Микро-гидроаккумулирующая электростанция

Любая река или канал несет энергию текущей воды. Этим пользовались с древних времен при строительстве водяных мельниц, а позднее гидроэлектростанций. Энергия текущей воды в реке возобновляемая.

В XI веке в Англии было 5624 действующие мельницы и почти все – водяные (по данным «Книги Судного дня»). Это в среднем по одной на 400 жителей, тогда населявших страну, и на каждые 5 километров всех больших и малых рек страны. Причем у каждой мельницы была плотина. Так использовались естественные энергетические ресурсы в одной из европейских стран 1000 лет назад.

Для использования в качестве нетрадиционных источников энергоснабжения не предлагается возвратиться к водяным мельницам прошлого тысячелетия, а предлагается с высокой эффективностью преобразовывать энергию текущей воды (течений в реках) с использованием турбонасосов, устанавливаемых в свободном потоке. Причем делать это, не нанося ущерба окружающей среде.

По-видимому, отказ от водоподъемных плотин нужен, ибо плотина это зло, анахронизм, мышление на уровне мельника XI века. Создание напорных ГЭС на равнинных участках теперь критикуется из-за затопления больших площадей полезной земли под водохранилища и других негативных последствий возведения плотин. Поэтому для вращения турбонасосов предлагается на быстрых горных реках использовать естественный скоростной водный поток, а на равнинных реках – скоростной поток, создаваемый путем искусственного сужения русла реки.

Природа в некоторых местах сделала это сама (проходы рек между скал, в твердых породах, пороги, водопады, естественные завалы из бревен и поваленных деревьев), но люди пока не воспользовались этим должным образом.

Недостатком крупной гидроаккумулирующей станции (ГАЭС) является необходимость иметь два водохранилища – нижнее у плотины и верхнее на расчетной высоте, занимающие много земельной площади.

Современные автономные микро-ГЭС имеют автоматические устройства, подключающие к ним балластную нагрузку, чтобы при уменьшении электрической нагрузки частота вращения агрегатов не превышала допустимую величину. Автономные микро-ГЭС (в отличие от дизель-генератора и ветряка) работают непрерывно в течение суток и практически до 20 часов на балластную нагрузку.

В соответствии с предлагаемой концепцией автономной микро-ГАЭС один или несколько турбонасосов, установленных в плотине низконапорной ГЭС или русле реки, работают беспрерывно с постоянной мощностью и закачивают воду в верхнее водохранилище микро-ГАЭС.

Для автономной микро-ГАЭС не требуется большое верхнее водохранилище, т.к. ее мощность небольшая, а при использовании свободно-поточного турбонасоса вообще не требуется нижнее водохранилище и плотина. В качестве верхнего водохранилища может быть использован плавательный бассейн, или небольшой пруд, или 2-3 емкости по 100 кубометров, или водонапорная башня.

Из верхнего водохранилища вода под высоким давлением подается по трубам на турбогенератор напряжением 400 вольт, расположенный в удобном для потребителя месте – недалеко от коттеджа, казармы, в непосредственной близости от хозяйственного объекта (мельницы, фермы, парника, узла связи и т.д.). Это дает возможность обходиться без трансформаторов напряжения. Вода после турбогенератора может использоваться для полива и других хозяйственно-бытовых нужд, обеспечивая комфортные условия проживания. Высокое давление воды перед турбогенератором предлагаемой микро-ГАЭС позволяет применить турбогенератор с высокой частотой вращения, то етсь с малым удельным весом и габаритами, чем низконапорный турбогенератор той же мощности.

Выпускать из водохранилища воду можно в короткие периоды (вечером, утром), получая электроэнергию от расположенного у места потребления энергии турбогенератора значительно большей мощности, чем мощность турбонасоса (в 3-5 раз). Например, турбонасос мощностью 500 ватт за 20 часов непрерывной работы может накопить около 10 киловатт-часов энергии в виде поднятой на высоту воды, которую можно использовать в течение 4 часов с постоянной мощностью около 2,5 киловатта или чуть меньше с учетом КПД турбогенератора.

Получаемая таким способом и используемая в прибрежной местности электроэнергия будет способствовать освоению необжитых районов, расположенных вдоль небольших речек, а также обеспечивать более комфортные условия для временно находящихся в этих местах специалистов – охотников, рыбаков, изыскателей, старателей, военнослужащих и др.

Каскад небольших автоматизированных микро-ГАЭС предлагаемой компоновки и расположенных вдоль малых рек позволит решить проблемы электро-, водо- и теплоснабжения на местном уровне без больших материальных расходов. Там, где бесплатная вода и электроэнергия, можно работать и жить с комфортом, не нарушая экологию окружающей среды. Затраты на приобретение и монтаж оборудования автономной микро-ГАЭС окупятся быстро при современных тарифах на электроэнергию, а также на проектные, согласовательные и монтажные работы по подключению к существующей ЛЭП. Для того хозяина, который не имеет постоянного электроснабжения, предлагаемая автономная микро-ГАЭС – незаменимая вещь.

Использование таких агрегатов в верхних течениях рек, в горных речках, где нет судоходства, естественное течение быстрое, позволит уменьшить затраты на их установку и эксплуатацию.

Предлагаемая концепция автономной микро-ГАЭС позволяет не иметь электрических агрегатов в потоке реки, что упрощает эксплуатацию и монтаж микро-ГАЭС, делает ее безопасной и широко доступной.

В настоящее время в рамках предлагаемой концепции изготовлен и испытан в естественных условиях первичный элемент предлагаемой компоновки микро-ГАЭС – опытный турбонасос, состоящий из свободно-поточной гидротурбины и вихревого насоса, кинематически связанных между собой через мультипликтор. Турбонасос перекачивает за час 2000 литров воды и создает напор более 30 метров водяного столба при скорости течения реки более 1 м/с. Турбонасос весит 10 килограммов и уже может использоваться на берегу для мойки автомашин и полива огорода.

Своим участием вы можете помочь разработчикам ускорить изготовление и внедрение микро-гидроаккумулирующих станций в далеких от линий электропередачи регионах России. Приглашаем к сотрудничеству в использовании естественных энергетических ресурсов нашей страны.

Источник: Энергетика и промышленность России