Новые разработки в оборудовании для малых ГЭС

Введение

Нетрадиционные и возобновляемые источники энергии стали в последнее время одним из важных критериев устойчивого развития мирового сообщества. Осуществляется поиск новых и совершенствование существующих технологий, вывод их к экономически эффективного уровня и расширение сфер использования. Главными причинами такого внимания является ожидаемое исчерпание запасов органических видов топлива, резко возросшей цены, несовершенство и низкая эффективность технологий их использования, вредное воздействие на окружающую среду, последствия которого все больше и больше беспокоят мировое сообщество.
В результате такой постановки задачи: одновременного развития общества и необходимости сбережений ресурса это развитие обеспечивает и возникает тема применения энергосберегающих технологий и задействования альтернативных источников энергии, среди которых энергия воды не может не занимать лидирующих позиций.
Преимущества ее в том, что она может заменять дефицитное органическое топливо, минимально влияет на окружающую среду, простая и надежная в производстве экологически чистой электроэнергии, восстанавливает энергоресурс, близка к потребителям, относительно небольшие сроки строительства малых ГЭС.
Проблемам развития малой гидроэнергетики посвящено много работ частности, работы Ю.Варецкого, И.Лозовой, В.Мудрицкого, М. Крисенкова, В. Добровольского, А. Еремчука, С. Кукурузы, М. Сиротюк, Т. Кравченко, Г.Рудыка, В. Черного и др.


1. Малая гидроэнергетика как перспективное направление развития альтернативной энергетики

Одним из самых перспективных среди возобновляемых источников энергии в мире сегодня считается малая гидроэнергетика, перспективы развития которого и является предметом данного исследования. Термином «малая гидроэнергетика» принято называть совокупность небольших гидроэлектростанций (ГЭС), которые работают на малых и средних реках. Но если подойти с другой стороны и взглянуть на масштабы в целом, то так называемая «малая» гидроэнергетика потенциально может не только конкурировать с «большой», но и опережать ее по совокупному показателю производимой электроэнергии. А уже вместе они способны ощутимо потеснить на рынке главных конкурентов, работающих на ядерном и обычном топливе, а прежде всего - на природном газе.
Малые ГЭС считаются не только простым способом производства электроэнергии, но и создающие ряд вспомогательных функций - рекреационных (что важно при приватизации земель и вод под видом многолетней аренды), регулировка паводковых вод, возможностей оснащения воды и получения средств в Госбюджет за спецводоиспользование.
Для решения проблем развития малой гидроэнергетики Россия имеет достаточный научно-технический потенциал и большой опыт в области проектирования и разработки конструкций гидротурбинного оборудования, исследования гидроэнергетического потенциала малых рек, решения водохозяйственных и экологических проблем при строительстве гидроэлектростанций. Российские предприятия имеют необходимый производственный потенциал для создания отечественного оборудования малых ГЭС.
Опыт сооружения малых ГЭС в США и Германии подтверждает, что при обоснованном их сооружении среду не только сохраняется, но и возможно воспроизведение ранее утраченных условий биологической жизни. Малое гидростроительство может стать одним из средств воспроизведения гидрологического состояния водостоков, погибают [1].
Строительство новых и восстановление разрушенных малых ГЭС сможет значительно повысить уровень и надежность энергообеспеченности экономики, будет способствовать уменьшению дорогого импорта углеводородного сырья, а также существенно повлияет на улучшение экологической ситуации в различных регионах. Восстановление малых ГЭС - вполне прибыльное задачи, заслуживает внимания как региональной, так и общегосударственной власти.
Малые ГЭС еще и помогают окружающей среде. Ведь приходится вывозить мусор из рек, контролировать уровень воды, где нужно - укреплять берега.
Малые ГЭС нужны регионам, людям, которые в них живут, а в целом - экономическому развитию России. Пусть это небольшие ручьи электроэнергии, и они вливаются в мощный энергопоток государства и усиливают ее энергетическую мощь.
В настоящее время наибольший гидроэнергетический потенциал имеют Поволжский район (74%), Волго-Вятский (68%), Северо-Западный (60%), Дальний Восток (6%), Западно-Сибирский (2%) регионы. По состоянию на 1.01.2016 г. Поволжский район и Волго-Вятский обеспечивают регионы 110-143 млн. КВт-ч. и 51-84 млн. кВт-ч. электроэнергии в год соответственно, то есть дают 37,6% и 20,1 всей электроэнергии, производимой в России с помощью малых ГЭС. Вместе с тем потенциальные возможности малой гидроэнергетики значительно больше. Экономически целесообразный гидроэнергопотенциала Поволжского района составляет 1357 млн

. КВт-ч в год, а Волго-Вятского -108 млн. КВт-ч. в год, то есть 36,2% и 2,9% от экономически целесообразного потенциала России соответственно. Экономически целесообразный потенциал - количество энергии, которую целесообразно использовать, учитывая при этом следующие факторы: экономический, экологический, технически технологические, социальные и политические [2].
При этом Поволжский район использует только 9,3% имеющегося потенциала малых рек, а Волго-Вятский -на 62,5%. Значительная разница объясняется в том числе за счет того, что Как видно из вышеприведенного, возможности для инвестирования в малую гидроэнергетику в России очень большие.
Итак, преимущества малой гидроэнергетики заключаются в следующем:
1) малые ГЭС могут заменять дефицитное органическое топливо;
2) малая гидроэнергетика минимально влияет на окружающую среду;
3) простая и надежная в производстве экологически чистой электроэнергии;
4) относительно небольшие сроки строительства малых ГЭС;
5) защита населенных пунктов и сельскохозяйственных угодий от паводков за счет возведенных дамб и плотин и, как следствие, сокращение расходов бюджетов всех уровней на противопаводковые мероприятия и восстановительные работы;
6) способствует децентрализации общей энергетической системы, чем снимает ряд проблем как в энергоснабжении отдаленных и труднодоступных районов сельской местности, так и в управлении гигантскими энергетическими системами, а это решает целый комплекс проблем в экономической, экологической и социальной сферах жизнедеятельности и хозяйствования в сельской местности, в том числе и районных центров;
7) меньшая зависимость от природных условий, чем для других нетрадиционных источников, обеспечивает большую надежность процесса производства энергии;
8) малые ГЭС создают ряд вспомогательных функций, в частности рекреационных; появление новых рабочих мест.
Основное, что требует совершенствования в сфере малой гидроэнергетики, это: благоустройство правоотношений по приватизации и аренды малых ГЭС; внедрение обоснованных правил транспорта электроэнергии по существующим электросетям потребителям; внедрение обоснованной платы за водопользование; финансирование разработки нормативно-технической базы; отмены таможенных пошлин на оборудование, которое не производится в России, кредитование строительства малых ГЭС на основе снижения процентных ставок.
Сегодня малая гидроэнергетика России довольно привлекательна для инвесторов отрасль, но потенциальные инвесторы должны быть готовы к тому, что существует много проблем по развитию малой гидроэнергетики, требующих неотложного решения.


2. Оценка новых технологий для малых ГЭС

На рынке энергетического оборудования конкуренция определяется приоритетами заказчика, поэтому конкуренция между отечественными и зарубежными производителями в перспективе будет только обостряться. Рынок продукции ГЭС в России, объем которого оценивается в 8-13 млрд. долл., растет, несмотря на неблагоприятную экономическую конъюнктуру. В общем объеме производства электроэнергии в России доля малой энергетики будет увеличиваться за счет использования эффективного оборудования.
Перераспределение отечественного рынка между российскими и зарубежными производителями определяется возможностью отечественных машиностроителей модернизировать собственные мощности и внедрить современные технологии. В период сжатия кредитно-финансовых возможностей заказчики оборудования будут особенно тщательно рассматривать предложения на рынке, что, в свою очередь, обостряет конкурентную борьбу как отечественных, так и иностранных компаний.
Проектированием и разработкой оборудования для таких ГЭС занимаются многие российские научно-производственные организации и фирмы. Одна из крупнейших - межотраслевое научно-техническое объединение “ИНСЭТ” (Санкт-Петербург). Специалистами “ИНСЭТ” разработаны и защищены патентами оригинальные технические решения систем автоматического управления малыми и микроГЭС. Использование таких систем не требует постоянного присутствия на объекте обслуживающего персонала - гидроагрегат надежно работает в автоматическом режиме. Система управления может быть выполнена на базе программируемого контроллера, который позволяет визуально контролировать параметры гидроагрегата на экране компьютера. 
Гидроагрегаты для малых и микроГЭС, выпускаемые МНТО “ИНСЭТ”, предназначены для эксплуатации в широком диапазоне напоров и расходов с высокими энергетическими характеристиками и выпускаются с пропеллерными, радиально-осевыми и ковшовыми турбинами. В комплект поставки входят, как правило, турбина, генератор и система автоматического управления гидроагрегатом. Проточные части всех турбин разработаны с использованием метода математического моделирования. 
Проект «Гидротурбины 21века».
Назначение проекта - направление по комплексному энергосбережению и самоэнергообеспечению, развитие национальных энергетических, инновационных новых технологий, а также поиск ресурсов и недросбережения, повышение экологической эффективности работы малых гидроэлектростанций