міні ГЕС
Надіслати свою хорошу роботу в базу знань просто. Використовуйте форму, розташовану нижче
Студенти, аспіранти, молоді вчені, які використовують базу знань в своє навчання і роботи, будуть вам дуже вдячні.
Мала гідроенергетика в світі в даний час переживає третій виток в історії свого розвитку. Будівництво перших ГЕС почалося ще в минулому столітті, коли вони призначалися для енергопостачання окремих заводів і селищ. Потім темпи їх будівництва уповільнилися через конкуренцію невеликих теплових електростанцій. Другий етап масового будівництва малих ГЕС припав на кінець 40-х - початок 50-х рр. коли тисячі малих гідростанцій будувалися колгоспами, радгоспами, підприємствами і державою. У 80--70-х рр. сотні і тисячі малих ГЕС були виведені з експлуатації або законсервовані, або ліквідовані # 63; через швидкого розвитку великої енергетики на базі великих # 63; теплових гідравлічних і атомних станцій. До об'єктів малої гідроенергетики належать міні-ГЕС - потужністю до 100 кВт, і мікро-ГЕС - до 100 кВт. Впровадження даних енергозберігаючих заходів дозволить скоротити на 25-80% споживання електроенергії на існуючих інженерних спорудах і мережах житлово-комунального господарства і поліпшити екологічну обстановку.
Мікро ГЕС відносяться до технологій, що не приносить шкоди навколишньому середовищу, за допомогою яких можна виробляти електроенергію з невеликими витратами будь-яких ізольованих населених пунктах, де є гори і невеликі річки. Двома ключовими компонентами будь-мікро ГЕС є гідростатичний напір (відстань по вертикалі між збірними пристроєм і турбіною) і витрата (дебіт) води (обсяг води, яка обертає турбіну).
Рис.1 Найпростіша міні ГЕС
А: забірний пристрій B: підвідний канал \ водовід C: турбінний водовід D: силова установка E: відвідний водовід F: лінія електропередач G: трансформатор H: село \ будинок.
2.Преімущества малої гідроенергетики
Сучасна гідроенергетика в порівнянні з іншими традиційними видами електроенергетики є найбільш економічним і екологічно безпечним способом отримання електроенергії. Мала гідроенергетика йде в цьому напрямку ще далі. Невеликі електростанції дозволяють зберігати природний ландшафт, навколишнє середовище не тільки на етапі експлуатації, але і в процесі будівництва. При подальшій експлуатації відсутній негативний вплив на якість води: вона повністю зберігає початкові природні властивості. У річках зберігається риба, вода може використовуватися для водопостачання населення. На відміну від інших екологічно безпечних поновлюваних джерел електроенергії - таких, як сонце, вітер, - мала гідроенергетика практично не залежить від погодних умов і здатна забезпечити стійку подачу дешевої електроенергії споживачу. Ще одна перевага малої енергетики - економічність. В умовах, коли природні джерела енергії - нафта, вугілля, газ - виснажуються, постійно дорожчають, використання дешевої, доступної, відновлюваної енергії річок, особливо малих, дозволяє виробляти дешеву електроенергію. До того ж спорудження об'єктів малої гідроенергетики низькозатратний і швидко окупається. Так, при будівництві малої ГЕС встановленою потужністю близько 500 кВт вартість будівельно-монтажних робіт складає близько 14,5-15,0 млн рублів. При суміщеному графіку розробки проектної документації, виготовлення обладнання, будівництва та монтажу мала ГЕС вводиться в експлуатацію за 15-18 місяців. Собівартість електроенергії, що виробляється на подібній ГЕС, становить не більше 0,45-0,5 рублів за 1 кВтг, що в 1,5 рази нижче, ніж вартість електроенергії, фактично реалізованої енергосистемою. До речі, в найближчі один-два роки енергосистеми планують її збільшити в 2-2,2 раза.Такім чином, витрати на будівництво окупляться за 3,5-5 років. Реалізація такого проекту з точки зору екології не завдасть шкоди навколишньому середовищу.
Необхідно відзначити, крім цього, що реконструкція виведеної раніше з експлуатації малої ГЕС обійдеться в 1,5- 2 рази дешевше.
3. Класифікація МГЕС
Гідростанції малої енергетики за характером виконання поділяються на:
* Стаціонарні пріплотінние, з суміщенням греблі і будівлі ГЕС;
* Стаціонарні безплотінние з трубопроводом напірної деривації;
* Мобільні в контейнерному виконанні, з використанням в якості напірної деривації пластикових труб або гнучких армованих рукавів;
* Переносні потужністю до 10 кВт, при використанні їх, як шляхом спорудження невеликої греблі, так і з напірної деривації;
* Заглибні безплотінние мощьностью до 5 кВт (при швидкості течії води в водотоке близько 3 метрів в секунду).
Мала гідроенергетика по країнам
У Швеції діє 1350 малих ГЕС, які виробляють 10% необхідної країні електроенергії, в Китаї діє близько 83 тисяч малих ГЕС.
ВУкаіни ВАТ «РусГідро» вважає малими гідроелектростанції потужністю менше 25 МВт. У країні діє близько сотні ГЕС потужністю до 6 МВт, з сумарною потужністю 90 МВт і виробленням близько 200 млн кВт · год на рік, більшість споруджуваних в країні малих станцій знаходиться на Північному Кавказі.
4.Достоінства і недоліки малої гідроенергетики
Як і будь-який інший спосіб виробництва енергії, застосування малих і міні-ГЕС має як переваги, так і недоліки.
Крім того, є можливості для зниження собівартості зведення за рахунок уніфікації та сертифікації обладнання. Сучасні станції прості в конструкції і повністю автоматизовані, тобто не вимагають присутності людини при експлуатації. Виробляється ними електричний струм відповідає вимогам ГОСТу по частоті і напрузі, причому станції можуть працювати як в автономному режимі, тобто поза електромережі енергосистеми регіону, так і в складі цієї електромережі. А повний ресурс роботи станції - не менше 40 років (не менше 5 років до капітального ремонту).
Одним з основних переваг об'єктів малої гідроенергетики є екологічна безпека. В процесі їх спорудження та подальшої експлуатації шкідливих впливів на властивості і якість води немає. Водойми можна використовувати і для рибогосподарської діяльності, і як джерела водопостачання населення. У процесі вироблення електроенергії ГЕС не виробляє парникових газів і не забруднює навколишнє середовище продуктами горіння і токсичними відходами, що відповідає вимогам Кіотського протоколу. Подібні об'єкти не є причиною наведеної сейсмічності і порівняно безпечні при природному виникненні землетрусів. Вони не роблять негативного впливу на спосіб життя населення, на тваринний світ і місцеві мікрокліматичні умови.
Значною перевагою також є відсутність порушення природного ландшафту і навколишнього середовища в процесі будівництва і на етапі експлуатації, а також практично повна незалежність від погодних умов. Забезпечується подача споживачеві дешевої електроенергії в будь-який час року. # 63; # 63; # 63; # 63; # 63; # 63; # 63; # 63; # 63; # 63; # 63; # 63; # 63; # 63; # 63; # 63; # 63; # 63; # 63; # 63; # 63; # 63; # 63; # 63; # 63; # 63; # 63; # 63; # 63; # 63; # 63; # 63; # 63; # 63; # 63;
Крім того, турбіни міні-ГЕС можна також використовувати в якості гасителів енергії на перепадах висот питних та інших трубопроводів, призначених для перекачування різних видів рідких продуктів.
Можливі проблеми, пов'язані зі створенням і використанням об'єктів малої гідроенергетики, менш виражені, але про них також слід сказати.
Як будь-який локалізований джерело енергії, в разі ізольованого застосування, об'єкт малої гідроенергетики вразливий з точки зору виходу з ладу, в результаті чого споживачі залишаються без енергопостачання (вирішенням проблеми є створення спільних або резервних генеруючих потужностей - ветроагрегата, когенеруючих міні-котельні на біопаливі, фотоелектричної установки і т.д.).
Найбільш поширений вид аварій на об'єктах малої гідроенергетики - руйнування греблі і гідроагрегатів в результаті переливу через гребінь дамби при несподіваному підйомі рівня води і неспрацьовуванні запірних пристроїв. У деяких випадках МГЕС сприяють замулювання водосховищ і впливають на руслоформірующім процеси.
Існує певна сезонність у виробленні електроенергії (помітні спади в зимовий і літній період), яка призводить до того, що в деяких регіонах мала гідроенергетика розглядається як резервна (дублююча) генеруюча потужність.
Серед факторів, що гальмують розвиток малої гідроенергетики, більшість експертів називають неповну поінформованість потенційних користувачів про переваги застосування невеликих гідроенергетичних об'єктів; недостатню вивченість гідрологічного режиму та обсягів стоку малих водотоків; низька якість діючих методик, рекомендацій і Сніпов, що є причиною серйозних помилок в розрахунках; нерозробленість методик оцінки та прогнозування можливого впливу на навколишнє середовище і господарську діяльність; слабку виробничу і ремонтну базу підприємств, які виробляють гідроенергетичне встаткування для МГЕС, а масове будівництво об'єктів малої гідроенергетики можливо лише в разі серійного виробництва обладнання, відмови від індивідуального проектування і якісно нового підходу до надійності і вартості обладнання - в порівнянні зі старими об'єктами, виведеними з експлуатації.
Джерелами енергії для малої гідроенергетики є:
* Невеликі річки, струмки,
* Природні перепади висот на озерних водоскидах і на зрошувальних каналах іригаційних систем,
* Технологічні водотоки (промислові та каналізаційні скиди),
* Перепади висот питних трубопроводів, систем водопідготовки та інших трубопроводів, призначених для перекачування різних видів рідких продуктів.
* Установка міні-ГЕС на річках і струмках (гірських) або в спеціально спроектованих системах відводів. Дозволяє залучити значні енергоресурси_малой_гідроенергетікі
* Установка міні-ГЕС в універсальних або іригаційних греблях. Дозволяє використовувати водоскид для електрогенерації. Залежно від напору вихідна потужність може становити від декількох десятків до декількох сотень кіловат (в разі великих гребель - кілька мегават)
* Установка міні- і мікро-ГЕС на станціях водоочищення і водопідготовки. Дозволяє проводити електрогенерацію на внутрішніх контурах станцій. При цьому вода не втрачає своїх властивостей і може використовуватися для комунального водопостачання
* Установка міні-ГЕС на лініях подачі промислової води. Дозволяє отримувати електроенергію, працюючи на трубопроводах подачі / циркуляції технічної води на промислових підприємствах. Можлива також установка на неводні трубопроводи_с_неагрессівнимі_жідкімі_средамі
* Установка електрогенераторів в системах опалення, вентиляції та кондиціонування повітря
Устаткування для МГЕС
Енергетичне обладнання для малої гідроенергетики можна розділити:
* Агрегати для Мікро ГЕС потужністю до 100 кВт включно;
* Агрегати для Міні ГЕС потужністю до 1000 кВт включно.
2. За умовами експлуатації:
* Робота паралельно з промислової мережею;
* Робота на ізольованого споживача.
Встановлюються міні-ГЕС можуть працювати як паралельно з мережею, так автономно, тобто безпосередньо живлячи споживача. У першому випадку використовується асинхронний генератор, у другому - синхронний.
Для автономного використання в комплект обладнання обов'язково входить блок навантаження для, що дозволяє розсіювати невикористану споживачем на даний момент потужність, щоб уникнути виходу з ладу електрогенератора і систем контролю і управління.
Гідроагрегат малої ГЕС (МГЕС) складається з турбіни, генератора і системи автоматичного управління. Для роботи пристроїв, які споживають невелику кількість електроенергії (до 3 kW) можна використовувати автомобільний генератор змінного струму. За умови встановлення додаткового конвертаційного обладнання, можна виробляти постійний і змінний струм. Для роботи пристроїв, які споживають велику кількість енергії (від 10 до 30 kW) використовуються індукційні або синхронні генератори.
Існують 2 основні різновиди турбін:
1. реактивні турбіни, які включають в себе пропелерні і діагональні турбіни
2. активні, які включають в себе ковшові турбіни (турбіни Пелтона), гідротурбіни з похилою віссю і турбіни поперечного потоку. Для обертання лопатей у всіх них використовується тиск води. У свою чергу, лопаті обертають генератор, який і виробляє електроенергію.
Реактивні турбіни використовуються при низькому тиску, активні турбіни - при
В даний час для малих ГЕС використовуються наступні види турбін:
Разом з турбіною обертається знаходиться на тому ж валу генератор, який виробляє постійний струм. Тут може бути використаний автомобільний генератор змінного струму. По проводам електрику йде до батарей. Потім, від батарейного ящика турбінного генератора до місця використання. Вода, проходячи через турбіну, падає в дренажну канаву, по якій і повертається в річку. Оскільки така мікро ГЕС заряджає батареї безупинно, то до вечора, коли для освітлення будинків і споживають постійний струм приладів необхідно найбільшу кількість енергії, батареї будуть повністю заряджені. Таким чином виробляється постійний струм.
Змінний струм можна отримувати двома способами. Перший - за допомогою генератора отримувати постійний струм, який потім за допомогою стандартного електронного модуля конвертується в змінний струм, напругою і частотою який розрахований на навантаження. Інший метод - для більших систем. Він полягає у використанні стандартного асинхронного (індукційного) двигуна змінного струму. Одержуваний змінний струм частотою і напругою також відповідає навантаженню.
Мала гідроенергетика (МГЕС) є одним з напрямків розвитку відновлюваних джерел. МГЕС вже сьогодні можуть конкурувати з дизельними генераторами, є привабливими для малого і середнього бізнесу джерелом енергії, створюють стимули для регіонального розвитку. Використання енергії невеликих водотоків за допомогою малих ГЕС є одним з найбільш ефективних напрямків розвитку відновлюваних джерел енергії в нашій країні.
МікроГЕС (потужністю до 100 кВт) можна встановити практично в будь-якому місці. Гідроагрегат складається з енергоблоку, водозабірного пристрою і пристрою автоматичного регулювання. Використовуються мікроГЕС як джерела електроенергії для дачних селищ, фермерських господарств, хуторів, а також для невеликих виробництв в важкодоступних районах - там, де прокладати мережі невигідно.
Сучасна гідроенергетика в порівнянні з іншими традиційними видами електроенергетики є найбільш економічним і екологічно безпечним способом отримання електроенергії. Невеликі ГЕС дозволяють зберегти природний ландшафт, навколишнє середовище не тільки на етапі експлуатації, але і в процесі будівництва. При експлуатації малих ГЕС відсутній негативний вплив на якість води: вона не втрачає первинних природних властивостей і може використовуватися для водопостачання населення. У річках зберігається риба. На відміну від інших екологічно безпечних альтернативних джерел електроенергії (таких, як сонце, вітер) мала гідроенергетика практично не залежить від погодних умов і здатна забезпечити стійку подачу дешевої електроенергії споживачу в будь-який час року.
Перелік потенційних джерел енергії для малої гідроенергетики надзвичайно широкий. Це невеликі річки, струмки, природні перепади висот на озерних водоскидах і на зрошувальних каналах іригаційних систем. Установка невеликих гідроенергоагрегатов можлива на технологічних водотоках, таких як промислові та каналізаційні скиди.
Таким чином, мала гідроенергетика є одним з найбільш ефективних напрямків розвитку альтернативної енергетики.
Список використаної літератури
4) Березовський Н.І. та ін. Технологія енергозбереження - Що таке міні ГЕС
5) Самойлов М.В. Основи енергозбереження - Класифікація міні ГЕС
Розміщено на Allbest.ru