Гравитационно-вихревые ГЭС

6 июля 20206 июл 2020

17,5 тыс

4 мин

Оглавление

Гравитационные микро-гидроэлектростанции
Области применения
Экологическая сторона вопроса

Гравитационные микро-гидроэлектростанции

Источник: Alter220.ru

Каждый тип гидроэлектростанции имеет свою конкретную область применения относительно напора и расхода. Гравитационные вихревые электростанции (GWVPP) подходят для очень низкого напора от 0,7 до 3 м со скоростью потока до 20 м³/с. В зависимости от скорости потока несколько турбин могут работать параллельно.

Области применения

На российских реках существует бесчисленное множество естественных и искусственных перепадов высот, потенциал которых до сих пор не используется. Интеграция Гравитационно-Вихревых ГидроЭлектроСтанций (ГВГЭС) позволяет получать электроэнергию и улучшит экологическую обстановку на реке.

Время задержки воды при прохождение через ГВГЭС, в зависимости от конструкции, может составлять до нескольких минут. В этом отношении ГВГЭС не искажать общую картину руслового течения, а только насыщает воду кислородом.

Даже на выходах чистой воды из очистных сооружений, обычное низкое устье до ближайшей реки, может использоваться ГВГЭС для собственных нужд предприятия.

Система микро-ГВГЭС, идеально подходят для децентрализованного экологически чистого электроснабжения:

односемейных домов;
таунхаусов;
малых предприятий (гостиниц, офисных зданий, лесопилок и т. д.);
технических систем (очистных сооружений, насосных станций и т. д.).

При минимальном изменении ландшафта, такой генератор альтернативной энергии позволяет задействовать ранее неиспользованный гидроэнергетический потенциал на неисчислимой массе мелких рек и ручьёв.

Экологическая сторона вопроса

При прохождении воды через ГВГЭС, она насыщается кислородом воздуха, что способствует более активному росту водорослей и мелких речных обитателей. Вслед за ними увеличивается количество рыбы, в т.ч. и промысловых пород.

Особую привлекательность ГВГЭС получили в Европе за то, что через такую турбину может беспрепятственно проходить рыба как вверх, так и вниз по течению.

Для пользователей, гравитационно-вихревая ГЭС выгодна из-за бесшумности работы. На расстоянии 1 метра, давление акустического шума не превышает 50 дБ.

Схема гравитационно-вихревой гидроэлектростанции

Основным компонентом ГВГЭС является бассейн спиральной формы, который встроен в систему водоотвода. Рукав водоотвода забирает часть стока и направляет его в круглый танк. В бассейне образуется гравитационный водяной вихрь, который приводит в движение турбину, в том числе электрический генератор в ее центре. По сливному гауссу вода попадает обратно в русло, или может поступать к следующей ГВГЭС, если они устроены каскадом.

Сравнение с обычными микро-ГЭС

По сути, они отличаются от обычных гидроэлектростанций значительно более низкими затратами на установку и обслуживание, ГВГЭС:

не требуют сложной и дорогой системы управления потоком;
не требует хорошего экрана, включая дорогую систему очистки защиты;
не требует дополнительной помощи миграции рыбы - это также устраняет потенциальные сложности с экологами;
как правило, организовывают для независимого электроснабжения из альтернативного источника энергии;
эксплуатационные расходы ГВГЭС ограничиваются проверкой целостности экрана защиты от плавающего мусора;
характеризуется минимумом движущихся частей, поэтому обслуживание ограничивается сезонным смазыванием нескольких точек подшипников (турбинных подшипников и цепей контакторов).

Особые свойства симметричной водяной воронки позволяют отказаться от сложных систем аварийного отключения и перекрывания канала. При переходе на холостой ход, скорость потока падает примерно на 10% от номинальной.

Дополнительную эффективность ГВГЭС черпают из самой водяной воронки, ведь для её образования нужна только правильная форма чаши, а энергия земной гравитации формирует закручивание потока. По сравнению с 35-40% КПД обычных водяных турбин, КПД гравитационно-вихревой ГЭС достигает 73%, при теоретически возможных 85%.

Электрическая мощность гидроэлектростанции рассчитывается исходя из скорости потока, напора и общей эффективности. Гидроэлектростанция обычно рассчитана на 5000 эквивалентных часов полной нагрузки в год.

Место ГВГЭС среди других источников альтернативной энергии

В отличие от фотоэлектрических систем и ветрогенераторов, ГВГЭС (и гидроэлектростанции в целом) поставляют электроэнергию круглосуточно. В этом отношении затраты на локальную систему накопления энергии исключаются или значительно снижаются.

ГВГЭС особенно подходят для местного децентрализованного энергоснабжения на ручьях и небольших реках. В этом отношении амортизация ГВГЭС может быть рассчитана на основе количества сэкономленной энергии и расходов на прокладку ЛЭП к потребителю.

Гравитационно-вихревая ГЭС, как и большинство гидроэлектростанций, может эксплуатироваться более 50 лет.

Для постройки даже большой ГВГЭС мощностью 15 кВт, хватает 3-4 месяца, а время строительства крупных проектов ГЭС аналогичной мощности, часто увеличивается на несколько лет, и затраты на строительство могут значительно увеличиться.

Правда есть строгая зависимость мощности гравитационно-вихревых ГЭС от объёма и напора воды, причём на графике видно её экспоненциальный рост. Т.е. особое преимущества микро-ГЭС гравитационно-вихревого типа имеют при проектировании систем, мощностью от 3 кВт.