Мини ГЭС – это малая гидроэлектростанция, которая вырабатывает не большое количество электрической энергии.
Принцип работы мини ГЭС
Принцип работы малых гидроэлектростанций ничем не отличается от принципа работы станций большой мощности. Вода водного образования, реки, озера, водохранилища, под действием напора, создаваемого своей массой, перемещается в заданном направлении и поступает на лопасти гидравлической турбины. Турбина передает свое вращательное движение на вращательное движение генератора, который вырабатывает электрический ток.
Напор воды создается путем строительства плотины или естественным течением воды, либо обоими способами одновременно.
Классификация устройств
Малыми считаются гидроэлектростанции вырабатывающие мощность до 5,0 МВт.
Существующие малые гидроэлектростанции классифицируются по:
1. Принципу действия
- Использование «водяного колеса» – в этом случае приемное колесо помещается в водную среду параллельно поверхности воды, при этом погружается лишь частично. Водные массы осуществляя давление на лопасти колеса, приводят его во вращательное движение, которое передается на вращательное движение генератора.
- Гирляндная конструкция – в данной варианте устройства с противоположных берегов прокладывается трос, на который жестко крепятся роторы. Массы воды поступательно перемещаясь вращают роторы. Вращательное движение роторов передается на трос, который, в свою очередь, вращаясь передает свое вращательное движение на вращательное движение генератора. Генератор устанавливается на берегу.
- С ротором Дарье – основой работы устройств данного типа является разность давлений на лопастях ротора. Разность давлений создается путем обтекания водой сложных поверхностей ротора.
- С пропеллером – принцип действия аналогичен работе ветрового генератора, с разницей в том, что в случае мини ГЭС лопасти помещены в водную среду.
2. Возможности применения
- Промышленное использование (180 кВт и выше) — используются для электроснабжения предприятий или реализации потребителям.
- Коммерческое использование (до 180 кВт) — используют для электроснабжения мало энергоемких предприятий и группы домов.
- Бытовое использование (до 15 кВт) — используются для электроснабжения индивидуальных домов и малых объектов.
3. По конструкции турбины
- Осевые – в агрегатах этой конструкции вода движется вдоль оси турбины и попадет на лопасти, которые приходят во вращение.
- Радиально-осевые – в этой конструкции вода изначально движется радиально по отношению оси турбины, а затем в соответствии с осью ее вращения.
- Ковшовые — вода поступает на поверхность ковша (лопатки) через сопла, благодаря которым скорость воды увеличивается, она ударяется о лопатку турбины, турбина вращается, в работу вступает следующая лопатка и процесс продолжается
- Поворотно-лопастные — лопасти поворачиваются вокруг своей оси одновременно с вращением турбины.
4. По условиям монтажа
Плюсы и минусы устройства
К преимуществам использования можно отнести:
- Экологическую безопасность установок для окружающей среды;
- Неисчерпаемый источник энергии;
- Низкая стоимость вырабатываемой энергии;
- Автономность работы установок;
- Надежность установок;
- Продолжительный срок эксплуатации.
К минусам использования относятся:
- Потенциальная опасность для обитателей водных объектов;
- Ограниченная возможность условий монтажа установки.
Производители установок и оборудования
Производством оборудования для мини ГЭС занимается ограниченное количество предприятий как в нашей стране, так и за рубежом. Объясняется это ограниченностью применения малых гидроэлектростанций обусловленную малым наличием необходимых водных объектов, а также тенденциями развития энергетики в разных странах.
Из зарубежных фирм успешно работающих в этой области бизнеса это
- «CINK Hydro-Energy» Республика Чехия – выполняет весь комплекс работ от проектирования и поставки оборудования, до монтажа и запуска установок в работу.
- «Micro hydro power» Китай – производит и реализует комплекты оборудования для небольших установок бытового применения.
- Инженерно-техническая фирма ОсОО «Гидропоника» г. Бишкек, Кыргызстан. Компания производит и реализует гидрогенераторы для малых ГЭС.
В России на этом рынке работают
- ООО «АЭнерджи» г. Москва. Компания занимается поддержкой развития альтернативных источников энергии. В области малой гидроэнергетики компания предлагает весь спектр услуг от проектирования до сервисного обслуживания сданных установок.
- Межотраслевое научно-техническое объединение «МНТО ИНСЭТ» г. Санкт-Петербург. Фирма занимается проектированием и разработкой оборудования для мини ГЭС, изготовлением и монтажом своей продукции. В линейке выпускаемой продукции имеется:
- Мини ГЭС с пропеллерным рабочим колесом мощность от 5,0 до 100 кВт;
- Мини ГЭС с диагональным рабочим колесом, мощностью 20,0 кВт;
- Мини ГЭС с ковшовым рабочим колесом мощностью до 180 кВт;
- Гидроагрегаты для малых ГЭС.
- Компания «НПО Инверсия» г. Екатеринбург. Фирма производит оборудование и комплекты мини ГЭС мощностью до 10 кВт.
Мини ГЭС своими руками
Для того чтобы изготовить своими руками необходима смекалка, умение работать руками и водный объект, 
да кое-что по мелочам, как то автомобильный генератор, колесо от любого средства передвижения и передаточный механизм (шкивы, шестерни, зубчатая передача).
В начале необходимо изготовить водяное колесо. Для этого берется колесо от велосипеда, мотоцикла или автомобиля. По диаметру колеса крепятся лопасти, для это можно использовать любой материал, лишь бы он был прочным и не гнулся – железо, фанера, твердый пластик, эбонит и т.д. Крепить лучше всего болтовым соединением, чтобы была возможность заменить поврежденные в процесс работы лопасти. Лопасти располагаются на равном расстоянии друг от друга.
Изготавливается каркас, на котором закрепляется колесо. В местах крепления к каркасу необходимо предусмотреть установку подшипников в которые вставляется ось вращения колеса. На один конец оси монтируется большой шкив или большая по размеру звездочка. На ось генератора насаживается малый шкив или меньшая звездочка.
Вариант самодельной мини ГЭС с вертикальной установкой колеса
Колесо помещается в воду, это может быть вертикальная установка в плоскости перпендикулярной поверхности воды, либо горизонтальная – когда колесо погружается в воду целиком. Во втором случае необходимо учесть, что колесо должно быть погружено в воду не более чем на 2/3 толщины диска.
Шкивы между собой соединяются посредством ремня, а звездочки посредством цепи.
Система готова к работе.
Отправить свою хорошую работу в базу знаний просто. Используйте форму, расположенную ниже
Студенты, аспиранты, молодые ученые, использующие базу знаний в своей учебе и работе, будут вам очень благодарны.
Размещено на http://www.allbest.ru/
ВВЕДЕНИЕ
Человек еще в глубокой древности обратил внимание на реки как на доступный источник энергии. Для использования этой энергии люди научились строить водяные колеса, которые вращала вода; этими колесами приводились в движение мельничные постава и другие установки. Водяная мельница является ярким примером древнейшей гидроэнергетической установки, сохранившейся во многих странах до нашего времени почти в первозданном виде. До изобретения паровой машины водная энергия была основной двигательной силой на производстве. По мере совершенствования водяных колес увеличивалась мощность гидравлических установок, приводящих в движение станки и т.д. В 1-й половине XIX века была изобретена гидротурбина, открывшая новые возможности по использованию гидроэнергоресурсов. С изобретением электрической машины и способа передачи электроэнергии на значительные расстояния началось освоение водной энергии путем преобразования ее в электрическую энергию на гидроэлектростанциях (ГЭС)
Малые и микроГЭС - объекты малой гидроэнергетики. Эта часть энергопроизводства занимается использованием энергии водных ресурсов и гидравлических систем с помощью гидроэнергетических установок малой мощности (от 1 до 3000 кВт). Малая энергетика получила развитие в мире в последние десятилетия, в основном из-за стремления избежать экологического ущерба, наносимого водохранилищами крупных ГЭС, из-за возможности обеспечить энергоснабжение в труднодоступных и изолированных районах, а также, из-за небольших капитальных затрат при строительстве станций и быстрого возврата вложенных средств (в пределах 5 лет). Строительство МГЭС имеет также широкие перспективы развития в различных регионах мира с трансграничными речными бассейнами.
В настоящее время нет общепринятого для всех стран понятия малой гидроэлектростанции. Однако во многих странах в качестве основной характеристики такой ГЭС принята ее установленная мощность. К малым, как правило, относятся ГЭС мощностью до 10 МВт (в некоторых странах до 50 МВт).
Малая гидроэнергетика свободна от многих недостатков крупных ГЭС и признана одним из наиболее экономичных и экологически безопасных способов получения электроэнергии, особенно при использовании небольших водотоков. В малых, микро- или нано-ГЭС сочетаются преимущества большой ГЭС с одной стороны и возможность децентрализованной подачи энергии с другой стороны. Они не имеют многих недостатков, характерных для больших ГЭС, а именно: дорогостоящие трансмиссии, проблемы, связанные с негативным воздействием на окружающую среду.
1. ПЕРСПЕКТИВЫ ИСПОЛЬЗОВАНИЯ МАЛОЙ ГИДРОЭНЕРГЕТИКИ
Малая гидроэнергетика за последние десятилетия заняла устойчивое положение во многих странах мира. Например, в 2005 году суммарная мощность малых ГЭС в мире выросла на 8% (5 ГВт) и достигла 66 ГВт, причем она составила 36% от суммарной мощности всех возобновляемых источников энергии (исключая большую гидроэнергетику) и 1.6% от общих электроэнергетических мощностей. Таким образом, можно сказать, что МГЭС являются одним из основных источников получения электроэнергии среди возобновляемых ресурсов.
Развивающиеся страны строят малые ГЭС в качестве автономных источников электроэнергии в сельской местности.
В Швейцарии доля производства электроэнергии на МГЭС достигла 8,3%, в Испании - 2,8%, в Швеции - почти 3%, а в Австрии - 10%. Лидирующие позиции по совокупным генерирующим мощностям МГЭС занимают: Китай (47 ГВт), Япония (4 ГВт), США (3,4 ГВт), Италия и Бразилия.
По данным ESHA (European Small Hydropower Association), в 2011 году суммарная установленная мощность МГЭС в мире составила 87 ГВт.
Суммарные мощности МГЕС:
Таким образом, можно сказать, что малая гидроэнергетика будет оставаться одним из самых важных и конкурентоспособных возобновляемых источников энергии. Латинская Америка, Северная Америка и Европа имеют значительный гидроэнергетический потенциал, большая часть которого уже использована. В Восточной, Южной Азии и Африке малая гидроэнергетика еще недостаточно развита, что говорит о большом потенциале ее использования в этих странах.
1.2 В РОССИИ
возобновляемый источник гидроэнергетика малый
В России зоны децентрализованного энергоснабжения составляют более 70% территории страны. До сих пор тут можно встретить населенные пункты, в которых электричества не было никогда. Причем не всегда это поселения Крайнего Севера или Сибири. Электрификация не затронула, например, некоторые уральские поселки - края, который вряд ли назовешь неблагополучным с точки зрения энергетики. Между тем, электрификация отдаленных и труднодоступных населенных селений - дело не такое уж и сложное. Так, в любом уголке России найдется речка или ручей, где можно установить микроГЭС.
Технико-экономический потенциал малой гидроэнергетики в России превышает потенциал таких возобновляемых источников энергии, как ветер, солнце и биомасса, вместе взятых. В настоящее время он определен в размере 60 млрд. кВт-ч в год. Но используется этот потенциал крайне слабо: всего на 1%. Не так давно, в 1950-60-х годах, у нас действовало несколько тысяч МГЭС. Сейчас - всего лишь несколько сотен - сказались результаты перекосов в ценовой политике и недостаточное внимание к совершенствованию конструкций оборудования, к применению более совершенных материалов и технологий.
В России малая гидроэнергетика представлена бесплотинными гидроэлектростанциями (ГЭС), мощность которых не превышает 30 МВт, а мощность единичного гидроагрегата составляет менее 10 МВт.
В настоящее время по всей России количество действующих МГЭС оценивается от нескольких десятков (60-70 единиц) до нескольких сотен (200-300 единиц).
1.3 В УКРАИНЕ
То, что после Второй мировой войны энергоснабжение Украины осуществлялось в основном за счет малой гидроэлектроэнергетики, помнят разве что историки и специалисты отрасли. Всего на начало 1960-х насчитывалось около 956 малых ГЭС общей мощностью 30 тыс. кВт. Для сравнения: в 1948 году в республике действовали 3 тыс. малых гидроустановок. Однако вследствие развития централизованного электроснабжения и концентрации производства электроэнергии на мощных тепло- и гидростанциях строительство малых ГЭС было остановлено. Началась их консервация, демонтаж, сотни мини-гидроэлектростанций были разрушены, а оборудование разворовано.
К концу 1980-х удалось сохранить всего 49 станций, и до 1995 года малой гидроэнергетикой в Украине практически никто не занимался. Только в 1996 году появились первые энтузиасты, проявившие к ней интерес. Несколько лет назад и на государственном уровне было принято решение пересмотреть энергополитику и заняться возрождением малых ГЭС. Согласно данным ассоциации «Укргидроэнерго», в Украине сегодня работают 81 малая гидроэлектростанция и семь микроустановок общей мощностью 111,75 МВт, что составляет всего около 5% технически возможного потенциала страны.
Из действующих в настоящее время МГЭС государственных - 25, при этом пять из них находятся на балансе Госводхоза и 20 принадлежат соответствующим облэнерго («Винницаоблэнерго» - пять, «Закарпатье облэнерго» - три, «Киевэнерго» - две, «Кировоградоблэнерго» - четыре и т. д.). В случае приватизации облэнерго в частные руки переходят и ГЭС. Кроме этого, многие малые станции находились в коллективной собственности, поскольку были построены колхозами. Именно их сегодня почти полностью выкупили частные собственники. Частными являются и уже восстановленные станции (к примеру, Яблунецкая МГЭС была выкуплена ассоциацией «Новосвит» еще в 2002 году).
Эксплуатация минигидроэлектростанций в Украине дает возможность производить около 250 млн кВт·год электроэнергии на год, что эквивалентно ежегодной экономии до 75 тыс. тонн органического топлива.
2. ПЛЮСЫ И МИНУСЫ МГЭС
Одним из основных достоинств объектов малой гидроэнергетики является экологическая безопасность. В процессе их сооружения и последующей эксплуатации вредных воздействий на свойства и качество воды нет. Водоемы можно использовать и для рыбохозяйственной деятельности, и как источники водоснабжения населения. Однако и помимо этого у микро и малых ГЭС немало достоинств. Современные станции просты в конструкции и полностью автоматизированы, т.е. не требуют присутствия человека при эксплуатации. Вырабатываемый ими электрический ток соответствует требованиям ГОСТа по частоте и напряжению, причем станции могут работать как в автономном режиме, т.е. вне электросети энергосистемы края или области, так и в составе этой электросети. А полный ресурс работы станции - не менее 40 лет (не менее 5 лет до капитального ремонта). Ну а главное - объекты малой энергетики не требуют организации больших водохранилищ с соответствующим затоплением территории и колоссальным материальным ущербом.
При строительстве и эксплуатации МГЭС сохраняется природный ландшафт, практически отсутствует нагрузка на экосистему. К преимуществам малой гидроэнергетики - по сравнению с электростанциями на ископаемом топливе - можно также отнести: низкую себестоимость электроэнергии и эксплуатационные затраты, относительно недорогую замену оборудования, более длительный срок службы ГЭС (40-50 лет), комплексное использование водных ресурсов (электроэнергетика, водоснабжение, мелиорация, охрана вод, рыбное хозяйство).
Многие из малых ГЭС не всегда обеспечивают гарантированную выработку энергии, являясь сезонными электростанциями. Зимой их энергоотдача резко падает, снежный покров и ледовые явления (лед и шуга) так же, как и летнее маловодье и пересыхание рек могут вообще приостановить их работу. Сезонность малых ГЭС требует дублирующих источников энергии, большое их количество может привести к потере надежности энергоснабжения. Поэтому во многих районах мощность малых ГЭС рассматривается не в качестве основной, а в качестве дублирующей.
У водохранилищ малых ГЭС, особенно горных и предгорных районов, очень остро стоит проблема их заиления и связанная с этим проблема подъема уровня воды, затоплений и подтоплений, снижения гидроэнергетического потенциала рек и выработки электроэнергии. Известно, например, что водохранилище Земонечальской ГЭС на реке Куре было заилено на 60% в течение 5 лет.
Для рыбного хозяйства плотины малых ГЭС менее опасны, чем средних и крупных, перекрывающих миграционные пути проходных и полупроходных рыб и перекрывающих нерестилища. Хотя в целом создание гидроузлов не устраняет полностью урон рыбному стаду на основных реках, т.к. речной бассейн - это единая экологическая система и нарушения ее отдельных звеньев неизбежно отражаются на системе в целом.
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
Из всего вышеизложенного следует, что малая гидроэнергетика занимает устойчивое положение как в мире, так и в Украине.
Строительство и реконструкция малых ГЭС позволит не только получить экологически чистую электроэнергию, но и обеспечить электричеством энергодефицитные районы, где отсутствуют мощные источники тока. Развитие малой гидроэнергетики способствует децентрализации общей энергетической системы, что позволяет стабильно обеспечивать труднодоступные села электричеством. Энергия, выработанная малыми ГЭС, используется ближайшими потребителями, соответственно, снижаются траты на ее транспортировку, и повышается надежность энергообеспечения. Кроме того, ГЭС могут выполнять и другие задачи, к примеру, защищать прилегающие территории от сезонных паводков.
С учетом ограниченности гидроресурсов в мире можно предположить, что в период до 2030 года темпы развития гидроэнергетики заметно снизятся, но при этом будет поддерживаться диверсификация малой гидроэнергетики. При темпе роста в 4.5-4.7% производство электроэнергии на малых ГЭС достигнет к 2030 году 770-780 ТВт.ч, что будет составлять более 2% всего производства электроэнергии в мире. Таким образом, можно сказать, что малая гидроэнергетика в обозримой перспективе останется одним из самых важных и конкурентоспособных возобновляемых источников энергии.
ЛИТЕРАТУРА
1. Березовский Н.И. и др. Технология энергосбережения
2. Волков С.Г., Гидроэнергетика, СПб, 1997г.
3. Источники энергии. Факты, проблемы, решения, М., Наука и техника, 1997г.
4. Михайлов Л.П. Малая гидроэнергетика
5. Мунц В.А. Энергосбережение в энергетике и теплотехнологиях
6. Непорожний П.С., Попков В.И., Энергетические ресурсы мира, М., Энергоатомиздат, 1995г.
7. Самойлов М.В. Основы энергоргосбережения
Размещено на Allbest.ru
Подобные документы
Немного об истории. Гидроэнергетика в Беларуси. Основные схемы использования водной энергии. Описание работы ГЭС. Влияние гидроэнергетических объектов на окружающую среду и охрана природы.
реферат , добавлен 01.06.2007
Классификация альтернативных источников энергии. Возможности использования альтернативных источников энергии в России. Энергия ветра (ветровая энергетика). Малая гидроэнергетика, солнечная энергия. Использование энергии биомассы в энергетических целях.
курсовая работа , добавлен 30.07.2012
Доля альтернативных источников энергии в структуре потребления РФ. Производство биогаза из органических отходов. Технический потенциал малой гидроэнергетики. Использование низкопотенциальных геотермальных источников тепла в сочетании с теплонасосами.
курсовая работа , добавлен 20.08.2014
Изучение альтернативной гидроэнергетики, ее истории и использование в современный период. Исследование энергии волн, морских приливов и отливов. Создание геликоидных турбин. Особенности применения гидроэнергетики в различных областях науки и техники.
реферат , добавлен 14.11.2014
Виды нетрадиционных возобновляемых источников энергии, технологии их освоения. Возобновляемые источники энергии в России до 2010 г. Роль нетрадиционных и возобновляемых источников энергии в реформировании электроэнергетического комплекса Свердловской обл.
реферат , добавлен 27.02.2010
Использование возобновляемых источников энергии, их потенциал, виды. Применение геотермальных ресурсов; создание солнечных батарей; биотопливо. Энергия Мирового океана: волны, приливы и отливы. Экономическая эффективность использования энергии ветра.
реферат , добавлен 18.10.2013
Анализ энергосбережения (экономии энергии) как правовых, производственных, технических и экономических мер, направленных на эффективное использование топливно-энергетических ресурсов и на внедрение в хозяйственный оборот возобновляемых источников энергии.
реферат , добавлен 24.10.2011
Этапы развития гидроэнергетики Украины. Важность решений проблемы покрытия пиковых мощностей специальными способами. Анализ эффективности малой гидроэнергетики. Значение работы гидроакумулирующих станций, перспективы их применения. Принцип работы плотин.
реферат , добавлен 13.06.2009
Изучение опыта использования возобновляемых источников энергии в разных странах. Анализ перспектив их массового использования в РФ. Основные преимущества возобновляемых альтернативных энергоносителей. Технические характеристики основных типов генераторов.
реферат , добавлен 07.05.2009
Изучение истории рождения энергетики. Использование электрической энергии в промышленности, на транспорте, в быту, в сельском хозяйстве. Основные единицы ее измерения выработки и потребления. Применение нетрадиционных возобновляемых источников энергии.
В последнее время, из-за роста тарифов на электроэнергию, все более актуальными становятся возобновляемые источники практически бесплатной энергии.
Малая гидроэлектростанция или малая ГЭС (МГЭС ) - гидроэлектростанция, вырабатывающая сравнительно малое количество электроэнергии и основано на гидроэнергетических установках мощностью от 1 до 3000 кВт. Общепринятого для всех стран понятия малой гидроэлектростанции нет, в качестве основной характеристики таких ГЭС принята их установленная мощность.
Установки для малой гидроэнергетики классифицируют по мощности на:
- оборудование для мини гидроэлектростанции мощностью до 100 кВт;
- оборудование для микро гидроэлектростанций мощностью до 1000 кВт.
Из известной классической триады: солнечные батареи , ветрогенераторы, гидрогенераторы (ГЭС), последние наиболее сложные. Они, во-первых, работают в агрессивных условиях, а во-вторых, имеют максимальную наработку за равный промежуток времени.
Наиболее просто делать бесплотинные ГЭС, т.к. сооружение плотины достаточно сложное и дорогое дело и часто требует согласования с местными властями или, по крайней мере, с соседями. Бесплотинные мини ГЭС называют проточными. Существует четыре основных варианта таких устройств.
Типы мини ГЭС
Водяное колесо - это колесо с лопастями, установленное перпендикулярно поверхности воды. Колесо погружено в поток меньше чем наполовину. Вода давит на лопасти и вращает колесо. Существуют также колеса-турбины со специальными лопатками, оптимизированными под струю жидкости. Но это достаточно сложные конструкции скорее заводского, чем самодельного изготовления.
Гирляндная мини-ГЭС - представляет собой трос, с жестко закрепленными на нем роторами. Трос перекинут с одного берега реки на другой. Роторы как бусы нанизаны на трос и полностью погружены в воду. Поток воды вращает роторы, роторы вращают трос. Один конец троса соединен с подшипником, второй с валом генератора.
Ротор Дарье - это вертикальный ротор, который вращается за счет разности давлений на его лопастях. Разница давлений создается за счет обтекания жидкостью сложных поверхностей. Эффект подобен подъемной силе судов на подводных крыльях или подъемной силе крыла самолета.
Пропеллер - это подводный «ветряк» с вертикальным ротором. В отличие от воздушного, подводный пропеллер имеет лопасти минимальной ширины. Для воды достаточно ширины лопасти всего в 2 см. При такой ширине будет минимальное сопротивление и максимальная скорость вращения. Такая ширина лопастей выбиралась для скорости потока 0.8-2 метра в секунду. При больших скоростях, возможно, оптимальны другие размеры.
Достоинства и недостатки различных систем миниГЭС
Недостатки гирляндной МГЭС очевидны: большая материалоемкость, опасность для окружающих (длинный подводный трос, скрытые в воде роторы, перегораживание реки), низкий КПД. Гирляндная ГЭС – это небольшая плотина. Ротор Дарье сложен в изготовлении, в начале работы его нужно раскрутить. Но он привлекателен тем, что ось ротора расположена вертикально и отбор мощности можно производить над водой, без дополнительных передач. Такой ротор будет вращаться при любом изменении направления потока.
Таким образом, с точки зрения простоты изготовления и получения максимального КПД с минимальными затратами, необходимо выбрать конструкцию типа водяное колесо или пропеллер .
Конструкция малой гидростанции
Конструкция малой ГЭС базируется на гидроагрегате, который включает в себя энергоблок, водозаборное устройство и элементы управления. В зависимости от того, какие гидроресурсы используются малыми гидростанциями, их делят на несколько категорий:
Русловые или приплотинные станции с небольшими водохранилищами;
Стационарные мини ГЭС, использующие энергию свободного течения рек;
МГЭС, использующие существующие перепады уровней воды на различных объектах водного хозяйства;
Мобильные мини ГЭС в контейнерах, с применением в качестве напорной деривации пластиковых труб или гибких армированных рукавов.
Разновидности гидроагрегатов для малых гидроэлектростанций
Основой для малой гидростанции является гидроагрегат, который, в свою очередь, базируется на турбине того или иного вида. Существуют гидроагрегаты с:
Осевыми турбинами;
Радиально-осевыми турбинами;
Ковшовыми турбинами;
Поворотно-лопастными турбинами.
МГЭС классифицируются и в зависимости максимального использования напора воды на :
Высоконапорные - более 60 м;
Средненапорные - от 25 м;
Низконапорные - от 3 до 25 м.
От того, какой напор воды использует микрогидроэлектростанция, различаются и виды применяемых в оборудовании турбин. Ковшовые и радиально-осевые турбины разработаны для высоконапорных ГЭС. Поворотно-лопастные и радиально-осевые турбины применяются на средненапорных станциях. На низконапорных малых гидростанциях(МГЭС) устанавливают в основном поворотно-лопастные турбины в железобетонных камерах.
Что касается принципа работы турбины мини ГЭС, то он во всех конструкциях практически идентичен: вода под напором поступает на лопасти турбины, которые начинают вращаться. Энергия вращения передается на гидрогенератор, который отвечает за выработку электроэнергии. Турбины для объектов подбираются в соответствии с некоторыми техническими характеристиками, среди которых главной остается напор воды. Кроме того, турбины выбираются в зависимости от вида камеры которая идет в комплекте - стальной или железобетонной.
Мощность миниГЭС зависит от напора и расхода воды, а также от КПД используемых турбин и генераторов. Из-за того, что по природным законам уровень воды постоянно меняется, в зависимости от сезона, а также еще по ряду причин, в качестве выражения мощности гидроэлектрической станции принято брать цикличную мощность. К примеру, различают годичный, месячный, недельный или суточный циклы работы.
При выборе мини ГЭС стоит ориентироваться на такое энергетическое оборудование, которое было бы адаптировано под конкретные нужды объекта и отвечало таким критериям, как:
Наличие надежных и удобных в эксплуатации средств управления и контроля над работой оборудования;
Управление оборудованием в автоматическом режиме с возможностью перехода при необходимости на ручное управление;
Генератор и турбина гидроагрегата должны иметь надежную защиту от вероятных аварийных ситуаций;
Площади и объемы строительных работ для установки малых ГЭС должны быть минимальными.
Выгоды использования мини-ГЭС:
Гидроэлектростанции малой мощности обладают целым рядом преимуществ, которые делают это оборудование все более популярным. Прежде всего, стоит отметить экологическую безопасность мини ГЭС – критерий, который становится все более важным в свете проблем защиты окружающей среды. Малые гидроэлектростанции не возникает вредного влияния ни на свойства, ни на качество воды. Акватории, где устанавливается гидроэлектростанция малой мощности, можно использовать как для рыбохозяйственной деятельности, так и в качестве источника водоснабжения населенных пунктов. Кроме того, для работы малых ГЭС нет необходимости в наличии больших водоемов. Они могут функционировать, используя энергию течения небольших рек и даже ручьев.
Что касается экономической эффективности, то и здесь у микро и мини гидроэлектростанций есть немало преимуществ. Станции, разработанные с учетом современных технологий, отличаются простой в управлении, они полностью автоматизированы. Таким образом, оборудование не требуют присутствия человека. Специалисты отмечают, что и качество тока, вырабатываемого малыми ГЭС, соответствует требованиям ГОСТа как по напряжению, так и по частоте. При этом, мини ГЭС могут действовать как автономно, так и в составе электросети.
Говоря о малых гидроэлектростанциях, стоит отметить и такое их преимущество, как полный ресурс их работы, который составляет не менее 40 лет. Ну а главное - объекты малой энергетики не требуют организации больших водохранилищ с соответствующим затоплением территории и колоссальным материальным ущербом.
Одним из важнейших экономических факторов является вечная возобновляемость гидротехнических ресурсов. Если подсчитать буквальную выгоду от применения малых ГЭС, то выяснится, что электроэнергия вырабатываемая ими практически в 4 раза дешевле электроэнергии, которую потребитель получает от теплоэлектростанций. Именно по этой причине сегодня ГЭС все чаще находят применение для электроснабжения электроёмких производств.
Не забудем и о том, что малые ГЭС не требуют приобретения какого-либо топлива. К тому же они отличаются сравнительно простой технологией выработки электроэнергии, в результате чего затраты труда на единицу мощности на ГЭС почти в 10 раз меньше, чем на ТЭЦ .
Малая гидроэнергетика
В России энергетический потенциал малых рек очень велик. Число малых рек превышает 2,5 млн (цифра проверена)., их суммарный сток превышает 1000 км3 в год. По оценкам специалистов сегодняшними доступными средствами на малых ГЭС в России можно производить около 500 млрд. кВтч электроэнергии в год.
Малая гидроэнергетика за последние десятилетия заняла устойчивое положение в электроэнергетике многих стран мира. В ряде развитых стран установленная мощность малых ГЭС превышает 1 млн. кВт (США, Канада, Швеция, Испания, Франция, Италия). Они используются как местные экологически чистые источники энергии, работа которых приводит к экономии традиционных топлив, уменьшая эмиссию диоксида углерода. Лидирующая роль в развитии малой гидроэнергетики принадлежит КНР, где суммарная установленная мощность малых ГЭС превышает 13 млн. кВт. В развивающихся странах создание малых ГЭС как автономных источников электроэнергии в сельской местности имеет огромное социальное значение. При сравнительно низкой стоимости установленного киловатта и коротком инвестиционном цикле малые ГЭС позволяют дать электроэнергию удаленным от сетей поселениям.
В 90-е годы в России проблема производства оборудования для малых и микро-ГЭС в основном была решена. Особенно привлекательно создание малых ГЭС на базе ранее существовавших, где сохранились гидротехнические сооружения. Сегодня их можно реконструировать и технически перевооружить. Целесообразно использовать в энергетических целях существующие малые водохранилища, которых в России более 1000.
В середине прошлого века в России (РСФСР) работало большое количество малых ГЭС, однако, впоследствии предпочтение было отдано крупному гидроэнергостроительству, и малые ГЭС постепенно выводились из эксплуатации. Сегодня интерес к малым ГЭС возобновился. Несмотря на то, что их экономические характеристики уступают крупным ГЭС, в их пользу работают следующие аргументы. Малая ГЭС может быть сооружена даже при нынешнем дефиците капиталовложений за счет средств частного сектора экономики, фермерских хозяйств и небольших предприятий. Малая ГЭС, как правило, не требует сложных гидротехнических сооружений, в частности, больших водохранилищ, которые на равнинных реках приводят к большим площадям затоплений. Сегодняшние разработки малых ГЭС характеризуются полной автоматизацией, высокой надежностью и полным ресурсом не менее 40 лет. Малые ГЭС позволяют лучше использовать солнечную и ветровую энергию, так как водохранилища ГЭС способны компенсировать их непостоянство. В РФ налажено производство достаточно надёжного оборудования для малых ГЭС, например оборудование С. Петербургского ЗАО МНТО «ИНСЭТ».(http://www.inset.ru/r/index.htm), которое поставило 4 малых ГЭС и в РБ (Таналыкское водохранилище, пос. Табулды, Узянское водохранилище, МГЭС «Соколки») стоимостью от 9 до 70 тыс.р. за 1 кВт установленной мощности в зависимости от мощности МГЭС.
Примерная схема ТЭО строительства малых ГЭС.
Строительство малых ГЭС (МГЭС) по многим причинам имеет широкие перспективы в развитии различных регионов мира. При сравнении с крупными ГЭС следствия от строительства МГЭС имеют большие преимущества. Однако удельные затраты на строительство МГЭС при их индивидуальном проектировании и строительстве превышают удельные затраты на строительство крупных ГЭС.
Выделяются две фундаментальные задачи, решение которых обеспечит значительное сокращение удельных затрат на возводимые МГЭС:
А. Комплексный подход в развитии энергообеспечения указанного региона.
Б. Применение унифицированных конструктивных и технологических решений как при создании МГЭС в целом, так и отдельных ее элементов.
Таким образом для решения задачи А необходимо:
1. Из всего гидроэнергетического потенциала определенного региона необходимо выделить ту его часть, использование которой экономически наиболее выгодно. Это так называемый «экономический гидроэнергетический потенциал региона». Основными факторами, влияющими на экономический потенциал, приняты следующие показатели:
- уровень развития экономики региона;
- уровни и режимы энергопотребления;
- структура всех мощностей потребления в балансе энергетической системы региона;
- прогнозное изменение величины тарифной ставки за 1 кВт/час.
Важным фактором, влияющим на величину экономического потенциала, является использование гидроэнергетического потенциала уже зарегулированных водотоков: при водохранилищах неэнергетического назначения (для орошения, водоснабжения и др.), на участках сосредоточенных перепадов, на каналах, трактах переброски стоков, при сооружениях в системах водопровода, очистных сооружениях и системах охлаждения энергоблоков ТЭЦ, на трассах промышленных водосбросов.
2. Все водотоки, составляющие экономический потенциал, необходимо систематизировать и выделить среди них малые в зависимости от напора и расхода.
3. После систематизации водотоков и выделения малых водотоков в отдельную категорию следует сделать предварительный выбор створов для строительства малых ГЭС.
4. Анализ гидрологических характеристик створов с учетом данных о напорах в предполагаемом месте строительства ГЭС позволяет сделать предварительную оценку возможной установленной мощности МГЭС в данном створе, а также свести все многообразие возможных вариантов МГЭС с различными типами турбин к возможно минимальному их количеству.
Необходимо отметить при этом, что для более полного использования экономического потенциала региона возможно применение на МГЭС турбин различных типоразмеров, т.е. в зависимости от характеристик водотока на МГЭС могут быть установлены турбины с быстроходностью, отличающейся от применяемой традиционно на таких напорах.
Для решения задачи Б необходимо учитывать целый ряд обстоятельств, позволяющих повысить экономическую эффективность строительства:
- проектирование конкретных объектов должно вестись на основе унифицированных проектно-конструкторских решений,
- при проектировании необходимо использовать унифицированные технологические процессы строительства малых ГЭС.
- проектирование и производство оборудования МГЭС должно строиться по модульному принципу и состоять из унифицированных блоков и агрегатов.
В связи с тем, что стоимость оборудования для малых ГЭС может достигать половины и даже более от общих затрат на строительство, необходимо при разработке энергетического оборудования провести следующие работы:
1. По унификации и стандартизации оборудования;
2. По созданию полностью автоматизированного оборудования, исключающего присутствие на ГЭС дежурного персонала;
3. По использованию оборудования упрощенной конструкции и повышенной надёжности с применением современных материалов;
4. По выбору проточной части, обеспечивающей наибольшее упрощение и удешевление строительных конструкций без существенного снижения энергетических параметров;
5. По обеспечению положительной высоты отсасывания, позволяющей сократить объём подводной части здания ГЭС, а также удешевить и упростить производство работ;
6. По использованию турбин, в основном, одинарного регулирования;
7. По сборке оборудования, производить на заводе-изготовителе для снижения сроков и стоимости монтажа на месте;
8. По применению серийных генераторов и мультипликаторов;
9. По применению унифицированных систем регулирования (систему регулирования гидроагрегатом необходимо привязывать к автоматике ГЭС);
10. По использованию современных технологий для повышения надежности в эксплуатации, снижения затрат на техническое содержание и уход, увеличение срока службы.
На основании разработанных проектов гидроагрегатов задача разработки унифицированных агрегатных блоков для заданных диапазонов напора и расходов гидротурбин для малых ГЭС может быть решена относительно просто, так как габариты указанных блоков можно определить исходя из условий размещения основного и вспомогательного оборудования. Подвод воды по турбинным водоводам и ее отвод по открытому отводящему каналу позволяют в едином ключе для всех малых ГЭС решить конструктивно условие примыкания последних к зданию ГЭС.
Анализ параметров малых ГЭС, намечаемых к строительству, позволит свести все многообразие возможных вариантов ГЭС с различными типами гидроагрегатов к 2-3 типам.
Анализ собранной информации позволяет сделать следующие выводы:
1. По данным характеристик водотоков необходимо возведение МГЭС следующих категорий:
а) Безнапорные и малонапорные ГЭС, Н=0-5 м, на которых в зависимости от местных условий устанавливаются русловые или осевые гидроагрегаты.
б) Низконапорные ГЭС, Н=5-15 м, на которых устанавливаются осевые вертикальные и горизонтальные агрегаты.
2. Для уменьшения количества типоразмеров оборудования с целью обеспечения серийного его изготовления, а также применения типовых строительных конструкций, состоящих из унифицированных блоков, необходимо для будущих МГЭС систематизировать и подобрать оборудование по расходным и напорным характеристикам внутри каждой категории МГЭС.
Это значительно уменьшит количество типоразмеров оборудования, что повысит как эффективность производства турбин, за счет снижения затрат на их освоение, так и эффективность строительных работ.
3. Исходя из сказанного, целесообразно иметь 2-4 типоразмера гидроагрегатов, характеристики которых для выбора оптимального варианта перекрывались бы в переходных по напорам зонах. При этом для упрощения конфигурации и уменьшения строительных работ в подводной части агрегата, необходимо обеспечить положительную высоту Н расположения гидроагрегата с реактивными турбинами.
4. Агрегаты МГЭС следует по возможности комплектовать серийными асинхронными генераторами или двигателями в качестве генераторов, а случае необходимости, серийными повышающими передачами - мультипликаторами. В ряде случаев могут быть использованы серийные синхронные генераторы.
Исходя из вышесказанного и, учитывая неразрывность решения всего комплекса задач, с целью уменьшения затрат при создании МГЭС предлагается следующий алгоритм решения по вышеуказанной тематике:
І. Выполнение изыскательских и предпроектных работ с разработкой ТЭО
на строительство малых ГЭС:
1. Обследование энергетических потребителей
2. Характер и графики электрических нагрузок.
3. Характер и графики тепловых нагрузок.
4. Обследование гидроресурсов
5. Изыскательские работы в выбранных створах.
6. Обследование схемы электро и теплоснабжения
7. Расчет гидротехнических ресурсов водотоков
8. Выбор вариантов малых ГЭС (МГЭС).
9. Выбор схемы подключения МГЭС к существующим электросетям.
10. Расчет технико-экономических показателей строительства МГЭС.
11. Формирование технических заданий на проектирование МГЭС и энергетического оборудования.
12. Определение перечня работ для безопасной работы объектов.
Стоимость выполнения данных работ – 2 млн. рублей.
Сроки выполнения работ – 80-90 дней с момента начала финансирования.
После выполнения технико-экономического обоснования предлагается провести следующие работы:
ІІ. На базе Технико-экономического обоснования решить следующие вопросы:
а) определить общую стоимость всей программы и сроки реализации;
б) выбрать очередность строительства и финансирования объектов (сроки, суммы, условия оплаты);
в) определить пути технико-экономической реализации поставленных задач;
г) провести выбор типоразмеров агрегатных блоков и строительных модулей;
д) осуществить проектирование агрегатных блоков;
е) осуществить проектирование строительных модулей;
ж) осуществить проектирование турбин, генераторов, системы автоматического управления (САУ);
з) изготовить необходимые турбины, генераторы, САУ;
и) изготовить необходимые строительные модули;
провести работы по строительству и монтажу МГЭС на месте;
к) провести пуско-наладочные работы;
л) осуществить пуск объектов в эксплуатацию.
Невозможно при обзоре альтернативных источников энергии обойти генераторы
Грицкевича. (http://napolskih.com/modules/newbb_plus/viewtopic.php?topic_id=405)
Олег Вячеславович Грицкевич родился во Владивостоке в 1947 году, окончил Дальневосточный политехнический институт, работал в системе энергоавтоматики Прибайкалья, в Дальневосточном отделении РАН.
В конце 1999 года восемь владивостокских ученых вместе с семьями навсегда переехали в Америку. Конструкторское бюро под руководством Олега Грицкевича увезло из России не только свои умы, но и уникальные изобретения.
Суть их разработок - создание принципиально нового энергетического генератора. Как отметил в беседе с корреспондентом "Сегодня" автор идеи и конструктор первой установки Олег Грицкевич, он просто предложил способ получения энергии, основанный на известных физических принципах, но использующий уникальные конструктивные решения. Подробностей изобретатель избегает. "Старика Вольта вывернуло не в ту сторону, и все пошло наперекосяк: кучи железа, - смеется он. - А про электростатику забыли. Хотя первые опыты с электростатикой проводили еще в Древней Греции. А нам удалось за 20 лет научиться пользоваться этой энергией".
То, что говорит Грицкевич, звучит неожиданно: "Благодаря этой установке мы получаем доступ к неиссякаемому источнику энергии. Генератор достаточно компактен и может поместиться в каждом автомобиле, самолете, доме, заводе, даже в контейнере. Он безмеханический, там нет ни одного насоса. Он не требует обслуживания и работает беспрерывно в течение 25-30 лет, а с применением новейших материалов и все 50. При этом мощность средней установки достаточно велика". Да и стоит гидромагнитное динамо дешево, а следовательно, стоимость вырабатываемой им энергии в 40 раз меньше, чем на атомной электростанции, в 20 раз - чем на тепловой, и даже в 4 раза дешевле дармовой энергии ветряков. Постройка гидромагнитного динамо обходится в 500 долларов за киловатт. При всей уникальности описания эта установка вполне материальна.
Сама идея была запатентована еще в 1988 году в Госкомиссии СССР по делам изобретений и открытий как "Способ генерации и реализующий его электростатический плазмогенератор ОГРИ". Первый опытный образец работал более пяти лет в горах Армении, снабжая электричеством полевой научный лагерь. Наконец, гидромагнитное динамо Грицкевича получило не только свидетельство Роспатента, но и одобрение российских научных кругов вплоть до Высшего инновационного совета.
По словам изобретателя, ни копейки госсредств потрачено не было, все делалось за собственный счет и с подачи и благословения академика Виктора Ильичева. "Работали не покладая рук, - говорит Грицкевич. - На первую установку деньги дал один богатый армянин, открыл ящик с деньгами и сказал, мол, берите сколько надо. Мы попросили 500 тысяч рублей "павловскими". Потом не хватило, пришлось еще сброситься". В 1991 году Грицкевич выступил на Высшем инновационном совете. Заключение совета - положительное. "В 1994 году меня принял Олег Сосковец, - продолжает Грицкевич. - Но при этом сказал: "Идея блестящая, но денег на ее реализацию в бюджете нет". Я получал ответы и от Путина, и от Степашина. Скорее от их секретариатов. Ответы однотипные - это прекрасно, если деньги изыщите. Признание мировой науки появилось не сразу. Схожими проблемами в США занимается Институт альтернативной энергии. Они проводили аналогичные опыты, но их генератор получался радиоактивным. У Грицкевича экологически все стерильно. Максимум, что с ней может произойти, - закипит и взорвется".
На американцев Грицкевич вышел не сам. В прошлом году его конструкторское бюро разместило информацию об установке в Интернете. Пошли отклики со всего света, даже от Далай-Ламы, который назначил премию в миллион долларов тому, кто первый получит выход к свободной энергии. "А затем мне позвонили из американского генконсульства во Владивостоке, - продолжает рассказ Грицкевич, - и пригласили на Всемирный конгресс новых энергетик в Солт-Лейк-Сити в августе этого года. Наутро за два часа оформили все документы. Резвость объяснили тем, что имеют указание о содействии из Госдепартамента США".
С конгресса Олег Грицкевич вернулся не столько окрыленный признанием коллег, сколько ошарашенный предложением американцев перебираться в Штаты всем бюро и продолжать свои исследования (а также организовать серийное производство динамо) на базе конструкторского бюро в Сан-Диего, корпус которого военные предложили ему в пользование. Отъезду предшествовали месяцы раздумий и переговоров - и невостребованное изобретение вместе с создателями покинуло Владивосток и Россию. Там они уже приступили к организации научного процесса на благо американского народа.
Глобальная энергия» – ловушка для идей!
Не секрет, что в недалекой перспективе новый мировой энергетический и экономический баланс будет определяться не нефтегазовыми монополиями, а теми, кто владеет принципиально новыми источниками энергии. Причем, этот процесс неизбежен. Самое главное сейчас, кто начнет и будет первым. Кто решится на это, тот и получит соответствующе возможности - экономические и политические.
11 ноября 2002г. в Брюсселе на итоговой пресс-конференции после завершения саммита глав государств России и Евросоюза В.В. Путин объявил о создании международной научной награды "Глобальная энергия".
Считается, что её учреждение - хорошая возможность мотивировать ученых и талантливую молодежь всего мира на выдающиеся достижения в области энергии и энергетики.
Интересно, что знает Президент о реальных российских разработках новых источников энергии, которые уже доказали свою эффективность и могли стать причиной краха крупнейших энергетических компаний страны - ОАО "Газпром", РАО "ЕЭС России" и НК "ЮКОС", при поддержке которых учреждена указанная награда?
Как понимать ситуацию? Или эти компании, инициировавшие создание премии, хотят прибрать к рукам передовые разработки и в скором будущем перевести свой энергетический контроль на новые источники энергии (газ и нефть кончаются, и они это прекрасно понимают) или наоборот - не хотят допустить распространения новых видов энергии пока всю нефть не выкачают?
Почему ранее не оказывалась государственная помощь таким разработчикам, как, к примеру, Олег Грицкевич, который со своим уникальным изобретением в 1999 году был вынужден уехать в США? Идея О. Грицкевича была запатентована еще в 1988 году в Госкомиссии СССР по делам изобретений и открытий как "Способ генерации и реализующий его электростатический плазмогенератор ОГРИ".
Первый опытный образец успешно работал более пяти лет в горах Армении, снабжая электричеством полевой научный лагерь. Гидромагнитное динамо Грицкевича получило не только свидетельство Роспатента, но и одобрение российских научных кругов вплоть до Высшего инновационного совета.
Его изобретение принимали на самом высоком уровне с восторгом... и возмущением. "Ты нам поломаешь всю нефтегазовую политику! Куда мы денем армады энергетиков?" - эта очень показательна фраза бала брошена Грицкевичу одним из участников симпозиума, проходившего в 1991 году в Атоммаше.
Ситуация вокруг премии действительно неоднозначная, этому недавно поступило подтверждение из информированных источников:
«При Президенте РФ создана специальная аналитическая группа, в задачи которой входит поиск и анализ информации о реальных разработках в сфере перспективных источников энергии и ресурсосберегающих технологий.
Что примечательно, кроме представителей Академии наук РФ в эту закрытую группу по инициативе спецслужб вошли два экстрасенса суперкласса (мужчина и женщина), использующие нетрадиционные методы получения информации. Именно они дают основное заключение о перспективности той или иной идеи.
Цель всей затеи – создать контролируемую ситуацию внедрения инноваций.
Подразумевается, что в итоге на рынок будут дозировано допускаться только те технологии, которые на каждом конкретном этапе не станут угрожать благополучию крупнейших энергетических компаний и всей инфраструктуре традиционной энергетики.»
Известный российский ученый, академик Евгений Велихов считает:
"... Появление международной энергетической премии, не имеющей на сегодняшний день аналогов ни в одной стране мира, - это попытка научного сообщества показать всей планете свою прямую заинтересованность в совершенствовании топливно-энергетического комплекса".
Или академик наивно заблуждается, или просто не хочет видеть, что это не «попытка научного сообщества» - показать.., а проснувшееся желание монстров традиционного топливно-энергетического комплекса - взять...
С учетом примеров недавнего равнодушия к новым технологиям со стороны Правительства России и фактов препятствования их распространению силами нефтегазовых монополий, многое становится понятным.
Мы являемся свидетелями реальных шагов по контролю над процессом преобразования мировой экономики и перераспределения ее ресурсов.
В России еще остались изобретения подобные генератору О.Грицкевича, а на выходе ожидаются новые, но какая судьба постигнет их и их авторов?
Об этом, наверное, надо трижды подумать прежде, чем попытаться стать номинантом «Глобальной энергии»?!
Конечно, изобретателя в РФ нет, но остались его патенты http://www.sciteclibrary.ru/rus/catalog/pages/6697.html , которые можно найти провести соответствующие НИОКР и довести идею до внедрения. И можно найти самого О.В. Грицкевича. По последним данным он наладил промышленный выпуск своих генераторов в Южной Корее и Болгарии.
В условиях энергетического кризиса, при постоянной нехватке нефти и газа и повышении цен на них, в условиях глобального потепления, альтернативная энергетика помогает решить сразу 2 задачи. 1-экономит углеводороды для химического производства, где их использовать намного выгоднее. 2-не повышает температуру окружающей среды, а понижает её. Конечно, при существующем тренде постоянного повышения энергопотребления и переходе человечества полностью на такие источники энергии, может возникнуть эффект охлаждения земли, но такая перспектива никак не может быть близкой, и уже в описанных устройствах есть такие, которые могут в принципе качать энергию из космоса, где она неисчерпаема.
Малые ГЭС сооружались и успешно эксплуатировались в специфических северных условиях уже с конца XIX в. Начиная с 1940-х гг в России широко практиковалось сооружение малых и мини-ГЭС (МГЭС). Отсутствие достаточных генерирующих мощностей в централизованных энергосистемах, а также высокая стоимость присоединения к ним делали вариант строительства и эксплуатации МГЭС вполне рентабельным. Они в основном и работали как независимые энергопроизводители, изолированно от крупных энергосистем. К 1959 г. число МГЭС составляло около 5 тыс., а суммарная их мощность достигла 482 МВт. В Красноярском крае в 1961 г в Северо-Енисейском районе на р. Енашимо вступила в строй Енашиминская ГЭС мощностью 5500 кВт.
Расширение строительства крупных электростанций одновременно с интенсивным сооружением линии электропередачи в 1960 – 1970 гг. сделало эксплуатацию мини-ГЭС невыгодной из-за отсутствия современных систем автоматического регулирования и контроля, а также недостатка квалифицированных специалистов.
В последнее время в стране возобновились работы по проектированию и строительству малых и микро ГЭС.
На территории России, даже в районах развитой ЭЭС, имеется значительное количество мелких изолированных потребителей, электроснабжение которых осуществляется от автономных источников. К этой категории относятся удаленные сельские населённые пункты, горнодобывающие прииски, поселения скотоводов, охотников и рыбаков, фермерские хозяйства, а также другие мелкие потребители, расположенные в труднодоступных и удаленных районах. Для этих районов целесообразно применение малых ГЭС.
Малые ГЭС могут быть реализованы в виде низконапорных и свободно-поточных станций. Минимальную стоимость изготовления, монтажа и эксплуатации имеют свободно-поточные микро ГЭС погружного и наплавного типа мощностью до 100 кВт. Погружные микро ГЭС круглогодичного действия удобны для небольших посёлков, фермерских хозяйств. Они могут использоваться автономно или параллельно с дизельными электростанциями. Наплавные установки могут применяться в летнее время в партии изыскателей, на пастбищах и т.п.
В условиях Сибири большое количество малых рек с необходимым запасом гидроресурсов позволяет достаточно экономично решить проблему электроснабжения маломощных потребителей.
Выбор оптимальной конструкции малой гидроэлектростанции является комплексной задачей, включающей в себя выбор расчётных параметров водотока и мощностей одного модуля, конструкции турбины и генератора, компоновки всей электростанции. Применение поплавковых микро-ГЭС обходится дешевле, сама конструкция существенно проще. Недостатком её является сезонность работы, требование отсутствия на реке лесосплава.
Микро ГЭС мощностью 16 кВт выпускается заводом «Тяжэлектромаш» г. Бишкек с 1988 года. Конструкторскую проработку станции, включая гидротурбину, осуществлял Проектно-конструкторский и технологический институт (ПКТИ) Водоавтоматика и метрология г. Бишкек.
Система стабилизации напряжения и частоты автобалластного типа разработана в Томске и доведена до серийного производства в результате совместных усилий ТПУ и ПКТИ «Водоавтоматика и метрология».
В Сибирском федеральном университете под руководством профессоров А. Л. Встовского и М. П. Головина разработаны эскизные проекты торцевых синхронных генераторов с возбуждением от постоянных магнитов, которые имеют частоту вращения от 75 об/мин до 1500 об/мин и позволяют примененять их в установках без мультипликатора (масса и габариты этих генераторов в сравнении с серийно выпускаемыми с учётом массы мультипликатора ниже на 35 – 40%, ниже будет и их стоимость в условиях отлаженного серийного производства). Определены скорость течения, глубина и ширина некоторых рек Сибири, на которых возможна установка наплавных свободно-поточных микро-ГЭС мощностью до 50 кВт в модуле.
Разработанная в СФУ конструкция микро ГЭС на базе торцевого генератора с приводом от ортогональной турбины позволила создать автономный источник энергоснабжения, по количественным и качественным показателям не имеющий аналогов в мировой практике. Конструкция автономной энергоустановки за счёт использования в ней предлагаемого генератора транспортабельна, имеет сравнительно небольшие габариты и массу, упрощённую схему монтажа и эксплуатации. При изготовлении генератора не требуется специализированного оборудования.