Малая
гидроэнергетика как
альтернативный источник электроэнергии
А.В. Астафьев, Технический директор, Компания "Энерго-Альянс", Санкт-Петербург, Россия
Энерговооружённость и доля электрической энергии во многом определяет технический прогресс, способствует развитию высокоточных технологий, помогает обеспечить благосостояние и жизненный комфорт населения. В то же время удорожание природных источников энергии - угля, нефти и газа ведёт к постоянному повышению тарифов на электроэнергию, что отрицательно сказывается на реализации упомянутых положений, на деятельности мелких и средних промышленных производствах, а также фермерских хозяйств. Существуют целые регионы, где занятость населения и его жизненные блага напрямую зависят от своевременной доставки органического топлива к тепловым и дизельным электрическим станциям, в то время как в большинстве из них имеются громадные запасы надёжного и возобновляемого источника электрической энергии - воды.
Реальным выходом из существующего положения может стать повышение роли малой гидроэнергетики как альтернативного источника энергии. Тем более, что современный уровень техники позволяет создавать оборудование для Микро и Малых ГЭС, обеспечивающее качество электрической энергии для изолированного Потребителя, не уступающее по своим параметрам качеству электроэнергии, производимой крупными тепловыми и гидроэлектростанциями.
Перечень потенциальных источников электроэнергии для малой энергетики необычайно широк. Это реки, речки, ручьи, естественные перепады высот на озёрных водосбросах и на оросительных каналах ирригационных систем. Турбины Малых ГЭС можно использовать в качестве гасителей энергии на перепадах высот питьевых и других трубопроводов, предназначенных для перекачки различных видов жидких продуктов. Кроме того, для частичной компенсации электроэнергии установка небольших энерго-агрегатов возможна на технологических водотоках, на промышленных и канализационных сбросах и др. Малую энергетику в первую очередь следует использовать в отдалённых и труднодоступных районах, где поблизости нет линий электропередачи, так как строить такие линии чаще дороже, чем установить Малую ГЭС.
Одной из наиболее актуальных задач является создание эффективного, надёжного
и недорогого оборудования для Микро и Малых ГЭС. В качестве инженерной основы
для производства такого оборудования могут быть использованы практически все
типы классических гидротурбин, однако
анализ их возможностей с точки зрения используемых напоров, габаритов гидроагрегатов,
стоимости изготовления оборудования и строительства показал, что использование
классических гидравлических турбин для этой цели не всегда является рациональным.
Гидроагрегаты с классическим типом турбин, особенно для низких напоров (2 -
15 метров) сложны по конструкции, дороги в изготовлении и требуют значительных
затрат на строительство гидротехнических сооружений. Строительство же плотин
на
таких водотоках для повышения напоров и использования других типов классических
турбин ведёт к затоплению значительных территорий, что является нецелесообразным
с экономической и экологической точек зрения. Опыт показывает, что автоматический
перенос принципов создания оборудования и технических решений с большой гидроэнергетики
в малую в корне неверен.
Создание оборудования для Микро и Малых ГЭС требует совершенно других подходов.
Оптимальным путём решения этой проблемы является создание высокоэффективных проточных частей поперечно - струйных или двукратных гидротурбин, а также их совершенных конструкций на базе турбины типа "Банки". Проточная часть и конструкции поперечно - струйных турбин постоянно совершенствовались с точки зрения улучшения их энергетических и эксплуатационных качеств. Максимальный коэффициент полезного действия (КПД) таких турбин, достигнутый в мире в настоящее время, составляет порядка 90%. Простота конструкции, низкая себестоимость, надёжность при эксплуатации при достаточно высокой энергетической эффективности даёт основание рассматривать поперечно-струйные турбины как приоритетный тип турбин для оснащения ими агрегатов Микро и Малой гидроэнергетики. При одинаковых условиях (напор, мощность) поперечно-струйные турбины имеют меньшие размеры, а также значительно меньшую стоимость и затраты на сооружение гидротехнических сооружений по сравнению с классическими турбинами.
Такие турбины могут реально эксплуатироваться при напорах от 1 метра и получать
при этом значительные мощности при наличии достаточных расходов воды - поскольку
расходом и мощностью при одном и том же напоре воды можно варьировать, в отличие
от классических турбин,
не только диаметром рабочего колеса, но и его длиной.
Необходимо отметить, что диапазон использования поперечно-струйных турбин необычайно
широк. Указанный тип турбин для агрегатов Микро и Малых ГЭС может применяться
при напорах
от 1,5 до180 метров. Существует реальная возможность создания на базе поперечно
- струйных турбин однотипного оборудования для Микро и Малых ГЭС в широком диапазоне
напоров и мощностей, вместо использующихся в настоящее время различных типов
классических турбин.
Российская
компания "Энерго-Альянс" специализируется на проектировании и производстве
современных поперечно - струйных турбин. В отличие от конструкций зарубежных
фирм турбины "Энерго-Альянс" снабжены направляющим аппаратом, формирующим
оптимально организованный
(с точки зрения энергетики) поток воды перед входом его на лопасти рабочего
колеса, устройством
для плавного регулирования расхода воды в процессе эксплуатации с ручным, электромеханическим
или гидромеханическим приводом для автоматического дистанционного управления
агрегатом и устройством защиты агрегата от разгона при внезапном отключении
потребителей электроэнергии. Благодаря своей конструкции, устройство регулирования
расхода воды не вызывает возмущений потока и практически не испытывает воздействия
силовых нагрузок и гидравлических моментов, подобно лопаткам направляющих аппаратов
классических турбин, вследствие чего нет необходимости
в использовании для его привода мощных силовых устройств. Конструкция подшипников
турбины экологически чистая.
Максимальный КПД турбины фирмы "Энерго-Альянс" в настоящее время составляет около 85 %. Компания работает над дальнейшим совершенствованием проточных частей поперечно-струйных турбин с целью улучшения их энергетических качеств. Специалисты фирмы имеют большой опыт работы по проектированию и изготовлению гидротурбин на Ленинградском металлическом заводе (ЛМЗ). В настоящее время компания в состоянии серийно выпускать турбины на напоры от 1 до 15 метров и мощностью от 4,7 до 315 кВт. На базе готовых технических решений фирма в состоянии изготавливать оборудование под любые параметры водотоков Заказчиков.
"Энерго-Альянс"
осуществляет комплектную поставку оборудования агрегатов,
выполняет монтажные и пуско-наладочные работы.
В состав агрегата входят: турбина поперечно-струйная, редуктор, синхронный
или асинхронный генератор и система автоматического управления для обеспечения
работы гидроагрегатов мощностью до 200 кВт как в энергосеть, так и для изолированного
Потребителя. Возможен выпуск более мощного оборудования и на более высокие напоры.
"Энерго-Альянс" работает также над созданием погружных свободнопоточных гидроагрегатов, использующих для получения мощности скорость течения воды в водотоках и не требующих возведения перегораживающих рек плотин, тем самым обеспечивая свободный проход рыбы во время нереста.
Технические решения, используемые "Энерго-Альянс" при разработке конструкций турбин и гидроагрегатов, защищены патентами Российской Федерации.
По всем вопросам обращайтесь в компанию "Энерго-Альянс":
E-mail: mail@energy-alliance.spb.ru