Проєктування гравітаційно-коловоротних гес для малих річок Прикарпаття

  • І. Р. Ващишак Івано-Франківський національний технічний університет нафти і газу, м. Івано-Франківськ https://orcid.org/0000-0002-9078-6726
Ключові слова: гравітаційно-коловоротна станція, методика розрахунку, генерація електроенергії, мала ГЕС, гідротурбіна

Анотація

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.

Біографія автора

І. Р. Ващишак, Івано-Франківський національний технічний університет нафти і газу, м. Івано-Франківськ

канд. техн. наук, доцент, кафедрa енергетичного менеджменту та технічної діагностики

Посилання

kVt mikro Gidroturbina/Kaplan mini vodnaya moschnost. Retrieved from; https://russian.alibaba.com/product-detail/500kw-micro-hydro-turbine-kaplan-mini-water-power-62591359227.html? spm=a2700.7724857.normal_offer.d_image. 64875fb2qq0frd

Derzhenerhoefektyvnosti Ukrainy. Hidroenerhetyka. Retrieved from: http://saee.gov.ua/uk/ae/hydroenergy

Faleev, D. S. (2003). Vozobnovlenie i resursosberegayuschie istochniki energii: Fizicheskie osnovyi, prakticheskie zadachi; primenenie dlya elektropitaniya ustroystv avtomatiki, telemehaniki i svyazi na zheleznodorozhnom transporte: ucheb. posobie. (4th ed. add. and revised). Habarovsk: DVGUPS, 175 p. [In Russian].

Lukutin, B. V. (2008). Vozobnovlyaemyie istochniki elektroenergii: uchebnoe posobie. Tomsk: FGAOU VO "NI TPU", 187 p. [In Russian].

Mala hidroenerhetyka Ukrainy. Tekhnolohichni osoblyvosti malykh HES. Retrieved from: http://energyukraine.org/wp-content/uploads/2018/05/Otchet-MGES2.pdf

Mihaylov, L. P., & Feldman, B. L. (Eds.). (1989). Malaya gidroenergetika. In L. P. Mihaylova (Ed.). Moscow: Energoatomizdat, 184 p. [In Russian].

Mini-HES po pryntsypu vodovorotu. Retrieved from: http://aenergy.ru/865

Nova vodovorotna turbina zrobyla hidroenerhetyku "zelenoiu". Retrieved from; https://ecotechnica.com.ua/energy/voda/3137-novaya-vodovorotnaya-turbina-sdelaet-gidroenergetiku-po-nastoyashchemu-zelenoj.html

Obozov, A. Dzh., & Amraev, D. D. (2014). Rezultatyi analiza dinamicheskoy voronki v turbinnoy chasti mikro GES. Izvestiya OshTU. (2nd ed. add. and revised), 77–80. [In Russian].

Plevako, N. A. (1960). Osnovyi gidravliki i gidravlicheskie mashinyi. Moscow: Rostehizdat, 427 p. [In Russian].

Retscreen Engineering & Cases Textbook. Small hydro project analysis chapter. Minister of Natural – Resources Canada 2001-2004.50art. [In Canada].

Tekhnichnyi zvit z otsinky potentsialu vidnovliuvanoi enerhetyky v Ukraini. Mali HES. Prohrama finansuvannia alternatyvnoi enerhetyky v Ukraini (USELF). Retrieved from: http://www.uself.com.ua/fileadmin/documents/U-Small_Hydro_ Technical_Report.pdf

Turbina Kaplana. Retrieved from: http://www.electway-store.com/index.php? main_page=product_info&cPath=1_65&products_id=292

Vikipediia. Mali HES Ukrainy. Retrieved from; https://uk.wikipedia.org/wiki/Mali_GES_Ukraini.

Опубліковано
2021-04-29
Як цитувати
Ващишак, І. Р. (2021). Проєктування гравітаційно-коловоротних гес для малих річок Прикарпаття. Науковий вісник НЛТУ України, 31(2), 93-97. https://doi.org/10.36930/40310215
Розділ
Технологія та устаткування