Регистрация
РУС ENG
Расширенный поиск
http://www.eprussia.ru/epr/328/8552297.htm
Газета "Энергетика и промышленность России" | № 20 (328) октябрь 2017 года

Гидроэлектростанция в системе городского водопровода

Новые технологии Павел АНДРЕЕВ

Идея гидроэлектростанции в системе водопровода, казалось бы, лежит «на поверхности». Действительно, для установки мини-ГЭС необходим только естественный водный поток, а он в трубах всегда есть.

Однако мысль таким образом получить энергию лишь несколько лет назад пришла южнокорейскому дизайнеру Райану Джон Ву Чою. Ее он представил на выставке промышленных проектов «International Design Excellence Awards». Его система «ES Pipe Waterwheel» – миниатюрная гидроэлектростанция, которая может быть установлена в любой квартире. Чой оснастил водопроводные трубы системой мини-турбин, очень простых в установке. Они могут быть вмонтированы по всей длине водопровода, существенно сокращая счета за электроэнергию.



По типу деривационных ГЭС

Но не только Чою пришла эта идея. Американские инженеры из компании Lucid Energy предложили установить в системе водопровода города Портленда штата Орегон мини-турбины, которые вращались бы за счет течения по трубам питьевой воды в местах естественного склона.

За основу был взят принцип работы деривационных гидроэлектростанций безнапорного типа, где поток воды за счет естественного уклона реки приводит в движение лопасти турбины и заставляет вращаться ее вал, соединенный с вырабатывающим электроэнергию генератором. Такие турбины и предложили установить в системе городского водопровода инженеры из Lucid Energy.

Главным достоинством технологии является полное отсутствие негативного воздействия на окружающую среду, а также невысокая себестоимость полученной электроэнергии. Разумеется, мощность одной установки невелика, учитывая диаметр трубы, однако несколько мини-ГЭС способны полностью взять на себя снабжение небольшого учреждения, а также снизить расходы на электроэнергию местных жителей.

Кроме того, размещение в водопроводе связки мини-агрегатов поспособствует снижению тарифной стоимости питьевой воды за счет уменьшения затрат на электроснабжение устройств по ее очистке. Вдобавок разработки оснащаются специальными датчиками для определения основных параметров воды на обозначенном участке, что должно упростить работу коммунальным службам. При этом вставки из специальных секций труб с размещенной в них турбиной лишь незначительно повлияют на скорость течения воды и не потребуют внесения корректировок в штатный режим функционирования всей системы городского водоснабжения.

Количество генерируемой установками Lucid Energy электроэнергии за счет монтажа секций с турбинами и генераторами полностью обеспечит электроэнергией порядка 250 домов.

Поскольку в трубах вода практически не прекращает движение, вырабатываться электроэнергия может круглосуточно, невзирая на неблагоприятные внешние погодные условия, которые влияют на работу солнечных батарей и ветроагрегатов. Размещать мини-ГЭС предлагается лишь на тех участках трубопровода, где для этого имеется подходящий наклон и вода движется под действием силы тяжести, а не прокачивается насосом. В противном случае эффективность установки окажется не столь высокой и финансово неоправданной.

Авторы идеи уверены, что перспективность внедрения их детища в таких штатах, как, например, Калифорния, где 20 % от общего количества потребленной электроэнергии приходится на работу системы центрального водоснабжения, бесспорно высока.



Простая альтернатива

Мини-гидроэлектростанции – вообще одно из лучших решений по вопросу альтернативных источников получения электричества. Их можно установить в загородном доме, на даче. Минус подобных сооружений в том, что их возведение возможно только в определенных условиях – необходимо наличие водяного потока. К тому же возведение данной конструкции у себя во дворе требует разрешения местных органов власти.

Принцип работы мини-гидроэлектростанции для дома достаточно прост. На турбину падает вода, заставляя вращаться лопасти. Они, в свою очередь, за счет крутящего момента или перепада давления приводят в движение гидропривод. От него передается полученная мощность на электрогенератор, который и вырабатывает электричество.

В настоящее время схема ГЭС чаще всего укомплектовывается системой управления. Это позволяет конструкции работать в автоматическом режиме. В случае необходимости (к примеру, аварии) имеется возможность перехода на ручное управление.

Для строительства ГЭС достаточно даже небольшого ручья, протекающего по участку.

Но, как видим, инженеры придумали электростанцию и в бытовом водоводе.

Кстати, мини-гидроэлектростанции можно установить даже в канализационной трубе. Но их строительство требует создания определенных условий. Помимо естественного уклона необходим подходящий диаметр трубы.



Виды мини-ГЭС

Мини-гидроэлектростанции чаще всего относятся к одному из следующих типов, которые различаются принципом работы: водяное колесо (традиционный тип, наиболее простой в исполнении), пропеллер (для потока шириной более десяти метров), гирлянда (для рек с несильным потоком; усиление скорости течения воды дают дополнительные сооружения, ротор Дарье (чаще – для промышленных предприятий). Преимущество этих вариантов в том, что они не требуют строительства плотины.

Водяное колесо – это классический вид ГЭС, который наиболее популярен для частного сектора. Мини-гидроэлектростанции данного типа представляют собой большое колесо, способное вращаться. Его лопасти опускаются в воду. Вся остальная часть конструкции находится над руслом, заставляя двигаться весь механизм. Мощность передается через гидропривод генератору, вырабатывающему ток.

Пропеллерная станция – на раме в вертикальном положении располагается ротор и подводный ветроагрегат, опускаемый под воду. Ветряк имеет лопасти, которые вращаются под воздействием потока воды. Лопасти приводятся в движение за счет возникающей подъемной силы, а не за счет давления воды. Направление движения лопастей перпендикулярно направлению течения потока. Этот процесс похож на работу ветровых электростанций, только работает под водой.

Гирляндная ГЭС – представляют собой трос, натянутый над руслом и закрепленный в опорном подшипнике. На нем в виде гирлянды навешены и жестко закреплены турбины небольшого размера и веса (гидровингроторы). Они состоят из двух полуцилиндров. За счет совмещения осей при опускании в воду в них создается крутящий момент. Это приводит к тому, что трос изгибается, натягивается и начинает вращаться. В данной ситуации трос можно сравнивать с валом, который служит для передачи мощности. Один из концов троса соединен с редуктором. На него и передается мощность от вращения троса и гидровингроторов. Недостаток данного вида – создаваемая им опасность для окружающих. Подобного рода станции допустимо использовать только в безлюдных местах.

Ротор Дарье – мини-гидроэлектростанция, названная в честь ее разработчика Жоржа Дарье, – представляет собой ротор, на котором находятся лопасти. Для каждой из лопастей в индивидуальном порядке подбираются нужные параметры. Ротор опускается под воду в вертикальном положении. Лопасти вращаются за счет перепада давления, возникающего под действием протекания по их поверхности воды. Этот процесс подобен подъемной силе, заставляющей самолеты взлетать. Здесь направление потока не имеет значения, но конструкция достаточно сложна для монтажа.
Построить водяную станцию для получения электроэнергии можно даже самостоятельно. Тем более что для частного дома количество необходимой энергии невелико.

Отправить на Email

Для добавления комментария, пожалуйста, авторизуйтесь на сайте

Также читайте в номере № 20 (328) октябрь 2017 года:

  • Энергия МОЭСК – культурным объектам столицы
    Энергия МОЭСК – культурным объектам столицы

    Энергетики филиала ПАО «МОЭСК» Московские кабельные сети обеспечили технологическое присоединение ряда культурных объектов столицы, среди которых два театра и парк 850‑летия Москвы. ...

  • Выбираем наиболее лояльные решения
    Выбираем наиболее  лояльные решения

    Судя по оценкам профессионалов ИТ-отрасли, 2017 г. стал годом киберугроз и интернет-атак, которые перешли из гипотетических в разряд вполне реальных угроз. ...

  • Генераторы оценивают киберугрозы
    Генераторы оценивают киберугрозы

    Директор департамента по информационным технологиям ПАО «Квадра» Александр Филатов считает, что российские разработчики ПО вносят решающий вклад в обеспечение информационной безопасности страны. ...

  • Гидроэлектростанция в системе городского водопровода
    Гидроэлектростанция в системе  городского водопровода

    Идея гидроэлектростанции в системе водопровода, казалось бы, лежит «на поверхности». Действительно, для установки мини-ГЭС необходим только естественный водный поток, а он в трубах всегда есть. ...

  • Энергетика России устремлена в будущее
    Энергетика России устремлена в будущее

    Если верить оценкам экспертов, уже через 20 лет человечеству потребуется на 30 % больше энергии, чем сегодня. Это связано с развитием мировой экономики, ростом населения на планете, повышением качества жизни и уровня потребления, особенно в развивающихся странах. ...