Традиционная гидроэнергетика, перспективы малой гидроэнергетики, схемы установок, характеристики

СЕБЕСТОИМОСТЬ ЭЛЕКТРОЭНЕРГИИ, ВЫРАБОТАННОЙ НА МАЛЫХ  ГЭС 

Согласно данным Мирового Банка, первичные капиталовложения в строительство малых ГЭС  колеблются от 1800 до 8800 долларов США  за 1 кВт установленной мощности (для водяных напоров от 2,3 м  до 13,5 м), и от 1000 до 3000 долларов США  за 1 кВт (для напоров от 27 м до 350 м). В то же время, затраты на обслуживание ГЭС невысокие.

К капитальным затратам относятся:

Строительство дамбы, канала, станции.

Оборудование для производства электроэнергии (турбина, генератор, трансформатор, линии электропередач).

Другие (разработка, стоимость  земли, пуско-наладочные работы).

Обычно оборудование, используемое при небольшом водяном  напоре и низкой выработке электроэнергии, является дорогостоящим: на него приходится от 40 до 50% от общих капиталовложений. Поскольку речь идёт о затратах на гражданское строительство, нельзя дать точных цифр относительно стоимости  каждого объекта. Дамбы, каналы и  приёмные устройства будут составлять разные процентные соотношения от общих  капиталовложений для различных  объектов. Многое зависит от топографии и геологии, а также от применяемой  технологии строительства и от используемых материалов. К примеру, общая стоимость  новых малых ГЭС в Германии составляла 5-9 евро за 1 Вт установленной  мощности. Затраты, связанные непосредственно  со строительством ГЭС, составляли 35% этой суммы, стоимость же оборудования для  производства электроэнергии - 50%. В  разных странах стоимость турбины, конечно же, различна: например, турбина мощностью 8 кВт (тип Банки с регулированием) в Чешской республике стоит 3500 евро или 0,45 евро за 1 Вт.

Высокие капитальные  затраты - самый большой барьер на пути широкомасштабного развития малой  гидроэнергетики. Однако, несмотря на этот факт и длительный срок окупаемости (7-10 лет в некоторых странах, например в Словакии), малые ГЭС являются рентабельными из-за их продолжительного срока службы (более 70 лет) и низких затрат на техническое обслуживание. Как правило, стоимость обслуживания и ремонта, не включая замену дорогостоящего оборудования, составляет приблизительно от 3 до 4 % капиталовложений для малой  и микрогидроэнергетики

УСЛОВИЯ, НАЛИЧИЕ КОТОРЫХ НЕОБХОДИМО ДЛЯ  РАЗВИТИЯ МАЛОЙ ГИДРОЭНЕРГЕТИКИ:

децентрализованное, небольшое  по объему энергопотребление; мелкие отрасли  промышленности, индивидуальные фермерские хозяйства и предприятия, сельское население;

низковольтная распределительная  сеть и, очевидно, внутри региональная микро энергосеть;

индивидуальное, кооперативное  или общинное право собственности; среднеквалифицированный труд и  кооперативное администрирование;

средний по продолжительности  период планирования, использование  местных материалов и трудовых ресурсов. В зависимости от потенциала малая  гидроэнергетика может существенно  повысить уровень жизни сельских жителей;

благодаря высокому уровню приспособляемости к быстроизменяющимся нагрузкам в сети, малая ГЭС  является предпочтительным элементом  любой интегрированной энергосистемы,

 

Срок эксплуатации малых  ГЭС достаточно длителен, некоторые  станции работают более 70 лет. Современные  малые ГЭС могут иметь еще  больший срок службы. Таким образом, они могут обеспечивать электроэнергией несколько поколений, при этом, не нанося вреда окружающей среде;

Доказано, что инвестиции в малую гидроэнергетику не подвержены рискам, они надежны в течение  нескольких десятков лет

ГАЭС  на энергии морских волн

Необычное устройство Searaser и  проект под названием Dartmouth Wave Energy (английский изобретатель Элвин Смит (Alvin Smith) напоминает волновую электростанцию, использующую энергию вертикального движения поплавка. Однако сам поплавок не имеет  электрических систем и представляет из себя механический насос, который  закачивает морскую воду на большую  высоту в прибрежные скалы. Этот проект - необычная мини-ГАЭС (Гидроаккумулирующая  электростанция (Pumped-storage hydroelectricity).

В основе установки – 2 поплавка, способных двигаться друг относительно друга. Верхний раскачивается волнами, нижний соединен с дном при помощи цепи и якоря. Между поплавками находится  “насосная станция” (цилиндр с  поршнем двойного действия, который  качает воду при движении вниз и  вверх) и клапанами с выходными  трубами. Автоматическая подстройка высоты положения верхнего поплавка в зависимости  от уровня моря, который меняется в  прилив и отлив – телескопическая  труба, раздвигающаяся и складывающаяся под действием сил Архимеда и  тяжести. К этой “приливной” колонне  крепится насос с верхним поплавком. Вода подается на сушу, в горы. В горах  устраивается бассейн, в котором  вода накапливается и выпускается  обратно в море, по пути вращая турбину  электростанции, идентичной традиционной ГЭС, но без дамбы.

Преимущества у подобной установки следующие. В поплавке нет проводов, магнитов, катушек, контактов  и герметичных отсеков для  оборудования, что делает его гораздо  более дешевым, простым и надежным. Турбины и электрогенераторы  волновой станции, расположенные на берегу, – давно опробованная и  испытанная на ГЭС техника. В отличие  от традиционной ГАЭС, Searaser не требует  нижнего водохранилища. В отличие  от волновых электростанций, эта установка  решает проблему неравномерности силы волн.

По оценке создателя машины, Searaser может поднимать морскую  воду на высоту до 200 м. Один полноразмерный поплавок Searaser развивает мощность 0,25 МВт.

Мини-ГЭС  на тросах

Калифорнийская компания Bourne Energy разработала серию генераторов, которые могут преобразить малую  гидроэнергетику.

Аппараты RiverStar, TidalStar и OceanStar призваны стать основой сравнительно недорогих и легко масштабируемых гидроэлектростанций (ГЭС), работающих на реках (RiverStar), в проливах (TidalStar) и  в открытом море (OceanStar). Эти установки  обладают рядом любопытных особенностей.

RiverStar представляет собой  капсулированный модуль с поплавком  для удержания ротора на заданной  глубине, плавником-стабилизатором, медленно вращающейся крыльчаткой  (не наносящей повреждений рыбам), генератором и преобразователем  напряжения. Несколько таких капсул, по замыслу Bourne Energy, могут быть  погружены в речной поток для  создания мини-ГЭС.

Модули RiverStar не требуют для  установки каких-либо работ на дне  реки, якорей и плотин. Держится такая  цепь генераторов на паре натянутых  поперёк реки стальных тросов (идущих под водой). Вместе с этими тягами на берег идут кабели, по которым  поступает ток. Мощность одной такой  капсулы составляет 50 кВт (при скорости течения в 7,4 км/час). 20 блоков RiverStar могут  обеспечить электричеством 1 тыс. близлежащих  домов.

Помимо простого гладкого корпуса капсулы могут иметь  вид островков с травой и кустарником, песчаных отмелей или больших  камней.

Капсулы TidalStar схожы с RiverStar и должны устанавливаться в устьях рек или проливах, в тех местах, где существуют переменные приливные  течения. Для монтажа этих генераторов  также нужны натянутые тросы  с одного берега на другой.

Система OceanStar устроена сложнее. Генераторы с “вертушками” здесь  те же, что и в двух предыдущих моделях. Однако установлены они  на большом качающемся “крыле”, которое  преобразует переменное давление (производимое проходящими волнами) в завихрения воды, увлекающие собой винты генераторов. В отличие от ранее разработанных  или созданных волновых электростанций OceanStar скрыта под водой.

 

Список литературы

Для подготовки данной работы были использованы материалы с сайтов

http://www.courier.com.ru

http://aenergy.ru/

http://www.ecomuseum.kz/dieret/hydro/hydro.html