Экологичные ГЭС
В канале Ист-Ченнэл, соединяющем пролив Лонг-Айленд с Атлантическим океаном в Нью-Йоркской гавани, уже пятнадцать лет действует приливная ГЭС «Рит» компании Verdant Power. Шесть демонстрационных энергоустановок, смонтированных ещё в 2006-2007 годах, исправно вырабатывают электроэнергию для города Нью-Йорка.
Одна такая установка включает горизонтально-осевую турбину с тремя лопастями длиной 2,5 м, размещённую под водой на высоте 4,5 м от уровня дна. При скорости воды 1 м/с лопасти делают сорок оборотов в минуту и каждая турбина генерирует мощность 36 кВт, выдавая напряжение 480 В. Когда прилив сменяется на отлив, винт начинает вращаться в противоположном направлении.
Демонстрационный проект был признан удачным, и в 2012 году компания Verdant Power получила лицензию на установку тридцати дополнительных гидротурбин. В настоящее время эти турбины уже смонтированы и компания оценивает их воздействие на водные биоресурсы.
«Водоочистная» ГЭС
В пригороде Бостона имеются муниципальные водоочистные сооружения «Дир-Айленд». Вторые по мощности в США, они защищают морскую гавань от бытовых и промышленных загрязнений. Водоочистные сооружения «Дир-Айленд» в среднем обрабатывают 1,4 млн м3 воды в сутки и являются одним из крупнейших потребителей электроэнергии на северо-востоке страны.
Управление водными ресурсами штата Массачусетс реализует комплексную программу по повышению экономической эффективности, которая включает, в частности, электрогенерацию. Сегодня водоочистные сооружения удовлетворяют собственные нужды в электроэнергии на 25%. Около пятой части локального производства обеспечивает ГЭС, в которой используется вода после очистки, остальные четыре пятых дают биотопливные генераторы, солнечные и ветровые энергоустановки.
собственной энергией
Очищенная вода под напором около 9 м подается на две турбины Каплана мощностью 1 МВт каждая. Пропуская 14 кубометров воды в секунду, гидроэлектростанция ежегодно вырабатывает около 5 млн кВт·ч электроэнергии. ГЭС работает в автоматическом режиме. Поскольку в турбинах используются сточные воды, ГЭС на биоразнообразие не влияет.
Тропические условия
Для снижения негативного влияния гидроэнергетических объектов на водные биоресурсы московский институт Гидропроект им. С. Я. Жука предложил преобразовать естественную среду обитания водных организмов.
Чтобы обезопасить рыб, применяются способы предупреждения их движения к водоприёмникам и другим опасным зонам гидротехнических сооружений. Например, в водоёме на безопасном расстоянии от водоприёмника создают яркую, привлекательную для рыбы среду, резко отличающуюся от однотонной бедной обстановки в других местах. То есть традиционные подходы (монтаж защитных решёток и рыбоотпугивающих устройств) дополняются более тонкими превентивными мерами.
Участки водоёма проходят эколандшафтную перепланировку с добавлением различных ориентиров: визуальных, тактильных, реоградиентных, трофических и т. д. Из экологически чистых и простых в изготовлении донных и поверхностных рифовых модулей строятся обширные структуры, включая протяжённые рифовые барьеры и гряды. Со временем эти структуры обрастают водной растительностью и заселяются различными речными организмами, в том числе кормовыми и фильтрующими.
Привлекательные для рыб рифовые структуры были заранее опробованы на опытном полигоне в Вазузском водохранилище, расположенном в Тверской и Смоленской областях. Получив обнадёживающие результаты, гидростроители в 2010-2014 годах обустроили целый рифовый комплекс в водохранилище Богучанской ГЭС. Гидроакустические исследования, проведённые с помощью эхолота-картплоттера, показали, что рыба - хищная и кормовая - плавает в основном на участках реки Коды и в заливах Сухой и Кодинский по левому берегу водохранилища. Именно там и размещены рифовые комплексы. Искусственные структуры справляются со своими задачами: рыбы охотно живут на мелководье в «городах», не стремясь выходить ниже по течению к опасным водозаборам гидроэлектростанции.
А там организована реоградиентная коррекция (по скорости и направлению) течения: водяные струи перенаправляют поверхностный рыбообитаемый слой воды от водозаборных сооружений в безопасное место у каменно-набросной плотины. Для этого созданы два специальных струегенератора массой 3,6 и 2,8 тонны.
Стоит отметить, что водяные струи широко применяются для обеспечения безопасности рыбы на водозаборах различного назначения. На водозаборе производственного объединения «Электрохимический завод» на реке Кан (правый приток Енисея) в Красноярском крае были проведены исследования, которые показали, что водоструйное рыбозащитное устройство имеет эффективность на уровне 84,3-94,7%.
Дорогу чавыче!
У американской энергокомпании Grant County PUD в 2005 году истекла 50-летняя лицензия на эксплуатацию ГЭС «Ванапу» на реке Колумбия в штате Вашингтон. После этого компания ежегодно продлевала лицензию на 12 месяцев, ведя переговоры с Федеральной комиссией по регулированию энергетики (FERC). В 2008-м лицензия была продлена сразу на 44 года при условии, что компания проведёт реконструкцию всех гидроагрегатов ГЭС.
К середине 1990-х поворотно-лопастные турбины, установленные на ГЭС «Ванапу», устарели и требовали частого ремонта из-за повышенной вибрации, кавитации, проблем с компонентами и пр. Оператор ГЭС заказал немецкой компании Voith Hydro разработку гидротурбины, которая позволила бы повысить выработку электроэнергии, снизить затраты на техническое обслуживание и обеспечить более безопасный пропуск рыбы через проточную часть. Специалисты Voith Hydro выбрали за основу технологию MGR (Minimum Gap Runner, «минимальный зазор рабочего колеса»). С 2005 по 2013 годы на ГЭС «Ванапу» были реконструированы все десять гидроагрегатов.
Когда была установлена первая гидротурбина Voith Hydro, FERC потребовала провести её всесторонние испытания по ряду параметров, в том числе оценить процент выживаемости молоди рыб при прохождении через проточную часть. Исследования показали, что среди годовалой молоди чавычи (лососёвый вид) выживают более 97% особей против 70-80% для турбин, которые работали на ГЭС до реконструкции. При этом новая турбина позволила нарастить выработку электроэнергии в среднем на 3,3%. Проанализировав результаты исследований, FERC одобрила замену оставшихся девяти гидроагрегатов.
Читайте другие наши материалы
