Науковий вісник НЛТУ України (Apr 2021)
Проєктування гравітаційно-коловоротних гес для малих річок Прикарпаття
Abstract
Розглянуто ефективність використання малої гідроенергетики у світі та перспективи її розвитку в Україні. Зазначено, що гідропотенціал великої частини річок Прикарпаття через незначні напори вздовж їх русел для виробництва електроенергії використовують рідко. Для генерації електроенергії малими річками Прикарпаття пропонуємо застосувати гравітаційно-коловоротну ГЕС, яка працює за допомогою водяного виру. Така ГЕС може генерувати електроенергію значної потужності на ділянках річки з незначними напорами. Перевагами гравітаційно-коловоротних ГЕС також є їх мінімальний вплив на живі організми річки через низьку частоту обертів турбін і відсутність замерзання води взимку. Обґрунтовано вибір оптимального способу розміщення гідротурбіни у вирі гравітаційно-коловоротної ГЕС, шляхом встановлення колеса гідротурбіни в нижній частині виру. Електрогенератор і редуктор розміщуються на зовнішній поверхні ГЕС і з'єднуються з гідротурбіною за допомогою валу. Перевагою цього способу встановлення гідротурбіни є те, що вона практично не впливає на формування виру. За таких умов вся енергія виру використовується для обертання гідротурбіни, бо практично весь об'єм води контактує з її лопатками. Запропонований спосіб дає змогу зменшити до мінімуму розміри робочого колеса гідротурбіни та отримати високий ККД. Наведено методику розрахунку гідравлічних характеристик гравітаційно-коловоротної ГЕС для отримання електричних (потужність, частота) параметрів її генератора відповідно до заданих витрати та напору водяного потоку ділянки річки. Наведено умови для утворення виру. Для зменшення негативного впливу на стік річки запропоновано використовувати для роботи малої ГЕС не більше 25 % її середнього багаторічного стоку. За наведеною методикою розраховано каскад з 5-ти малих ГЕС для ділянки річки Бистриця Надвірнянська (м. Івано-Франківськ). Розраховано ступінь редукції редукторів для генераторів ГЕС. Місця для встановлення ГЕС вибирали з найбільшим перепадом висот вздовж русла річки та в місцях зливання русла з меншими річками. Довжина ділянки ріки для розміщення цих ГЕС становить 6 км. Підібрано гідротурбіни з генераторами та системами автоматики для використання їх у складі розрахованих малих гравітаційно-коловоротних ГЕС. Об'єднання гравітаційно-коловоротних ГЕС у загальну енергетичну систему дасть змогу отримати значну електричну генерацію з ділянок річок, гідроенергетичний потенціал яких раніше не використовувався.
Keywords
