоинство бесплотинных малых ГЭС заключается в дешевой и простой установке, она не требует согласования с государством. Из недостатков можно выделить: низкую производительность, необходимость в большом расстоянии между берегами реки и глубины более полуметра, повреждения при столкновении с плавающими объектами, невозможность использования зимой.
Гирляндная мини – ГЭС.
Крыльчатки пропеллеров изготавливают из 0,5-0,7 мм оцинковки и закрепляются на 15 мм стальном тросе. Трос закрепляется подшипниковым соединением на металлическом кронштейне на одном берегу, а на другом крепится к валу генераторного ротора. По расчетам, на реке со скоростью течением порядка 2,5 м/с каждый гидроагрегат будет производить от 1,5 до 2 кВт.
Недостатки гирляндной гидроэлектростанции заключается в высокой материалоемкость, невысоком КПД, а также создание препятствия для движения по реке.
Рукавная мини – ГЭС.
Приемущество данной мини – ГЭС заключается в возможности использования водоемов с узким протоком. В этом случае может быть задействован ручей с дебетом воды 50 л/с и перепадом высоты у русла более 5 метров. Забор воды осуществляется с помощью конусовидной трубы, широкий верх которой подведен к наиболее быстрой части течения, а в ее нижней части расположена гидротурбина.
Мини-ГЭС Н.И. Ленева.
Конструкция данной мини – ГЭС основана на 2 рядах, прямоугольных лопастей, каждая из них разделена на неравные части, большая из которых выступает обратно направлению потока воды. Данное смещение уменьшает турбулентность которое создается вокруг лопаток. Под воздействием водного потока цепи начинают вращаться, приводя в движение два вала, распложенных вертикально. Производительность мини-ГЭС Ленева составляет в порядке от 2 до 20 кВт.
На данный момент применение мини – ГЭС является наиболее перспективным подходом для снабжения удаленных участков России, где невыгодно строить ЛЭП по причине их высокой стоимости и большой протяженности. Было подсчитано, что энергетический потенциал мини – ГЭС в России превышает потенциал таких ВИЭ, как ветер, солнце и биомасса вместе взятых. Но не смотря на то что Россия, обладая таким громадным потенциалом, в настоящее время в силу ряда причин отстаёт от многих других стран в использовании данного ресурса.
Табл. 1 Потенциал мини – ГЭС в РФ.
В качестве основных факторов ускорения в развитии мини – ГЭС в России можно считать:
- аварии в энергосистеме страны;
- требования экологичности вырабатываемой энергии.
Также одним из перспективных направлений можно считать получение водного потенциала от городских очистных сооружений. Одним из таких объектов можно считать мини – ГЭС расположенной в 50 километрах от г. Томска. Мощность станции составляет 1 МВт∙ч. Давление в водовороте составляет в порядке 9 атмосфер, которая достигается естественным образом, за счет перепада высот.
Стоимость электроэнергии без учета транспортировкии – 1,1 руб за 1 кВт∙ч. Станцию обслуживает один человек в смену.
Данный проект в нашей стране является уникальным для Сибири. На строительство мини – ГЭС было потрачено 2 года. Стоимость строительства – 36 млн. руб.
Вывод:
Территория России охвачена меньше чем на половину сетями центрального электроснабжения, при этом доступ к электроэнергии отсутствует как на территории Сибири, так и в некоторых районах Урала. Отказ от дальнейшего строительства АЭС, привел к длительной паузе в планировании действий, направленных на обеспечение населенных пунктов электричеством. На данный момент у России имеется значительный потенциал в области малых ГЭС, но для его реализации необходима поддержка государства.
Источник: www.gyrnal.ru
Малая гидроэнергетика в России
В России к малой гидроэнергетике относят бесплотинные гидроэлектростанции (ГЭС), мощность которых не превышает 30 МВт, а мощность единичного гидроагрегата составляет менее 10 МВт.
Нынешнее состояние и перспективы
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)
| Федеральный округ | Теоретический потенциал | Технический потенциал |
| Северо-Западный | 48.6 | 15.1 |
| Центральный | 7.6 | 2.9 |
| Приволжский | 35 | 11,4 |
| Южный | 50.1 | 15.5 |
| Уральский | 42.6 | 13.2 |
| Сибирский | 469.7 | 153 |
| Дальневосточный | 452 | 146 |
| Итого по России | 1105.6 | 357.1 |
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 |
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.
Источник: www.cleandex.ru
Как обеспечить дачу дешевым электричеством от микро-ГЭС
Река или ручей рядом с загородным домом или дачным участком это не только красиво и удобно, но может быть еще и выгодно. Вода может быть источником выработки электричества.
Для этого совершенно не обязательно возводить плотину и перекрывать реку, что помимо громадных трудозатрат потребует получения огромного количества разрешений и согласований (и по факту не под силу обычному человеку). Достаточно купить, а можно и собрать самому проточную или погружную микрогидроэлектростанцию (ГЭС) с максимальной мощностью не более 15 кВт.
Впрочем, последнее условие микро-ГЭС едва ли касается, большинство продаваемых аппаратов имеют мощность от 0,6 до 10 кВт. К тому же для выработки большей мощности потребуется очень сильный водяной поток, а счастливых обладателей домов рядом с водопадом не только у нас в стране, но и во всем мире совсем не много.
Стоимость микро-ГЭС начинается от 40 тыс. рублей. Они бывают разных видов: колесные, пропеллерные, ковшовые, ротор Дарье и множество других сложных названий. Но их можно разделить на два типа — проточного и поточного. Установка таких ГЭС не подразумевает перекрытие реки и создание водохранилища.
Для работы проточных ГЭС нужен водоотвод или перепад воды в реке, обеспечивающий нужный напор воды. На горных реках при удобном рельефе местности их можно использовать без водоотвода. Впрочем, для них необязательна и река, возможна установка в водостоках технического назначения.
Поточные микро-ГЭС не предполагают строительства напорных сооружений, энергия воды используется в ее свободном течении. Есть еще микро-ГЭС смешанного типа и мобильные. Первые работают и на перепадах воды, и на равнинных реках. Вторые имеют малую мощность и используются в экстренных случаях, в качестве резервного генератора или в путешествиях.
Также сейчас продаются станции, которые можно устанавливать в систему водоснабжения дома. В водопровод встраивается турбина маленьких размеров, которая приходит в движение за счет потока воды, двигающегося самотеком. Это уменьшает скорость потока воды, но снижает себестоимость электроэнергии.
Минимальный напор воды, который требуется для эффективной работы микро-ГЭС, начинается от 1,2 метра. Для рек с низкой скоростью течения и небольших ручьев необходимо создание искусственного водотока, обеспечивающего нужную мощность. И здесь возникает юридический нюанс. Со стороны энергетической безопасности и налоговых служб микрогенерация мощностью ниже 15 кВт официально разрешена, но со стороны органов, контролирующих использование водных ресурсов, могут возникнуть проблемы.
В минприроды на запрос «РГ» о правилах установки микро-ГЭС на реках уточнили, что необходим договор водопользования. Если водный объект относится к региональному или муниципальному ведению, то договор заключается между хозяином сооружения и субъектом РФ, если же водный объект федеральный, то владелец должен заключить договор с Росводресурсами, сказали в пресс-службе ведомства.
Плюсы микро-ГЭС в несомненной экономичности такого способа генерации. Не случайно в Китае, Норвегии, Австрии, Канаде микро-ГЭС занимают значительную долю от общего объема выработки электричества. У нас в стране они могут оказаться эффективны в Карелии, на Кавказе, в Мурманской, Архангельской, Вологодской областях, в Сибири и на Дальнем Востоке. Хотя, учитывая богатство нашей страны водными ресурсами, даже в Подмосковье такая микро-ГЭС может стать серьезным подспорьем для семейного бюджета.
Микро-ГЭС не обязательно покупать, ее возможно собрать своими руками, достаточно вспомнить колесо для водяной мельницы, которое будет играть роль гидравлической турбины (для этой цели может подойти и пропеллер от моторной лодки) и генератор. Умельцы делали микро-ГЭС даже из велосипедных динамомашин.
Главным минусом микро-ГЭС является ее сезонность. Даже быстрые, незамерзающие зимой реки не смогут защитить микро-ГЭС от обледенения, что приводит к потере мощности, а иногда и полной остановке работы.
Источник: rg.ru