Гідротехнічні споруди використовуються з давніх часів для вироблення енергії. В наші дні успішно розвивається і окремий напрямок деривационных станцій. Це споруди, що відрізняються спеціальною інфраструктурою водовідведення, що забезпечує можливість більш ефективного контролю потоків навіть в складних географічних умовах. На базовому рівні до них відноситься розшифровка ГЕС – гідрологічна електростанція.
Основні компоненти деривационных систем
Функціональну інфраструктуру ГЕС такого типу формують водонапірні та енергетичні споруди. Основу водонапірної частини становлять заборникі, водоскидні канали і накопичувальні резервуари. Між цими гідровузлами здійснюється переміщення води з верхнього створу річок за штучними каналами в водосховища. Що стосується енергетичних споруд у складі деривационных ГЕС, то їх частіше представляють спеціальні водогони, що забезпечують протягом потоків до приймального обладнання в гідротехнічних спорудах.
Ключове значення з точки зору вироблення енергії має оснащення таких будівель механізмами, що генерують енергію. Зокрема, це можуть бути гідротурбіни з трансформаторами, а також механічне обладнання, яке виступає кінцевим споживачем енергії. В обох випадках частина вироблюваної електрики спрямовується на обслуговування роботи спільної інфраструктури, в яку входять системи управління з автоматикою, розподільними пристроями і системами для аварійного відключення.
Допоміжні компоненти в деривационных гідростанціях
Дана група конструкційних частин і споруд станції призначена для забезпечення базових умов роботи функціональних гідровузлів. Це можуть бути каналізаційні канали, лотки, тунелі, адміністративно-побутові об’єкти і т. д. Основу ж складають технічні споруди, за рахунок яких відбувається водовідведення з річки. У такій системі передбачаються конструкції для водозниження з перемичками і бар’єрними регулюючими клапанами. Приміром, у деяких деривационных ГЕС присутні рыбозащитные і рыбопропускные споруди, завдяки яким риба певних розмірів може проходити до нерестовищ, а також у зворотному напрямку. На період будівництва станції використовуються і тимчасові споруди, що забезпечують технічні можливості та умови для виробництва будівельно-монтажних і ремонтних заходів.
Принцип роботи станції
На відміну від класичної плотинной системи, деривація передбачає створення повністю штучного каналу з відведеним потоком. Робочий вузол у вигляді водовідвідної гілки перекидає частину потоку в бік від русла річки по напрямку до низовью. Причому низовий ворота не завжди в природних умовах може забезпечувати достатню потужність напору, тому нерідко підключаються і додаткові насоси, як правило, у закритих системах. Щодо підходів до механіки вироблення енергії принцип роботи деривационной ГЕС відповідає плотинной схемою. Минаючи русло водовідведення, потік направляється в гідрогенератори, де за рахунок механічної роботи відбувається вироблення струму. Знову ж таки, і механічна енергія може бути цільовою на кінцевому об’єкті доставки води – це вже залежить від призначення станції.
Види деривационных ГЕС
Існують такі ознаки класифікації деривационных гідростанцій:
- По потужності. Станції малої потужність виробляють енергію на рівні до 30 МВт, середні – до 300 МВт, а високопотужні – до 1000 МВт.
- По силі натиску. Низьконапірні видають силу напору до 30-50 м, середні – до 100 м, а високопотужні – від 300 м.
- По конструкції. Зазвичай виділяють дериваційні ГЕС закритого тунельного і відкритого типу, але на практиці часто зустрічаються і комбіновані системи з частковим включенням верхніх замикаючих конструкцій.
- Висота перемичок. Індивідуальний параметр, який встановлюється в проектному документі на основі досліджень місця будівництва ГЕС. Однак принципово виділяють руслові, берегові та заплавні системи. Останні дві компонування відрізняються тим, що в них передбачаються найвищі перемички, розраховані на стримування або пропуск потоків на випадок неконтрольованого зростання рівня води.
Сфери застосування
Гидроэнергостанции цього типу можуть застосовуватися для різних потреб промисловості і господарства. Підбір характеристик будівництва конкретного об’єкта визначається місцевими географічними і кліматичними умовами, а також вимогами до джерела споживання енергії. Де використовуються дериваційні ГЕС в Росії? Традиційно вибираються місця з великим ухилом течії річки, після чого створюються штучні умови для деривації. Гориста місцевість і, зокрема, Північний Кавказ, вважається не самим сприятливим регіоном для розміщення енергетичних споруд в принципі, але саме тут зосереджені основні потужності через вигідних умов для природного водовідведення з сильним напором. Також на місцевості зі складним рельєфом частина споруд, що входять в інфраструктуру ГЕС, виконуються під землею. Таке рішення дає не тільки конструктивні, але і економічні переваги. На Кольському півострові і в Карелії застосовуються відкриті середньогірні гідровузли.
Висновок
Як джерело альтернативної енергії дериваційні ГЕС мають чимало переваг. Це екологічні і досить потужні генератори, здатні за короткі проміжки часу виходити на пікові робочі показники. Проблеми застосування таких ГЕС, в свою чергу, обумовлені їх конструкційної складністю і високими витратами на технічне обслуговування. Крім того, жорсткі вимоги до умов розміщення деривационных гідростанцій також створюють додаткові логістичні труднощі при передачі електроенергії на далекі відстані. Незважаючи на це, принципові схеми таких ГЕС, як і раніше вважаються перспективними і в деяких галузях повністю себе виправдовують як відмінна модель надійного джерела дешевої енергії.
