Загальна інформація про малі ГЕС

Сучасна гідроенергетика в порівнянні з іншими традиційними видами електроенергетики є найбільш економічним та екологічно безпечним способом отримання електроенергії. Мала гідроенергетика йде в цьому напрямі ще далі. Невеликі гідроелектростанції дозволяють зберегти природний ландшафт, не впливають на довкілля не тільки на етапі експлуатації, а й у процесі будівництва. При послідуючій експлуатації відсутній негативний вплив на якість води, вона повністю зберігає первинні природні властивості. В річках зберігається риба, вода може використовуватися для водопостачання населенню.

Для малої гідроенергетики найбільш складним технічним питанням є проектування турбоагрегатів для заданого потоку води чи протилежне завдання: створення заданої витрати й швидкості води для даної турбіни.

Проектування та установка гідротурбін мають свої особливості, які відрізняють їх від парових і газових турбін. Парові та газові турбіни працюють у комплекті з відповідним чином спроектованими і підібраними джерелами енергії, які однозначно відповідають номінальній потужності агрегатів. При проектуванні гідроагрегатів завжди існує діапазон оцінки потужності потоку робочого тіла, що створює проблеми для проектування та будівництва.

Найбільш трудомістким та складним процесом для гідростанцій є спорудження захисних і напірних дамб, а також водоспадних каналів. Зведення цих споруд останніми роками набагато спростилося завдяки використанню нових матеріалів і готових виробів.

Незаперечною перевагою гідростанцій є їхня стійка, стабільна робота в мережі, на яку не впливають час доби і сезонні зміни. Слід зазначити, що малу залежність від сезонних змін вдається забезпечити не для всіх гідростанцій. Найбільше піддаються впливу сезонних змін малі ГЕС крайнього півдня та північних регіонів. Тому місце будівництва старанно вибирається.

Досвід деяких держав свідчить, що освоєння потенціалу малих річок із використанням малих ГЕС допомагає вирішити проблему поліпшення енергопостачання. Найбільш ефективними є малі ГЕС, які будуються на наявних гідротехнічних спорудах.

На відміну від інших поновлювальних джерел електроенергії, таких, як сонце, вітер, мала гідроенергетика практично не залежить від погодних умов і спроможна забезпечити стійку подачу дешевої електроенергії споживачу.

Ще одна перевага малої енергетики - економічність. За умов, коли природні джерела енергії (нафта, природний газ, вугілля) вичерпуються, постійно дорожчають, використання дешевої, доступної, поновлювальної енергії річок, особливо малих, дозволяє виробляти дешеву електроенергію. До того ж, будівництво об’єктів малої гідроенергетики низьковитратне і швидко окупається. При суміщеному графіку розробки проектної документації, виготовлення обладнання, будівництва та монтажу мала ГЕС вводиться в експлуатацію за 15-18 місяців. Реконструкція виведеної раніше з експлуатації малої ГЕС обійдеться в 1,5-2 рази дешевше, ніж нове будівництво.

Основним заходом щодо зниження впливу на водні ресурси, є мінімізація резервного водоймища. Хоча його створення не є типовим для малих ГЕС, у деяких випадках будівництво греблі необхідне для накопичення ресурсу води або для створення гідравлічного напору в місцевостях із пологим рельєфом.

Малі ГЕС не завдають помітних збитків довкіллю навіть у тому випадку, коли створюється штучне водосховище з метою регулювання рівня річки. За допомогою спеціальних приладів за греблею річкова вода наповняється повітрям, у результаті чого рівень кисню у воді збільшується. Для регулювання переміщення риби використовуються екрани і бар’єри, включаючи акустичні екрани та бар’єри. При наявності мігруючих видів риб споруджуються рибопроводи, які дозволяють рибі рухатися вверх по течії. В цілому вплив малої гідроенергетики на риб і водні екосистеми є незначним, за виключенням випадків, коли не вживаються спеціальні захисні заходи.

Слід зазначити, що негативний вплив на довкілля, що є характерним для великих ГЕС (порушення теплового, гідравлічного і кліматичного стану місцевості), не є характерним для малих ГЕС, які в більшості випадків використовують природні водні напори без необхідності будівництва масштабних гідротехнічних споруд.

Згідно з міжнародною класифікацією за нормативом ООН, до малої гідроенергетики належать гідроелектростанції потужністю до ЗО МВт, при цьому розрізняють мікро-ГЕС потужністю до 100 кВт включно, міні-ГЕС потужністю до 1000 кВт включно і малі ГЕС потужністю більше 1 МВт і до ЗО МВт.

Такі потужності, однак, слід вважати умовними, оскільки є багато станцій із встановленою потужністю, яка перевищує зазначену межу, однак за капітальними витратами, конструкційним оформленням, компонуванням та одиничною потужністю агрегатів їх не можна віднести до великих ГЕС (передусім за обсягами попередніх робіт із будівництва гідротехнічних споруд.

Діапазон потужностей діючих та проектованих малих ГЕС держав С С наведено в таблиці 4.7.1 [1].

Таблиця 4.7.1 - Діапазон потужностей малих ГЕС держав ЄС Держава Діапазон установлених потужностей малих ГЕС, МВт Великобританія 0,076...4,5 Данія 0,1...1,1 Іспанія 1... 150 Німеччина 0,5...40

В зарубіжних державах, наприклад у Німеччині, існує класифікація малих ГЕС за напором (таблиця 4.7.2).

Таблиця 4.7.2 - Класифікація малих ГЕС за напором Класифікація за напором Висота напору, м Установки низького напору до 15 Установки середнього напору 15-50 Установки високого напору більше 50

Малу гідроенергетику в першу чергу слід використовувати у віддалених і важко доступних районах, де поблизу немає ліній електропередачі і куди постачання органічного палива пов’язане з великими витратами часу, а також із технічними та економічними труднощами. При цьому найбільший ефект від будівництва ГЕС буде отримано на природних гідротехнічних спорудах.

Сьогодні ця технологія отримання електрики є технічно вивіреною та економічно вигідною. Мала ГЕС зі встановленою потужністю 1 МВт може виробляти 6000 МВт-год/рік, запобігаючи при цьому емісії 4000 т вуглекислого газу, що була б викинута в довкілля при виробленні такої ж кількості електроенергії станцією, що працює на вугіллі.

Мала гідроенергетика має особливе значення для країн з економікою, що розвивається, в першу чергу, завдяки забезпеченню принципу децентралізації, вироблена електроенергія звичайно передається низьковольтною розподільчою мережею відносно невеликій кількості споживачів, розташованих поблизу від ГЕС. Ця енергія може використовуватися для освітлення будинків, для забезпечення електричною енергією водонапірних станцій, для обмолоту зерна, в текстильній, деревообробній та інших галузях промисловості.