Malé vodní elektrárny Energetický potenciál malých řek v Rusku…: kolybanov — LiveJournal. Mikro a malé vodní elektrárny Malé vodní elektrárny

Princip činnosti mini vodní elektrárny

Klasifikace zařízení

Klady a zápory zařízení

Výrobci rostlin a zařízení

Udělej si sám mini vodní elektrárna

Varianta podomácku vyrobené mini vodní elektrárny se svislou kolovou instalací

Typy mini vodních elektráren

Výhody a nevýhody různých mini-hydro systémů

Výstavba malé vodní elektrárny

Odrůdy hydraulických jednotek pro malé vodní elektrárny

Výhody použití mini vodních elektráren:

1. Princip fungování

2. Možnosti aplikace

3. Podle konstrukce turbíny

4. Podle podmínek instalace

Ze zahraničních firem úspěšně působících v této oblasti podnikání jsou to právě tyto

V Rusku existují

Pomocí hydraulických turbín různého výkonu, instalovaných na stálých vodních tocích (nejčastěji v korytech řek). Vytvoření vodní elektrárny zpravidla vyžaduje vybudování přehrady, ve které jsou instalovány vodní turbíny, ale je možné vytvořit i bezpřehradní vodní elektrárny.

Zvážíme možnosti výroby energie pomocí malých vodních elektráren a mikro vodních elektráren (MVE). V ruské praxi se mikro VE rozumí elektrárny s výkonem do 100 kW a malá VE - s celkovým instalovaným výkonem do 30 MW s jednou vodní elektrárnou do 10 MW a průměrem oběžného kola hydraulické turbíny max. do 3 m.

Podle odborníků taková klasifikace ztěžuje výpočet hrubého energetického potenciálu malé vodní elektrárny, protože neumožňuje určit technické parametry vodní elektrárny. Hrubým potenciálem VIZ se přitom rozumí jeho průměrný roční objem obsažený v daném zdroji s jeho kompletní přeměnou na užitečnou energii. Tomuto problému je třeba věnovat pozornost, protože všechny výpočty potenciálu obnovitelných zdrojů energie jsou založeny na modelech a metodách, které určují přesnost konečného výsledku, a tím i efektivitu využití konkrétního zdroje energie v konkrétních podmínkách.

V nejúplnější práci o hodnocení vodních zdrojů SSSR, publikované v roce 1967, kategorie MVE zahrnovala všechny vodní elektrárny vytvořené na nížinných řekách s hrubým potenciálem do 2,0 MW a horské - do 1,7 MW. . Tyto klasifikační znaky jsou považovány za optimální, protože se nevztahují na technické parametry budoucích VE.

Ve většině případů se předpokládá, že MVE jsou instalovány na malých řekách a vodních tocích. Přestože jsou malé řeky jedním z nejběžnějších typů vodních útvarů, v současnosti neexistuje jednotný přístup k jejich definici. Při definování pojmu malá řeka (malý vodní tok) se používají různá kritéria.

Nejprve se používají kvantitativní kritéria. V souladu s GOST 17.1.1.02-77,; v blízkosti říčky, plocha povodí nepřesahuje 2000 km2 a průměrný dlouhodobý odtok v období nízké vody (minimální stav vody I) nepřesahuje 5 m3/s. Přitom podle jiné taxonomie by povodí malé řeky nemělo přesáhnout 200 km2 a její délka by neměla přesáhnout 100 km. Jsou zde uvedeny i příklady, jak klasifikace zohledňuje možnost ekonomického využití malých řek. V Rusku však neexistuje jediný, obecně přijímaný přístup k definici pojmu „malá řeka“.

Výhody a nevýhody malých vodních elektráren

Jako každý jiný způsob výroby energie má využití malých a mini vodních elektráren výhody i nevýhody.

Mezi ekonomické, ekologické a sociální přínosy malých vodních elektráren patří následující. Jejich vytvoření zvyšuje energetickou bezpečnost regionu, zajišťuje nezávislost na dodavatelích paliv sídlících v jiných regionech a šetří nedostatkové organické palivo. Výstavba takového energetického zařízení nevyžaduje velké investice, velké množství energeticky náročných stavebních materiálů a značné mzdové náklady a poměrně rychle se vyplatí. Kromě toho existují možnosti, jak snížit náklady na výstavbu díky sjednocení a certifikaci zařízení.

V procesu výroby elektřiny VE neprodukuje skleníkové plyny a neznečišťuje životní prostředí zplodinami hoření a toxickými odpady, což odpovídá požadavkům Kjótského protokolu. Takové objekty nejsou příčinou indukované seizmicity a jsou relativně bezpečné při přirozeném výskytu zemětřesení. Nemají negativní dopad na způsob života populace, na svět zvířat a místní mikroklimatické podmínky.

Možné problémy spojené se vznikem a využíváním malých hydroenergetických zařízení jsou méně výrazné, ale je třeba je také zmínit.

Jako každý lokalizovaný zdroj energie je i malá vodní elektrárna v případě izolované aplikace náchylná k selhání, v důsledku čehož spotřebitelé zůstávají bez dodávek energie (řešením problému je vytvoření společných nebo záložních výrobních kapacit - větrná turbína, kogenerační minikotelna na biopalivo, fotovoltaická zařízení atd.).

Nejčastějším typem havárií na malých hydroenergetických zařízeních je destrukce hráze a hydraulických bloků v důsledku přelití přes korunu hráze s neočekávaným zvýšením hladiny a selháním uzamykacích zařízení. V některých případech MVE přispívají k zanášení nádrží a ovlivňují procesy tvorby kanálů.

Ve výrobě elektřiny existuje určitá sezónnost (znatelné poklesy v zimě a v létě), což vede k tomu, že v některých regionech jsou malé vodní elektrárny považovány za záložní (záložní) výrobní kapacitu.

Mezi faktory, které brání rozvoji malých vodních elektráren v Rusku, většina odborníků poukazuje na neúplné povědomí potenciálních uživatelů o výhodách využívání malých vodních elektráren; nedostatečná znalost hydrologického režimu a objemů odtoku drobných vodních toků; nízká kvalita stávajících metod, doporučení a SNiP, což způsobuje vážné chyby ve výpočtech; nedostatek rozvoje metod pro hodnocení a předpovídání možného dopadu na životní prostředí a hospodářskou činnost; slabá výrobní a opravárenská základna podniků vyrábějících hydroenergetická zařízení pro malé vodní elektrárny a hromadná výstavba malých hydroenergetických zařízení je možná pouze v případě sériové výroby zařízení, odmítnutí individuálního designu a kvalitativně nového přístupu ke spolehlivosti a ceně zařízení - ve srovnání se starými vyřazenými zařízeními .

Hydropotenciál Ruska, jeho využití

Podle odhadů z počátku 60. let měl SSSR 11,4 % světových vodních zdrojů. Průměrná roční kapacita vodních zdrojů bývalého SSSR byla odhadována na 434 milionů kW (3,800 miliard kWh energetického výkonu za rok). Výpočty ukázaly, že bylo technicky možné a ekonomicky proveditelné získat asi 1,700 miliardy kWh elektřiny, což bylo více než 5krát více než výkon všech tehdejších elektráren v zemi.

Hlavní část tohoto hydropotenciálu (74 %) se nacházela na území Ruské federace. Průměrná roční potenciální kapacita ruských vodních zdrojů byla odhadována na 320 milionů kWh (produkce - 2,800 miliard kWh ročně), z toho výroba více než 1,340 miliardy kWh byla v té době technicky možná.

stůl 1 Charakteristika některých MVE provozovaných v Rusku
Místo/Cíl	Rok vytvoření		Instalovaný výkon (kW)	Počet jednotek	obecná moc
Kirov region/zemědělská farma		mikro HPP-10
Adygea / zásobování pitnou vodou		mikro HPP-10
Adygea / zásobování pitnou vodou
Kabardino-Balkaria/Akbash
Krasnodarské území/Krasnodar CHPP
Republika Tyva/Ush Beldyr		mikro HPP-10
Republika Tuva / osada. Kyzyl Khaya, r. Mochen-Buren		micro-HES-50PR
Republika Altaj/Kairu
Karélie/Kiwi-Koivu		mikro vodní elektrárna-50D
Karélie/Landenpokhsky okres		mikro HPP-10
Leningradská oblast / Luga		micro-HES-50PR mikro HPP-10
Nádrž Bashkiria/Tanalyk		micro-HES-50PR
Bashkiria, poz. tabuldy		mikro HPP-10
Bashkiria/Uzyanská nádrž		micro-HES-50PR
Bashkiria/Sokolki		micro-HES-50PR
Moskevská oblast, oz. Senezh		Vetro-SHPP		2 hydraulické jednotky 2 větrné turbíny
Jaroslavlská oblast R. Nerl-Volžskaja		Rekuperační MVE
Zdroje použité při sestavování tabulky: 1) Blyashko Ya.I., Zkušenosti MNTO INSET s tvorbou a provozem Zařízení pro mikro- a malé vodní elektrárny, odborný vědecký a technický časopis „Small Energy“ č. 1, 2004; 2) Malik L.K. Problémy a perspektivy vzniku malých vodních elektráren na malých řekách, periodický vědeckotechnický časopis „Small Energy“ č. 1, 2004; 3) Historik B.L., Usachev I.N., Shpolyansky Yu.B., Malá nekonvenční mořská, říční a geotermální energie, periodický vědecký a technický časopis „Small Energy“ č. 1, 2004.

Ruské vodní zdroje jsou z hlediska svého potenciálu srovnatelné se stávajícími objemy výroby elektřiny všemi elektrárnami v zemi, tento potenciál je však využíván pouze z 15 %. V souvislosti s rostoucími náklady na výrobu fosilních paliv a odpovídajícím zdražováním se jeví jako nutné zajistit maximální možný rozvoj vodní energetiky, která je ekologicky šetrným obnovitelným zdrojem elektrické energie.

Podle optimistických a příznivých scénářů vývoje může výroba elektřiny ve vodních elektrárnách vzrůst na 180 miliard kWh v roce 2010 a až na 215 miliard kWh v roce 2020 s dalším nárůstem na 350 miliard kWh kvůli výstavbě nových vodních elektráren. Předpokládá se, že vodní energie se bude rozvíjet především na Sibiři a na Dálném východě. V evropských regionech se výstavba MVE rozvine na severním Kavkaze.

Historická odbočka

V současnosti je hydroenergetický potenciál téměř zcela realizován na úkor velkých a obřích vodních elektráren. Přitom podle dostupných údajů byl v roce 1913 počet provozovaných VE v Rusku 78 jednotek s celkovým výkonem 8,4 MW. Největší z nich byla vodní elektrárna na řece. Murgab, s kapacitou 1,35 MW. Podle moderní klasifikace byly tedy všechny v té době provozované VE malé.

O necelých 30 let později, v roce 1941, fungovalo v Rusku 660 malých venkovských VE s celkovou kapacitou 330 MW. Ve 40. a 50. letech 20. století nastal vrchol výstavby MVE, kdy bylo ročně uvedeno do provozu až 1000 zařízení. Podle různých odhadů bylo v roce 1955 v evropské části Ruska 4 000 až 5 000 MVE. A celkový počet MVE v SSSR po skončení Velké vlastenecké války byl 6 500 kusů.

Je pravda, že již na počátku 50. let minulého století v souvislosti s přechodem na výstavbu obřích energetických zařízení a napojením venkovských spotřebitelů na centralizované zásobování energií ztratila tato oblast energetiky státní podporu, což vedlo k téměř úplné zničení a úpadek dříve vytvořené infrastruktury. Projektování, konstrukce, výroba zařízení a náhradních dílů pro malé vodní elektrárny skončily.

V roce 1962 bylo v SSSR 2 665 malých a mikro vodních elektráren. V roce 1980 jich bylo asi 100 o celkovém výkonu 25 MW. A v době rozpadu SSSR v roce 1990 bylo provozovaných MVE pouze 55. Podle různých zdrojů v současnosti v Rusku funguje několik desítek (60-70) až několik stovek (200-300) jednotek.

Program rozvoje vodní energie v SSSR do roku 2000 počítal s téměř dvojnásobným zvýšením kapacity stávajících VE. Mělo postavit 93 nových vodních elektráren, zatopit 2 miliony hektarů úrodné půdy a přesídlit více než 200 tisíc lidí ze zatopených oblastí. (Malé VE nebyly v těchto plánech zahrnuty.) Rozpad SSSR a hospodářská krize zabránily realizaci těchto grandiózních plánů.

Za posledních 10 let podíl elektřiny vyrobené vodními elektrárnami na celkové energetické bilanci Ruska klesá. V roce 1995 to bylo 21 %, v roce 1996 - 18 %, v roce 1997 - 16 %. Je to dáno jak zastaralostí a opotřebením zařízení hydroenergetických gigantů minulosti, tak zvýšením energetické bilance země v podílu výhodnějšího energetického zdroje – zemního plynu.

Podle odborníků se v blízké budoucnosti zvýší výroba elektřiny ve vodních elektrárnách. K tomu dojde především v regionech s decentralizovaným zásobováním energií prostřednictvím zprovoznění nových malých vodních elektráren, které nahradí dosluhující a nehospodárné dieselové elektrárny.

Místo malé vodní elektrárny mezi ostatními VIZ

Ve výrobě elektřiny se malé vodní elektrárny v Rusku dělí o prvenství s tepelnými elektrárnami na biopaliva. Podle dostupných údajů za roky 2002 a 2003 vyrobily MVE a biokogenerace přibližně stejné množství elektřiny – každá 2,4 miliardy kWh (2002) a každá 2,5–2,6 miliardy kWh (2003). To znamená, že příspěvek každého z těchto zdrojů k výrobě elektřiny v Rusku byl nižší než 0,3 %.

Celkový instalovaný výkon 59 MVE, o kterém máme informace, byl v roce 2001 610 MW. Podle odborných odhadů je toto číslo v současnosti vyšší. Přitom průměrné hodnoty IFC pro provoz MVE byly 38-53% a takový ukazatel, který je tak důležitý pro výpočet účinnosti elektrárny, jako je spotřeba elektřiny pro vlastní potřebu, ano. nepřesahuje 1,5 %.

Federální cílový program „Fuel and Energy“, přijatý v roce 1997, umožnil urychlení vytvoření MVE, ale slabé rozpočtové financování neumožnilo jeho plné provedení.

I přes finanční problémy probíhá výstavba nových a obnova dříve fungujících, avšak zastavených a částečně zničených MVE. Ve většině případů se jejich výstavba a uvedení do provozu provádí bez účasti prostředků federálního rozpočtu. K tomu jsou přitahovány prostředky z místních rozpočtů, prostředky od sponzorů a investorů.

Novostavbě dominují mikroVVE s jednotkovým výkonem jednotek od 10 do 50 kW, sdružené do soustav 2-5 jednotek. Budují se malé VE s jednotkovou kapacitou bloků od 200 do 550 kW, sdružené do soustav 2-7 bloků.

MVE vznikají zpravidla v odlehlých oblastech, kde je problém s dodávkou organického paliva (ve většině případů motorové nafty, méně často uhlí). V Adygei byly vybudovány 2 MVE o výkonu 50 a 200 kW, sloužící k zásobování pitnou vodou. V Kabardino-Balkarsku byla postavena MVE o výkonu 1 100 kW. V roce 2003 bylo na území Krasnodar instalováno 7 vodních elektráren o výkonu 350 kW. V Republice Tyva a Altaj byly postaveny 3 MVE s jednotkami 10, 50 a 200 kW, kombinované po 2-3 jednotkách. V Karélii a Leningradské oblasti. - 4 mini-vodní elektrárny s jednotkami od 10 do 50 kW. Bashkiria má také 4 mini-vodní elektrárny s jednotkami od 10 do 50 kW. Kromě toho byly přestavěny nebo obnoveny další MVE.

Očekávané posuny v energetické bilanci

Hlavním účelem MVE v příštích letech bude podle odborníků nahradit fosilní paliva (především naftu) dovážená do odlehlých oblastí Ruska s cílem snížit výdaje federálního rozpočtu a zvýšit efektivitu a energetickou bezpečnost energeticky nedostatečných regionů. Výstavba MVE se provádí v chráněných přírodních oblastech a v místech s celkem stabilním vodnostním režimem drobných vodních toků.

Plánuje se vytvoření 5 MVE na řekách autonomní oblasti Koryak. To umožní nahradit v energetické bilanci až 18 tisíc tun motorové nafty, což je 30 % z celkového objemu ročně dovezeného do regionu.

V regionu Dálného východu v současnosti funguje více než 3000 dieselových elektráren (DPP) s výkonem až 500 kW. Zásobování regionu elektřinou je zcela závislé na stabilitě dodávek motorové nafty a kvalitě zařízení pro její spalování. Náklady na samotnou motorovou naftu i její dodávky jsou v současné době tak vysoké, že je naléhavě nutné ji nahradit jinými zdroji energie. Navíc opotřebení zařízení většiny dieselových elektráren je tak velké, že je naléhavé řešit otázku stability v zásobování energií regionu.

Za těchto podmínek organizace projektující MVE a provádějící příslušné průzkumy malých vodních toků vytipovaly více než 200 míst pro výstavbu MVE, která podle hrubých odhadů umožní vyrobit až 1,5 miliardy kWh elektrické energie ročně. V souladu s pozdějšími studiemi může být napájení řady osad na Dálném východě a v Primorye optimalizováno výstavbou 7–8 MVE umístěných v blízkosti spotřebitelů a integrovaných do místní energetické soustavy.

Realizace těchto projektů pomůže snížit objem motorové nafty dovážené do regionu o 28 tisíc tun ročně, což uvolní vozidla a sníží zatížení místních přístavů. To vše výrazně zvýší energetickou nezávislost Dálného východu a Primorye.

Možnosti obnovy zničených MVE

V různých oblastech Ruska se dodnes nacházejí ruiny malých vodních elektráren, které v polovině 20. století zásobovaly elektřinou osady a zemědělské podniky. Inženýrské průzkumy zničených MVE provedené v posledních letech ukázaly, že mnoho zařízení má stále betonové konstrukce, jejichž obnova může být ekonomicky odůvodněná.

Mezi výhody rekonstrukce a obnovy zničených MVE odborníci jmenují následující: autonomie zásobování místních spotřebitelů elektřinou, nezávislost na sítích RAO "UES Ruska"; snížení nákladů na vytvoření místních elektrických vedení; snížení zátěže místních energetických sítí RAO UES Ruska; snížení nákladů na drahá fosilní paliva; ekologická čistota vodní energie.

Od roku 1995 pracuje Výzkumný ústav energetického stavitelství na vytvoření databáze vodních staveb a malých vodních elektráren na malých řekách v evropské části Ruska. V současnosti databáze obsahuje informace o 200 takových objektech na řekách povodí horní a střední Volhy a také severozápadního Ruska. U 100 objektů byl proveden inženýrský průzkum staveb. Řada objektů má projektovou dokumentaci. Téměř všechna hydrotechnická zařízení obsažená v databázi zahrnovala vodní elektrárny. Na řekách byly vybudovány kaskády 2-6 MVE, které tvořily ekonomickou pobřežní infrastrukturu. Kaskády navíc poskytovaly ochranu před povodněmi.

Specialisté NIIES provedli průzkumy některých částečně zničených MVE a vypracovali studie proveditelnosti pro jejich obnovu. Mezi zkoumanými zařízeními jsou MVE Veselovskaja (Rostovská oblast), Kopylkovskaja (řeka Velikaya, oblast Pskov), MVE Petrovská a Mirslavlskaja (řeka Nerl, oblast Ivanovo).

Pro hledání optimálních inženýrských a technických řešení pro obnovu MVE v roce 2003 byla postavena MVE Khorobrovskaya (řeka Nerl-Volžskaja, Jaroslavská oblast) o výkonu 160 kW, vyrábějící 840 tisíc kWh elektrické energie. Byla obnovena jako stálá experimentální základna OAO NIIES RAO "UES of Russia" pro terénní testování nových technologií a zařízení pro technické převybavení vodních elektráren - vč. malý. Tato MVE pracuje v plně automatickém režimu, a to jak z hlediska výroby elektřiny, tak z hlediska protipovodňové ochrany. Na přepadové hrázi MVE byly instalovány experimentální automatické uzávěry a Hydroplus, vyrobené za účasti francouzských specialistů.

V roce 2004 na jezeře. Senezh (Moskevská oblast), obnovená malá vodní elektrárna z 19. století baronem Knoppem, postavená na základě hydroenergetických zařízení z poloviny 18. století, byla uvedena do provozu. Hydroenergetickým zařízením obnovené MVE je ortogonální hydroturbína, která umožňuje efektivně využívat nízkotlaké přehrady vyrobené v podniku Prometheus v Čechově v Moskevské oblasti. Kromě MVE jsou na její hrázi instalovány ortogonální výkonové větrné turbíny s novou konstrukcí aerodynamického brzdění. Kombinace MVE a větrných turbín optimalizuje výrobu elektrické energie dodávané do místní energetické sítě.

Celková kapacita hydro-větrného komplexu je 70 kW. Skládá se ze dvou 10 kW větrných turbín a dvou hydroelektráren o výkonu 45 a 5 kW. Během testů má prověřit schopnost integrovaného systému pracovat pro síť a pro lokální zátěž, což umožní využít takové energetické komplexy pro napájení spotřebitelů v odlehlých regionech.

Obecně lze říci, že malá vodní energetika se ve svém rozvoji potýká se stejnými problémy jako energetické technologie založené na jiných obnovitelných zdrojích energie. Pokud by jen pár procent těch dotací, které směřují z federálního rozpočtu na podporu tepelné nebo jaderné energetiky, nebo tzv. „severní dodávky paliva“, směřovaly vládní agentury do rozvoje obnovitelné energie, mohla by naše země hledat budoucnost s mnohem větším optimismem.

Malá vodní elektrárna

V Rusku je energetický potenciál malých řek velmi vysoký. Počet malých řek přesahuje 2,5 milionu (ověřený údaj), jejich celkový průtok přesahuje 1000 km3 za rok. Dnešní dostupné prostředky v malých vodních elektrárnách v Rusku dokážou podle odborníků vyrobit asi 500 miliard kWh elektřiny ročně.

Malé vodní elektrárny v posledních desetiletích zaujaly stabilní pozici v elektroenergetice v mnoha zemích světa. V řadě vyspělých zemí přesahuje instalovaný výkon malých VE 1 mil. kW (USA, Kanada, Švédsko, Španělsko, Francie, Itálie). Jsou využívány jako místní ekologické zdroje energie, jejichž provozem dochází k úsporám na tradičních palivech, snižování emisí oxidu uhličitého. Vedoucí roli v rozvoji malých vodních elektráren má Čína, kde celkový instalovaný výkon malých vodních elektráren přesahuje 13 milionů kW. V rozvojových zemích má vznik malých vodních elektráren jako autonomních zdrojů elektřiny ve venkovských oblastech velký společenský význam. S relativně nízkými náklady na instalovaný kilowatt a krátkým investičním cyklem umožňují malá VE dodávat elektřinu do sídel vzdálených od sítě.

V 90. letech se v Rusku z velké části řešil problém výroby zařízení pro malé a mikro vodní elektrárny. Obzvláště atraktivní je vznik malých vodních elektráren na základě již existujících, kde byly zachovány vodní stavby. Dnes je lze rekonstruovat a technicky znovu vybavit. Pro energetické účely je vhodné využít stávající malé nádrže, kterých je v Rusku více než 1000.

V polovině minulého století fungovalo v Rusku velké množství malých VE (RSFSR), později však byla dána přednost velké hydroenergetické výstavbě a malá VE byla postupně vyřazována z provozu. Dnes se zájem o malé vodní elektrárny obnovil. Navzdory skutečnosti, že jejich ekonomické vlastnosti jsou horší než u velkých vodních elektráren, následující argumenty hrají v jejich prospěch. Malou vodní elektrárnu lze postavit i při současném nedostatku kapitálových investic na úkor soukromého sektoru hospodářství, farem a malých podniků. Malá vodní elektrárna zpravidla nevyžaduje složité vodní stavby, zejména velké nádrže, které vedou k velkým záplavám na plochých řekách. Dnešní vývoj malých vodních elektráren se vyznačuje plnou automatizací, vysokou spolehlivostí a plným zdrojem na minimálně 40 let. Malé vodní elektrárny umožňují lepší využití solární a větrné energie, neboť vodní nádrže jsou schopny kompenzovat jejich variabilitu. V Ruské federaci byla zavedena výroba dostatečně spolehlivého zařízení pro malé vodní elektrárny, například zařízení z nádrže St., vesnice Tabuldy, nádrž Uzyan, SHPP Sokolki) v ceně od 9 do 70 tisíc rublů. na 1 kW instalovaného výkonu v závislosti na výkonu MVE.

Přibližné schéma studie proveditelnosti výstavby malých vodních elektráren.

Výstavba malých vodních elektráren (MVE) má z mnoha důvodů široké vyhlídky na rozvoj různých regionů světa. Ve srovnání s velkými vodními elektrárnami mají důsledky výstavby MVE velké výhody. Jednotkové náklady na výstavbu MVE v jejich individuálním návrhu a výstavbě však převyšují jednotkové náklady na výstavbu velkých MVE.
Existují dva zásadní úkoly, jejichž řešení zajistí výrazné snížení jednotkových nákladů na vybudované MVE:
A. Integrovaný přístup k rozvoji energetického zásobování daného regionu.
B. Využití jednotných konstrukčních a technologických řešení jak při tvorbě MVE jako celku, tak i jejích jednotlivých prvků.
K vyřešení problému A je tedy nutné:
1. Z celého hydroenergetického potenciálu určitého regionu je třeba vyčlenit tu jeho část, jejíž využití je ekonomicky nejvýhodnější. Jedná se o tzv. „ekonomický hydroenergetický potenciál regionu“. Hlavními faktory ovlivňujícími ekonomický potenciál jsou tyto ukazatele:
- úroveň rozvoje ekonomiky regionu;
- úrovně a způsoby spotřeby energie;
- struktura všech odběrných kapacit v bilanci energetické soustavy kraje;
- předpokládaná změna hodnoty tarifu za 1 kW/hod.
Důležitým faktorem ovlivňujícím velikost ekonomického potenciálu je využití hydroenergetického potenciálu již regulovaných vodních toků: v nádržích pro neenergetické účely (pro závlahy, zásobování vodou apod.), v oblastech soustředěných spádů, v kanálech, traktech pro převádění odpadních vod v zařízeních ve vodovodech, úpravnách a chladicích systémech tepelných elektráren na trasách průmyslových přelivů.
2. Všechny vodní toky, které tvoří ekonomický potenciál, musí být systematizovány a mezi nimi by měly být vyčleněny malé v závislosti na tlaku a průtoku.
3. Po systemizaci vodních toků a zařazení malých vodních toků do samostatné kategorie by měl být proveden předběžný výběr lokalit pro výstavbu malých vodních elektráren.
4. Rozbor hydrologických charakteristik lokalit s přihlédnutím k údajům o tlacích v navrhované lokalitě pro výstavbu VE umožňuje provést předběžné posouzení možného instalovaného výkonu MVE v této lokalitě. a také snížit celou škálu možných variant MVE s různými typy turbín na jejich možný minimální počet.
Zároveň je třeba uvést, že pro úplnější využití ekonomického potenciálu regionu je možné na MVE využít turbíny různých velikostí, tzn. V závislosti na vlastnostech vodního toku mohou být na MVE instalovány turbíny s otáčkami, které se liší od těch tradičně používaných na těchto spádech.
Pro řešení problému B je nutné vzít v úvahu řadu okolností, které umožňují zvýšit ekonomickou efektivitu výstavby:
- návrh konkrétních objektů by měl být prováděn na základě jednotných konstrukčních řešení,
- při projektování je nutné použít jednotné technologické postupy výstavby malých VE.
- konstrukce a výroba zařízení MVE by měla být postavena na modulární bázi a sestávat z unifikovaných bloků a sestav.
Vzhledem k tomu, že náklady na zařízení malých vodních elektráren mohou dosáhnout poloviny nebo i více celkových nákladů na výstavbu, je nutné při vývoji energetických zařízení provést následující práce:
1. O sjednocení a standardizaci zařízení;
2. Vytvořit plně automatizované zařízení, které vylučuje přítomnost obsluhujícího personálu na HPP;
3. O použití zařízení zjednodušené konstrukce a zvýšené spolehlivosti s použitím moderních materiálů;
4. Volbou cesty proudění, která poskytuje největší zjednodušení a zlevnění stavebních konstrukcí bez výrazného snížení energetických parametrů;
5. Zajistit kladnou sací výšku, která umožňuje zmenšit objem podvodní části objektu HPP a také zlevnit a zjednodušit práci;
6. O použití turbín, zejména jednoduché regulace;
7. Pro montáž zařízení vyrábějte v továrně, abyste zkrátili čas a náklady na instalaci na místě;
8. O použití sériových generátorů a násobičů;
9. O používání jednotných systémů řízení (systém řízení hydroelektrárny musí být navázán na automatizaci VE);
10. O využití moderních technologií pro zlepšení spolehlivosti provozu, snížení nákladů na údržbu a péči, zvýšení životnosti.

Na základě vypracovaných projektů hydraulických bloků lze poměrně jednoduše řešit úlohu vývoje jednotných bloků agregátů pro dané rozsahy tlaků a průtoků hydraulických turbín pro malé vodní elektrárny, neboť rozměry těchto bloků lze určit na základě podmínek pro umístění hlavního a pomocného zařízení. Přívod vody turbínovým potrubím a její odvod otevřeným výstupním kanálem umožňuje konstrukčně řešit podmínku napojení této na objekt VE jednotným způsobem pro všechny malé VE.
Analýza parametrů malých VE plánovaných k výstavbě umožní zredukovat celou škálu možných variant VE s různými typy vodních elektráren na 2-3 typy.
Analýza shromážděných informací nám umožňuje vyvodit následující závěry:
1. Podle charakteristiky vodních toků je nutné stavět MVE kategorií:
a) Netlaké a nízkotlaké VE, H = 0-5 m, kde jsou v závislosti na místních podmínkách instalovány průtočné nebo axiální hydraulické agregáty.
b) Nízkotlaké VE, H=5-15 m, kde jsou instalovány osové vertikální a horizontální jednotky.
2. Pro snížení počtu standardních velikostí zařízení za účelem zajištění jeho sériové výroby, jakož i použití standardních stavebních konstrukcí skládajících se z unifikovaných bloků, je nutné, aby budoucí MVE systematizovaly a selektovaly zařízení podle průtoku resp. tlakové charakteristiky v každé kategorii MVE.
Tím se výrazně sníží počet standardních velikostí zařízení, což zvýší jak efektivitu výroby turbín, snížením nákladů na jejich vývoj, tak efektivitu stavebních prací.
3. Na základě výše uvedeného je vhodné mít 2-4 standardní velikosti hydraulických jednotek, jejichž charakteristiky by se v přechodových tlakových zónách překrývaly pro výběr optimální varianty. Zároveň pro zjednodušení konfigurace a snížení stavebních prací v podvodní části bloku je nutné zajistit kladnou výšku H pro umístění hydraulického agregátu s proudovými turbínami.
4. Jednotky MVE by měly být pokud možno vybaveny sériovými asynchronními generátory nebo motory jako generátory, v případě potřeby sériovými rychloběhy - násobiči. V některých případech lze použít sériové synchronní generátory.
Na základě výše uvedeného a s přihlédnutím k návaznosti řešení celého komplexu úkolů je za účelem snížení nákladů při vytváření MVE navržen následující algoritmus pro řešení výše uvedených témat:
já Provedení průzkumných a předprojektových prací s vypracováním studie proveditelnosti
na výstavbu malých vodních elektráren:
1. Průzkum spotřebitelů energie
2. Charakter a grafy elektrických zátěží.
3. Charakter a grafy tepelného zatížení.
4. Průzkum vodních zdrojů
5. Geodetické práce ve vybraných trasách.
6. Kontrola schématu dodávky elektřiny a tepla
7. Výpočet hydrotechnických zdrojů vodních toků
8. Volba variant pro malé vodní elektrárny (MVE).
9. Výběr schématu připojení MVE do stávajících energetických sítí.
10. Výpočet technicko-ekonomických ukazatelů výstavby MVE.
11. Tvorba technických specifikací pro projektování MVE a energetických zařízení.
12. Stanovení seznamu prací pro bezpečný provoz zařízení.

Náklady na tyto práce jsou 2 miliony rublů.
Pracovní podmínky - 80-90 dní od data zahájení financování.

Po dokončení studie proveditelnosti se navrhuje provést následující práce:
II. Na základě Studie proveditelnosti vyřešte následující problémy:
a) určit celkové náklady na celý program a načasování realizace;
b) zvolit pořadí výstavby a financování zařízení (podmínky, částky, platební podmínky);
c) určovat způsoby technického a ekonomického plnění úkolů;
d) vybrat standardní velikosti bloků kameniva a stavebních modulů;
e) provádět projektování bloků kameniva;
f) provádět projektování stavebních modulů;
g) provádějí projektování turbín, generátorů, automatických řídicích systémů (ACS);
h) vyrábět potřebné turbíny, generátory, samohybná děla;
i) vyrobit potřebné stavební moduly;
provádět práce na výstavbě a instalaci MVE na místě;
j) provádět spouštěcí a seřizovací práce;
k) provést uvedení zařízení do provozu.

Při posuzování alternativních zdrojů energie není možné obejít generátory
Gritskevič. (http://napolskih.com/modules/newbb_plus/viewtopic.php?topic_id=405)

Oleg Vjačeslavovič Gritskevič se narodil ve Vladivostoku v roce 1947, vystudoval Polytechnický institut Dálného východu, pracoval v systému automatizace napájení v oblasti Bajkalu v pobočce Dálného východu Ruské akademie věd.
Na konci roku 1999 se osm vědců z Vladivostoku s rodinami natrvalo přestěhovalo do Ameriky. Designová kancelář pod vedením Olega Gritskeviče odvezla z Ruska nejen jejich mysl, ale také unikátní vynálezy.

Podstatou jejich vývoje je vytvoření zásadně nového generátoru energie. Jak poznamenal Oleg Gritskevich, autor myšlenky a designér první instalace, v rozhovoru s korespondentem Segodnya, jednoduše navrhl metodu generování energie založenou na známých fyzikálních principech, ale s použitím jedinečných konstrukčních řešení. Vynálezce se vyhýbá detailům. „Starého Voltu otočili špatným směrem a všechno se zvrtlo: hromady železa,“ směje se.
To, co říká Gritskevich, zní nečekaně: "Díky této instalaci získáme přístup k nevyčerpatelnému zdroji energie. Generátor je poměrně kompaktní a vejde se do každého auta, letadla, domu, továrny, dokonce i do kontejneru. Je bez mechanických , neexistuje jediné čerpadlo Nevyžaduje údržbu a funguje nepřetržitě 25-30 let a s použitím nejnovějších materiálů a všech 50. Přitom kapacita průměrné instalace je poměrně velká. Ano, a hydromagnetické dynamo je levné, a proto jsou náklady na energii, kterou vyrábí, 40krát nižší než v jaderné elektrárně, 20krát nižší než v tepelné elektrárně a dokonce 4krát levnější než bezplatná energie větrných mlýnů. . Konstrukce hydromagnetického dynama stojí 500 dolarů za kilowatt. Navzdory jedinečnosti popisu je tato instalace poměrně hmotná.

Samotný nápad byl patentován již v roce 1988 Státní komisí SSSR pro vynálezy a objevy jako „Metoda generace a elektrostatický plazmový generátor OGRI, který ji implementuje“. První prototyp pracoval více než pět let v horách Arménie a zásoboval elektřinou polní vědecký tábor. Nakonec Gritskevichovo hydromagnetické dynamo získalo nejen certifikát od Rospatent, ale také schválení ruských vědeckých kruhů až po Nejvyšší radu pro inovace.

Podle vynálezce nebyl vynaložen ani cent ze státních prostředků, vše se dělo na jeho náklady a s povzbuzením a požehnáním akademika Viktora Iljičeva. "Pracovali neúnavně," říká Gritskevich. "Jeden bohatý Armén dal peníze na první instalaci, otevřel krabici s penězi a řekl, říkají, vezměte si, kolik potřebujete. Požádali jsme o 500 000 pavlovských rublů." V roce 1991 vystoupil Gritskevich v Nejvyšší radě pro inovace. Závěr zastupitelstva je pozitivní. „V roce 1994 mě přijal Oleg Soskovets,“ pokračuje Gritskevich, „ale zároveň řekl: „Nápad je to skvělý, ale v rozpočtu nejsou peníze na jeho realizaci.“ Dostal jsem odpovědi od Putina i od Stepašina. Spíše z jejich sekretariátů.Odpovědi stejného typu-to je v pořádku,když ty peníze najdete.Uznání světové vědy se nedostavilo hned.Podobnými problémy se v USA zabývá Institut Alternative Energy.Prováděli podobné experimenty,ale jejich generátor se otočil aby byla radioaktivní Gritskevichová všechno je ekologicky sterilní Maximum, co se jí může stát, - vřít a explodovat.

Gritskevich sám Američanům nevyšel. Loni jeho konstrukční kancelář vyvěsila informaci o instalaci na internet. Přišly odpovědi z celého světa, dokonce i od dalajlámy, který nabídl milionovou cenu tomu, kdo jako první získá přístup k volné energii. "A pak mi zavolali z amerického generálního konzulátu ve Vladivostoku," pokračuje ve vyprávění Gritskevich, "a pozvali mě na Světový kongres nových energetických inženýrů v Salt Lake City v srpnu tohoto roku. Druhý den ráno dokončili všechny dokumenty do dvou hodin za asistenci amerického ministerstva zahraničí.
Oleg Gritskevich se z kongresu vrátil ne tak inspirován uznáním svých kolegů, ale ohromen návrhem Američanů přestěhovat se do Států se všemi kancelářemi a pokračovat ve výzkumu (a také organizovat hromadnou výrobu dynama) na základ projekční kanceláře v San Diegu, jejíž tělo mu armáda nabídla k použití. Odchodu předcházely měsíce úvah a vyjednávání – a nevyžádaný vynález spolu s tvůrci opustil Vladivostok i Rusko. Tam už začali organizovat vědecký proces ve prospěch amerického lidu.

Global Energy“ je past na nápady!

Není žádným tajemstvím, že v blízké budoucnosti nebudou novou světovou energetickou a ekonomickou rovnováhu určovat ropné a plynárenské monopoly, ale ti, kteří vlastní zásadně nové zdroje energie. Navíc je tento proces nevyhnutelný. Nejdůležitější teď je, kdo začne a bude první. Kdo se k tomu rozhodne, dostane vhodné příležitosti – ekonomické i politické.

11. listopadu 2002 v Bruselu na závěrečné tiskové konferenci po summitu hlav států Ruska a Evropské unie V.V. Putin oznámil vytvoření mezinárodní vědecké ceny „Global Energy“.

Má se za to, že jeho založení je dobrou příležitostí k motivaci vědců a talentované mládeže z celého světa k mimořádným úspěchům v oblasti energetiky a energetiky.

Je zajímavé, co pan prezident ví o skutečném ruském vývoji nových energetických zdrojů, které již prokázaly svou účinnost a mohly by způsobit kolaps největších energetických společností v zemi - OAO Gazprom, RAO UES Ruska a NK Jukos, s jejichž podporou tato cena byla založena?

Jak rozumět situaci? Buď tyto společnosti, které vznik ceny iniciovaly, se chtějí dostat do rukou pokročilého vývoje a v blízké budoucnosti přenést svou energetickou kontrolu na nové zdroje energie (dochází plyn a ropa a jsou si toho dobře vědomi), nebo naopak - nechtějí dovolit šíření nových druhů energie, dokud nebude odčerpána celá ropa?

Proč nebyla vládní pomoc poskytnuta takovým vývojářům, jako byl například Oleg Gritskevich, který byl se svým unikátním vynálezem nucen v roce 1999 odejít do Spojených států? Myšlenka O. Gritskeviche byla patentována již v roce 1988 ve Státní komisi SSSR pro vynálezy a objevy jako „Metoda generace a elektrostatický plazmový generátor OGRI, který ji implementuje“.

První prototyp úspěšně pracoval více než pět let v horách Arménie a zásoboval elektřinou polní vědecký tábor. Gritskevichovo hydromagnetické dynamo získalo nejen certifikát Rospatent, ale také schválení ruských vědeckých kruhů až po Nejvyšší radu pro inovace.

Jeho vynález byl přijat na nejvyšší úrovni s nadšením... a rozhořčením. "Zlomíte celou naši politiku ropy a plynu! Kam dáme armádu energetických inženýrů?" - tuto velmi příznačnou větu míče hodil Gritskevichovi jeden z účastníků sympozia konaného v roce 1991 v Atommaši.

Situace kolem ocenění je opravdu nejednoznačná, to nedávno potvrdily informované zdroje:

„Při prezidentovi Ruské federace byla vytvořena speciální analytická skupina, jejímž úkolem je vyhledávat a analyzovat informace o skutečném vývoji v oblasti perspektivních energetických zdrojů a technologií šetřících zdroje.

Pozoruhodné je, že kromě zástupců Akademie věd Ruské federace tato uzavřená skupina z iniciativy speciálních služeb zahrnovala dvě supertřídní jasnovidce (muž a žena), kteří používají netradiční metody získávání informací. . Právě oni dávají hlavní závěr o vyhlídkách té či oné myšlenky.

Cílem celého podniku je vytvořit řízenou situaci pro zavádění inovací.

Rozumí se, že v důsledku toho budou na trh povoleny pouze ty technologie, které v žádné konkrétní fázi neohrozí blahobyt největších energetických společností a celou infrastrukturu tradiční energetiky.“

Známý ruský vědec, akademik Jevgenij Velikhov věří:

"... Vznik mezinárodní ceny za energii, která dnes nemá v žádné zemi na světě obdoby, je pokusem vědecké komunity ukázat celé planetě svůj přímý zájem na zlepšení palivového a energetického komplexu."

Buď se akademik naivně mýlí, nebo prostě nechce vidět, že nejde o „pokus vědecké komunity“ – ukázat .., ale o probuzenou touhu monster tradičního palivového a energetického komplexu – vzít . ..

Vzhledem k příkladům nedávné lhostejnosti k novým technologiím ze strany ruské vlády a skutečnosti, že brání jejich distribuci ropnými a plynárenskými monopoly, je mnohé jasné.

Jsme svědky skutečných kroků ke kontrole procesu transformace světové ekonomiky a přerozdělování jejích zdrojů.

V Rusku stále existují vynálezy podobné generátoru O. Gritskeviče a na výstupu se očekávají nové, ale jaký osud je a jejich autory potká?

Pravděpodobně bychom o tom měli přemýšlet třikrát, než se pokusíme stát se kandidátem na Global Energy?!

V Ruské federaci samozřejmě není žádný vynálezce, ale jeho patenty zůstaly http://www.sciteclibrary.ru/rus/catalog/pages/6697.html , na kterých lze nalézt provedení příslušného výzkumu a vývoje a přinést myšlenku k realizaci. A můžete najít O.V. Gritskevič. Podle posledních údajů zahájil průmyslovou výrobu svých generátorů v Jižní Koreji a Bulharsku.
V podmínkách energetické krize, s neustálým nedostatkem ropy a plynu a jejich rostoucími cenami, v kontextu globálního oteplování pomáhá alternativní energie řešit 2 problémy najednou. 1-šetří uhlovodíky pro chemickou výrobu, kde je mnohem výhodnější je využít. 2-nezvyšuje okolní teplotu, ale snižuje ji. Samozřejmě při současném trendu neustálého zvyšování spotřeby energie a přechodu lidstva zcela na takové zdroje energie může dojít k efektu ochlazení země, ale taková vyhlídka nemůže být vůbec blízká a již v popisovaných zařízeních existují takové, které v zásadě dokážou čerpat energii z vesmíru, kde je nevyčerpatelná.

V poslední době jsou vzhledem k růstu tarifů elektřiny stále aktuálnější obnovitelné zdroje energie prakticky zdarma.

Malá vodní elektrárna nebo malá vodní elektrárna (MVE) - vodní elektrárna, která vyrábí relativně malé množství elektřiny a je založena na vodních elektrárnách o výkonu 1 až 3000 kW. Neexistuje obecně uznávaná koncepce malých vodních elektráren pro všechny země, jejich instalovaný výkon je považován za hlavní charakteristiku takových vodních elektráren.

Zařízení pro malé vodní elektrárny se dělí podle výkonu na:

zařízení pro mini vodní elektrárny do 100 kW;
zařízení pro mikrovodní elektrárny do 1000 kW.

Ze známé klasické triády: solární panely, větrné turbíny, hydroelektrárny (HPP) jsou ty druhé nejsložitější. Za prvé pracují v agresivních podmínkách a za druhé mají maximální provozní dobu po stejnou dobu.

Nejjednodušší způsob, jak vyrobit bezpřehradní vodní elektrárny, protože. stavba přehrady je poměrně složitá a nákladná a často vyžaduje souhlas místních úřadů nebo alespoň sousedů. Bezpřehradní mini vodní elektrárny se nazývají průtočné. Pro taková zařízení existují čtyři hlavní možnosti.

Vodní kolo- jedná se o kolo s lopatkami instalovanými kolmo k hladině vody. Kolo je méně než z poloviny ponořeno v proudu. Voda tlačí na lopatky a otáčí kolem. K dispozici jsou také turbínová kola se speciálními lopatkami optimalizovanými pro proud kapaliny. Ale to jsou spíše složité návrhy, spíše tovární než domácí.

Garland mini vodní elektrárna- představuje kabel, na kterém jsou pevně upevněny rotory. Kabel se hází z jedné strany řeky na druhou. Rotory jsou jako korálky navlečené na kabelu a zcela ponořené ve vodě. Proud vody roztáčí rotory, rotory roztáčí kabel. Jeden konec kabelu je připojen k ložisku, druhý k hřídeli generátoru.

Rotor Daria- Jedná se o vertikální rotor, který se otáčí v důsledku tlakového rozdílu na jeho lopatkách. Tlakový rozdíl vzniká v důsledku proudění tekutiny kolem složitých povrchů. Efekt je podobný zdvihu křídlového křídla nebo zdvihu křídla letadla.

Vrtule- jedná se o podvodní "větrný mlýn" s vertikálním rotorem. Na rozdíl od vzduchové vrtule má podvodní vrtule listy o minimální šířce. Pro vodu stačí šířka čepele pouze 2 cm, při této šířce bude minimální odpor a maximální rychlost otáčení. Tato šířka lopatek byla zvolena pro rychlost proudění 0,8-2 metry za sekundu. Při vysokých rychlostech mohou být optimální jiné velikosti.

Nedostatky girlanda SHPP zřejmé: vysoká spotřeba materiálu, nebezpečí pro ostatní (dlouhý podvodní kabel, rotory skryté ve vodě, blokování řeky), nízká účinnost. Vodní elektrárna Garland je malá přehrada. Rotor Daria náročná na výrobu, na začátku práce je potřeba ji rozkroutit. Je však atraktivní tím, že osa rotoru je umístěna svisle a vývodový hřídel lze provést nad vodou, bez dalších převodů. Takový rotor se bude otáčet při jakékoli změně směru proudění.

Z hlediska snadnosti výroby a získání maximální účinnosti při minimálních nákladech je tedy nutné zvolit provedení typu vodní kolo nebo vrtule.

Výstavba malé vodní elektrárny je založen na hydraulické jednotce, která obsahuje pohonnou jednotku, zařízení na nasávání vody a ovládání. Podle toho, jaké vodní zdroje malé vodní elektrárny využívají, jsou rozděleny do několika kategorií:

Průtokové nebo blízké přehradní stanice s malými nádržemi;

Stacionární mini vodní elektrárny využívající energii volného toku řek;

MVE využívající stávající rozdíly hladiny vody na různých vodohospodářských zařízeních;

Mobilní mini vodní elektrárny v kontejnerech s použitím plastových trubek nebo flexibilních vyztužených hadic jako derivace tlaku.

Základem pro malou vodní elektrárnu je hydraulický agregát, který je zase založen na turbíně toho či onoho druhu. Existují hydraulické jednotky s:

Axiální turbíny;

Radiálně-axiální turbíny;

Korečkové turbíny;

Kaplanovy turbíny.

MVE jsou také klasifikovány v závislosti na maximálním využití tlaku vody na:

Vysoký tlak - více než 60 m;

Střední tlak - od 25 m;

Nízký tlak - od 3 do 25 m.

Typy turbín používaných v zařízení se také liší od toho, jaký tlak vody používá mikrovodní elektrárna. Peltonovy a radiálně-axiální turbíny jsou určeny pro vysokotlaké vodní elektrárny. Na středotlakých stanicích se používají turbíny rotační a radiálně-axiální. Na nízkotlakých malých vodních elektrárnách (MVE) jsou převážně rotační lopatkové turbíny instalovány v železobetonových komorách.

Pokud jde o princip fungování turbíny mini vodní elektrárny, je ve všech provedeních téměř identický: voda pod tlakem vstupuje do lopatek turbíny, které se začínají otáčet. Rotační energie se přenáší do hydrogenerátoru, který je zodpovědný za výrobu elektřiny. Turbíny pro objekty jsou vybírány v souladu s některými technickými charakteristikami, z nichž hlavní je tlak vody. Turbíny se navíc vybírají v závislosti na typu komory, která se dodává se soupravou – ocelová nebo železobetonová.

Výkon mini vodní elektrárny závisí na tlaku a průtoku vody a také na účinnosti použitých turbín a generátorů. Vzhledem k tomu, že podle přírodních zákonitostí se hladina vody neustále mění, v závislosti na ročním období a také z řady důvodů, je zvykem brát cyklický výkon jako výraz pro výkon vodní elektrárny. Jedná se například o roční, měsíční, týdenní nebo denní cykly práce.

Při výběru mini vodní elektrárny se vyplatí zaměřit se na takové energetické zařízení, které by bylo přizpůsobeno konkrétním potřebám zařízení a splňovalo kritéria jako:

Dostupnost spolehlivých a snadno použitelných prostředků pro řízení a monitorování provozu zařízení;

Ovládání zařízení v automatickém režimu s možností přepnutí na ruční ovládání v případě potřeby;

Generátor a turbína hydroelektrického bloku musí mít spolehlivou ochranu před pravděpodobnými mimořádnými událostmi;

Plochy a objemy stavebních prací pro instalaci malých vodních elektráren by měly být minimální.

Malé vodní elektrárny mají řadu výhod, díky kterým je toto zařízení stále oblíbenější. Za prvé stojí za zmínku ekologická bezpečnost mini vodních elektráren - kritérium, které se stává stále důležitějším ve světle problémů ochrany životního prostředí. Malé vodní elektrárny nemají škodlivý vliv ani na vlastnosti, ani na kvalitu vody. Vodní plochy, kde je instalována nízkokapacitní vodní elektrárna, lze využít jak pro rybářství, tak jako zdroj vody pro sídla. Navíc pro provoz malých vodních elektráren nejsou potřeba velké nádrže. Mohou fungovat s využitím energie toku malých řek a dokonce i potoků.

S ohledem na ekonomickou efektivitu mají i zde mikro a mini vodní elektrárny mnoho výhod. Stanice navržené moderní technologií se snadno obsluhují, jsou plně automatizované. Zařízení tedy nevyžaduje přítomnost osoby. Odborníci poznamenávají, že kvalita proudu generovaného malými vodními elektrárnami splňuje požadavky GOST jak z hlediska napětí, tak frekvence. Mini vodní elektrárny přitom mohou fungovat jak autonomně, tak jako součást energetické sítě.

Když už mluvíme o malých vodních elektrárnách, stojí za zmínku jejich výhoda jako plnohodnotný zdroj jejich práce, což je nejméně 40 let. No, a co je nejdůležitější, malá energetická zařízení nevyžadují organizaci velkých nádrží s odpovídajícím zaplavením území a kolosálními materiálními škodami.

Jedním z nejdůležitějších ekonomických faktorů je věčná obnovitelnost hydrotechnických zdrojů. Pokud spočítáme doslovný přínos z využívání malých vodních elektráren, vyjde nám, že jimi vyrobená elektřina je téměř 4x levnější než elektřina, kterou spotřebitel získá z tepelných elektráren. Právě z tohoto důvodu jsou dnes vodní elektrárny stále častěji využívány pro napájení energeticky náročných průmyslových odvětví.

Nezapomínejme, že malé vodní elektrárny nevyžadují nákup žádného paliva. Kromě toho se vyznačují relativně jednoduchou technologií výroby elektřiny, v důsledku čehož jsou mzdové náklady na jednotku výkonu u vodních elektráren téměř 10krát nižší než u tepelných elektráren.

Malé, mikro nebo nano VE spojují výhody velké VE na jedné straně a možnost decentralizovaného zásobování energií na straně druhé. Nemají mnoho nevýhod velkých vodních elektráren, a to: drahé převodovky, problémy spojené s negativním dopadem na životní prostředí. Využití malých vodních elektráren navíc vede k decentralizovanému využívání elektřiny, přispívá k rozvoji regionu, založeného především na soběstačnosti a využívání místních zdrojů.

Většina z nich nemá velké nádrže, to znamená, že se voda neshromažďuje za přehradou. Vyrábějí elektřinu, pokud je přirozená hladina vody v řece dostatečná, ale když řeka vyschne nebo průtok klesne pod určitou hodnotu, výroba elektřiny je pozastavena.

Vysoké kapitálové náklady jsou největší překážkou pro rozsáhlý rozvoj malých vodních elektráren. I přes tuto skutečnost a dlouhou dobu návratnosti (7-10 let v některých zemích, např. Slovensko) jsou však malé vodní elektrárny rentabilní díky dlouhé životnosti (přes 70 let) a nízkým nákladům na údržbu.

Malá vodní elektrárna

1. Formulace problému podle uvažovaného způsobu (technologie) zvyšování energetické účinnosti; prognózu přečerpání energetických zdrojů, případně popis dalších možných důsledků v národním měřítku při zachování status quo

Technologie:

Malá vodní zařízení jsou podmíněně rozdělena do dvou typů: "mini" - poskytující jednotkovou kapacitu až 5000 kW a "mikro" - pracující v rozsahu od 3 do 100 kW. Využití vodních elektráren takových kapacit pro Rusko není vůbec nové, ale dobře zapomenuté staré: v 50-60. V zemi fungovalo několik tisíc malých vodních elektráren. Dnes jejich počet sotva dosahuje několika set kusů.

Hydraulické jednotky pro malé vodní elektrárny jsou určeny pro provoz v širokém rozsahu tlaků a průtoků s vysokými energetickými charakteristikami. „Ekologická čistota“ malých VE se projevuje především na mnohem menších plochách záplav a záplav, přehrady a nádrže malých VE v mnohem menší míře než jiné typy energetických zařízení narušují normální přirozené prostředí člověka a zvěře.

Problematika rozvoje malých vodních elektráren je široce řešena v literatuře, hromadných sdělovacích prostředcích, na konferencích, kongresech atd.

V Rusku se do roku 2015 plánuje zprovoznění 65 malých vodních elektráren (18 - v republice Tuva, 35 - v republice Altaj, 12 - v Burjatsku). Pro tyto republiky je zpracována koncepce rozvoje a schéma umístění malých vodních elektráren. Dvě stanice již byly postaveny a další tři jsou ve výstavbě. Mikrovodní elektrárna v Tuvě byla postavena v roce 1995 v letovisku Ush-Beldir, v roce 2001 byla uvedena do provozu mikrovodní elektrárna Kyzyl-Khaya.

2. Stručný popis navrhované metody, její novost a povědomí o ní, dostupnost rozvojových programů; výsledkem je masová implementace po celé zemi

V Rusku více než 80 velkých nádrží nevybudovalo VE. Podle předběžných odhadů není k výrobě elektřiny využíváno 58 % středních a dalších 90 % malých nádrží (což je 20 a 1 mil. m3). Je zřejmé, že primárním předmětem uvažování by měla být stávající a nevyužívaná vodní zařízení.

V současné době je vypracována metodika pro stanovení účinnosti a program rozvoje energetického potenciálu malých stok. Mikro vodní elektrárny jsou navrženy především pro pokrytí místních potřeb a izolovaného provozu od energetických systémů.

Malá vodní elektrárna mohou být v současné době nákladově efektivní, pokud je jejich řídicí schéma zjednodušeno (například z důvodu zátěže balastem) a provoz bez personálu údržby. Efektivitu mikroVE lze zvýšit víceúčelovým využitím jejich zařízení a také dodáním energie do místní sítě (bez prodloužených vysokonapěťových vedení). Při provozu mikro vodní elektrárny na izolované zátěži je nutné regulovat frekvenci a napětí. Pokud má nádrž dostatečnou kapacitu, lze zajistit denní a týdenní regulaci, v opačném případě se doporučuje regulace zátěží balastu.

Podle MNTO "INSET" (Petrohrad) při výstavbě malé vodní elektrárny s instalovaným výkonem asi 500 kW jsou náklady na stavební a instalační práce asi 14,5-15,0 milionů rublů. S kombinovaným harmonogramem pro vývoj projektové dokumentace, výrobu zařízení, konstrukci a instalaci je malá vodní elektrárna uvedena do provozu za 15-18 měsíců. Náklady na elektřinu vyrobenou v takové vodní elektrárně nejsou vyšší než 0,45–0,5 rublů na 1 kWh, což je 1,5krát nižší než náklady na elektřinu skutečně prodávanou energetickým systémem. Náklady na stavbu se tedy vrátí za 3,5-5 let.

3. Prognóza účinnosti metody v budoucnu s přihlédnutím k:
- rostoucí ceny energetických zdrojů;
- růst blahobytu obyvatelstva;
- zavedení nových environmentálních požadavků;
- další faktory.

Prognóza účinnosti:

Snížení nákladů na vyrobenou elektřinu;
- dodatečné kapacity v regionech s nedostatkem energie.

4. Seznam skupin účastníků a zařízení, kde lze tuto technologii maximálně efektivně využít; potřeba dalšího výzkumu k rozšíření seznamu

Větší počet mikrovodních elektráren lze postavit na provozovaných a plánovaných pro výstavbu vodárenských a závlahových vodáren a jejich konstrukcí (vysokorychlostní proudy, absorbéry energie, prahy, svodiče), na odvodňovacích kanálech a záslepkách velkých vodních děl.

Ve vodovodních systémech na úsecích trasy s velkým rozdílem nadmořské výšky lze místo různých druhů důlních rozhraní, absorbérů energie a dalších staveb stavět mikrovodní elektrárny. Při průtoku vody od 5 do 100 l/s může jejich výkon dosahovat od 20 do 200 kW.

5. Dostupnost technických a jiných omezení pro aplikaci metody na různé objekty; při absenci informací o možných omezeních je nutné je určit testováním

Legislativní důvody: nedostatek vhodných vládních priorit a objektivních pobídek pro rozvoj těchto technologií.

Technologická omezení(podrobnosti viz bod 7) :

Sezónní provoz elektráren;
- problémy zanášení nádrží;
- problémy destrukce hráze a hydraulických celků v důsledku přelití přes korunu hráze s neočekávaným zvýšením hladiny a selháním uzamykacích zařízení.

Omezení používání technologií.

Mnohé z malých vodních elektráren ne vždy poskytují garantovanou výrobu energie, protože se jedná o sezónní elektrárny. V zimě jejich výdej energie prudce klesá, sněhová pokrývka a ledové jevy (led a kal), stejně jako letní nízká voda a vysychání řek mohou jejich práci obecně pozastavit. Sezónní charakter malých VE vyžaduje redundantní zdroje energie, velký počet z nich může vést ke ztrátě spolehlivosti dodávek energie. V mnoha oblastech je proto kapacita malých VE považována nikoli za hlavní, ale jako záložní.

Nádrže malých vodních elektráren, zejména horské a podhorské oblasti, jsou velmi akutně postiženy problémem jejich zanášení as tím souvisejícím problémem stoupající hladiny, záplav a záplav, snižování hydroenergetického potenciálu řek a výroby elektřiny. Je například známo, že nádrž VE Zemonechalskaja na řece Kura byla zanesena o 60 % během 5 let.

Pro rybářství jsou hráze malých vodních elektráren méně nebezpečné než střední a velké, které blokují migrační trasy stěhovavých a semianadromních ryb a blokují trdliště. Ačkoli obecně vytvoření hydroenergetických zařízení zcela neodstraní škody na rybí obsádce na hlavních řekách, protože povodí je jednotný ekologický systém a narušení jeho jednotlivých vazeb nevyhnutelně ovlivňuje systém jako celek.

6. Stávající pobídky, nátlak, pobídky k implementaci navržené metody a potřeba je zlepšit

Neexistují žádné pobídky k využívání technologických pobídek.

7. Potřeba vyvinout nové nebo změnit stávající zákony a předpisy

Ze strany státu je nutný zákon o výrobě elektřiny malého rozsahu.

8. Dostupnost vyhlášek, pravidel, pokynů, norem, požadavků, zakazujících opatření a dalších dokumentů upravujících použití této metody a závazných k provedení; potřeba provést v nich změny nebo potřeba změnit samotné principy tvorby těchto dokumentů; přítomnost již existujících regulačních dokumentů, předpisů a potřeba jejich obnovy

Nedostatek materiálů o režimu malých řek komplikuje vypracování konkrétních projektů a posouzení míry dostupnosti vodních zdrojů v jednotlivých krajích. Situaci komplikuje nedostatek moderních metod pro hodnocení průtoku malých řek, protože použití stávajících SNiP a doporučení často vede k hrubým chybným výpočtům.

9. Dostupnost realizovaných pilotních projektů, analýza jejich reálné efektivity, zjištěné nedostatky a návrhy na zlepšení technologie s přihlédnutím k nasbíraným zkušenostem

Existují pozitivní zkušenosti s aplikací v Rusku i v zahraničí.

JSC RusHydro vytvořila 100% dceřinou společnost na území Altaj pro realizaci projektu výstavby malé vodní elektrárny Chibit, JSC Malé VE Altaj.

MVE „Čibit“ se stane pilotním projektem při realizaci programu rozvoje malé vodní elektrárny na Altaji, který je RusHydro připraveno vytvořit na základě výsledků analýzy potenciálu republiky z hlediska výstavby malé vodní elektrárny.

Pilotní projekt předpokládá výstavbu malé vodní elektrárny Chibit o výkonu 24 MW na řece Chuya v Ulaganském okrese Altajské republiky.

Na území Altaj bude realizován investiční projekt na výstavbu malých vodních elektráren - hlava regionu podepsala příslušnou smlouvu se společnostmi IDGC of Siberia, Altaienergosbyt a Engineering Company Energia, uvedla krajská správa.

Specialisté již provedli předběžnou analýzu možných lokalit pro výstavbu malých vodních elektráren na Altaji. Jako nejslibnější byla vybrána rozbouřená řeka Anui, která teče v podhůří. "V příštích dvou měsících investoři definitivně rozhodnou o umístění areálu malé vodní elektrárny a zahájí předprojektové průzkumy. Parametry budoucí vodní elektrárny, výběr zařízení a načasování projektu bude záležet na výběru místa pro výstavbu,“ upřesnil krajský úřad pro průmysl a energetiku.

10. Možnost ovlivnění dalších procesů při hromadném zavádění této technologie (změny stavu životního prostředí, možný dopad na lidské zdraví, zvýšení spolehlivosti dodávek energie, změny denních nebo sezónních rozvrhů zatížení energetických zařízení, změny ekonomických ukazatelů výroba a přenos energie atd.)

Dopad na další procesy:

Snížená spotřeba uhlovodíkových fosilních paliv;
- snížení celkových emisí skleníkových plynů a jiných škodlivých emisí do životního prostředí;
- příspěvek k řešení problémů energeticky nedostatečných regionů.

11. Dostupnost a dostatek výrobních kapacit v Rusku a dalších zemích pro masové zavedení metody

Kapacity na realizaci jsou.

12. Potřeba speciálního školení kvalifikovaného personálu pro obsluhu implementované technologie a rozvoj výroby

Implementace vyžaduje kvalifikovaný personál.

13. Navrhované způsoby implementace:
1) komerční financování (s návratností nákladů);
2) soutěž na realizaci investičních akcí vypracovaných jako výsledek práce na energetickém plánování rozvoje regionu, města, sídla;
3) rozpočtové financování pro efektivní energeticky úsporné projekty s dlouhou dobou návratnosti;
4) zavedení zákazů a povinných požadavků na používání, dohled nad jejich dodržováním;
5) další nabídky.

Doporučené způsoby implementace:

Komerční financování.

Navíc, jak je uvedeno v odstavci 5, je nutné stanovit vhodné státní priority a objektivní pobídky pro rozvoj těchto technologií.

V následujících situacích přidat popis technologie úspory energie do Katalogu, vyplňte dotazník a odešlete na označeno "do katalogu".

Mini vodní elektrárna je malá vodní elektrárna, která vyrábí malé množství elektřiny.

Princip činnosti malých vodních elektráren se neliší od principu činnosti velkokapacitních stanic. Voda vodního útvaru, řek, jezer, nádrží se působením tlaku vytvářeného její hmotou pohybuje daným směrem a vstupuje do lopatek hydraulické turbíny. Turbína přenáší svůj rotační pohyb na rotační pohyb generátoru, který vyrábí elektřinu.
Tlak vody vzniká stavbou přehrady nebo přirozeným prouděním vody, případně obojím současně.

U malých vodních elektráren se uvažuje o výrobě výkonu do 5,0 MW.
Stávající malé vodní elektrárny jsou klasifikovány podle:

Použití „vodního kola“ – v tomto případě je přijímací kolo umístěno ve vodním prostředí rovnoběžně s hladinou vody, přičemž je ponořeno pouze částečně. Vodní hmoty vyvíjející tlak na lopatky kola způsobují jeho rotaci, která se přenáší na rotační pohyb generátoru.
Design girlandy - v této verzi zařízení je kabel položen z protilehlých břehů, na kterých jsou rotory pevně připevněny. Progresivně se pohybující masy vody otáčejí rotory. Rotační pohyb rotorů je přenášen na kabel, který naopak při otáčení přenáší svůj rotační pohyb na rotační pohyb generátoru. Generátor je instalován na břehu.
U rotoru Darrieus je základem pro provoz zařízení tohoto typu rozdíl tlaků na lopatky rotoru. Tlakový rozdíl vzniká prouděním vody kolem složitých ploch rotoru.
S vrtulí - princip činnosti je podobný jako u větrného generátoru, s tím rozdílem, že u mini vodní elektrárny jsou lopatky umístěny ve vodním prostředí.

Průmyslové použití (180 kW a více) – používá se k zásobování podniků nebo k prodeji spotřebitelům.
Komerční využití (do 180 kW) - používá se pro napájení nízkoenergeticky náročných podniků a skupin domů.
Domácí použití (do 15 kW) - slouží k napájení jednotlivých domů a malých objektů.

Axiální - u jednotek této konstrukce se voda pohybuje podél osy turbíny a dostává se na lopatky, které se otáčejí.
Radiálně-axiální - v tomto provedení se voda zpočátku pohybuje radiálně vzhledem k ose turbíny a poté v souladu s osou její rotace.
Kbelík - voda vstupuje na povrch kbelíku (lopatky) tryskami, díky čemuž se zvyšuje rychlost vody, naráží na lopatku turbíny, turbína se otáčí, další lopatka se uvede do provozu a proces pokračuje
Rotační lopatka - lopatky se otáčejí kolem své osy současně s otáčením turbíny.

Mezi výhody jeho používání patří:

Environmentální bezpečnost zařízení pro životní prostředí;
Nevyčerpatelný zdroj energie;
Nízké náklady na vyrobenou energii;
Autonomie instalací;
Spolehlivost instalací;
Dlouhá životnost.

Nevýhody jeho použití zahrnují:

Potenciální nebezpečí pro obyvatele vodních útvarů;
Omezená možnost podmínek instalace instalace.

Výrobou zařízení pro mini vodní elektrárny se zabývá omezený počet podniků u nás i v zahraničí. To je vysvětleno omezeným využíváním malých vodních elektráren kvůli malé dostupnosti potřebných vodních zařízení a také trendy ve vývoji energetiky v různých zemích.

CINK Hydro-Energy, Česká republika, provádí celou škálu prací od návrhu a dodávky zařízení až po instalaci a uvedení zařízení do provozu.
"Micro hydro power" Čína - vyrábí a prodává sady vybavení pro malé domácí instalace.
Inženýrská a technická společnost OsOO Hydroponics, Biškek, Kyrgyzstán. Společnost vyrábí a prodává hydrogenerátory pro malé vodní elektrárny.

AEnergy LLC, Moskva. Společnost se zabývá podporou rozvoje alternativních zdrojů energie. V oblasti malých vodních elektráren nabízí společnost celou škálu služeb od projektování až po údržbu zprovozněných elektráren.
Meziodvětvové vědeckotechnické sdružení „MNTO INSET“, Petrohrad. Společnost se zabývá návrhem a vývojem zařízení pro mini vodní elektrárny, výrobou a instalací svých produktů. Produktová řada zahrnuje:
- Mini HPP s výkonem oběžného kola vrtule od 5,0 do 100 kW;
- Mini HPP s diagonálním oběžným kolem, o výkonu 20,0 kW;
- Mini HPP s lopatkovým oběžným kolem o výkonu až 180 kW;
- Vodní jednotky pro malé vodní elektrárny.
NPO Inversion Company, Jekatěrinburg. Společnost vyrábí zařízení a stavebnice pro mini vodní elektrárny do výkonu 10 kW.

Abyste to mohli udělat vlastníma rukama, potřebujete vynalézavost, schopnost pracovat rukama a vodní útvar,
ano, něco na maličkostech, jako je autogenerátor, kolo z jakéhokoli vozidla a převodový mechanismus (řemenice, ozubená kola, ozubená kola).

Nejprve je třeba vyrobit vodní kolo. K tomu je kolo odebráno z jízdního kola, motocyklu nebo automobilu. Čepele jsou připevněny podél průměru kola, k tomu můžete použít jakýkoli materiál, pokud je pevný a neohýbá se - železo, překližka, tvrdý plast, ebonit atd. Nejlépe je upevnit šroubovým spojem, aby bylo možné vyměnit břity poškozené během provozu. Lopatky jsou umístěny ve stejné vzdálenosti od sebe.

Je vyroben rám, na kterém je kolo upevněno. V místech připevnění k rámu je nutné zajistit montáž ložisek, do kterých je vložena osa otáčení kola. Na jednom konci nápravy je namontována velká kladka nebo velké řetězové kolo. Na ose generátoru je namontována malá kladka nebo menší řetězové kolo.

tabulka 2

Některé charakteristiky MVE provozovaných v Rusku

Počet instalací (podle let)

Celkový instalovaný výkon (podle let) (MW)

Celková dostupná kapacita (podle let) (MW)

KIUM* (podle let) (%)

KIRM** (podle let) (%)

Spotřeba elektřiny pro vlastní potřebu (% výroby)

Malé VE ve vlastnictví JSC Energo

Malé VE nejsou součástí JSC Energo

* KIUM - faktor využití instalovaného výkonu.

** KIRM - faktor využití dostupné kapacity.

Při sestavování tabulky byly použity zdroje informací:

1) Problémy a perspektivy rozvoje obnovitelných zdrojů energie v Rusku (materiály kulatého stolu), Ruský svaz vědeckých a technických společností, Výbor ruské organizace pro výzkum a vývoj k problémům využívání obnovitelných zdrojů energie. Moskva, 2003.

2) Vashkevich K.P., Maslov L.A., Nikolaev V.G. Zkušenosti a vyhlídky rozvoje větrné energie v Rusku, periodický vědecký a technický časopis "Small Energy", č. 1-2, 2005.

Kolo je umístěno ve vodě, může to být vertikální instalace v rovině kolmé k hladině vody, nebo horizontální - kdy je kolo zcela ponořeno ve vodě. V druhém případě je třeba počítat s tím, že kolo musí být ponořeno ve vodě maximálně do 2/3 tloušťky disku.
Řemenice jsou navzájem spojeny pomocí řemenu a řetězová kola pomocí řetězu.

Systém je připraven k provozu.