Комплексное исследование перспектив использования возобновляемых источников энергии и вторичных энергетических ресурсов на территории
Скачать 2.55 Mb.
|
ОЦЕНКА ЭНЕГЕТИЧЕСКОГО ПОТЕНЦИЛА ВТОРИЧНЫХ ЭНЕРГЕТИЧЕСКИХ РЕСУРСОВ И ВОЗОБНОВЛЯЕМЫХ ИСТОЧНИКОВ ЭНЕРГИИ НА ТЕРРИТОРИИ САМАРСКОЙ ОБЛАСТИ
Нетрадиционной энергетике последнее время уделяется пристальное внимание во всем мире. Заинтересованность в использовании возобновляемых источников энергии (ВИЭ) - ветра, солнца, морского прилива и речной воды, - легко объяснима: нет нужды закупать дорогостоящее топливо, имеется возможность использовать небольшие станции для обеспечения электроэнергией труднодоступных районов. Современная гидроэнергетика по сравнению с другими традиционными видами электроэнергетики является наиболее экономичным и экологически безопасным способом получения электроэнергии. Использование энергии небольших водотоков с помощью малых гидроэлектростанций (микро-ГЭС) – одно из наиболее эффективных направлений развития альтернативной энергетики. Малая энергетика получила развитие в мире в последние десятилетия, в основном из-за стремления избежать экологического ущерба, наносимого водохранилищами крупных ГЭС, из-за возможности обеспечить энергоснабжение в изолированных районах, а также, из-за небольших капитальных затрат при строительстве станций и быстрого возврата вложенных средств (в пределах 5 лет). Поэтому малая гидроэнергетика (МГЭС) является одним из наиболее понятных для инвесторов направлений развития возобновляемых источников энергии и получает поддержку со стороны государства и региональных властей. МГЭС уже сегодня могут конкурировать с дизельными генераторами, являются привлекательными для малого и среднего бизнеса источником энергии, создают стимулы для регионального развития. Небольшие ГЭС позволяют сохранить природный ландшафт, окружающую среду не только на этапе эксплуатации, но и в процессе строительства[1, 2, 3]. При эксплуатации малых ГЭС отсутствует отрицательное влияние на качество воды: она не теряет первоначальных природных свойств и может использоваться для водоснабжения населения. В реках сохраняется рыба. В отличие от других экологически безопасных альтернативных источников электроэнергии (таких, как солнце, ветер) малая гидроэнергетика практически не зависит от погодных условий и способна обеспечить устойчивую подачу дешевой электроэнергии потребителю в любое время года.
К малой гидроэнергетике принято относить широкий спектр гидроэнергетических объектов разного типа таких, как:
Принципиальное отличие малой энергетики от обычной заключается в отсутствии необходимости сооружения крупных гидротехнических объектов, что упрощает строительство и лицензирование. Назначением ГЭС является преобразование потенциальной энергии массы воды, протекающей в потоке за счет некоторого уклона (для обозначения концентрированного перепада высоты используется термин «напор»). Выработка электроэнергии происходит в нижней части гидросистемы, где расположена электростанция и где вода протекает через турбину. Выработка энергии пропорциональна расходу потока и напору. В зависимости от напора принято ГЭС классифицировать как: • Высоконапорные - более 100 м; • Средненапорные -30÷100 м • Низконапорные - 2÷30 м. Эти диапазоны не являются жестко детерминированными и используются, главным образом, для целей классификации. Кроме того, объекты малой гидроэнергетики (рисунок 2.1.1) подразделяются на: - стационарные; - мобильные. Рисунок 2.1.1 – Классификация малых ГЭС. К стационарным ГЭС относятся: • Русловые; • ГЭС с энергоблоками, установленными под защитой плотины (приплотинные); • ГЭС, размещенные в русле канала или в трубопроводе с текущей водой. Мобильные ГЭС подразделяются на:
Рассмотрим характерные особенности каждого объекта малой гидроэнергетики. Русловая схема размещения ГЭС При русловой схеме размещения ГЭС турбина вырабатывает электроэнергию только в том объеме, который обеспечивается естественным течением, и тогда, когда течение есть (ГЭС на бытовом стоке). Когда уровень воды в реке опускается ниже некоторого определенного предела или технического минимума турбины, выработка электроэнергии прекращается. В средне- и высоконапорных ГЭС вода, находящаяся за плотиной, поступает в водозабор, после чего по напорному трубопроводу подается на турбины. Строительство турбинных водоводов обходится дорого, поэтому такие проекты неэкономичны. Альтернативой является подача воды по деривационному каналу с небольшим уклоном, который устраивается вдоль русла реки (рисунок 2.1.2). По этому каналу вода поступает к напорному бассейну или подводящему каналу, после чего через короткий водовод попадает на турбину. Если топографические особенности местности и морфология не позволяют легко продолжить канал, экономически обосновано устройство низконапорного трубопровода. Выходящая после турбин вода отводится в реку по отводящему каналу.  Рисунок 2.1.2 - Высоконапорные ГЭС В ряде случаев плотина строится для создания небольшого водохранилища суточного регулирования, в котором накапливается объем воды, достаточный для того, чтобы обеспечить работоспособность ГЭС в часы пиковой нагрузки, либо аналогичный объем воды может быть размещен в напорном бассейне.  Рисунок 2.1.3 - Низконапорные ГЭС с турбинным водоводом ГЭС, построенные по низконапорной схеме, как правило, размещаются в пределах долины реки. В этом случае есть выбор между двумя технологическими решениями. Либо вода подается по короткому турбинному водоводу (рисунок 2.1.3), как в высоконапорных ГЭС, либо напор создается за счет небольшой плотины с секторными затворами. На этой же плотине размещаются водоприемник (рисунок 2.1.4), здание ГЭС и рыбоподъемник.  Рисунок 2.1.4 - Низконапорная ГЭС на плотине Схемы с приплотинным зданием ГЭС Условия строительства и функционирования малой ГЭС не позволяют создавать большое водохранилище для обеспечения работы ГЭС с требуемым режимом суточного регулирования. Это обусловлено высокой стоимостью возведения относительно высокой плотины, а также стоимостью различных водопроводящих сооружений, что делает строительство малой ГЭС экономически нецелесообразным. Однако, если водохранилище уже сооружено для каких-либо других целей, например, в качестве элемента системы защиты от наводнений, для ирригации, водозабора для нужд крупного города, для рекреационных целей и т.д., возможно производство электроэнергии с использованием стока, не препятствующего базовому использованию водохранилища или сохранению проточности водохранилища. Основной задачей в этом случае становится устройство водовода, связывающего верхний и нижний бьефы, и установка в нем турбины. Если в плотине уже предусмотрен трубчатый водосброс, как изображено на рисунке 2.1.5, это делает подобное решение вполне осуществимым.  Рисунок 2.1.5 - Низконапорная ГЭС на ранее построенной плотине Если высота плотины достаточно велика, можно установить сифонный турбинный водовод. Встроенные сифонные водоводы (рисунок 2.1.6) представляют собой весьма элегантное техническое решение для ГЭС с напором до 10 м и гидроагрегатами мощностью до 1000 кВт. Турбины могут располагаться как в верхней части плотины, так и внизу. Можно использовать готовые гидротурбинные блоки, устанавливаемые без существенной перестройки плотины.  Рисунок 2.1.6 - Низконапорные ГЭС с сифонным турбинным водоводом ГЭС в ирригационном канале Известны две схемы размещения ГЭС в ирригационном канале:
 Рисунок 2.1.7 – Схема ГЭС в ирригационном канале
 Рисунок 2.1.8 – Схема устройства ГЭС в ирригационном канале с удлиненным водосливом Как правило, рыба не мигрирует по таким каналам, поэтому в устройстве системы для пропуска рыбы нет необходимости. ГЭС, встроенные в системы водоснабжения Снабжение городов питьевой водой осуществляется путем подачи воды из резервуара главного водозабора по напорному трубопроводу (рисунок 2.1.9).  Рисунок 2.1.9 - Схема ГЭС, встроенной в систему водоснабжения Как правило, в установках такого типа гашение энергии воды на нижнем уровне трубопровода, на входе в устройство по очистке воды, производится путем использования специальных клапанов. Экономически выгодным решением может оказаться установка в этой части трубопровода малой ГЭС для преобразования кинетической энергии водного потока в электрическую энергию, поскольку в противном случае кинетическая энергия потока была бы потеряна. При этом напорный трубопровод необходимо предохранять от гидравлического удара. Избыточное давление, образующееся при гидравлическом ударе, особенно опасно в том случае, если гидроагрегаты устанавливаются на старом трубопроводе. Для обеспечения постоянной подачи воды необходимо установить систему перепускных клапанов. В некоторых схемах вода, прошедшая через турбину, сбрасывается в открытый водоем. Система управления поддерживает в нем требуемый уровень воды. При механическом останове турбины или ее поломке перепускные клапаны могут обеспечить требуемый уровень воды в водоеме. Принципы подключения малых ГЭС Устанавливаемые мини-ГЭС могут работать как параллельно с электросетью (рисунок 2.1.10), так автономно, т.е. непосредственно питая потребителя (рисунок 2.1.11). В первом случае используется асинхронный генератор, во втором – синхронный.  Рисунок 2.1.10 – Параллельный принцип подключения мини-ГЭС к электросети Рисунок 2.1.11 – Автономный принцип работы мини ГЭС Для автономного использования в комплект оборудования обязательно входит блок балластной нагрузки, позволяющий рассеивать неиспользуемую потребителем на данный момент мощность, во избежание выхода из строя электрогенератора и систем контроля и управления. |
Похожие:
 | Образовательное учреждение высшего профессионального образования Целью изучение дисциплины является формирование знаний о видах природных источников энергии и способах преобразования их в электрическую... | | “ Альтернативные источники энергии” Цель поиска альтернативных источников энергии — потребность получать её из энергии возобновляемых или практически неисчерпаемых природных... |
| «…» на тему: «Исследование системы коллективных средств размещения... Целью работы является исследование системы коллективных средств размещения на территории города Волгограда и оценка перспектив ее... |  | Малая гидроэнергетика возобновляемый источник энергии для республики татарстан Учитывая мировую тенденцию к снижению экологической нагрузки за счет использования возобновляемых источников энергии, малая гидроэ нергетика... |
| Нетрадиционные и возобновляемые источники энергии Доказать преимущества возобновляемых источников энергии их неисчерпаемость и экологическую чистоту | | Правительство Российской Федерации Федеральное государственное автономное... ... |
| Республика таджикистан проблемы энергосбережения и использования... Комилов Абдували Хакимович. Директор Агентства по строительству и архитектуре при Правительстве Республики Таджикистан | | Московский Государственный Университет им. М. В. Ломоносова Географический... Объекты наследия как демонстрационная площадка использования возобновляемых источников энергии на Северо-западе Европейской части... |
| Высшего профессионального образования Научные основы разработки и эксплуатации нетрадиционных и возобновляемых источников энергии | | Рабочая программа учебной дисциплины «Проектирование и эксплуатация... «Проектирование и эксплуатация солнечных и ветровых электростанций» является развитие компетенций в области понимания режимных свойств... |
| Программа повышения квалификации профессорско-преподавательского... Энергообеспечение сельскохозяйственных потребителей с использованием возобновляемых источников энергии | | Исследование Тема: «Земля во Вселенной» Использование в отчётном году акционерным обществом видов энергетических ресурсов 20 |
| Альтернативные источники энергии В приведенной мною работе я рассказал о всевозможных источниках энергии, являющихся альтернативными, их достоинства и недостатки,... | | Доклад об экологической обстановке на территории астраханской области в 2010 году Участие в международном сотрудничестве в области охраны и использования объектов животного мира в сфере изучения и использования... |
| Альтернативные источники энергии. Ветряная мельница как альтернативный источник энергии Цель: выяснение эффективности использования ветряной мельницы как альтернативного источника энергии в личном подсобном хозяйстве | | Московский энергетический институт (технический университет) Целью дисциплины является изучение принципов работы и возможностей использования автономных источников энергии в системах энергоснабжения... |
