Гидроэнергетика с выдумкой: 4 знакомых и незнакомых типа ГЭС

Ожидаю, что наибольший интерес проявят те читатели, чья деятельность связана с инженерией – это отличный способ выйти за рамки шаблонного мышления.

Все большие гидроэлектростанции нашей страны построены на больших равнинных реках, где скорость течения воды невелика. Между тем, для работы гидротурбин нужен большой перепад высот – для этого и нужны высокие плотины.

Львиная доля мощных ГЭС относятся к этому типу. Достаточно сказать, что нашей стране они позволили в первые послевоенные годы быстро нарастить производство электричества для восстановления экономики страны – при том, что в те времена дешевой нефти еще не было.

Минусом таких электростанций является то, что для создания такого перепада высот приходится затапливать большой участок местности. Разложение органики в водохранилище приводит к выбросам метана в атмосферу, так что «зеленой» такую энергию можно назвать лишь с большой натяжкой.

Впрочем, во многих районах нашей планеты можно обойтись без водохранилища – или соорудить лишь небольшой приплотинный пруд. Для этого лишь нужно, чтобы течение было достаточно сильным, чтобы не нужно было искусственно создавать перепад высот, и достаточно равномерным в течение года.

Тогда строят русловые гидроэлектростанции. Они бывают разных типов: одни вообще не перегораживают реку, а гидроагрегаты работают прямо в потоке. Для других создается невысокая плотина.

Кроме того, что русловым ГЭС не нужно водохранилище, у них есть и второе достоинство – они не препятствуют миграции рыб.

Интересно, что для выработки энергии не всегда обязательно задействовать основное русло реки – можно, наоборот, отвести часть воды и построить ГЭС в стороне. В таком случае водная среда испытывает минимальное влияние.

Электростанции такого типа получили название деривационных. Их можно строить, например, на горных реках и ручьях, где перепад высот велик. Часть потока отводят в канал. Далее вода попадает в вертикальный колодец, в нижней части которого установлена крыльчатка турбины, вырабатывающая электричество.

В 21 веке количество плотинных ГЭС постепенно сокращается – их закрывают из-за недостатков, упомянутых выше. Зато быстро набирает популярность последний, четвертый вариант.

Гидроаккумулирующие электростанции не вырабатывают энергию, а накапливают. Они всегда работают в паре с электростанциями другого типа – солнечными, ветряными или тепловыми. В периоды, когда электричества производится больше, чем нужно потребителям, ее запасают, накачивая воду в резервуар на возвышенности. А во времена, когда потребление становится больше, чем производство, воду спускают через гидроагрегаторы, вырабатывая дополнительную энергию.

КПД гидроаккумуляторов не очень велик, если сравнивать с химическими батареями. Лишь около 70% исходной энергии, потраченной на перекачку воды, может быть возвращено в электрическую сеть.

Однако создание таких аккумуляторов гораздо дешевле и экологичнее, чем производство литиевых или любых других химических батарей. К тому же они позволяют запасти десятки мегаватт-часов – представьте себе, сколько литиевых батарей понадобилось бы для запасания такого объема энергии.

Что касается проблемы низкого КПД, то инженеры разных стран сейчас пробуют несколько довольно перспективных подходов, которые рано или поздно позволят ее решить. Если вы хотите почитать о них, кликните удивленный лайк под статьей – этим вы дадите знать автору о своем интересе.

А если у вас есть своя идея, как разрешить эту проблему, напишите нам в редакцию, и мы с удовольствием о ней расскажем.