Зеленчукская гэс-гаэс: как это устроено?

Как обеспечить дачу дешевым электричеством от микро-ГЭС

Для этого совершенно не обязательно возводить плотину и перекрывать реку, что помимо громадных трудозатрат потребует получения огромного количества разрешений и согласований (и по факту не под силу обычному человеку). Достаточно купить, а можно и собрать самому проточную или погружную микрогидроэлектростанцию (ГЭС) с максимальной мощностью не более 15 кВт.

Впрочем, последнее условие микро-ГЭС едва ли касается, большинство продаваемых аппаратов имеют мощность от 0,6 до 10 кВт. К тому же для выработки большей мощности потребуется очень сильный водяной поток, а счастливых обладателей домов рядом с водопадом не только у нас в стране, но и во всем мире совсем не много.

Стоимость микро-ГЭС начинается от 40 тыс. рублей. Они бывают разных видов: колесные, пропеллерные, ковшовые, ротор Дарье и множество других сложных названий. Но их можно разделить на два типа — проточного и поточного. Установка таких ГЭС не подразумевает перекрытие реки и создание водохранилища. Для работы проточных ГЭС нужен водоотвод или перепад воды в реке, обеспечивающий нужный напор воды. На горных реках при удобном рельефе местности их можно использовать без водоотвода. Впрочем, для них необязательна и река, возможна установка в водостоках технического назначения.

Поточные микро-ГЭС не предполагают строительства напорных сооружений, энергия воды используется в ее свободном течении. Есть еще микро-ГЭС смешанного типа и мобильные. Первые работают и на перепадах воды, и на равнинных реках. Вторые имеют малую мощность и используются в экстренных случаях, в качестве резервного генератора или в путешествиях. Также сейчас продаются станции, которые можно устанавливать в систему водоснабжения дома. В водопровод встраивается турбина маленьких размеров, которая приходит в движение за счет потока воды, двигающегося самотеком. Это уменьшает скорость потока воды, но снижает себестоимость электроэнергии.

Минимальный напор воды, требуемый для работы микро-ГЭС, начинается от 1,2 метра

Минимальный напор воды, который требуется для эффективной работы микро-ГЭС, начинается от 1,2 метра. Для рек с низкой скоростью течения и небольших ручьев необходимо создание искусственного водотока, обеспечивающего нужную мощность. И здесь возникает юридический нюанс. Со стороны энергетической безопасности и налоговых служб микрогенерация мощностью ниже 15 кВт официально разрешена, но со стороны органов, контролирующих использование водных ресурсов, могут возникнуть проблемы.

В минприроды на запрос «РГ» о правилах установки микро-ГЭС на реках уточнили, что необходим договор водопользования. Если водный объект относится к региональному или муниципальному ведению, то договор заключается между хозяином сооружения и субъектом РФ, если же водный объект федеральный, то владелец должен заключить договор с Росводресурсами, сказали в пресс-службе ведомства.

Плюсы микро-ГЭС в несомненной экономичности такого способа генерации. Не случайно в Китае, Норвегии, Австрии, Канаде микро-ГЭС занимают значительную долю от общего объема выработки электричества. У нас в стране они могут оказаться эффективны в Карелии, на Кавказе, в Мурманской, Архангельской, Вологодской областях, в Сибири и на Дальнем Востоке. Хотя, учитывая богатство нашей страны водными ресурсами, даже в Подмосковье такая микро-ГЭС может стать серьезным подспорьем для семейного бюджета.

Микро-ГЭС не обязательно покупать, ее возможно собрать своими руками, достаточно вспомнить колесо для водяной мельницы, которое будет играть роль гидравлической турбины (для этой цели может подойти и пропеллер от моторной лодки) и генератор. Умельцы делали микро-ГЭС даже из велосипедных динамомашин.

Главным минусом микро-ГЭС является ее сезонность. Даже быстрые, незамерзающие зимой реки не смогут защитить микро-ГЭС от обледенения, что приводит к потере мощности, а иногда и полной остановке работы.

Инфографика «РГ» / Антон Переплетчиков / Сергей Тихонов

Крупнейшие ГЭС России

Подведя итоги рассмотрим на примере пару из крупнейших гидроэлектростанций в России.

1. Красноярская ГЭС — вторая по мощности ГЭС в России.  Расположена на реке Енисее в 2380 км от его устья.

• На Красноярской ГЭС установленная мощность — 6000 МВт. Ежегодно вырабатывается в среднем — 20 400 млн кВт·ч.
• Размеры плотины. Длина — 1072,5 м, максимальной высотой — 128 м и шириной по основанию — 95,3 м. Также плотина делится на несколько частей на левобережную глухую плотину длиной 187,5 м, водосливную плотину длиной 225 м, глухую русловую — 60 м, станционную — 360 м и правобережную глухую — 240 м.
• Здание ГЭС приплотинного типа, длина здания — 428,5 м, ширина 31 м.

2. Братская ГЭС — гидроэлектростанция на реке Ангаре в городе Братске Иркутской области. Является третьей по мощности и первой по среднегодовой выработке гидроэлектростанцией России.

• На Братской ГЭС установленная мощность равняется 4500 МВт. Каждый год в среднем она вырабатывает 22 600 млн кВт·ч энергии.
• Размеры плотины. Общая длина 1430 м и максимальная высотой 125 м. Плотина делится на три участка: русловой, длиной 924 м, левобережный глухой, длина 286 м и правобережный глухой длина 220 м.

В заключение можно сказать, что гидроэлектростанции являются менее воздействующими на окружающую среду, нежели други види электростанций.

Гидроэнергетика в мире

Гидроэлектростанции в настоящее время обеспечивают около пятой части мировой электроэнергии. Большинство из них — Крупные электростанции мощностью более 10-15 МВт

Однако, возможности для строительства больших КУ в Европе почти исчерпаны, и сейчас внимание сосредоточено на развитии малых КУ мощностью не более 10 МВт (иногда принимается даже 5-мегаваттный лимит). Они вырабатывают электроэнергию, преобразуя энергию малых рек, каналов и промышленных водотоков

Сегодня эта технология производства электроэнергии технически выверена и экономически выгодна. Постоянное совершенствование проектно-конструкторского и управляющего оборудования улучшает эксплуатационные характеристики малых ТЭЦ и способствует их продвижению на рынок экологически чистых технологий. Небольшие когенерационные установки установленной мощностью 1 МВт могут производить 6000 МВт*ч в год, предотвращая при этом выброс в окружающую среду 4000 тонн углекислого газа, который выбрасывался бы в том же объеме, если бы электростанция, работающая на угле, производила столько же электроэнергии.

Экономический потенциал гидроэнергетики во всем мире составляет 7300 ТВтч/год. Из них 32% уже разработаны, 5% — малыми ГЭС. В 1995 году в 15 странах ЕС было получено 33 ТВтч/год. К 2010 году 220 ТВтч/год должно быть произведено во всем мире на малых гидроэлектростанциях, а установленная мощность должна достигнуть 55 ГВтч/год. Быстрый рост ожидался в основном в Азии, Латинской Америке, Центральной и Восточной Европе и бывшем Советском Союзе. В странах ЕС усилия, скорее всего, будут сосредоточены на реконструкции старых ГЭС, а не на строительстве новых.

Абсолютным лидером по производству гидроэлектроэнергии на душу населения является Исландия. Кроме того, этот показатель является самым высоким в Норвегии, Канаде и Швеции. Гидроэнергетика была наиболее активной в начале 2000-х годов в Китае, для которого гидроэнергетика является наиболее важным потенциальным источником энергии. В этой стране до половины малых гидроэлектростанций в мире, а также самая большая в мире гидроэлектростанция «Три ущелья» на Янцзы и самый большой строящийся каскад ГЭС. Еще более крупная ГЭС «Гранд Инга» мощностью 39 ГВт планируется построить международным консорциумом на реке Конго в Демократической Республике Конго (бывший Заир).

ГЭС ее понятие и виды гидроэлектростанций

Гидроэлектростанция (ГЭС) — это станция для выроботки электроэнергии, использующая в качестве источника энергии энергию водных масс, приливов на водотоках. В основном размещение ГЭС происходит на реках, сооружая плотины и водохранилища. Для эффективной работы гидроэлектростанции необходимы как минимум два фактора, такие как:

1. Гарантированность обеспеченния водой круглый год
2. Большие улоны реки, для более сильного течения

ГЭС отличаются вырабатываемой мощностью, поэтому выделяют три вида ГЭС по мощности:

• Мощные — от 25 МВт и выше;
• Средние — до 25 МВт;
• Малые гидроэлектростанции — до 5 МВт;

Также ГЭС отличают по максимальному количеству использования воды:

• Высоконапорные — более 60 м;
• Средненапорные — от 25 м;
• Низконапорные — от 3 до 25 м.

Существует и отдельный тип ГЭС, так называемая ГАЭС, что расшифровывается как гидроаккумулирующая электростанция.

Гидроаккумулирующая электростанция — это гидроэлектростанция, используемая для выравнивания суточной неоднородности графика электрической нагрузки. ГАЭС служат для накопления электроэнергии во время низкого потребления сетями электричества (в ночной период) и отдачи её во время пиковых нагрузок, уменьшая тем самым необходимость изменения мощности в течение суток основных электростанций.

Здание ГЭС Сооружение, подземная выработка или помещение в плотине, в которомустанавливается гидросиловое электротехническое 

Использование ГАЭС в мире и в Российской Федерации

Широкое распространение и развитие гидроаккумулирующие электростанции получили в Европе. Основной причиной послужило регулярное повышение стоимости потребленной электроэнергии. Поэтому в настоящее время производится их повсеместная установка, часто выполняемая в городской черте.

Первая такая станция была сооружена итальянцами в 1908 году. Ее мощность составляла 1 мегаватт. В середине 20-го века во всех странах подобных сооружение насчитывалось уже 40. В дальнейшем их количество продолжало расти. В 1965 году – 110, в 2000 году – примерно 300, общей производительностью 100 ГВт.

Самой известной гидроаккумулирующей станцией в России считается Загорская ГАЭС, расположенная в городе Сергиев Посад Московской области. Основным источником воды является река Кунья. Данный энергетический объект относится к самым большим электростанциям страны и входит в первую десятку. Производительность в турбинном режиме составляет 1200 МВт, в насосном – 1320 МВт.

Строительство водного объекта началось в 1974 году, но окончательный ввод в эксплуатацию произошел лишь в 2003 году. Внутри здания смонтированы обратимые гидроагрегаты радиально-осевой конструкции в количестве 6 единиц. При величине расчетного напора 100 м, их производительность составляет 200/220 мегаватт.

В процессе эксплуатации Загорская ГАЭС зарекомендовала себя как эффективная и надежная система. В связи с этим было спроектировано ее расширение за счет строительства ГАЭС-2 с четырьмя обратимыми гидроагрегатами по 210 мегаватт каждый. Общая производительность по проекту составила 840 МВт. Строительные работы начались в 2007 году.

Помимо Загорской станции, подобные электростанции существуют на канале имени Москвы и на Большом Ставропольском канале (Кубанская ГАЭС). В стадии проектирования находятся еще несколько подобных систем. Единственным серьезным недостатком считается шум во время работы, составляющий более 45 децибел.

Электростанции России (ТЭС, ГЭС, ГАЭС, АЭС)

Геотермальные электростанции (ГТЭС)

Газотурбинная электростанция (ГТЭС)

Тепловые электростанции (ТЭС)

Приливные электростанции (ПЭС)

Самые мощные электростанции в мире

Первая и Вторая очереди ГАЭС

Первой очередью ГАЭС изысканно называется то, что было построено при советской власти, а Второй, соответственно, то, что строится под эгидой Русгидро начиная с 2006 года, на расстоянии около 80 метров от Первой очереди.

И Первая, и Вторая очереди имеют примерно одинаковое устройство. Это станционные узлы, водоводы, в которых вода движется под большим напором, реверсивные водоприемники, турбины и по два бассейна – верхних и нижних.

Станционные узлы

По сути, станционные узлы – это средоточие того, что руководит действиями всех составных частей Загорской ГАЭС, административно-производственный центр.

Здание станционного узла Первой очереди не маленькое – 178×73×50. В нем размещены 3 гидроагрегата, система насосов, турбина диаметром более 6 м, мостовые краны и многое другое.

Станционный узел Второй очереди Загорской ГАЭС несколько отличается замыслом конструкторов. Но поскольку узел не завершен, сложно сказать, будет ли он когда-нибудь соответствовать заявленным параметрам.

Верхний аккумулирующий бассейн Первой очереди Загорской ГАЭС

Из самого названия следует, что бассейн расположен выше уровня реки Куньи. Технически верхний бассейн ГАЭС – это емкость для заполнения водой, и он связан с нижним бассейном системой реверсивного водоприемника и напорных трубопроводов, расположенных под наклоном.

Полная емкость верхнего бассейна составляет 30 млн м3. Именно столько воды закачивается в него из реки Куньи при помощи той самой дешевой электроэнергии. Происходит это следующим образом:

1. Во время падения массового потребления электроэнергии Загорская ГАЭС включает свои гидроагрегаты. Шесть напорных трубопроводов, диаметром более 7 метров каждый, переходят в положение закачивания, включаются насосы, и речная вода нагнетается в верхний бассейн. Заполнив бассейн, насосы выключаются, перекрыв обратный ток воды.
2. К моменту, когда наступает пиковое потребление электричества и стоимость его соответственно увеличивается, Загорская ГАЭС приступает к выработке электроэнергии, чтобы быстро сбыть ее по выгодной цене. Трубопроводы приходят в режим сброса воды из верхнего бассейна в нижний. Вода сбрасывается под огромным напором, приводя в движение турбины.
3. Выработанная таким образом электроэнергия в объеме 4,6—5,2 млн кВт/ч поступает в энергосистему Москвы и Московской области, доходя до конечных пользователей.
4. С момента падения потребления цикл повторяется заново.

Площадь зеркала верхнего бассейна Загорской ГАЭС составляет 2,6 км2.

Реверсивный водоприемник

Это сооружение из железобетона длиной в 102 метра, шириной в 70 метров и в 48 метров высотой. У водоприемника имеется шесть водопроводных галерей, по одной на каждую напорную трубу. По сути, реверсивный водоприемник – это связующее звено между бассейнами и трубопроводом, воспринимающее весь напор поступающей снизу или сверху воды. Расположен он в районе верхнего аккумулирующего бассейна.

Напорные трубопроводы

Это самый красивый элемент Загорской ГАЭС, который очень любят фотографировать туристы и журналисты. Вид 6 огромных труб, спускающихся под углом в 10° с возвышенности, на которой находится верхний бассейн, действительно впечатляет. Сам склон, на котором лежат трубы, оборудован многоступенчатой плитой, чем-то неуловимо напоминающей легендарную лестницу из фильма С. Эйзенштейна «Броненосец Потемкин».

Именно по этим трубам, соединяющим реверсивный водоприемник со зданием ГАЭС и рекой, образно говоря, течет прибыль электростанции.

Трубы железобетонные, многосекционные, с 10-миллиметровой внутренней стальной оболочкой. Длина каждой трубы почти 800 метров.

Нижний аккумулирующий бассейн

Нижний бассейн – это собственно водохранилище, устроенное советскими строителями на реке Кунье путем перекрытия реки плотиной из грунта.

Длина плотины – почти 800 метров, а высота грунтовой насыпи приближается к 30-метровой отметке. В основании плотины два водосброса, расположенных на самом дне, для регулирования объема воды в водохранилище. С учетом нестабильности почвы советские строители надежно укрепили плотину железобетонными плитами. По плану, нижний бассейн должен быть общим для обеих очередей Загорской ГАЭС. Вместимость водохранилища это позволяет. Общий объем бассейна составляет 40 млн м3.

ГЭС ее понятие и виды гидроэлектростанций

Гидроэлектростанция (ГЭС) — это станция для выроботки электроэнергии, использующая в качестве источника энергии энергию водных масс, приливов на водотоках. В основном размещение ГЭС происходит на реках, сооружая плотины и водохранилища. Для эффективной работы гидроэлектростанции необходимы как минимум два фактора, такие как:

1. Гарантированность обеспеченния водой круглый год
2. Большие улоны реки, для более сильного течения

ГЭС отличаются вырабатываемой мощностью, поэтому выделяют три вида ГЭС по мощности:

• Мощные — от 25 МВт и выше;
• Средние — до 25 МВт;
• Малые гидроэлектростанции — до 5 МВт;

Также ГЭС отличают по максимальному количеству использования воды:

• Высоконапорные — более 60 м;
• Средненапорные — от 25 м;
• Низконапорные — от 3 до 25 м.

Существует и отдельный тип ГЭС, так называемая ГАЭС, что расшифровывается как гидроаккумулирующая электростанция.

Гидроаккумулирующая электростанция — это гидроэлектростанция, используемая для выравнивания суточной неоднородности графика электрической нагрузки. ГАЭС служат для накопления электроэнергии во время низкого потребления сетями электричества (в ночной период) и отдачи её во время пиковых нагрузок, уменьшая тем самым необходимость изменения мощности в течение суток основных электростанций.

Здание ГЭС Сооружение, подземная выработка или помещение в плотине, в которомустанавливается гидросиловое электротехническое

Крупнейшие гидроаккумулирующие электростанции в мире

В следующей таблице показан ряд всемирных гидроаккумулирующих электростанций с номинальной мощностью, равной или более 1  ГВт (1000 МВт).

Фамилия	Страна	Мощность в ГВт	Емкость в ГВтч	Время опорожнения при полной нагрузке в часах
ГАЭС Лиммерн	Швейцария	1	33,3	33
Гидроаккумулирующая электростанция в Бад-Крик	США	1.065	24,6	24
Гидроаккумулирующая электростанция Bailianhe	Китайская Народная Республика	1.2
Гидроаккумулирующая электростанция Baoquan	Китайская Народная Республика	1.2
Насосная гидроаккумулирующая электростанция округа Бат	США	3,003	24	11
ГАЭС Бленхейм-Гильбоа	США	1,16	17,4	15-е
Кастайская плотина	США	1,566
АЭС Coo-Trois-Ponts	Бельгия	1,164
ГАЭС Dinorwig	Объединенное Королевство	1,728
ГАЭС Дракенсберг	Южная Африка	1
Гидроаккумулирующая электростанция Эдоло	Италия	1
Накопительная гидроаккумулирующая электростанция Entracque	Италия	1,317
ГАЭС Fengning	Китайская Народная Республика	3,6
ГАЗ Goldisthal	Германия	1.060	8 480	8-е
Гранд Мезон	Франция	1,8
Гуандунская гидроаккумулирующая электростанция	Китайская Народная Республика	2,4
Гидроаккумулирующая станция Heimifeng	Китайская Народная Республика	1.2
Гидроаккумулирующая станция Helms	США	1.2
Гидроаккумулирующая электростанция в Хуэйчжоу	Китайская Народная Республика	2448
ГАЗ Имаичи	Япония	1.05
Гидравлическая гидроаккумулирующая станция Лудингтон	США	1872
Электростанции Мальты	Австрия	1.062	588,3
ГАЗ Markersbach	Германия	1,050
ГАЗ Матаноагава	Япония	1.2
Плотина Минху	Тайвань	1,008
Мингтанская плотина	Тайвань	1,602
Грязная гидроаккумулирующая станция	США	1.071
Горная гидроаккумулирующая станция Northfield	США	1.08
Окутатарагинская гидроаккумулирующая электростанция	Япония	1,932
Окуёшинская гидроаккумулирующая электростанция	Япония	1,206
ГАЭС Доменико Чимароза	Италия	1
Пушихе гидроаккумулирующая электростанция	Китайская Народная Республика	1.2
Гора Енот гидроаккумулирующая станция	США	1,652	36,3	22-е
Насосная гидроаккумулирующая электростанция в Скалистых горах	США	1.095
ГАЭС Ронковальгранде	Италия	1.016
Сардар-Сароварская плотина	Индия	1,45
ГАЭС Шин-Такасегава	Япония	1,28
ГАЭС Синтоёне	Япония	1,125
ГАЭС Тайянь	Китайская Народная Республика	1
ГАЭС Тамахара	Япония	1.2
Тяньхуанпин гидроаккумулирующая электростанция	Китайская Народная Республика	1836
ГАЭС Тонгбай	Китайская Народная Республика	1.2
Тумутская ГЭС	Австралия	1.5
ГАЗ Вианден	Люксембург	1,296
Сяншуйцзянская гидроаккумулирующая станция	Китайская Народная Республика	1
ГАЗ Xilongchi	Китайская Народная Республика	1.2
Янъянская гидроаккумулирующая станция	Южная Корея	1
Насосная гидроаккумулирующая станция Исин	Китайская Народная Республика	1
Сагорская ГАЭС	Россия	1.2
Чжанхэваньская гидроаккумулирующая станция	Китайская Народная Республика	1

Перспективы и потенциал гидроэнергетики

Развитие гидроэнергетики набирает обороты во всем мире. Однако гидроэра в развитых странах давно настала, а почти весь потенциал гидроресурсов исчерпан.

В странах Западной Европы используется 70% гидроресурсов, в Японии – около 90%. Наиболее развитые страны либо строят ГАЭС и мелкие ГЭС, либо вкладываются в модернизацию уже работающих станций. Исключением является Канада, так как в ней гидроресурс практически не освоен.

Активнее всего сферу гидроэнергетики развивает Китай, где располагается практически 50% всех малых гидростанций в мире.

Россия также старается развить водную энергетику. На данный момент 10% от получаемого электричества производят с помощью гидроресурсов. Однако гидропотенциал России огромен и не освоен.

Что такое ГАЭС

В Средние Века в Англии объявился герой по имени Робин Гуд. Он прославился тем, что грабил богатых и раздавал награбленное беднякам.

Об истинных мотивах поступков Робина Гуда знал только он сам. Злые языки говорили, что раздавал он лишь небольшую часть. Остальное или присваивал или перепродавал. В случаях, когда ему удавалось завладеть какой-нибудь фамильной драгоценностью, он сбывал ее втридорога тем, у кого ее же и отобрал. Все-таки в основе самых бескорыстных поступков часто лежит корысть.

С того момента, как в мире родилась энергетическая промышленность, появились и нео-Робин Гуды, желавшие получать побочную прибыль от этого нового вида ценности. Так родились ГАЭС.

Научное объяснение деятельности ГАЭС звучит несколько уклончиво – ГАЭС есть гидроэлектростанция, призванная выравнивать суточные колебания потребления электроэнергии.

Если перевести на доходчивый язык, то получится, что ГАЭС – это электронакопительная станция, покупающая электроэнергию за бесценок, чтобы перепродать ее дороже.

Как добраться и зачем туда ехать

Добраться да Загорской ГАЭС несложно, надо всего лишь проехать по Ярославскому шоссе до Сергиева Посада – это 54 км от МКАД. Доехав до Сергиева Посада, надо свернуть по направлению к Калязино, а от него через 20 км повернуть на Богородское, а дальше в зависимости от предпочтений или в сам поселок, или от заправки налево до водохранилища.

Рыбалка

Половить рыбу можно только в нижнем бассейне ГАЭС. Верхний считается закрытым объектом и находится под постоянной охраной. Рыбаков туда не пускают. Местные говорят, что есть какая-то секретная тропа, позволяющая пробраться к верхнему бассейну, но где она – не уточняют. По слухам в верхнем бассейне огромное количество рыбы.

Важно! Задумав порыбачить на водохранилище, надо уяснить для себя следующее:

1. Сброс воды из верхнего бассейна в нижний производится с 8 часов утра до 6 часов вечера.
2. Подъем воды из нижнего бассейна в верхний начинается в 20.00 и продолжается до 6 часов утра.
3. Уровень колебаний высоты воды в нижнем водоеме составляет до 25 метров вниз или вверх, а у берега до 80 метров.
4. Зимой водохранилище замерзает, и при сбросе или подъеме воды лед прыгает то вверх, то вниз.
5. Статичной рыбалки не получится. Надо постоянно или отодвигаться во время подъема или бежать с удочкой за уходящей водой.

Рыба ловится также в зависимости от режима работы ГАЭС. Иногда можно поймать окуня или щуку, иногда лезет только плотва и лещ. Отлавливали также налимов и пескарей. Имеются и раки.

В 2012 году в поселке Богородское на берегу водохранилища построили зону отдыха. Поначалу рыбаки жаловались на мор рыбы, но впоследствии рыбное поголовье восстановилось.

Поселок Богородский

В сам поселок тоже не грех заглянуть. Можно полюбоваться деревянной церковью и зайти в поселковый музей богородской резьбы и деревянных игрушек – давнего поселкового промысла. Правда, в самом Богородском местных изделий не купить. Их выносят на продажу в наиболее посещаемый туристами объект – Троицко-Сергиев монастырь, где торговцы располагают свои лотки поближе к месту прибытия туристических автобусов.

Особых достопримечательностей ни в Богородском, ни при самой Загорской ГАЭС нет. Зато есть красивая среднерусская природа, хорошая рыбалка, гостеприимные люди и просто новые места. А что еще нужно для хорошего и недорогого отдыха?

Перспективы гидроэнергетики

Без сомнения, энергообеспечение – одна из наиболее актуальных проблем человечества. Мировые запасы нефти и газа стремительно уменьшаются и недалёк тот день, когда они будут полностью исчерпаны. Это понимают все, и поэтому с каждым годом всё большее число специалистов изучает возможности их равноценной замены. Сегодня существует несколько направлений альтернативной энергетики: использование солнечной энергии и энергии ветра, биоэнергетика, геотермальная энергетика.

Каждое их этих направлений отличается определёнными достоинствами и недостатками. И поэтому необходимо определиться: какой альтернативный источник энергии лучше всего подходит для удовлетворения нужд человечества и в то же время наносит минимальный ущерб природе.

Потенциал мировой гидроэнергетики

Потенциал гидроэнергетики можно определить, суммировав все существующие на планете речные стоки. Расчёты показали, что мировой потенциал равен пятидесяти миллиардам киловатт в год. Но и эта весьма впечатляющая цифра составляет лишь четверть от количества осадков, ежегодно выпадающих во всём мире.

С учётом условий каждого конкретного региона и состояния мировых рек действительный потенциал водных ресурсов составляет от двух до трёх миллиардов киловатт. Эти цифры соответствуют годовой выработке энергии в 10 000 – 20 000 миллиардов киловатт в час (приведены данные ООН).

Чтобы осознать потенциал гидроэнергетики, выраженный этими цифрами, следует сопоставить полученные данные с показателями нефтяных теплоэлектростанций. Чтобы получить такое количество электроэнергии, станциям, работающим на нефти, требовалось бы около сорока миллионов баррелей нефти каждый день.

Вместе с тем, не теряет актуальность вопрос: какую долю этого природного богатства человечество может позволить себе использовать? Для ответа на этот вопрос необходимо представлять возможные последствия работы гидроэлектростанций для окружающей среды.

Основные достоинства и недостатки

Основные преимущества гидроэнергетики очевидны. Разумеется, главным преимуществом гидроресурсов является их возобновляемость: запас воды практически неисчерпаем. При этом гидроресурсы значительно опережают в развитии остальные виды возобновляемых источников энергии и способны обеспечивать энергией большие города и целые регионы.

Кроме того, пользоваться этим источником энергии можно достаточно просто, что подтверждается длительной историей гидроэнергетики. Например, генераторы гидроэлектростанций можно включать или выключать в зависимости от энергопотребления. Себестоимость строительства гидроэлектростанций является довольно низкой.

В то же время достаточно спорным является вопрос о влиянии гидроэнергетики на окружающую среду. С одной стороны, эксплуатация гидроэлектростанций не приводит к загрязнению природы вредными веществами.

Но в то же время образование водохранилищ требует затопления значительных территорий, зачастую плодородных, а это становится причиной негативных изменений в природе. Например, плотины часто перекрывают рыбам путь к нерестилищам, но в то жнее время благодаря этому обстоятельству значительно увеличивается количество рыбы в водохранилищах и развивается рыболовство.

Экологические аспекты использования гидроэнергетики

Вне всяких сомнений, гидроэнергетика в перспективе должна не оказывать негативное воздействие на окружающую среду или свести его к минимуму. При этом необходимо добиться максимального использования гидроресурсов.

Это понимают многие специалисты и поэтому проблема сохранения природной среды при активном гидротехническом строительстве актуальна как никогда. В настоящее время особенно важен точный прогноз возможных последствий строительства гидротехнических объектов.
Он должен дать ответ на многие вопросы, касающиеся возможности смягчения и преодоления нежелательных экологических ситуаций, которые могут возникнуть при строительстве. Кроме того, необходима сравнительная оценка экологической эффективности будущих гидроузлов. Правда, до реализации таких планов ещё далеко.

Сегодня разработка методов определения экологического энергопотенциала не производится. А это означает, что развитие гидроэнергетики пока приостановлено, поскольку отсутствие экологических экспертиз может нарушить энергетическую безопасность, которая и без того находится под угрозой.

Схемы различных видов гидроэлектростанций

Гидроэлектрические станции делятся также в зависимости от принципа использования природных ресурсов, можно выделить следующие ГЭС:

• Плотинная ГЭС. Плотинная система ГЭС является наиболее распространенной. При таком принципе река полностью перекрывается плотиной. Такие гидроэлектростанции строят на многоводных равнинных реках, а также на горных реках, в местах, где русло реки более узкое, сжатое.
• Приплотинная ГЭС.Возводятся при более сильных напорах воды. При этом принципе река также полность перекрывается плотиной. В таком случае здание ГЭС располагается за плотиной, в нижней её части. Вода же подводится к турбинам через напорные тоннели.
• Деривационная ГЭС. Гидроэлектростанции такого типа возводятся, если велик уклон реки. Необходимый напор создается с помощью деривации.
• Гидроаккумулирующая электростанция. 
• Схема собственных мини гидроэлектростанций.  

Устройство и основные компоненты

Типовая гидравлическая аккумулирующая электростанция включает в общий комплекс следующие составляющие:

• Нижнее водохранилище обеспечивающее подпитку. Это могут быть естественные водоемы или водохранилище, образованное самим гидроузлом.
• Верхний водоем или бассейн электростанции, выполняющий функции аккумулятора воды. Используются высокогорные озера естественного происхождения приточного или бесприточного типа. Они должны располагаться рядом с нижним водохранилищем на максимально близком расстоянии.
• Здание станции. Капитальное сооружение, спроектированное под конкретные условия эксплуатации.
• Водонапорные сети из металлических или железобетонных труб.
• Водоприемник, принимающий воду в верхний водоем, в период, когда станция переводится в насосный режим работы. Он же забирает воду из бассейна при переходе в турбинный режим.

Внутри здания электростанции располагается оборудование гидромеханического и электротехнического назначения. Схема размещения представляет собой трехмашинную компоновку, состоящую из насоса, турбины и генератора-электродвигателя. Более современным считается двухмашинный вариант, включающий в себя генератор-электродвигатель и турбину-насос или обратимую турбину.

При отсутствии в верхнем бассейне естественного притока воды, станция будет работать лишь на аккумулированной жидкости. Такие установки относятся к категории чистых. Смешанные электростанции оборудуются бассейнами с естественным притоком, позволяющим получать дополнительные объемы воды. В данном случае используется и аккумулированная и приточная жидкость.

Примерно такой же вариант используется гидроэлектростанциями, расположенными каскадом. Здесь кроме основных турбинных агрегатов, устанавливаются обратимые насосы или турбины, качающие воду из нижнего водохранилища в верхнее.

Где располагается Загорская ГАЭС

Разумеется, станцию решили строить ближе к Москве. Территорией строительства стала средних размеров река Кунья в месте ее прохождения у села Богородское Сергиево-Посадского района Московской области.

Изначальные условия были так себе, но ГАЭС и не нужны особые условия. Был бы природный источник воды и возможность строительства дополнительного верхнего аккумулятивного бассейна. Высокие берега Куньи как раз предоставляли эту возможность.

Надо думать, строители сильно натерпелись от геологических и погодных особенностей места конструкции ГАЭС. Если не очень углубляться в описание геоструктуры Куньих берегов, ее террасы и поймы, то получится, что это глина на слое более древней глины, лежащей на глине эпохи среднечетвертичного оледенения. И все это со склонностью к оползням при очень высоком годовом количестве осадков. То есть при строительстве все, что могло, или оползало, или просаживалось, или намокало.

Тем не менее, стройку завершили вовремя и качественно, и ГАЭС исправно работает уже много лет, принося прибыль своим новым владельцам.