Мала гідроенергетика У Росії енергетичний потенціал малих річок: kolybanov - LiveJournal. Мікро- та малі ґес Мала гідроенергетика

Принцип роботи міні ГЕС

Класифікація пристроїв

Плюси та мінуси пристрою

Виробники установок та обладнання

Міні ГЕС своїми руками

Варіант саморобної міні ГЕС із вертикальним встановленням колеса

Типи міні ГЕС

Переваги та недоліки різних систем міні-ГЕС

Конструкція малої гідростанції

Різновиди гідроагрегатів для малих гідроелектростанцій

Вигоди використання міні-ГЕС:

1. Принцип дії

2. Можливості застосування

3. По конструкції турбіни

4. За умовами монтажу

Із зарубіжних фірм успішно працюють у цій галузі бізнесу це

У Росії цьому ринку працюють

За допомогою гідротурбін різної потужності, що встановлюються на постійних водотоках (найчастіше - в руслах рік). Як правило, створення гідроелектростанції вимагає зведення греблі, в якій встановлюються гідротурбіни, але можливе також створення безтілесних ГЕС.

Ми розглянемо можливості виробництва енергії за допомогою малих ГЕС та мікро-ГЕС (МГЕС). У російській практиці під мікро-ГЕС мають на увазі станції потужністю до 100 кВт, а під малими - загальною встановленою потужністю до 30 МВт з потужністю одиничного гідроагрегату до 10 МВт та діаметром робочого колеса гідротурбіни до 3 м.

Як вважають експерти, подібна класифікація ускладнює розрахунок валового енергетичного потенціалу малої гідроенергетики, оскільки не дозволяє визначити технічні параметри гідроелектростанції. При цьому під валовим потенціалом ВІЗ розуміється його середній річний обсяг, що міститься в даному ресурсі, при його перетворенні на корисну енергію. На цю проблему слід звернути увагу, оскільки всі розрахунки потенціалу відновлюваних енергоресурсів базуються на моделях та методиках, що визначають точність кінцевого результату, а отже, та ефективність застосування конкретного енергоресурсу в конкретних умовах.

У найповнішій роботі з оцінці гідроенергетичних ресурсів СРСР, опублікованій 1967 р., до категорії МГЭС ставилися всі гідроелектростанції, створювані на рівнинних річках, мають валовий потенціал до 2.0 МВт і гірських - до 1.7 МВт. Ці класифікаційні ознаки вважаються оптимальними, оскільки не належать до технічних параметрів майбутніх ГЕС.

Найчастіше передбачається, що МГЕС встановлюються малих річках і водотоках. Хоча малі річки є одним із найпоширеніших типів водних об'єктів, єдиного підходу до їх визначення нині немає. Застосовуються різні критерії щодо поняття мала річка (малий водоток).

Насамперед використовують кількісні критерії. Відповідно до ГОСТ 17.1.1.02-77; у малої річки площа водозбору вбирається у 2000 км2, а середній багаторічний стік у період низької межені (мінімальний рівень I води) вбирається у 5 м3/с. У той же час, згідно з іншою систематикою, площа водозбору малої річки не повинна перевищувати 200 км2, а її довжина повинна бути не більше 100 км. Також є приклади того, як за класифікації враховується можливість господарського використання малих річок. Але єдиного, загальноприйнятого підходу до визначення поняття «мала річка» у Росії немає.

Переваги та недоліки малої гідроенергетики

Як і будь-який інший спосіб виробництва енергії, застосування малих та міні-ГЕС має як переваги, так і недоліки.

Серед економічних, екологічних та соціальних переваг об'єктів малої гідроенергетики можна назвати такі. Їх створення підвищує енергетичну безпеку регіону, забезпечує незалежність від постачальників палива, що у інших регіонах, економить дефіцитне органічне паливо. Спорудження такого енергетичного об'єкта не потребує великих капіталовкладень, великої кількості енергоємних будівельних матеріалів та значних трудовитрат, що швидко окупається. Крім того, є можливості зниження собівартості зведення за рахунок уніфікації та сертифікації обладнання.

У процесі вироблення електроенергії ГЕС не виробляє парникових газів і не забруднює довкілля продуктами горіння та токсичними відходами, що відповідає вимогам Кіотського протоколу. Подібні об'єкти не є причиною наведеної сейсмічності і є порівняно безпечними при природному виникненні землетрусів. Вони не впливають на спосіб життя населення, на тваринний світ та місцеві мікрокліматичні умови.

Можливі проблеми, пов'язані зі створенням та використанням об'єктів малої гідроенергетики, менш виражені, але про них також слід сказати.

Як будь-яке локалізоване джерело енергії, у разі ізольованого застосування, об'єкт малої гідроенергетики вразливий з точки зору виходу з ладу, в результаті чого споживачі залишаються без енергопостачання (вирішенням проблеми є створення спільних або резервних потужностей, що генерують, - вітроагрегату, когенеруючої міні-котельні на біопаливі, фотоелектр установки і т.д.).

Найбільш поширений вид аварій на об'єктах малої гідроенергетики - руйнування греблі та гідроагрегатів внаслідок переливу через гребінь греблі при несподіваному підйомі рівня води та неспрацьовуванні запірних пристроїв. У деяких випадках МГЕС сприяють замулюванню водосховищ і впливають на руслоформуючі процеси.

Існує певна сезонність у виробленні електроенергії (помітні спади в зимовий та літній період), що призводить до того, що в деяких регіонах мала гідроенергетика розглядається як резервна (дублююча) генеруюча потужність.

Серед факторів, що гальмують розвиток малої гідроенергетики в Росії, більшість експертів називають неповну поінформованість потенційних користувачів щодо переваг застосування невеликих гідроенергетичних об'єктів; недостатню вивченість гідрологічного режиму та обсягів стоку малих водотоків; низька якість діючих методик, рекомендацій та БНіП, що є причиною серйозних помилок у розрахунках; нерозробленість методик оцінки та прогнозування можливого впливу на навколишнє середовище та господарську діяльність; слабку виробничу та ремонтну базу підприємств, що виробляють гідроенергетичне обладнання для МГЕС, а масове будівництво об'єктів малої гідроенергетики можливе лише у разі серійного виробництва обладнання, відмови від індивідуального проектування та якісно нового підходу до надійності та вартості обладнання – порівняно зі старими об'єктами, виведеними з експлуатації .

Гідропотенціал Росії, його використання

Відповідно до зробленим на початку 60-х років XX століття оцінкам, СРСР мав 11.4% світових гідроенергетичних ресурсів. Середня річна потужність гідроресурсів колишнього СРСР оцінювалась у 434 млн. кВт (3.800 млрд. кВт. год віддачі енергії на рік). Розрахунки показували, що технічно можливо та економічно доцільно отримувати близько 1.700 млрд. кВ год електроенергії, що більш ніж у 5 разів перевищувало вироблення всіх електростанцій країни у той період.

Основна частина цього гідропотенціалу (74%) розташовувалась на території Російської Федерації. Середня річна потенційна потужність гідроресурсів Росії оцінювалася в 320 млн. кВт (виробництво - 2.800 млрд. кВт год на рік), з яких вироблення понад 1.340 млрд. кВт год на той час було технічно можливим.

Таблиця 1 Характеристики деяких діючих в Росії МГЕС
Місце розташування/призначення	Рік створення		Встановлена потужність (кВт)	Кількість агрегатів	Загальна потужність
Кіровська обл./агроферма		мікро-ГЕС-10
Адигея/подача питної води		мікро-ГЕС-10
Адигея/подача питної води
Кабардино-Балкарія/Акбаш
Краснодарський край/Краснодарська ТЕЦ
Республіка Тива/Уш Бельдир		мікро-ГЕС-10
Республіка Тива / пос. Кизил Хая, нар. Мочен-Бурен		мікро-ГЕС-50ПР
Республіка Алтай/Кайру
Карелія/Ківі-Койву		мікро-ГЕС-50Д
Карелія/Ланденпохський р-н		мікро-ГЕС-10
Ленінградська обл./Лузький		мікро-ГЕС-50ПР мікро-ГЕС-10
Башкирія/Таналицьке водосховище		мікро-ГЕС-50ПР
Башкирія, сел. Табулди		мікро-ГЕС-10
Башкирія/Узянське водосховище		мікро-ГЕС-50ПР
Башкирія/Сокілки		мікро-ГЕС-50ПР
Московська область, оз. Сенеж		Вітро-МГЕС		2 гідроагрегати 2 вітроагрегати
Яворівська обл. нар. Нерль-Волзька		Відновлювальна МГЕС
При складанні таблиці використані джерела: 1) Бляшко Я.І., Досвід МНТО ІНСЕТ щодо створення та експлуатації Обладнання для мікро- та малих ГЕС, періодичний науково-технічний журнал «Мала енергетика» № 1, 2004; 2) Малік Л.К. Проблеми та перспективи створення малих ГЕС на малих річках, періодичний науково-технічний журнал «Мала енергетика» № 1, 2004; 3) Історик Б.Л., Усачов І.М., Шполянський Ю.Б., Мала нетрадиційна морська, річкова та геотермальна енергетика, періодичний науково-технічний журнал «Мала енергетика» № 1, 2004.

За своїм потенціалом гідроресурси Росії можна порівняти з існуючими обсягами вироблення електроенергії всіма електростанціями країни, проте цей потенціал використовується лише на 15%. У зв'язку зі зростанням витрат на видобуток органічного палива та відповідним збільшенням його вартості, необхідно забезпечити максимально можливий розвиток гідроенергетики, що є екологічно чистим відновлюваним джерелом електроенергії.

При оптимістичному та сприятливому варіантах розвитку вироблення електроенергії на гідроелектростанціях може зрости до 180 млрд. кВт год у 2010 р. та до 215 млрд. кВт год у 2020 р. з подальшим збільшенням до 350 млрд. кВт год за рахунок спорудження нових гідроелектростанцій. Передбачається, що гідроенергетика переважно розвиватиметься у Сибіру та Далекому Сході. У європейських районах будівництво МГЕС отримає розвиток на Північному Кавказі.

Історичний екскурс

В даний час гідроенергетичний потенціал практично повністю реалізується за рахунок великих та гігантських ГЕС. Разом з тим, згідно з наявними даними, в 1913 р. число ГЕС, що діяли в Росії, становило 78 одиниць, загальною потужністю 8.4МВт. Найбільшою з них була ГЕС на р. Мургаб потужністю 1.35 МВт. Таким чином, згідно з сучасною класифікацією, всі ГЕС, що діяли на той час, були малими.

Менш ніж за 30 років - 1941 р. у Росії працювали 660 малих сільських ГЕС, загальною потужністю 330 МВт. На 40-ті та 50-ті роки XX століття припав пік будівництва МГЕС, коли щороку в експлуатацію вводилися до 1000 об'єктів. За різними оцінками, до 1955 р. біля Європейської частини Росії налічувалося від 4000 до 5000 МГЭС. А загальна кількість МГЕС у СРСР після закінчення Великої Вітчизняної війни становила 6500 одиниць.

Щоправда, вже на початку 50-х років, у зв'язку з переходом до будівництва гігантських енергетичних об'єктів та приєднанням сільських споживачів до централізованого електропостачання, цей напрямок енергетики втратив державну підтримку, що призвело практично до повного руйнування та занепаду створеної раніше інфраструктури. Припинилося проектування, будівництво, виготовлення обладнання та запасних частин для малої гідроенергетики.

У 1962 р. в СРСР налічувалося 2665 малих та мікро-ГЕС. У 1980 р. їх було близько 100 із сумарною потужністю 25 МВт. А на момент розпаду СРСР 1990 р. діяли МГЕС залишалося лише 55. Згідно з даними різних джерел, нині по всій Росії діють від кількох десятків (60-70) до кількох сотень (200-300) одиниць.

Програмою розвитку гідроенергетики СРСР до 2000 р. передбачалося збільшення потужності діючих ГЕС майже вдвічі. Передбачалося побудувати 93 нових гідроелектростанції, затопити 2 млн. га родючих земель і переселити з територій, що затоплюються, понад 200 тис. осіб. (Малим ГЕС у цих планах місця не знайшлося.) Розпад СРСР та економічна криза не дозволили реалізувати ці грандіозні плани.

Протягом останніх 10 років частка вироблюваної на гідростанціях електроенергії у загальному енергетичному балансі Росії знижується. У 1995 р. вона становила 21%, у 1996 р. – 18%, у 1997 р. – 16%. Це пов'язано як із старінням та зносом обладнання на гідроенергетичних гігантах минулого, так і зі збільшенням в енергобалансі країни частки зручнішого енергоресурсу - природного газу.

На думку експертів, у найближчому майбутньому вироблення електроенергії на гідростанціях збільшуватиметься. Це відбуватиметься переважно в регіонах з децентралізованим електропостачанням за рахунок введення в дію нових малих ГЕС, які замінятимуть застарілі та неекономічні дизельні електростанції.

Місце малої гідроенергетики серед інших ВІЗ

У виробництві електроенергії мала гідроенергетика Росії ділить першість із тепловими електростанціями на біопаливі. Згідно з наявними даними за 2002 та 2003 рр., на МГЕС та біо-ТЕС було вироблено приблизно рівну кількість електроенергії - по 2.4 млрд. кВт год (2002 р.) та по 2.5-2.6 млрд. кВт год (2003 р.). Тобто внесок кожного з цих ресурсів у вироблення електроенергії у Росії становив менше 0.3%.

Загальна встановлена потужність 59 МГЕС, відомостями про які ми маємо, становила 610 МВт 2001 р. Згідно з експертними оцінками, нині цей показник вищий. При цьому середні значення КВУМ для діючих МГЕС становили 38-53%, а такий важливий для розрахунку ефективності енергоустановки показник як витрата електроенергії на власні потреби не перевищував 1.5%.

Прийнята у 1997 р. Федеральна цільова програма «Паливо та енергетика» передбачала прискорення створення МГЕС, але слабке бюджетне фінансування не дозволило виконати її у повному обсязі.

Незважаючи на фінансові проблеми, проводиться будівництво нових та відновлення діяли раніше, але зупинених і частково зруйнованих МГЕС. Найчастіше їх будівництво та введення в експлуатацію проводиться без участі коштів федерального бюджету. Для цього залучаються кошти з місцевих бюджетів, кошти спонсорів та інвесторів.

У новому будівництві переважають мікро-ГЕС із одиничною потужністю агрегатів від 10 до 50 кВт, об'єднані в системи по 2-5 одиниць. Будуються малі ГЕС із одиничною потужністю агрегатів від 200 до 550 кВт, об'єднаних у системи по 2-7 одиниць.

Як правило, МГЕС створюються у віддалених районах, де існує проблема із завезенням органічного палива (у більшості випадків – дизельного палива, рідше – вугілля). В Адигеї побудовано 2 МГЕС потужністю 50 і 200 кВт, які використовуються для подачі питної води. У Кабардино-Балкарії побудовано МГЕС потужністю 1100 кВт. У 2003 р. у Краснодарському краї встановлено 7 гідроагрегатів по 350 кВт. У республіці Тива і Алтаї побудовано 3 МГЭС з агрегатами 10, 50 і 200 кВт, об'єднані по 2-3 одиниці. У Карелії та Ленінградській обл. - 4 міні-ГЕС із агрегатами від 10 до 50 кВт. У Башкирії також 4 міні-ГЕС із агрегатами від 10 до 50 кВт. Крім цього було збудовано заново або відновлено інші МГЕС.

Очікувані зрушення в енергобалансі

На думку експертів, основне призначення МГЕС найближчими роками полягатиме в заміщенні органічного палива, що завозиться у віддалені регіони Росії (насамперед - дизельного) з метою зниження видатків федерального бюджету та підвищення ефективності та енергетичної безпеки енергодефіцитних регіонів. Будівництво МГЕС проводиться на природних територіях, що охороняються, і в місцях з досить стабільним режимом водності малих водотоків.

Планується створення 5 МГЕС на річках Коряцького АТ. Це дозволить замістити в енергобалансі до 18 тис. т дизельного палива, що становить 30% від загального обсягу, який щорічно завозиться до регіону.

У Далекосхідному регіоні нині діють понад 3000 дизельних електростанцій (ДЕС) потужністю до 500 кВт. Електропостачання регіону повністю залежить від стабільності постачання дизельного палива та якості обладнання для його спалювання. Вартість як самого дизельного палива, і його доставки нині настільки висока, що виникла термінова потреба у його заміщенні іншими енергоресурсами. Крім того, знос обладнання більшості ДЕС такий великий, що необхідно терміново вирішувати питання стабільності електропостачання регіону.

У цих умовах організації, що проектують МГЕС та відповідні обстеження малих водотоків виявили понад 200 місць для будівництва МГЕС, що дозволить, за приблизними оцінками, виробляти до 1.5 млрд. кВт год електроенергії на рік. Відповідно до пізніших досліджень, електропостачання низки населених пунктів Далекого Сходу та Примор'я може бути оптимізовано за рахунок будівництва 7-8 МГЕС, розташованих поблизу споживачів та об'єднаних у місцеву енергосистему.

Реалізація цих проектів допоможе скоротити обсяг дизельного палива, що завозиться в регіон, на 28 тис. т на рік, що звільнить автотранспорт і скоротить завантаження місцевих портів. Все це суттєво збільшить енергетичну незалежність Далекого Сходу та Примор'я.

Можливості відновлення зруйнованих МГЕС

У різних регіонах Росії досі зустрічаються руїни МГЕС, які ще в середині XX століття постачали населені пункти та сільськогосподарські підприємства електроенергією. Проведені останніми роками інженерні обстеження зруйнованих МГЕС показали, що на багатьох об'єктах збереглися бетонні споруди, відновлення яких може бути економічно виправданим.

Серед переваг реконструкції та відновлення зруйнованих МГЕС експерти називають такі: - автономність постачання місцевих споживачів електроенергією, незалежність від мереж РАТ «ЄЕС Росії»; зменшення витрат на створення місцевих ліній електропередач; зменшення навантаження на локальні електричні мережі РАВ ЄЕС Росії; зменшення витрат на дороге органічне паливо; екологічна чистота гідроенергетики

Починаючи з 1995 р. в НДІ енергетичного будівництва проводять роботи зі створення бази даних гідротехнічних споруд і МГЕС на малих річках Європейської частини Росії. В даний час база даних містить відомості про 200 подібних об'єктів на річках басейну верхньої та середньої Волги, а також північного заходу Росії. По 100 об'єктах виконано інженерне обстеження споруд. Низка об'єктів має проектну документацію. Майже всі гідротехнічні об'єкти, включені до бази даних, мали у складі гідроелектричні установки. На річках будувалися каскади з 2-6 МГЕС, що формували господарську прибережну інфраструктуру. Крім того, каскади забезпечували захист від повеней.

Фахівці НДІЕС провели обстеження деяких частково зруйнованих МГЕС та виконали техніко-економічні обґрунтування їх відновлення. Серед обстежених об'єктів Веселівська МГЕС (Ростовська обл.), Копилківська МГЕС (р. Велика, Псковська обл.), Петрівська та Мирславльська МГЕС (р. Нерль, Іванівська обл.).

Для пошуку оптимальних інженерно-технічних рішень щодо відновлення МГЕС у 2003 р. було побудовано Хоробрівську МГЕС (р. Нерль-Волзька, Ярославська обл.) потужністю 160 кВт, що виробляє 840 тис. кВт год електроенергії. Вона була відновлена як постійно діюча дослідно-експериментальна база ВАТ НДІЕС РАТ «ЄЕС Росії» для випробування в натурних умовах нових технологій та обладнання для технічного переозброєння гідроенергетики – у т.ч. малій. Ця МГЕС працює у повністю автоматичному режимі як щодо вироблення електроенергії, і при пропуску паводків. На водозливній греблі МГЕС встановлено експериментальні автоматичні затвори та Гідроплюс, виконані за участю французьких фахівців.

У 2004 р. на оз. Сенеж (Московська обл.) введено в експлуатацію відновлену малу гідроенергетичну установку XIX століття барона Кноппа, побудовану на основі гідроенергетичних споруд середини XVIII століття. Гідроенергетичне обладнання відновленої МГЕС є ортогональною гідротурбіною, що дозволяє ефективно використовувати низьконапірні греблі, виготовлену на підприємстві «Прометей» у підмосковному Чехові. На додаток до МГЕС на її греблі встановлені ортогональні енергетичні вітроустановки з новою конструкцією аеродинамічного гальмування. Поєднання роботи МГЕС та вітрових машин дозволить оптимізувати виробництво електричної потужності, що постачається до місцевої електромережі.

Сумарна потужність гідро-вітрокомплексу становить 70 кВт. Він складається з двох вітроагрегатів по 10 кВт та двох гідроагрегатів потужністю 45 та 5 кВт. У ході випробувань передбачається перевірити здатність комплексної системи працювати на мережу та на локальне навантаження, що дозволить використовувати подібні енергокомплекси для електропостачання споживачів у віддалених регіонах.

Загалом можна сказати, що мала гідроенергетика у своєму розвитку має ті ж проблеми, що й енерготехнології на інших відновлюваних джерелах енергії. Якби лише кілька відсотків від тих субсидій, що спрямовуються з федерального бюджету на підтримку теплової чи атомної енергетики, або так званого «північного паливного завезення», прямували державними структурами на розвиток відновлюваної енергетики, - наша країна могла б дивитися в майбутнє з набагато більшим оптимізмом .

Мала гідроенергетика

У Росії її енергетичний потенціал малих річок дуже великий. Кількість малих річок перевищує 2,5 млн (цифра перевірена)., їхній сумарний стік перевищує 1000 км3 на рік. За оцінками фахівців сьогоднішніми доступними засобами на малих ГЕС у Росії можна виробляти близько 500 млрд. кВтг електроенергії на рік.

Мала гідроенергетика останні десятиліття зайняла стійке становище у електроенергетиці багатьох країн світу. У ряді розвинених країн встановлена потужність малих ГЕС перевищує 1 млн. кВт (США, Канада, Швеція, Іспанія, Франція, Італія). Вони використовують як місцеві екологічно чисті джерела енергії, робота яких призводить до економії традиційних палив, зменшуючи емісію діоксиду вуглецю. Лідируюча роль розвитку малої гідроенергетики належить КНР, де сумарна встановлена потужність малих ГЕС перевищує 13 млн. кВт. У країнах створення малих ГЕС як автономних джерел електроенергії у сільській місцевості має велике соціальне значення. За порівняно низької вартості встановленого кіловата та короткого інвестиційного циклу малі ГЕС дозволяють дати електроенергію віддаленим від мереж поселенням.

У 90-ті роки в Росії проблема виробництва обладнання для малих та мікро-ГЕС в основному була вирішена. Особливо привабливе створення малих ГЕС з урахуванням раніше існували, де збереглися гідротехнічні споруди. Сьогодні їх можна реконструювати та технічно переозброїти. Доцільно використовувати в енергетичних цілях існуючі малі водосховища, яких у Росії понад 1000.

У середині минулого століття в Росії (РРФСР) працювала велика кількість малих ГЕС, проте згодом перевага була віддана великому гідроенергобудівництву, і малі ГЕС поступово виводилися з експлуатації. Сьогодні інтерес до малих ГЕС відновився. Незважаючи на те, що їхні економічні характеристики поступаються великим ГЕС, на їх користь працюють такі аргументи. Мала ГЕС може бути споруджена навіть за нинішнього дефіциту капіталовкладень з допомогою коштів приватного сектора економіки, фермерських господарств і підприємств. Мала ГЕС, як правило, не потребує складних гідротехнічних споруд, зокрема великих водосховищ, які на рівнинних річках призводять до великих площ затоплень. Сьогоднішні розробки малих ГЕС характеризуються повною автоматизацією, високою надійністю та повним ресурсом щонайменше 40 років. Малі ГЕС дозволяють краще використовувати сонячну та вітрову енергію, оскільки водосховища ГЕС здатні компенсувати їхню мінливість. У РФ налагоджено виробництво досить надійного обладнання для малих ГЕС, наприклад обладнання С. Петербурзького ЗАТ МНТО «ІНСЕТ». водосховище, селище Табулди, Узянське водосховище, МГЕС «Сокілки» вартістю від 9 до 70 тис.р. за 1 кВт встановленої потужності залежно від потужності МГЕС.

Приблизна схема ТЕО будівництва малих ГЕС.

Будівництво малих ГЕС (МГЕС) з багатьох причин має широкі перспективи розвитку різних регіонів світу. У порівнянні з великими ГЕС слідства від будівництва МГЕС мають великі переваги. Однак питомі витрати на будівництво МГЕС при їхньому індивідуальному проектуванні та будівництві перевищують питомі витрати на будівництво великих ГЕС.
Виділяються два фундаментальні завдання, вирішення яких забезпечить значне скорочення питомих витрат на МГЕС, що зводяться:
А. Комплексний підхід у розвитку енергозабезпечення вказаного регіону.
Б. Застосування уніфікованих конструктивних і технологічних рішень як із створенні МГЭС загалом, і окремих її елементів.
Таким чином для вирішення задачі А необхідно:
1. З усього гідроенергетичного потенціалу певного регіону необхідно виділити ту його частину, використання якої є економічно найбільш вигідним. Це так званий економічний гідроенергетичний потенціал регіону. Основними факторами, що впливають на економічний потенціал, прийнято такі показники:
- Рівень розвитку економіки регіону;
- рівні та режими енергоспоживання;
- структура всіх потужностей споживання у балансі енергетичної системи регіону;
- прогнозна зміна величини тарифної ставки за 1 кВт/годину.
Важливим фактором, що впливає на величину економічного потенціалу, є використання гідроенергетичного потенціалу вже зарегульованих водотоків: при водосховищах неенергетичного призначення (для зрошення, водопостачання та ін), на ділянках зосереджених перепадів, на каналах, трактах перекидання стоків, при спорудах у системах водопроводу, очисних споруди та системи охолодження енергоблоків ТЕЦ, на трасах промислових водоскидів.
2. Усі водотоки, що становлять економічний потенціал, необхідно систематизувати та виділити серед них малі залежно від напору та витрати.
3. Після систематизації водотоків та виділення малих водотоків в окрему категорію слід зробити попередній вибір стулок для будівництва малих ГЕС.
4. Аналіз гідрологічних характеристик створів з урахуванням даних про напори в передбачуваному місці будівництва ГЕС дозволяє зробити попередню оцінку можливої встановленої потужності МГЕС у даному створі, а також звести все різноманіття можливих варіантів МГЕС з різними типами турбін до можливо мінімальної кількості.
Слід зазначити у своїй, що з повного використання економічного потенціалу регіону можливе застосування на МГЭС турбін різних типорозмірів, тобто. в залежності від характеристик водотоку на МГЕС можуть бути встановлені турбіни з швидкохідністю, що відрізняється від застосовуваної традиційно таких напорах.
Для вирішення завдання Б необхідно враховувати цілу низку обставин, що дозволяють підвищити економічну ефективність будівництва:
- проектування конкретних об'єктів має вестись на основі уніфікованих проектно-конструкторських рішень,
- під час проектування необхідно використовувати уніфіковані технологічні процеси будівництва малих ГЕС.
- проектування та виробництво обладнання МГЕС має будуватися за модульним принципом та складатися з уніфікованих блоків та агрегатів.
У зв'язку з тим, що вартість обладнання для малих ГЕС може досягати половини і навіть більше від загальних витрат на будівництво, необхідно при розробці енергетичного обладнання провести такі роботи:
1. По уніфікації та стандартизації обладнання;
2. Щодо створення повністю автоматизованого обладнання, що виключає присутність на ГЕС чергового персоналу;
3. По використанню обладнання спрощеної конструкції та підвищеної надійності із застосуванням сучасних матеріалів;
4. На вибір проточної частини, що забезпечує найбільше спрощення та здешевлення будівельних конструкцій без істотного зниження енергетичних параметрів;
5. Щодо забезпечення позитивної висоти відсмоктування, що дозволяє скоротити обсяг підводної частини будівлі ГЕС, а також здешевити та спростити виконання робіт;
6. По використанню турбін, переважно, одинарного регулювання;
7. По складанню обладнання, проводити на заводі-виробнику для зниження термінів та вартості монтажу на місці;
8. По застосуванню серійних генераторів та мультиплікаторів;
9. Щодо застосування уніфікованих систем регулювання (систему регулювання гідроагрегатом необхідно прив'язувати до автоматики ГЕС);
10. Щодо використання сучасних технологій для підвищення надійності в експлуатації, зниження витрат на технічне утримання та догляд, збільшення терміну служби.

На підставі розроблених проектів гідроагрегатів завдання розробки уніфікованих агрегатних блоків для заданих діапазонів напору та витрат гідротурбін для малих ГЕС може бути вирішено відносно просто, тому що габарити зазначених блоків можна визначити виходячи з умов розміщення основного та допоміжного обладнання. Підведення води по турбінних водоводах і її відведення по відкритому каналу, що відводить, дозволяють в єдиному ключі для всіх малих ГЕС вирішити конструктивно умову примикання останніх до будівлі ГЕС.
Аналіз параметрів малих ГЕС, що намічаються до будівництва, дозволить звести все різноманіття можливих варіантів ГЕС з різними типами гідроагрегатів до 2-3 типів.
Аналіз зібраної інформації дозволяє зробити такі висновки:
1. За даними характеристик водотоків необхідно зведення МГЕС наступних категорій:
а) Безнапірні та малонапірні ГЕС, Н=0-5 м, на яких залежно від місцевих умов встановлюються руслові або осьові гідроагрегати.
б) Низьконапірні ГЕС, Н = 5-15 м, на яких встановлюються осьові вертикальні та горизонтальні агрегати.
2. Для зменшення кількості типорозмірів обладнання з метою забезпечення серійного його виготовлення, а також застосування типових будівельних конструкцій, що складаються з уніфікованих блоків, необхідно для майбутніх МГЕС систематизувати та підібрати обладнання за витратними та напірними характеристиками в кожній категорії МГЕС.
Це значно зменшить кількість типорозмірів обладнання, що підвищить ефективність виробництва турбін, за рахунок зниження витрат на їх освоєння, так і ефективність будівельних робіт.
3. Виходячи зі сказаного, доцільно мати 2-4 типорозміри гідроагрегатів, характеристики яких для вибору оптимального варіанту перекривалися б у перехідних за напорами зонах. При цьому для спрощення конфігурації та зменшення будівельних робіт у підводній частині агрегату необхідно забезпечити позитивну висоту Н розташування гідроагрегату з реактивними турбінами.
4. Агрегати МГЕС слід по можливості комплектувати серійними асинхронними генераторами або двигунами як генератори, а в разі потреби, серійними підвищуючими передачами - мультиплікаторами. У ряді випадків можуть бути використані серійні синхронні генератори.
Виходячи з вищесказаного і, враховуючи нерозривність розв'язання всього комплексу завдань, з метою зменшення витрат при створенні МГЕС пропонується наступний алгоритм розв'язання з вищезазначеної тематики:
І. Виконання розвідувальних та передпроектних робіт з розробкою ТЕО
на будівництво малих ГЕС:
1. Обстеження енергетичних споживачів
2. Характер та графіки електричних навантажень.
3. Характер та графіки теплових навантажень.
4. Обстеження гідроресурсів
5. Дослідницькі роботи у вибраних створах.
6. Обстеження схеми електро та теплопостачання
7. Розрахунок гідротехнічних ресурсів водотоків
8. Вибір варіантів мінімальних ГЕС (МГЭС).
9. Вибір схеми підключення МГЕС до існуючих електромереж.
10. Розрахунок техніко-економічних показників будівництва МГЕС.
11. Формування технічних завдань на проектування МГЕС та енергетичного обладнання.
12. Визначення переліку робіт на безпечну роботу об'єктів.

Вартість виконання цих робіт - 2 млн. рублів.
Терміни виконання робіт – 80-90 днів із моменту початку фінансування.

Після виконання техніко-економічного обґрунтування пропонується провести такі роботи:
ІІ. На базі Техніко-економічного обґрунтування вирішити такі питання:
а) визначити загальну вартість всієї програми та терміни реалізації;
б) вибрати черговість будівництва та фінансування об'єктів (строки, суми, умови оплати);
в) визначити шляхи техніко-економічної реалізації поставлених завдань;
г) провести вибір типорозмірів агрегатних блоків та будівельних модулів;
д) здійснити проектування агрегатних блоків;
е) здійснити проектування будівельних модулів;
ж) здійснити проектування турбін, генераторів, системи автоматичного керування (САУ);
з) виготовити необхідні турбіни, генератори, САУ;
і) виготовити необхідні будівельні модулі;
провести роботи з будівництва та монтажу МГЕС на місці;
к) провести пуско-налагоджувальні роботи;
л) здійснити запуск об'єктів в експлуатацію.

Неможливо під час огляду альтернативних джерел енергії обійти генератори
Грицькевича. (http://napolskih.com/modules/newbb_plus/viewtopic.php?topic_id=405)

Олег В'ячеславович Грицкевич народився у Владивостоці 1947 року, закінчив Далекосхідний політехнічний інститут, працював у системі енергоавтоматики Прибайкалля, у Далекосхідному відділенні РАН.
Наприкінці 1999 року вісім владивостокських учених разом із сім'ями назавжди переїхали до Америки. Конструкторське бюро під керівництвом Олега Грицкевича забрало з Росії не лише свої уми, а й унікальні винаходи.

Суть їх розробок - створення нового енергетичного генератора. Як зазначив у бесіді з кореспондентом "Сегодня" автор ідеї та конструктор першої установки Олег Грицкевич, він просто запропонував спосіб отримання енергії, що ґрунтується на відомих фізичних принципах, але використовує унікальні конструктивні рішення. Подробиць винахідник уникає. "Старого Вольта вивернуло не в той бік, і все пішло наперекосяк: купи заліза, - сміється він. - А про електростатику забули. Хоча перші досліди з електростатикою проводили ще у Стародавній Греції. А нам вдалося за 20 років навчитися користуватися цією енергією".
Те, що каже Грицкевич, звучить несподівано: "Завдяки цій установці ми отримуємо доступ до невичерпного джерела енергії. Генератор досить компактний і може поміститися в кожному автомобілі, літаку, будинку, заводі, навіть у контейнері. Він безмеханічний, там немає жодного насоса". Він не вимагає обслуговування і працює безперервно протягом 25-30 років, а із застосуванням нових матеріалів і всі 50. При цьому потужність середньої установки досить велика. Та й коштує гідромагнітне динамо дешево, а отже, вартість енергії, що виробляється ним, у 40 разів менша, ніж на атомній електростанції, у 20 разів - ніж на тепловій, і навіть у 4 рази дешевша за дармову енергію вітряків. Будівництво гідромагнітного динамо коштує 500 доларів за кіловат. За всієї унікальності описи ця установка цілком матеріальна.

Сама ідея була запатентована ще в 1988 році в Держкомісії СРСР у справах винаходів та відкриттів як "Спосіб генерації та реалізує його електростатичний плазмогенератор ОГРІ". Перший досвідчений зразок працював понад п'ять років у горах Вірменії, забезпечуючи електрикою польовий науковий табір. Зрештою, гідромагнітне динамо Грицкевича отримало не лише свідчення Роспатента, а й схвалення російських наукових кіл аж до Вищої інноваційної ради.

За словами винахідника, ні копійки держкоштів витрачено не було, все робилося власним коштом і з подачі та благословення академіка Віктора Іллічова. "Працювали не покладаючи рук, - каже Грицкевич. - На першу установку гроші дав один багатий вірменин, відкрив скриньку з грошима і сказав, мовляв, беріть скільки треба. Ми попросили 500 тисяч рублів "павлівськими". Потім не вистачило, довелося ще скинутися" . 1991 року Грицкевич виступив на Вищій інноваційній раді. Висновок ради – позитивне. "У 1994 році мене прийняв Олег Сосковець, - продовжує Грицкевич. - Але при цьому сказав: "Ідея блискуча, але грошей на її реалізацію в бюджеті немає". Я отримував відповіді і від Путіна, і від Степашина. Швидше, від їхніх секретаріатів. Відповіді однотипні - це чудово, якщо гроші знайдіть.Знання світової науки з'явилося не відразу.Схожими проблемами в США займається Інститут альтернативної енергії.Вони проводили аналогічні досліди, але їхній генератор виходив радіоактивним.У Грицкевича екологічно все стерильно.Максимум, що з нею може статися, - закипить і вибухне.

На американців Грицкевич вийшов не сам. Минулого року його конструкторське бюро розмістило інформацію про встановлення в Інтернеті. Пішли відгуки з усього світу, навіть від Далай-Лами, який призначив премію мільйон доларів тому, хто перший отримає вихід до вільної енергії. "А потім мені зателефонували з американського генконсульства у Владивостоці, - продовжує розповідь Грицкевич, - і запросили на Всесвітній конгрес нових енергетик у Солт-Лейк-Сіті у серпні цього року. На ранок за дві години оформили всі документи. Жвавість пояснили тим, що мають вказівку. про сприяння із Держдепартаменту США".
З конгресу Олег Грицкевич повернувся не так окрилений визнанням колег, як приголомшений пропозицією американців перебиратися до Штатів усім бюро і продовжувати свої дослідження (а також організувати серійне виробництво динамо) на базі конструкторського бюро в Сан-Дієго, корпус якого військові запропонували йому в користування. Від'їзду передували місяці роздумів та переговорів - і незатребуваний винахід разом із творцями покинув Владивосток та Росію. Там вони вже розпочали організацію наукового процесу на благо американського народу.

Глобальна енергія» – пастка для ідей!

Не секрет, що в недалекій перспективі новий світовий енергетичний та економічний баланс визначатиметься не нафтогазовими монополіями, а тими, хто має принципово нові джерела енергії. Причому цей процес неминучий. Найголовніше зараз, хто почне і буде першим. Хто зважиться на це, той і отримає відповідні можливості - економічні та політичні.

11 листопада 2002р. у Брюсселі на підсумковій прес-конференції після завершення саміту глав держав Росії та Євросоюзу В.В. Путін оголосив створення міжнародної наукової нагороди "Глобальна енергія".

Вважається, що її установа - хороша можливість мотивувати вчених та талановиту молодь всього світу на визначні досягнення у галузі енергії та енергетики.

Цікаво, що знає Президент про реальні російські розробки нових джерел енергії, які вже довели свою ефективність і могли стати причиною краху найбільших енергетичних компаній країни - ВАТ "Газпром", РАТ "ЄЕС Росії" та НК "ЮКОС", за підтримки яких заснована зазначена нагорода ?

Як розуміти ситуацію? Або ці компанії, що ініціювали створення премії, хочуть прибрати до рук передові розробки і незабаром перевести свій енергетичний контроль на нові джерела енергії (газ і нафта закінчуються, і вони це чудово розуміють) або навпаки - не хочуть допустити поширення нових видів енергії поки що всю нафту не викачають?

Чому раніше не надавалася державна допомога таким розробникам, як, наприклад, Олег Грицкевич, який зі своїм унікальним винаходом у 1999 році був змушений виїхати до США? Ідея О. Грицкевича була запатентована ще в 1988 році в Держкомісії СРСР у справах винаходів та відкриттів як "Спосіб генерації та реалізує його електростатичний плазмогенератор ОГРІ".

Перший досвідчений зразок успішно працював понад п'ять років у горах Вірменії, забезпечуючи електрикою польовий науковий табір. Гідромагнітне динамо Грицкевича отримало не лише свідчення Роспатента, а й схвалення російських наукових кіл аж до Вищої інноваційної ради.

Його винахід приймали на найвищому рівні із захопленням... та обуренням. "Ти нам поламаєш всю нафтогазову політику! Куди ми дінемо армади енергетиків?" - ця дуже показова фраза балу кинута Грицкевичу однією з учасників симпозіуму, що у 1991 року у Атоммаші.

Ситуація навколо премії справді неоднозначна, цьому нещодавно надійшло підтвердження з поінформованих джерел:

«При Президентові РФ створено спеціальну аналітичну групу, завдання якої входить пошук та аналіз інформації про реальні розробки у сфері перспективних джерел енергії та ресурсозберігаючих технологій.

Що примітно, крім представників Академії наук РФ до цієї закритої групи з ініціативи спецслужб увійшли два екстрасенси суперкласу (чоловік і жінка), які використовують нетрадиційні методи отримання інформації. Саме вони дають основний висновок про перспективність тієї чи іншої ідеї.

Мета всієї витівки – створити контрольовану ситуацію запровадження інновацій.

Мається на увазі, що в результаті на ринок будуть дозовано допускатися ті технології, які на кожному конкретному етапі не стануть загрожувати благополуччю найбільших енергетичних компаній і всій інфраструктурі традиційної енергетики.

Відомий російський учений, академік Євген Веліхов вважає:

"... Поява міжнародної енергетичної премії, що не має на сьогоднішній день аналогів в жодній країні світу, - це спроба наукової спільноти показати всій планеті свою пряму зацікавленість у вдосконаленні паливно-енергетичного комплексу".

Або академік наївно помиляється, або просто не хоче бачити, що це не «спроба наукової спільноти» - показати.., а бажання монстрів традиційного паливно-енергетичного комплексу - взяти...

З урахуванням прикладів нещодавньої байдужості до нових технологій з боку Уряду Росії та фактів перешкоджання їх поширенню силами нафтогазових монополій багато що стає зрозумілим.

Ми є свідками реальних кроків щодо контролю за процесом перетворення світової економіки та перерозподілу її ресурсів.

У Росії ще залишилися винаходи подібні до генератора О.Грицкевича, а на виході очікуються нові, але яка доля спіткає їх та їх авторів?

Про це, мабуть, треба тричі подумати, перш ніж спробувати стати номінантом «Глобальної енергії»?!

Звичайно, винахідника в РФ немає, але залишилися його патенти, які можна знайти провести відповідні НДДКР і довести ідею до впровадження. І можна знайти самого О.В. Грицькевича. За останніми даними він налагодив промисловий випуск своїх генераторів у Південній Кореї та Болгарії.
В умовах енергетичної кризи, за постійної нестачі нафти і газу та підвищення цін на них, в умовах глобального потепління, альтернативна енергетика допомагає вирішити відразу 2 завдання. 1-заощаджує вуглеводні для хімічного виробництва, де їх використовувати набагато вигідніше. 2-не підвищує температуру довкілля, а знижує її. Звичайно, при існуючому тренді постійного підвищення енергоспоживання та переході людства повністю на такі джерела енергії, може виникнути ефект охолодження землі, але така перспектива ніяк не може бути близькою, і вже в описаних пристроях є такі, що можуть у принципі качати енергію з космосу, де вона невичерпна.

Останнім часом, через зростання тарифів на електроенергію, дедалі актуальнішими стають відновлювані джерела практично безкоштовної енергії.

Мала гідроелектростанціяабо мала ГЕС (МГЕС) - гідроелектростанція, що виробляє порівняно мала кількість електроенергії та заснована на гідроенергетичних установках потужністю від 1 до 3000 кВт. Загальноприйнятого для всіх країн поняття малої гідроелектростанції немає, як основна характеристика таких ГЕС прийнята їх встановлена потужність.

Установки для малої гідроенергетики класифікують за потужністю:

обладнання для міні гідроелектростанції потужністю до 100 кВт;
обладнання для мікрогідроелектростанцій потужністю до 1000 кВт.

З відомої класичної тріади: сонячні батареї, вітрогенератори, гідрогенератори (ГЕС), останні найскладніші. Вони, по-перше, працюють в агресивних умовах, а по-друге, мають максимальне напрацювання за рівний проміжок часу.

Найпростіше робити безплотні ГЕС, т.к. спорудження греблі є досить складною і дорогою справою і часто вимагає узгодження з місцевою владою або, принаймні, з сусідами. Безщільні міні ГЕС називають проточними. Існує чотири основні варіанти таких пристроїв.

Водяне колесо- це колесо з лопатями, встановлене перпендикулярно поверхні води. Колесо занурене в потік менше ніж наполовину. Вода тисне на лопаті та обертає колесо. Існують також колеса-турбіни зі спеціальними лопатками, оптимізованими під струмінь рідини. Але це досить складні конструкції швидше за заводське, ніж саморобне виготовлення.

Гірляндна міні-ГЕС- є тросом, з жорстко закріпленими на ньому роторами. Трос перекинутий з одного берега річки на інший. Ротори як намисто нанизані на трос і повністю занурені у воду. Потік води обертає ротори, ротори крутять трос. Один кінець троса з'єднаний із підшипником, другий із валом генератора.

Ротор Дар'ї- це вертикальний ротор, що обертається за рахунок різниці тиску на його лопатях. Різниця тиску створюється за рахунок обтікання рідиною складних поверхонь. Ефект подібний до підйомної сили суден на підводних крилах або підйомній силі крила літака.

Пропелер- це підводний «вітряк» з вертикальним ротором. На відміну від повітряного, підводний пропелер має лопаті мінімальної ширини. Для води достатньо ширини лопаті всього 2 см. При такій ширині буде мінімальний опір і максимальна швидкість обертання. Така ширина лопат вибиралася для швидкості потоку 0.8-2 метри в секунду. За більших швидкостей, можливо, оптимальні інші розміри.

Недоліки гірляндної МГЕСочевидні: велика матеріаломісткість, небезпека для оточуючих (довгий підводний трос, приховані у воді ротори, перегородження річки), низький ККД. Гірляндна ГЕС – це невелика гребля. Ротор Дар'їскладний у виготовленні, на початку його потрібно розкрутити. Але він привабливий тим, що вісь ротора розташована вертикально і відбір потужності можна проводити над водою без додаткових передач. Такий ротор обертатиметься за будь-якої зміни напряму потоку.

Таким чином, з точки зору простоти виготовлення та отримання максимального ККД з мінімальними витратами, необхідно вибрати конструкцію типу водяне колесоабо пропелер.

Конструкція малої ГЕСбазується на гідроагрегаті, який включає енергоблок, водозабірний пристрій і елементи управління. Залежно від того, які гідроресурси використовуються малими гідростанціями, їх поділяють на кілька категорій:

Руслові або прищілинні станції з невеликими водосховищами;

Стаціонарні міні ГЕС, що використовують енергію вільної течії річок;

МГЕС, які використовують перепади рівнів води на різних об'єктах водного господарства;

Мобільні міні ГЕС у контейнерах, із застосуванням як напірну деривацію пластикових труб або гнучких армованих рукавів.

Основою для малої гідростанції є гідроагрегат, який, своєю чергою, базується на турбіні того чи іншого виду. Існують гідроагрегати з:

осьовими турбінами;

Радіально-осьовими турбінами;

Ковшові турбіни;

Поворотно-лопатевими турбінами.

МГЕС класифікуються і в залежності від максимального використання напору води на:

Високонапірні – понад 60 м;

Середньонапірні – від 25 м;

Низьконапірні – від 3 до 25 м.

Від того, який напір води використовує мікрогідроелектростанція, відрізняються і види турбін, що застосовуються в обладнанні. Ковшові та радіально-осьові турбіни розроблені для високонапірних ГЕС. Поворотно-лопатеві та радіально-осьові турбіни застосовуються на середньонапірних станціях. На низьконапірних малих гідростанціях (МГЕС) встановлюють переважно поворотно-лопатеві турбіни в залізобетонних камерах.

Щодо принципу роботи турбіни міні ГЕС, то він у всіх конструкціях практично ідентичний: вода під напором надходить на лопаті турбіни, які починають обертатися. Енергія обертання передається на гідрогенератор, який відповідає за вироблення електроенергії. Турбіни для об'єктів підбираються відповідно до деяких технічних характеристик, серед яких головною залишається напір води. Крім того, турбіни вибираються в залежності від виду камери, яка йде в комплекті - сталевої або залізобетонної.

Потужність мініГЕС залежить від напору та витрати води, а також від ККД використовуваних турбін та генераторів. Через те, що за природними законами рівень води постійно змінюється, залежно від сезону, а також ще з низки причин, як вираз потужності гідроелектричної станції прийнято брати циклічну потужність. Наприклад, розрізняють річний, місячний, тижневий чи добовий цикли роботи.

При виборі міні ГЕС варто орієнтуватися на таке енергетичне обладнання, яке було б адаптоване під конкретні потреби об'єкта та відповідало таким критеріям, як:

Наявність надійних та зручних в експлуатації засобів управління та контролю за роботою обладнання;

Управління обладнанням в автоматичному режимі з можливістю переходу за потреби на ручне керування;

Генератор та турбіна гідроагрегату повинні мати надійний захист від ймовірних аварійних ситуацій;

Площі та обсяги будівельних робіт для встановлення малих ГЕС мають бути мінімальними.

Гідроелектростанції малої потужності мають цілу низку переваг, які роблять це обладнання дедалі популярнішим. Насамперед, варто відзначити екологічну безпеку міні ГЕС – критерій, який стає дедалі важливішим у світлі проблем захисту навколишнього середовища. Малі гідроелектростанції немає шкідливого впливу ні властивості, ні якість води. Акваторії, де встановлюється гідроелектростанція малої потужності, можна використовувати як для рибогосподарської діяльності, так і як джерело водопостачання населених пунктів. Крім того, для роботи малих ГЕС немає потреби в наявності великих водойм. Вони можуть функціонувати, використовуючи енергію перебігу невеликих річок і навіть струмків.

Що стосується економічної ефективності, то і тут мікро і міні гідроелектростанції мають чимало переваг. Станції, розроблені з урахуванням сучасних технологій, відрізняються простою в управлінні, вони повністю автоматизовані. Таким чином, обладнання не потребує присутності людини. Фахівці відзначають, що і якість струму, що виробляється малими ГЕС, відповідає вимогам ДСТУ як за напругою, так і частотою. При цьому міні ГЕС можуть діяти як автономно, так і у складі електромережі.

Говорячи про малі гідроелектростанції, варто відзначити і таку їхню перевагу, як повний ресурс їхньої роботи, який становить не менше 40 років. Ну а головне – об'єкти малої енергетики не вимагають організації великих водосховищ із відповідним затопленням території та колосальним матеріальним збитком.

Одним із найважливіших економічних факторів є вічна відновлюваність гідротехнічних ресурсів. Якщо підрахувати буквальну вигоду від застосування малих ГЕС, то з'ясується, що електроенергія, що виробляється ними, практично в 4 рази дешевша за електроенергію, яку споживач отримує від теплоелектростанцій. Саме з цієї причини сьогодні ГЕС все частіше знаходять застосування для електропостачання електроємних виробництв.

Не забудемо і про те, що малі ГЕС не вимагають придбання палива. До того ж вони відрізняються порівняно простою технологією виробітку електроенергії, внаслідок чого витрати праці на одиницю потужності на ГЕС майже в 10 разів менші, ніж на ТЕЦ.

У малих, мікро- або нано-ГЕС поєднуються переваги великої ГЕС з одного боку та можливість децентралізованої подачі енергії з іншого боку. Вони мають багатьох недоліків, притаманних великих ГЕС, саме: дорогі трансмісії, проблеми, пов'язані з негативним впливом на довкілля. Крім того, використання малої гідроенергетики веде до децентралізованого використання електроенергії, сприяє розвитку даного регіону, головним чином заснованому на самодостатності та використання місцевих ресурсів.

Більшість із них не мають великих водосховищ, тобто вода не збирається позаду греблі. Вони виробляють електроенергію, якщо природний рівень води в річці достатній, але в періоди висихання річки або падіння швидкості потоку нижче за певну величину виробництво електроенергії припиняється.

Високі капітальні витрати - найбільший бар'єр шляху широкомасштабного розвитку малої гідроенергетики. Однак, незважаючи на цей факт і тривалий термін окупності (7-10 років у деяких країнах, наприклад у Словаччині), малі ГЕС є рентабельними через їх тривалий термін служби (більше 70 років) та низькі витрати на технічне обслуговування.

Мала гідроенергетика

1. Формулювання проблеми з аналізованого методу (технології) підвищення енергоефективності; прогноз перевитрати енергоресурсів, або опис інших можливих наслідків у масштабах країни за збереження існуючого становища

Технології:

Об'єкти малої гідроенергетики умовно поділяють на два типи: "міні" - що забезпечують одиничну потужність до 5000 кВт, і "мікро" - що працюють у діапазоні від 3 до 100 кВт. Використання гідроелектростанцій таких потужностей для Росії не нове, а добре забуте старе: в 50-60-х гг. у країні працювало кілька тисяч малих ГЕС. Сьогодні їх кількість ледве сягає кількох сотень штук.

Гідроагрегати для малих ГЕС призначені для експлуатації у широкому діапазоні напорів та витрат з високими енергетичними характеристиками. «Екологічна чистота» малих ГЕС проявляється насамперед у набагато менших площах затоплень і підтоплень, греблі та водосховища малих ГЕС значно меншою мірою, ніж інші види енергооб'єктів порушують нормальне природне довкілля людини і тваринного світу.

Питання розвитку малої гідроенергетики широко висвітлюються у літературі, ЗМІ, на конференціях, конгресах тощо.

У Росії до 2015 року планується ввести в експлуатацію 65 малих гідроелектростанцій (18 – на території Республіки Тува, 35 – у Республіці Алтай, 12 – у Бурятії). Розроблено концепцію розвитку та схему розміщення об'єктів малої гідроенергетики для цих республік. Вже збудовано дві станції та ведеться будівництво ще трьох. Мікро-ГЕС у Туві була побудована в 1995 р. на курорті Уш-Белдір, в 2001 р. була введена в дію мікро-ГЕС «Кизил-Хая».

2. Короткий опис запропонованого методу, його новизна та поінформованість про нього, наявність програм розвитку; результат при масовому впровадженні у масштабах країни

У Росії більш ніж на 80 великих водосховищах не споруджено ГЕС. За попередніми оцінками 58% середніх та ще 90% невеликих водосховищ (а це 20 та 1 млн м3 відповідно) не використовуються для вироблення електроенергії. Очевидно, що першочерговими об'єктами розгляду мають бути існуючі та незадіяні гідровузли.

В даний час розроблено методику визначення ефективності та програми освоєння енергетичного потенціалу малих водостоків. Мікро-ГЕС в основному призначені для покриття місцевих потреб та ізольованої роботи від енергосистем.

Малі ГЕС нині можуть бути рентабельними за спрощення схеми їх управління (наприклад, за рахунок баластного навантаження) та роботи без обслуговуючого персоналу. Ефективність мікро ГЕС може бути підвищена за рахунок багатоцільового використання її споруд, а також при видачі потужності до місцевої мережі (без протяжних високовольтних ліній). При роботі мікро-ГЕС на ізольоване навантаження виникає необхідність регулювання частоти та напруги. Якщо водосховище має достатню ємність, можна забезпечувати добове та тижневе регулювання, інакше рекомендується регулювання за допомогою баластного навантаження.

За даними МНТО "ІНСЕТ" (м. Санкт-Петербург) при будівництві малої ГЕС встановленою потужністю близько 500 кВт вартість будівельно-монтажних робіт становить близько 14,5-15,0 млн руб. При суміщеному графіку розробки проектної документації, виготовлення обладнання, будівництва та монтажу мала ГЕС вводиться в експлуатацію за 15-18 місяців. Собівартість електроенергії, що виробляється на подібній ГЕС, становить не більше 0,45-0,5 рублів за 1 кВт×год, що в 1,5 рази нижче, ніж вартість електроенергії, що фактично реалізується енергосистемою. Таким чином, витрати на будівництво окупляться за 3,5-5 років.

3. Прогноз ефективності методу в перспективі з урахуванням:
- зростання цін на енергоресурси;
- зростання добробуту населення;
- запровадженням нових екологічних вимог;
- Інших факторів.

Прогноз ефективності:

Зниження вартості електроенергії, що виробляється;
- Додаткові потужності в енергодефіцитних регіонах.

4. Перелік груп абонентів та об'єктів, де можливе застосування даної технології з максимальною ефективністю; необхідність проведення додаткових досліджень для розширення переліку

Більша кількість мікро-ГЕС може бути побудована на експлуатованих та намічених до спорудження водопостачальних та іригаційних гідровузлах та їх спорудах (швидкоструми, гасники енергії, пороги, відхилячі), на водозбірних каналах та системах каптажу великих гідровузлів.

У системах водопостачання на ділянках траси з великою різницею позначок поверхні замість різноманітних шахтних сполучень, енергогасників та інших споруд можуть бути побудовані мікро-ГЕС. При витратах води в межах від 5 до 100 л/с їхня потужність може досягати від 20 до 200 кВт.

5. Наявність технічних та інших обмежень застосування методу різних об'єктах; за відсутності відомостей щодо можливих обмежень необхідно їх визначити проведенням випробувань

Причини законодавчого характеру:відсутність відповідних державних пріоритетів та об'єктивних стимулів для розвитку даних технологій.

Технологічні обмеження(Докладніше див. п. 7) :

Сезонність роботи електростанцій;
- проблеми замулення водосховищ;
- проблеми руйнування греблі та гідроагрегатів внаслідок переливу через гребінь греблі при несподіваному піднесенні рівня води та неспрацьовуванні запірних пристроїв.

Обмеження щодо застосування технологій.

Багато малих ГЕС не завжди забезпечують гарантоване вироблення енергії, будучи сезонними електростанціями. Взимку їх енерговіддача різко падає, сніговий покрив та льодові явища (лід і шуга) так само, як і літнє маловоддя та пересихання рік можуть взагалі призупинити їхню роботу. Сезонність малих ГЕС вимагає дублюючих джерел енергії, велика кількість може призвести до втрати надійності енергопостачання. Тому в багатьох районах потужність малих ГЕС розглядається не як основна, а як дублююча.

У водосховищ малих ГЕС, особливо гірських і передгірських районів, дуже гостро стоїть проблема їх замулення і пов'язана з цим проблема підйому рівня води, затоплень та підтоплень, зниження гідроенергетичного потенціалу рік та вироблення електроенергії. Відомо, наприклад, що водосховище Земонечальської ГЕС на річці Курі було замулено на 60% протягом 5 років.

Для рибного господарства греблі малих ГЕС менш небезпечні, ніж середніх і великих, прохідних і напівпрохідних риб, що перекривають міграційні шляхи, і перекривають нерестилища. Хоча загалом створення гідровузлів не усуває повністю шкоди рибному стаду на основних річках, т.к. річковий басейн - це єдина екологічна система та порушення її окремих ланок неминуче відбиваються на системі загалом.

6. Існуючі заходи заохочення, примусу, стимулювання запровадження запропонованого методу та необхідність їх удосконалення

Для використання технології заходи заохочення, примушення відсутні.

7. Необхідність розробки нових або зміни існуючих законів та нормативно-правових актів

З боку держави потрібний закон про малу енергетику.

8. Наявність постанов, правил, інструкцій, нормативів, вимог, заборонних заходів та інших документів, що регламентують застосування цього методу та обов'язкових для виконання; необхідність внесення змін до них або необхідність зміни самих принципів формування цих документів; наявність раніше існуючих нормативних документів, регламентів та потреба у їх відновленні

Відсутність матеріалів за режимом малих рік ускладнює розробку конкретних проектів та оцінку ступеня забезпеченості водними ресурсами окремих регіонів. Стан справ ускладнюється відсутністю сучасних методів оцінки стоку малих річок, оскільки використання діючих СНиП і рекомендацій нерідко призводить до грубих прорахунків.

9. Наявність впроваджених пілотних проектів, аналіз їх реальної ефективності, виявлені недоліки та пропозиції щодо вдосконалення технології з урахуванням накопиченого досвіду

Існує позитивний досвід застосування в Росії та за кордоном.

ВАТ «РусГідро» для реалізації проекту будівництва малої гідроелектростанції «Чібіт» створило в Алтайському краї 100% «доньку» – ВАТ «Малі ГЕС Алтаю».

МГЕС «Чібіт» стане пілотним проектом у реалізації програми розвитку малої гідрогенерації на Алтаї, яку "РусГідро" готове створити на основі результатів аналізу потенціалу республіки щодо будівництва об'єктів малої гідроенергетики.

Пілотний проект передбачає будівництво малої гідроелектростанції "Чібіт" потужністю 24 МВт на річці Чуя у Улаганському районі Республіки Алтай.

В Алтайському краї буде реалізований інвестиційний проект з будівництва малих гідроелектростанцій - відповідну угоду підписав глава регіону з компаніями "МРСК Сибіру", "Алтайенергозбут" та "Інжинірингова компанія "Енергія", повідомили у крайовій адміністрації.

Фахівці вже провели на Алтаї попередній аналіз можливих майданчиків для будівництва малих ГЕС. Як найперспективніша обрана бурхлива річка Ануй, що протікає в передгір'ях. "У найближчі два місяці інвестори остаточно визначатимуться з місцем розташування створа малої ГЕС і приступлять до передпроектних досліджень. Параметри майбутньої ГЕС, вибір обладнання та терміни реалізації проекту залежатимуть від вибору майданчика для будівництва", - уточнили у крайовому управлінні з промисловості та енергетики.

10. Можливість впливу на інші процеси при масовому впровадженні даної технології (зміна екологічної обстановки, можливий вплив на здоров'я людей, підвищення надійності енергопостачання, зміна добових або сезонних графіків завантаження енергетичного обладнання, зміна економічних показників вироблення та передачі енергії тощо)

Вплив на інші процеси:

Зниження споживання вуглеводневого викопного палива;
- зниження загальних викидів парникових газів та інших шкідливих викидів у навколишнє середовище;
- Внесок у вирішення проблем енергодефіцитних регіонів.

11. Наявність та достатність виробничих потужностей у Росії та інших країнах для масового впровадження методу

Є потужності для застосування.

12. Необхідність спеціальної підготовки кваліфікованих кадрів для експлуатації впроваджуваної технології та розвитку виробництва

У разі впровадження необхідний кваліфікований персонал.

13. Передбачувані методи застосування:
1) комерційне фінансування (при окупності витрат);
2) конкурс на здійснення інвестиційних проектів, розроблених внаслідок виконання робіт з енергетичного планування розвитку регіону, міста, поселення;
3) бюджетне фінансування для ефективних енергозберігаючих проектів із великими термінами окупності;
4) запровадження заборон та обов'язкових вимог щодо застосування, нагляд за їх дотриманням;
5) інші пропозиції.

Передбачувані методи застосування:

Комерційне фінансування.

Додатково, як зазначалося у п. 5, необхідно визначити відповідні державні пріоритети та об'єктивні стимули для розвитку даних технологій.

Для того щоб додати опис енергозберігаючої технологіїв Каталог, заповніть опитувальник і надішліть його на з позначкою «в Каталог».

Міні ГЕС - це мала гідроелектростанція, яка виробляє невелику кількість електричної енергії.

Принцип роботи малих гідроелектростанцій нічим не відрізняється від принципу роботи станцій великої потужності. Вода водної освіти, річки, озера, водосховища, під впливом напору, створюваного своєю масою, переміщається у заданому напрямі і надходить на лопаті гідравлічної турбіни. Турбіна передає свій обертальний рух на обертальний рух генератора, який виробляє електричний струм.
Напір води створюється шляхом будівництва греблі або природним перебігом води або обома способами одночасно.

Малими вважаються гідроелектростанції, що виробляють потужність до 5,0 МВт.
Існуючі малі гідроелектростанції класифікуються за:

Використання «водяного колеса» – у цьому випадку приймальне колесо міститься у водне середовище паралельно поверхні води, при цьому занурюється лише частково. Водні маси здійснюючи тиск на лопаті колеса, приводять його у обертальний рух, який передається на обертальний рух генератора.
Гірляндна конструкція - в даному варіанті пристрою з протилежних берегів прокладається трос, на який жорстко кріпляться ротори. Маси води поступово переміщаючись, обертають ротори. Обертальний рух роторів передається на трос, який, у свою чергу, обертаючись, передає свій обертальний рух на обертальний рух генератора. Генератор встановлюється на березі.
З ротором Дар'ї – основою роботи пристроїв цього типу є різниця тиску на лопатях ротора. Різниця тиску створюється шляхом обтікання водою складних поверхонь ротора.
З пропелером - принцип дії аналогічний роботі вітрового генератора, з різницею в тому, що у разі міні ГЕС лопаті поміщені у водне середовище.

Промислове використання (180 кВт і вище) - використовуються для електропостачання підприємств або для реалізації споживачам.
Комерційне використання (до 180 кВт) - використовують для електропостачання мало енергоємних підприємств та групи будинків.
Побутове використання (до 15 кВт) – використовуються для електропостачання індивідуальних будинків та малих об'єктів.

Осьові – в агрегатах цієї конструкції вода рухається вздовж осі турбіни та потрапить на лопаті, які приходять у обертання.
Радіально-осьові – у цій конструкції вода спочатку рухається радіально по відношенню до осі турбіни, а потім відповідно до вісі її обертання.
Ковшові - вода надходить на поверхню ковша (лопатки) через сопла, завдяки яким швидкість води збільшується, вона ударяється об лопатку турбіни, турбіна обертається, в роботу вступає наступна лопатка і процес продовжується
Поворотно-лопатеві - лопаті повертаються навколо своєї осі одночасно з обертанням турбіни.

До переваг використання можна віднести:

Екологічна безпека установок для навколишнього середовища;
Невичерпне джерело енергії;
Низька вартість енергії, що виробляється;
Автономність роботи установок;
Надійність установок;
Тривалий термін експлуатації.

До мінусів використання належать:

Потенційна небезпека мешканців водних об'єктів;
Обмежена можливість умов монтажу.

Виробництвом обладнання для міні ГЕС займається обмежена кількість підприємств як у нашій країні, так і за кордоном. Пояснюється це обмеженістю застосування малих гідроелектростанцій, зумовлену малою наявністю необхідних водних об'єктів, а також тенденціями розвитку енергетики в різних країнах.

«CINK Hydro-Energy» Республіка Чехія – виконує весь комплекс робіт від проектування та постачання обладнання, до монтажу та запуску установок у роботу.
«Micro hydro power» Китай – виготовляє та реалізує комплекти обладнання для невеликих установок побутового застосування.
Інженерно-технічна фірма ГОО «Гідропоніка» м. Бішкек, Киргизстан. Компанія виробляє та реалізує гідрогенератори для малих ГЕС.

ТОВ "АЕнерджі" м. Москва. Компанія займається підтримкою розвитку альтернативних джерел енергії. В галузі малої гідроенергетики компанія пропонує весь спектр послуг від проектування до сервісного обслуговування зданих установок.
Міжгалузеве науково-технічне об'єднання "МНТО ІНСЕТ" м. Санкт-Петербург. Фірма займається проектуванням та розробкою обладнання для міні ГЕС, виготовленням та монтажем своєї продукції. У лінійці своєї продукції є:
- Міні ГЕС із пропелерним робочим колесом потужність від 5,0 до 100 кВт;
- Міні ГЕС із діагональним робочим колесом, потужністю 20,0 кВт;
- Міні ГЕС із ковшовим робочим колесом потужністю до 180 кВт;
- Гідроагрегати для малих ГЕС.
Компанія "НВО Інверсія" м. Єкатеринбург. Фірма виробляє обладнання та комплекти міні ГЕС потужністю до 10 кВт.

Для того щоб виготовити своїми руками необхідна кмітливість, вміння працювати руками та водний об'єкт,
та дещо по дрібницях, як автомобільний генератор, колесо від будь-якого автомобіля і передавальний механізм (шківи, шестірні, зубчаста передача).

Спочатку необхідно виготовити водяне колесо. Для цього береться колесо від велосипеда, мотоцикла чи автомобіля. По діаметру колеса кріпляться лопаті, для цього можна використовувати будь-який матеріал, аби він був міцним і не гнувся - залізо, фанера, твердий пластик, ебоніт і т.д. Кріпити найкраще болтовим з'єднанням, щоб була можливість замінити пошкоджені в процес роботи лопаті. Лопаті розташовуються на рівній відстані один від одного.

Виготовляється каркас, у якому закріплюється колесо. У місцях кріплення до каркаса необхідно передбачити встановлення підшипників, в які вставляється вісь обертання колеса. На один кінець осі монтується великий шків або велика за розміром зірочка. На вісь генератора насаджується малий шків або менша зірочка.

Таблиця 2

Деякі характеристики діючих у Росії МГЭС

Кількість установок (за роками)

Загальна встановлена потужність (за роками) (МВт)

Загальна потужність (по роках) (МВт)

КІУМ* (за роками)(%)

КІРМ** (за роками) (%)

Витрата електроенергії на власні потреби (% від виробітку)

Малі ГЕС, що належать АТ Енерго

Малі ГЕС, що не входять до АТ Енерго

* КІУМ - коефіцієнт використання встановленої потужності.

** КІРМ - коефіцієнт використання наявної потужності.

При складанні таблиці використані джерела інформації:

1) Проблеми та перспективи розвитку відновлюваних джерел енергії в Росії (матеріали круглого столу), Російський союз наукових та інженерних товариств, Комітет Російського НДО з проблем використання відновлюваних джерел енергії. Москва, 2003.

2) Вашкевич К.П., Маслов Л.А., Ніколаєв В.Г. Досвід та перспективи розвитку вітроенергії в Росії, періодичний науково-технічний журнал «Мала енергетика», № 1-2, 2005.

Колесо поміщається у воду, це може бути вертикальна установка в площині перпендикулярної поверхні води, або горизонтальна коли колесо занурюється у воду повністю. У другому випадку необхідно врахувати, що колесо повинне бути занурене у воду не більше ніж на 2/3 товщини диска.
Шківи між собою з'єднуються за допомогою ременя, а зірочки за допомогою ланцюга.

Система готова до роботи.