ГАЭС: универсальный солдат
ТЕХНОЛОГИИ / МАЙ – ИЮНЬ #2_2023
Текст: Екатерина ЧИСТОВА / Фото: Unsplash.com, ТАСС
Несмотря на бурное развитие накопителей энергии в последние годы, до сих пор единственной доказавшей свою эффективность технологией хранения электричества в промышленном масштабе остаются гидроаккумулирующие станции. И хотя изначально ГАЭС создавались для того, чтобы балансировать атомную генерацию, работающую в базовой загрузке, с масштабным развертыванием ВИЭ они получили второе дыхание.
ГАЭС — это гидроэлектростанция, которая за счет перекачки насосом воды из нижнего бассейна в верхний аккумулирует электричество, когда его в энергосистеме избыток, например ночью, и преобразует потенциальную энергию запасенной воды в электрическую в часы пиковых нагрузок.
Благодаря технологии гидроаккумулирования операторы энергосистемы могут быстро реагировать на колебания спроса и предложения электроэнергии — ведь время пуска и смены режимов работы ГАЭС измеряется несколькими минутами, что говорит об их высокой эксплуатационной маневренности. Энергокомпании получают эффективный с точки зрения затрат способ интегрировать в энергосеть другие, менее гибкие и маневренные виды электростанций.
Первое масштабное разворачивание ГАЭС в мире было обусловлено негибкостью атомной генерации. Мощные паровые турбины АЭС лучше всего эксплуатируются в базовой загрузке. И ГАЭС помогали сгладить переизбыток атомной генерации ночью, когда потребление низкое, чтобы обеспечить пиковый спрос на следующее утро.
В 1960—1980‑х годах ГАЭС стали популярными в США и Японии. Страны, не имевшие АЭС, например Австрия, строили ГАЭС с целью оптимизации режимов эксплуатации ключевых ГЭС.
Сегодня гидроаккумулирующая энергетика остается наиболее широко используемой технологией хранения — на ГАЭС приходится 90 % всех мощностей накопления в мире.
На фоне роста солнечной и ветровой мощностей с их нерегулярной выработкой и необходимостью ускоренной интеграции в энергосистемы, гидроаккумулирование, уже доказавшее свою эффективность и прошедшее многолетнюю техническую проверку, похоже, переживает возрождение.
В 2021 году, по данным Международной гидроэнергетической ассоциации, мощность ГАЭС приросла почти на 5 ГВт — втрое выше, чем прирост за 2020 год. Наибольший вклад обеспечил Китай, в том числе за счет ввода 600 МВт на ГАЭС «Фэннин», которая станет самой крупной в мире после завершения ее строительства в 2023 году и выхода на проектную мощность 3600 МВт.
Благодаря технологии гидроаккумулирования операторы энергосистемы могут быстро реагировать на колебания спроса и предложения электроэнергии — ведь время пуска и смены режимов работы ГАЭС измеряется несколькими минутами, что говорит об их высокой эксплуатационной маневренности. Энергокомпании получают эффективный с точки зрения затрат способ интегрировать в энергосеть другие, менее гибкие и маневренные виды электростанций.
Первое масштабное разворачивание ГАЭС в мире было обусловлено негибкостью атомной генерации. Мощные паровые турбины АЭС лучше всего эксплуатируются в базовой загрузке. И ГАЭС помогали сгладить переизбыток атомной генерации ночью, когда потребление низкое, чтобы обеспечить пиковый спрос на следующее утро.
В 1960—1980‑х годах ГАЭС стали популярными в США и Японии. Страны, не имевшие АЭС, например Австрия, строили ГАЭС с целью оптимизации режимов эксплуатации ключевых ГЭС.
Сегодня гидроаккумулирующая энергетика остается наиболее широко используемой технологией хранения — на ГАЭС приходится 90 % всех мощностей накопления в мире.
На фоне роста солнечной и ветровой мощностей с их нерегулярной выработкой и необходимостью ускоренной интеграции в энергосистемы, гидроаккумулирование, уже доказавшее свою эффективность и прошедшее многолетнюю техническую проверку, похоже, переживает возрождение.
В 2021 году, по данным Международной гидроэнергетической ассоциации, мощность ГАЭС приросла почти на 5 ГВт — втрое выше, чем прирост за 2020 год. Наибольший вклад обеспечил Китай, в том числе за счет ввода 600 МВт на ГАЭС «Фэннин», которая станет самой крупной в мире после завершения ее строительства в 2023 году и выхода на проектную мощность 3600 МВт.
Краткая история
Закачивание воды наверх для хранения энергии в гидроэнергетических резервуарах — идея, по стандартам энергосистемы далеко не новая. Гидроаккумулирование появилось вскоре после внедрения промышленных электростанций.
Еще в конце XIX века близ Цюриха (Швейцария) была сооружена гидроаккумулирующая установка мощностью около 100 кВт. Правда, она предназначалась для управления водными ресурсами, а не для регулирования энергосистемы: местную реку соединили с близлежащим озером гидравлически, с помощью маленькой закачивающей станции.
Неудивительно, что Швейцария стала одной из первых стран, развернувших гидроаккумулирующие системы. Здесь идеальный ландшафт для применения технологий гидроаккумулирования, и воды в изобилии — на гидроэнергетику приходится почти 60 % выработки электроэнергии. Первая полноценная ГАЭС была построена в 1907 году в местечке Энгевайре, недалеко от Шаффхаузена. Она действует до сих пор.
Затем ГАЭС появились в Италии, Чехии и Испании. Первое использование ГАЭС в США зафиксировано в 1930 году — компания Connecticut Electric and Power перекачивала воду из реки Хаусатоник в Нью-Милфорде, штат Коннектикут, в верхний бассейн, расположенный на высоте 70 метров. Журнал Popular Science анонсировал старт эксплуатации этой ГЭС как ввод первой в США «десятимильной аккумуляторной батареи».
В 1930 х годах были изобретены реверсивные, или обратимые, гидроэнергетические турбины. Они могут функционировать в двух режимах: турбинном и насосном. В 1937 году на бразильской ГАЭС «Педрейра» была установлена первая обратимая турбина мощностью 5,3 МВт (212 об/мин) производства Voith Siemens Hydro Power Generation. С появлением обратимых турбин интерес к гидроаккумулированию возрос.
Широкий размах строительство ГАЭС получило в 1960 х годах. В 1970 году в 29 странах насчитывалось уже около 200 эксплуатируемых и строящихся станций, суммарная мощность действующих ГАЭС достигла 16 тыс. МВт. Через 15 лет — к 1985 году — этот показатель составлял уже более 40 тыс. МВт, причем в стадии строительства находилось еще 55 ГАЭС примерно такой же общей мощностью.
Однако в 1990 х годах начался спад интенсивности возведения подобных сооружений.
Закачивание воды наверх для хранения энергии в гидроэнергетических резервуарах — идея, по стандартам энергосистемы далеко не новая. Гидроаккумулирование появилось вскоре после внедрения промышленных электростанций.
Еще в конце XIX века близ Цюриха (Швейцария) была сооружена гидроаккумулирующая установка мощностью около 100 кВт. Правда, она предназначалась для управления водными ресурсами, а не для регулирования энергосистемы: местную реку соединили с близлежащим озером гидравлически, с помощью маленькой закачивающей станции.
Неудивительно, что Швейцария стала одной из первых стран, развернувших гидроаккумулирующие системы. Здесь идеальный ландшафт для применения технологий гидроаккумулирования, и воды в изобилии — на гидроэнергетику приходится почти 60 % выработки электроэнергии. Первая полноценная ГАЭС была построена в 1907 году в местечке Энгевайре, недалеко от Шаффхаузена. Она действует до сих пор.
Затем ГАЭС появились в Италии, Чехии и Испании. Первое использование ГАЭС в США зафиксировано в 1930 году — компания Connecticut Electric and Power перекачивала воду из реки Хаусатоник в Нью-Милфорде, штат Коннектикут, в верхний бассейн, расположенный на высоте 70 метров. Журнал Popular Science анонсировал старт эксплуатации этой ГЭС как ввод первой в США «десятимильной аккумуляторной батареи».
В 1930 х годах были изобретены реверсивные, или обратимые, гидроэнергетические турбины. Они могут функционировать в двух режимах: турбинном и насосном. В 1937 году на бразильской ГАЭС «Педрейра» была установлена первая обратимая турбина мощностью 5,3 МВт (212 об/мин) производства Voith Siemens Hydro Power Generation. С появлением обратимых турбин интерес к гидроаккумулированию возрос.
Широкий размах строительство ГАЭС получило в 1960 х годах. В 1970 году в 29 странах насчитывалось уже около 200 эксплуатируемых и строящихся станций, суммарная мощность действующих ГАЭС достигла 16 тыс. МВт. Через 15 лет — к 1985 году — этот показатель составлял уже более 40 тыс. МВт, причем в стадии строительства находилось еще 55 ГАЭС примерно такой же общей мощностью.
Однако в 1990 х годах начался спад интенсивности возведения подобных сооружений.
Классификация: ГАЭС со всех сторон
Гидротехнические сооружения ГАЭС состоят из двух бассейнов, расположенных на разных уровнях, и соединительного трубопровода. В периоды пиков нагрузки вода из верхнего бассейна по трубопроводу подводится к гидроагрегатам ГАЭС, работающим в турбинном режиме; выработанная при этом электроэнергия отдается в сеть, а вода накапливается в нижнем водоеме. Количество аккумулированной электроэнергии определяется емкостью бассейнов и рабочим напором ГАЭС.
Существуют ГАЭС простого аккумулирования, иными словами «чистые» ГАЭС, — для них характерно отсутствие притока воды в верхний бассейн. В ГАЭС смешанного типа, или ГЭС-ГАЭС, приток воды в верхний бассейн достаточен для того, чтобы давать существенную дополнительную выработку энергии.
Гидротехнические сооружения ГАЭС состоят из двух бассейнов, расположенных на разных уровнях, и соединительного трубопровода. В периоды пиков нагрузки вода из верхнего бассейна по трубопроводу подводится к гидроагрегатам ГАЭС, работающим в турбинном режиме; выработанная при этом электроэнергия отдается в сеть, а вода накапливается в нижнем водоеме. Количество аккумулированной электроэнергии определяется емкостью бассейнов и рабочим напором ГАЭС.
Существуют ГАЭС простого аккумулирования, иными словами «чистые» ГАЭС, — для них характерно отсутствие притока воды в верхний бассейн. В ГАЭС смешанного типа, или ГЭС-ГАЭС, приток воды в верхний бассейн достаточен для того, чтобы давать существенную дополнительную выработку энергии.
ГЭС-ГАЭС
Этот вид электростанций использует для выработки электроэнергии комбинацию естественного речного стока и перекачиваемой воды. Конфигурация таких объектов делает их более подходящими для еженедельных и сезонных изменений. ГЭС-ГАЭС аналогичны традиционным гидроэлектростанциям, за исключением того, что некоторые или все их турбины — обратимые.
ГЭС-ГАЭС востребованы в тех случаях, когда есть необходимость повышения пиковой мощности объекта в период маловодья, а также когда высокие пиковые нагрузки приходятся на традиционно малый сток воды.
ГЭС-ГАЭС востребованы в тех случаях, когда есть необходимость повышения пиковой мощности объекта в период маловодья, а также когда высокие пиковые нагрузки приходятся на традиционно малый сток воды.
ГАЭС также могут иметь различные компоновки. ГАЭС с плотинной схемой создания напора по конструкции и компоновке сооружений аналогичны обычным ГЭС плотинного типа. Поскольку в этой схеме всегда имеется приток в верхний бассейн, она характерна для ГЭС-ГАЭС.
Деривационные схемы ГАЭС также распространены. Например, ГАЭС «Байна Башта» в Сербии имеет деривационный напорный туннель длиной 8 км и диаметром 6,3 метра.
В качестве нижнего бассейна ГАЭС часто используются естественные (озера, морские заливы) и искусственные (водохранилища) водоемы; иногда нижние бассейны создаются путем подпора плотиной небольшой реки.
Конфигурация верхнего бассейна определяется необходимым рабочим объемом, рельефом местности и устойчивостью склона. Круговая форма верхнего бассейна обеспечивает минимальную длину ограждающих дамб.
Существуют ГАЭС с подземными нижними бассейнами. Это могут быть как искусственные бассейны в глубоко заложенной подземной выработке, так и водоемы в естественных понижениях местности (котловинах, высохших озерах и пр.). Подобный вариант позволяет снизить затраты на проект.
Под землей располагаются и основные сооружения ГАЭС, включая помещение для главных силовых трансформаторов и низовой уравнительный резервуар. Это распространенный вариант для станций с большим напором. Строительство станций с подземным зданием позволяет, с одной стороны, делать сооружения малозаметными на местности, удачно вписывать их в ландшафт, создавать локации для отдыха и занятий водными видами спорта, а с другой — дает возможность использовать выработанные шахты и рудники.
Здания ГАЭС в основном аналогичны зданиям ГЭС, однако состав оборудования и его компоновка накладывают свой отпечаток.
ГАЭС различаются по схеме основного гидросилового оборудования. Станция с четырехмашинной схемой имеет отдельные насосный и турбинный агрегаты, то есть четыре отдельные машины (двигатель, насос, турбина и генератор). Трехмашинная схема включает соединенные на одном валу обратимой электрической машины (двигатель-генератор) гидротурбину и насос, имеющие одно направление вращения. ГАЭС, построенная по двухмашинной схеме, имеет обратимые электро- и гидромашину, которые могут работать как насос и как турбина. Работа двухмашинных агрегатов в турбинном и насосном режимах осуществляется при противоположных направлениях вращения.
Широкий диапазон напоров, при которых строятся ГАЭС (примерно от 20 до 1400 метров), определяет применение различных схем гидросилового оборудования.
Четырехмашинная схема оборудования позволяет использовать преимущества гидромашин, каждая из которых запроектирована на свой режим работы. По такой схеме сооружена, например, ГАЭС «Райсек-Крайцек» в Австрии с ковшовыми гидротурбинами и многоступенчатыми насосами, имеющая максимальный напор 1772 метра. В связи с большими капитальными затратами эта схема не нашла широкого распространения даже при высоких напорах.
Трехмашинная схема позволяет достигать высоких значений КПД насоса и турбины. Одинаковое направление вращения в обоих режимах обеспечивает простоту пуска, так как нормальная частота вращения достигается вращением гидротурбины. Агрегат переводится из одного режима в другой путем открытия и закрытия затворов. Трехмашинные агрегаты обеспечивают очень быстрые (в течение нескольких секунд) переключения между режимами.
Трехмашинные агрегаты получили широкое распространение в Западной Европе: на них приходится около 60 % общей мощности ГАЭС. ГАЭС с трехмашинной схемой сооружаются чаще всего при высоких напорах (более 300 метров) с применением ковшовых гидротурбин (гидроагрегаты ГАЭС, в зависимости от высоты напора, оборудуются поворотно-лопастными, диагональными, радиально-осевыми или ковшовыми гидротурбинами), единичная мощность которых достигает 200 МВт. Например, высоконапорные радиально-осевые турбины трехмашинных агрегатов установлены на ГАЭС «Россхаг» в Австрии (672 м) и «Хорнберг» в Германии (652 м).
В СССР применялась только двухмашинная схема, в том числе на Загорской ГАЭС. За рубежом крупнейшие ГАЭС, оборудованные двухмашинными обратимыми агрегатами: «Ладингтон» в США (шесть агрегатов по 312 МВт, напор 108 метров), «Байна Башта» (два агрегата по 315 МВт, напор около 610 метров), «Окутатарага» в Японии (четыре агрегата по 303 МВт, напор 406 метров) и др.
Трехмашинная схема требует более крупной и сложной конструкции электростанции и дополнительного электромеханического оборудования, что значительно увеличивает стоимость энергообъекта.
В двухмашинной схеме за счет исключения одной гидромашины, муфты сцепления и части затворов на треть сокращается высота агрегата, а следовательно, и здания ГАЭС. Снижение капиталовложений в гидросиловое оборудование и строительную часть достигает 30 % по сравнению с трехмашинной схемой.
Двухмашинные системы — это менее дорогие конфигурации меньших размеров и более доступное электромеханическое оборудование; однако переход между режимами длится дольше, потому что для переключения лопасть должна полностью остановиться и изменить направление; то есть по сравнению с трехмашинной схемой маневренность уменьшается. Второй минус — несовпадение зон оптимальных КПД в турбинных и насосных режимах (для достижения максимального КПД частота вращения гидроагрегата в турбинном режиме должна быть на 15 % ниже, чем в насосном).
Деривационные схемы ГАЭС также распространены. Например, ГАЭС «Байна Башта» в Сербии имеет деривационный напорный туннель длиной 8 км и диаметром 6,3 метра.
В качестве нижнего бассейна ГАЭС часто используются естественные (озера, морские заливы) и искусственные (водохранилища) водоемы; иногда нижние бассейны создаются путем подпора плотиной небольшой реки.
Конфигурация верхнего бассейна определяется необходимым рабочим объемом, рельефом местности и устойчивостью склона. Круговая форма верхнего бассейна обеспечивает минимальную длину ограждающих дамб.
Существуют ГАЭС с подземными нижними бассейнами. Это могут быть как искусственные бассейны в глубоко заложенной подземной выработке, так и водоемы в естественных понижениях местности (котловинах, высохших озерах и пр.). Подобный вариант позволяет снизить затраты на проект.
Под землей располагаются и основные сооружения ГАЭС, включая помещение для главных силовых трансформаторов и низовой уравнительный резервуар. Это распространенный вариант для станций с большим напором. Строительство станций с подземным зданием позволяет, с одной стороны, делать сооружения малозаметными на местности, удачно вписывать их в ландшафт, создавать локации для отдыха и занятий водными видами спорта, а с другой — дает возможность использовать выработанные шахты и рудники.
Здания ГАЭС в основном аналогичны зданиям ГЭС, однако состав оборудования и его компоновка накладывают свой отпечаток.
ГАЭС различаются по схеме основного гидросилового оборудования. Станция с четырехмашинной схемой имеет отдельные насосный и турбинный агрегаты, то есть четыре отдельные машины (двигатель, насос, турбина и генератор). Трехмашинная схема включает соединенные на одном валу обратимой электрической машины (двигатель-генератор) гидротурбину и насос, имеющие одно направление вращения. ГАЭС, построенная по двухмашинной схеме, имеет обратимые электро- и гидромашину, которые могут работать как насос и как турбина. Работа двухмашинных агрегатов в турбинном и насосном режимах осуществляется при противоположных направлениях вращения.
Широкий диапазон напоров, при которых строятся ГАЭС (примерно от 20 до 1400 метров), определяет применение различных схем гидросилового оборудования.
Четырехмашинная схема оборудования позволяет использовать преимущества гидромашин, каждая из которых запроектирована на свой режим работы. По такой схеме сооружена, например, ГАЭС «Райсек-Крайцек» в Австрии с ковшовыми гидротурбинами и многоступенчатыми насосами, имеющая максимальный напор 1772 метра. В связи с большими капитальными затратами эта схема не нашла широкого распространения даже при высоких напорах.
Трехмашинная схема позволяет достигать высоких значений КПД насоса и турбины. Одинаковое направление вращения в обоих режимах обеспечивает простоту пуска, так как нормальная частота вращения достигается вращением гидротурбины. Агрегат переводится из одного режима в другой путем открытия и закрытия затворов. Трехмашинные агрегаты обеспечивают очень быстрые (в течение нескольких секунд) переключения между режимами.
Трехмашинные агрегаты получили широкое распространение в Западной Европе: на них приходится около 60 % общей мощности ГАЭС. ГАЭС с трехмашинной схемой сооружаются чаще всего при высоких напорах (более 300 метров) с применением ковшовых гидротурбин (гидроагрегаты ГАЭС, в зависимости от высоты напора, оборудуются поворотно-лопастными, диагональными, радиально-осевыми или ковшовыми гидротурбинами), единичная мощность которых достигает 200 МВт. Например, высоконапорные радиально-осевые турбины трехмашинных агрегатов установлены на ГАЭС «Россхаг» в Австрии (672 м) и «Хорнберг» в Германии (652 м).
В СССР применялась только двухмашинная схема, в том числе на Загорской ГАЭС. За рубежом крупнейшие ГАЭС, оборудованные двухмашинными обратимыми агрегатами: «Ладингтон» в США (шесть агрегатов по 312 МВт, напор 108 метров), «Байна Башта» (два агрегата по 315 МВт, напор около 610 метров), «Окутатарага» в Японии (четыре агрегата по 303 МВт, напор 406 метров) и др.
Трехмашинная схема требует более крупной и сложной конструкции электростанции и дополнительного электромеханического оборудования, что значительно увеличивает стоимость энергообъекта.
В двухмашинной схеме за счет исключения одной гидромашины, муфты сцепления и части затворов на треть сокращается высота агрегата, а следовательно, и здания ГАЭС. Снижение капиталовложений в гидросиловое оборудование и строительную часть достигает 30 % по сравнению с трехмашинной схемой.
Двухмашинные системы — это менее дорогие конфигурации меньших размеров и более доступное электромеханическое оборудование; однако переход между режимами длится дольше, потому что для переключения лопасть должна полностью остановиться и изменить направление; то есть по сравнению с трехмашинной схемой маневренность уменьшается. Второй минус — несовпадение зон оптимальных КПД в турбинных и насосных режимах (для достижения максимального КПД частота вращения гидроагрегата в турбинном режиме должна быть на 15 % ниже, чем в насосном).
ГАЭС: разные циклы аккумулирования
ГАЭС суточного аккумулирования могут функционировать как пиковые и полупиковые генераторы. Недельное аккумулирование возможно, когда в выходные дни (за счет дополнительной насосной работы агрегатов ГАЭС) разгрузка ТЭС и АЭС уменьшается, и в верхние бассейны ГАЭС закачиваются дополнительные объемы воды, используемые для покрытия пиков графика суточной нагрузки в рабочие дни. Недельный цикл требует соответствующей емкости бассейнов.
Сезонный цикл аккумулирования применяется при использовании в качестве бассейнов больших естественных водоемов или водохранилищ — в этих случаях необходимые дополнительные объемы могут быть созданы без больших затрат.
Сезонный цикл аккумулирования применяется при использовании в качестве бассейнов больших естественных водоемов или водохранилищ — в этих случаях необходимые дополнительные объемы могут быть созданы без больших затрат.
Вариант с установкой односкоростного реверсивного двигатель-генератора изучен достаточно полно; однако он не обеспечивает максимальной эффективности. Последнее слово промышленных инженерных технологий в этой сфере — машины с переменной частотой вращения.
Технически задача создания двигатель-генератора с переменной скоростью может быть решена тремя способами. Первый — синхронные двухскоростные двигатели-генераторы с переключением числа полюсов. Такие машины значительно дороже, чем односкоростные, и для изменения скорости вращения путем переключения числа полюсов требуется остановка агрегата.
Второй — изменение частоты переменного тока при помощи статического преобразователя частоты (СПЧ). Можно использовать обычный односкоростной двигатель-генератор, но при этом стоимость СПЧ может превышать его стоимость.
И третий — использование асинхронизированных генераторов с двумя или более обмотками возбуждения на роторе.
Гидроагрегаты с переменной частотой вращения становятся все более популярными во всем мире. Это связано с их существенными преимуществами — как с точки зрения эксплуатации, так и с точки зрения повышения устойчивости энергосистем, а именно:
Технически задача создания двигатель-генератора с переменной скоростью может быть решена тремя способами. Первый — синхронные двухскоростные двигатели-генераторы с переключением числа полюсов. Такие машины значительно дороже, чем односкоростные, и для изменения скорости вращения путем переключения числа полюсов требуется остановка агрегата.
Второй — изменение частоты переменного тока при помощи статического преобразователя частоты (СПЧ). Можно использовать обычный односкоростной двигатель-генератор, но при этом стоимость СПЧ может превышать его стоимость.
И третий — использование асинхронизированных генераторов с двумя или более обмотками возбуждения на роторе.
Гидроагрегаты с переменной частотой вращения становятся все более популярными во всем мире. Это связано с их существенными преимуществами — как с точки зрения эксплуатации, так и с точки зрения повышения устойчивости энергосистем, а именно:
- увеличение средневзвешенного КПД (в разных режимах его рост составляет 5−10 %) и повышение эксплуатационной надежности как в насосном, так и в турбинном режимах;
- быстродействующее регулирование частоты в энергосистеме;
- снижение вибрации и механического износа — можно выбрать при разных напоре и расходе воды частоту вращения без вибрации гидроагрегата;
- высокий уровень динамической устойчивости.
Оборудование с переменной частотой вращения сложнее и дороже, но повышение эффективности в части КПД и более гибкого регулирования энергосистемы (соответственно, достигаются оптимальные режимы работы электростанций других типов), а также надежности энергоснабжения дает большую выгоду.
Чаще всего используются асинхронизированные двигатель-генераторы, позволяющие при наименьшей стоимости добиться существенного повышения КПД и максимально быстрого реагирования на потребности энергосистемы. Начиная с конца 1980‑х годов указанные машины используются в Японии, а в последние годы — и в Европе.
Чаще всего используются асинхронизированные двигатель-генераторы, позволяющие при наименьшей стоимости добиться существенного повышения КПД и максимально быстрого реагирования на потребности энергосистемы. Начиная с конца 1980‑х годов указанные машины используются в Японии, а в последние годы — и в Европе.
Текущее состояние по странам
В 2022 году Международная ассоциация гидроэнергетики (International Hydropower Associasion) — отраслевая организация, созданная в 1995 году под эгидой ЮНЕСКО с целью продвижения устойчивого развития гидроэнергетики, — выпустила отчет (2022 Hydropower Status Report), в котором собраны последние данные о прогрессе ГАЭС в различных странах.
В 2022 году Международная ассоциация гидроэнергетики (International Hydropower Associasion) — отраслевая организация, созданная в 1995 году под эгидой ЮНЕСКО с целью продвижения устойчивого развития гидроэнергетики, — выпустила отчет (2022 Hydropower Status Report), в котором собраны последние данные о прогрессе ГАЭС в различных странах.
Китай
Китай — безусловный лидер развития гидроаккумулирования в последние годы. В 2021 году эта страна объявила о планах увеличить установленную мощность ГАЭС к 2030 году, повысив ее до 120 тыс. МВт. Для достижения этой амбициозной цели Китаю необходимо в четыре раза увеличить объем вводов за 2021 год, составивший 32 тыс. МВт. В сентябре 2021 года Национальное управление энергетики Китая опубликовало средне- и долгосрочный планы развития ГАЭС до 2035 года. Согласно этим планам, установленная мощность ГАЭС составит 62 тыс. МВт в 2025 году и около 120 тыс. МВт — в 2030 году.
В апреле 2022 года Китай завершил строительство ГАЭС в Дуньхуа, крупнейшей на северо-востоке Китая (четыре блока по 350 МВт, общая мощность 1400 МВт). В декабре 2021 года были введены первые блоки ГАЭС «Фэннин», обеспечив дополнительные 600 МВт к зимним Олимпийским играм в Пекине.
Китай — безусловный лидер развития гидроаккумулирования в последние годы. В 2021 году эта страна объявила о планах увеличить установленную мощность ГАЭС к 2030 году, повысив ее до 120 тыс. МВт. Для достижения этой амбициозной цели Китаю необходимо в четыре раза увеличить объем вводов за 2021 год, составивший 32 тыс. МВт. В сентябре 2021 года Национальное управление энергетики Китая опубликовало средне- и долгосрочный планы развития ГАЭС до 2035 года. Согласно этим планам, установленная мощность ГАЭС составит 62 тыс. МВт в 2025 году и около 120 тыс. МВт — в 2030 году.
В апреле 2022 года Китай завершил строительство ГАЭС в Дуньхуа, крупнейшей на северо-востоке Китая (четыре блока по 350 МВт, общая мощность 1400 МВт). В декабре 2021 года были введены первые блоки ГАЭС «Фэннин», обеспечив дополнительные 600 МВт к зимним Олимпийским играм в Пекине.
Другие страны Восточной Азии и Тихого океана
Австралия объявила о завершении финансирования второй очереди ГАЭС в Кидстоне в мае 2021 года. 250‑мегаваттная станция будет способна хранить и генерировать энергию в течение восьми часов. Она задействует выведенную из эксплуатации золотодобывающую шахту под бассейн и будет поставлять энергию для национального рынка Австралии. Ее строительство планируется завершить в 2024 году.
В сентябре 2021 года Индонезия объявила о планах строительства первой ГАЭС «Верхний Цисокан» — проект, поддерживаемый Всемирным банком. Ее мощность составит 1040 МВт, станция будет расположена между Джакартой и Бандунгом. ГАЭС даст энергосистеме региона крайне важную гибкость.
На Дне гидроэнергетики 2021 года Южнокорейская отраслевая ассоциация объявила о запуске трех новых проектов ГАЭС суммарной мощностью 1800 МВт: в Почехоне, Хончхоне и Йондоне, — которые должны быть завершены к 2034 году.
Австралия объявила о завершении финансирования второй очереди ГАЭС в Кидстоне в мае 2021 года. 250‑мегаваттная станция будет способна хранить и генерировать энергию в течение восьми часов. Она задействует выведенную из эксплуатации золотодобывающую шахту под бассейн и будет поставлять энергию для национального рынка Австралии. Ее строительство планируется завершить в 2024 году.
В сентябре 2021 года Индонезия объявила о планах строительства первой ГАЭС «Верхний Цисокан» — проект, поддерживаемый Всемирным банком. Ее мощность составит 1040 МВт, станция будет расположена между Джакартой и Бандунгом. ГАЭС даст энергосистеме региона крайне важную гибкость.
На Дне гидроэнергетики 2021 года Южнокорейская отраслевая ассоциация объявила о запуске трех новых проектов ГАЭС суммарной мощностью 1800 МВт: в Почехоне, Хончхоне и Йондоне, — которые должны быть завершены к 2034 году.
Индия
В Проекте национальной политики Индии в области электроэнергетики от 2021 года отмечен потенциал для развития ГАЭС в 96,5 ГВт, однако пока реализовано проектов только на 4,78 ГВт. Для того чтобы поддержать развитие огромного потенциала, министерство энергетики Индии создало несколько комитетов, которым предстоит предложить пути и инструменты развития ГАЭС, а также сформировать базу для этого, включающую нормативные документы, обзор технологий, проработку финансовых и налоговых вопросов — всё это призвано создать необходимые инвестиционные сигналы.
В Проекте национальной политики Индии в области электроэнергетики от 2021 года отмечен потенциал для развития ГАЭС в 96,5 ГВт, однако пока реализовано проектов только на 4,78 ГВт. Для того чтобы поддержать развитие огромного потенциала, министерство энергетики Индии создало несколько комитетов, которым предстоит предложить пути и инструменты развития ГАЭС, а также сформировать базу для этого, включающую нормативные документы, обзор технологий, проработку финансовых и налоговых вопросов — всё это призвано создать необходимые инвестиционные сигналы.
Другие страны Южной и Центральной Азии
В апреле 2021 года «Узбекгидроэнерго» объявило о плане строительства ГАЭС мощностью 200 МВт и плавучей фотовольтаической станции на ее бассейне в Ташкентской области.
Израиль удвоит мощность своей ГАЭС «Кохав-Хайарден» с 300 МВт до 644 МВт после ввода в эксплуатацию оставшихся блоков.
В апреле 2021 года «Узбекгидроэнерго» объявило о плане строительства ГАЭС мощностью 200 МВт и плавучей фотовольтаической станции на ее бассейне в Ташкентской области.
Израиль удвоит мощность своей ГАЭС «Кохав-Хайарден» с 300 МВт до 644 МВт после ввода в эксплуатацию оставшихся блоков.
США
В 2021 году Соединенные Штаты добавили примерно 70 МВт мощности ГАЭС. Кроме того, в ноябре министерство энергетики США выпустило новый инструмент оценки развития проектов ГАЭС — веб-платформу, проводящую пользователей через процесс, описанный в Руководстве по оценке гидроэнергетики, и призванную помочь учесть все факторы стоимости ГАЭС, особенно в рамках энергосистемы в целом.
В 2021 году Соединенные Штаты добавили примерно 70 МВт мощности ГАЭС. Кроме того, в ноябре министерство энергетики США выпустило новый инструмент оценки развития проектов ГАЭС — веб-платформу, проводящую пользователей через процесс, описанный в Руководстве по оценке гидроэнергетики, и призванную помочь учесть все факторы стоимости ГАЭС, особенно в рамках энергосистемы в целом.
Африка
В октябре 2021 года Банк развития Африки одобрил 86 миллионный заем на реализацию второй очереди проекта «Лесото-Хайлендс», предполагающего строительство 1 гигаваттной ГАЭС и реализуемого совместно Лесото и ЮАР. Новый объект повысит энергетическую и водную безопасность региона Гаутенг.
В октябре 2021 года Банк развития Африки одобрил 86 миллионный заем на реализацию второй очереди проекта «Лесото-Хайлендс», предполагающего строительство 1 гигаваттной ГАЭС и реализуемого совместно Лесото и ЮАР. Новый объект повысит энергетическую и водную безопасность региона Гаутенг.
Европа
880 мегаваттная ГАЭС «Гуванш» — часть проекта Tâmega giga battery в Португалии — была официально введена в эксплуатацию в начале 2022 года.
В июле 2021 года в рамках документа «Энергетические системы будущего и гибкость» министерство бизнеса, энергетики и промышленной стратегии Великобритании (BEIS) выпустило инструкцию по крупномасштабному и долгосрочному хранению энергии, которая дала операторам гидроэнергетики Великобритании возможность рассмотреть потенциальные рыночные механизмы и меры политики, включая схему установления верхней и нижней границ цены.
880 мегаваттная ГАЭС «Гуванш» — часть проекта Tâmega giga battery в Португалии — была официально введена в эксплуатацию в начале 2022 года.
В июле 2021 года в рамках документа «Энергетические системы будущего и гибкость» министерство бизнеса, энергетики и промышленной стратегии Великобритании (BEIS) выпустило инструкцию по крупномасштабному и долгосрочному хранению энергии, которая дала операторам гидроэнергетики Великобритании возможность рассмотреть потенциальные рыночные механизмы и меры политики, включая схему установления верхней и нижней границ цены.
Технологические перспективы
Хотя машины с переменной скоростью вращения — решение, изобретенное лет 50 назад, — считаются последним словом промышленных технологий в гидроаккумулировании, инженерная мысль в этой сфере не стоит на месте. Различные исследовательские центры мира прорабатывают такие идеи, как ГАЭС, не зависящие от локации; использование современных тоннелепроходческих машин для создания подземных ГАЭС; применение в ГАЭС соленой воды (актуально для малых островных развивающихся государств); внеречные закрытые гидроаккумулирующие системы и гидромеханические ГАЭС.
Хотя машины с переменной скоростью вращения — решение, изобретенное лет 50 назад, — считаются последним словом промышленных технологий в гидроаккумулировании, инженерная мысль в этой сфере не стоит на месте. Различные исследовательские центры мира прорабатывают такие идеи, как ГАЭС, не зависящие от локации; использование современных тоннелепроходческих машин для создания подземных ГАЭС; применение в ГАЭС соленой воды (актуально для малых островных развивающихся государств); внеречные закрытые гидроаккумулирующие системы и гидромеханические ГАЭС.
Оснащение ГАЭС «Фэннин»
Для самой современной и в будущем самой мощной ГАЭС «Фэннин» Andritz поставляет две обратимые турбины с регулируемой частотой вращения с асинхронными двигатель-генераторами. Номинальная мощность агрегатов составит 330 МВт в генераторном режиме и 345 МВт — в насосном режиме. Кроме того, будут поставлены устройства возбуждения переменного тока, регуляторы частоты вращения, а также системы защиты и автоматизированного управления.
Andritz Hydro, поставлявшая блоки для первой в мире коммерческой ГАЭС в Германии (1929), за свою историю установила порядка 500 блоков ГАЭС по всему миру; она постоянно совершенствует такие технологии, как системы с переменной частотой вращения, а также с замкнутым контуром (проекты без постоянного подключения к природному источнику воды за пределами гидравлической схемы). Индивидуальные проекты также требуются в особых локациях, например, в морской среде с ультранизким напором, такой как в заливе Соунси, Уэльс, Великобритания.
Сегодня основное внимание уделяется плавной и стабильной работе, а также расширенному рабочему диапазону, динамичным операциям, высокой надежности и гибкости. И всё это — при необходимости частой смены режима, быстрой смены нагрузки и быстрого переключения между насосной и генерирующей установками. Повышенная структурная целостность агрегатов обеспечивает им длительный срок службы.
Сегодня основное внимание уделяется плавной и стабильной работе, а также расширенному рабочему диапазону, динамичным операциям, высокой надежности и гибкости. И всё это — при необходимости частой смены режима, быстрой смены нагрузки и быстрого переключения между насосной и генерирующей установками. Повышенная структурная целостность агрегатов обеспечивает им длительный срок службы.
Недостатки и предпосылки для развития
ГАЭС имеют множество преимуществ, однако у этой технологии есть и недостатки. Во-первых, количество площадок с благоприятными топографическими условиями и доступом к воде необходимого качества ограниченно. Во-вторых, реализация проекта ГАЭС — весьма продолжительный процесс: планирование, получение разрешений, проектирование и строительство могут длиться до 10 лет. В-третьих, строительство ГАЭС обходится дорого. Проекты ГАЭС требуют обширных инвестиций на старте. Другие типы электростанций, например газовые, имеют более низкие капзатраты, что привлекает некоторых инвесторов. Другим технологиям хранения ГАЭС также проигрывают по величине удельных капзатрат. Однако эффективный CAPEX с учетом всего жизненного цикла (80 лет) у гидроаккмулирования существенно ниже, чем у различных батарей и водорода (US DOE, 2020 Grid Energy Storage Technology Cost and Performance Assessment).
ГАЭС обычно возвращают 70−80 % потребленной энергии, поэтому одно из важнейших условий экономической эффективности проектов ГАЭС — поступление дополнительных платежей, оценивающих роль этого вида генерации в энергосистеме, например, системные услуги. Однако большинством конкурентных рынков не оплачиваются такие системные услуги, предлагаемые современными ГАЭС, как регулирование частоты. (Отсутствие рыночных платежей объясняет, почему Китай до недавних пор избегал оборудования с переменной частотой вращения для своих ГАЭС.)
Те же инвесторы, которые рассчитывали окупить вложения в ГАЭС за счет продажи электроэнергии по более высоким пиковым ценам, рискуют столкнуться с неприятным сюрпризом. Рост производства солнечной энергии на европейских рынках сглаживает пики спроса, сужая ежедневные колебания оптовых цен на электроэнергию и снижая потенциальную прибыль ГАЭС.
В то же время после принятия в 2015 году Парижского соглашения по климату (COP21), установившего глобальные цели по смягчению последствий глобального потепления, ГАЭС получили мощную поддержку. Многие страны согласовали свою энергетическую политику с целью сокращения выбросов парниковых газов и стимулирования выработки электроэнергии из возобновляемых источников, что стимулирует рост потребности в хранении энергии.
ГАЭС отводится важное место в глобальном энергопереходе, так как именно эта технология способна поддержать развитие ВЭС и СЭС, сглаживая нерегулярность их выработки, обеспечить масштабное хранение энергии для снижения ограничений и предоставлять системные услуги. Кроме того, внедрение ГАЭС позволяет сокращать объем резервируемой мощности в энергосистеме, которая исторически в основном представляет собой газовую и угольную генерацию, а также дает источник для перезапуска системы после блэкаута.
Преимущества гидроаккумулирования важны для каждой энергосистемы, а идеальными партнерами ГАЭС станут для небольших по масштабу и островных энергосистем, достигнувших независимости от ископаемого топлива. Например, на Эль-Йерро, одном из испанских Канарских островов, небольшая ГАЭС была объединена с парком ветровых электростанций. Вместе они обеспечивают достаточное стабильное энергоснабжение и даже экспорт энергии на соседние острова.
Гидроаккумулирование — это проверенная технология с низким уровнем риска и высокой эффективностью. Она выигрывает благодаря длительному сроку эксплуатации и демонстрирует более низкие эксплуатационные расходы, чем любая другая технология, предоставляющая аналогичные услуги. Помогая интегрировать ВИЭ с нерегулярной выработкой в сеть, гидроаккумулирование может внести значительный вклад в будущее экологически чистой энергии.
ГАЭС имеют множество преимуществ, однако у этой технологии есть и недостатки. Во-первых, количество площадок с благоприятными топографическими условиями и доступом к воде необходимого качества ограниченно. Во-вторых, реализация проекта ГАЭС — весьма продолжительный процесс: планирование, получение разрешений, проектирование и строительство могут длиться до 10 лет. В-третьих, строительство ГАЭС обходится дорого. Проекты ГАЭС требуют обширных инвестиций на старте. Другие типы электростанций, например газовые, имеют более низкие капзатраты, что привлекает некоторых инвесторов. Другим технологиям хранения ГАЭС также проигрывают по величине удельных капзатрат. Однако эффективный CAPEX с учетом всего жизненного цикла (80 лет) у гидроаккмулирования существенно ниже, чем у различных батарей и водорода (US DOE, 2020 Grid Energy Storage Technology Cost and Performance Assessment).
ГАЭС обычно возвращают 70−80 % потребленной энергии, поэтому одно из важнейших условий экономической эффективности проектов ГАЭС — поступление дополнительных платежей, оценивающих роль этого вида генерации в энергосистеме, например, системные услуги. Однако большинством конкурентных рынков не оплачиваются такие системные услуги, предлагаемые современными ГАЭС, как регулирование частоты. (Отсутствие рыночных платежей объясняет, почему Китай до недавних пор избегал оборудования с переменной частотой вращения для своих ГАЭС.)
Те же инвесторы, которые рассчитывали окупить вложения в ГАЭС за счет продажи электроэнергии по более высоким пиковым ценам, рискуют столкнуться с неприятным сюрпризом. Рост производства солнечной энергии на европейских рынках сглаживает пики спроса, сужая ежедневные колебания оптовых цен на электроэнергию и снижая потенциальную прибыль ГАЭС.
В то же время после принятия в 2015 году Парижского соглашения по климату (COP21), установившего глобальные цели по смягчению последствий глобального потепления, ГАЭС получили мощную поддержку. Многие страны согласовали свою энергетическую политику с целью сокращения выбросов парниковых газов и стимулирования выработки электроэнергии из возобновляемых источников, что стимулирует рост потребности в хранении энергии.
ГАЭС отводится важное место в глобальном энергопереходе, так как именно эта технология способна поддержать развитие ВЭС и СЭС, сглаживая нерегулярность их выработки, обеспечить масштабное хранение энергии для снижения ограничений и предоставлять системные услуги. Кроме того, внедрение ГАЭС позволяет сокращать объем резервируемой мощности в энергосистеме, которая исторически в основном представляет собой газовую и угольную генерацию, а также дает источник для перезапуска системы после блэкаута.
Преимущества гидроаккумулирования важны для каждой энергосистемы, а идеальными партнерами ГАЭС станут для небольших по масштабу и островных энергосистем, достигнувших независимости от ископаемого топлива. Например, на Эль-Йерро, одном из испанских Канарских островов, небольшая ГАЭС была объединена с парком ветровых электростанций. Вместе они обеспечивают достаточное стабильное энергоснабжение и даже экспорт энергии на соседние острова.
Гидроаккумулирование — это проверенная технология с низким уровнем риска и высокой эффективностью. Она выигрывает благодаря длительному сроку эксплуатации и демонстрирует более низкие эксплуатационные расходы, чем любая другая технология, предоставляющая аналогичные услуги. Помогая интегрировать ВИЭ с нерегулярной выработкой в сеть, гидроаккумулирование может внести значительный вклад в будущее экологически чистой энергии.
Cамые-самые ГАЭС
Cамая мощная ГАЭС
ГАЭС «Бас Каунти» в Вирджинии, США, имеет мощность более 3 тыс. МВт и емкость бассейнов, достаточную для выработки 24 млн кВт·ч, — такого объема хватит для того, чтобы обеспечить годовое электропотребление порядка 6 тыс. домов. Строительство энергообъекта стартовало в марте 1977 года и завершилось в 1985 году (стоимость проекта составила $1,6 млрд). Первоначальная мощность составляла 2,1 тыс. МВт; в 2004–2009 годах шесть турбин модернизировали с увеличением мощности каждой до 500 МВт. Верхний бассейн ГАЭС способен вмещать 14 млн м3 воды, в процессе эксплуатации уровень воды может падать на 32 метра.
Станция занимает относительно небольшой участок земли, что минимизирует ее воздействие на окружающую среду. Вода из верхнего бассейна направляется не только на выработку электричества — во время засухи она используется для того, чтобы пополнить поток воды в рекреационной зоне вокруг объекта.
ГАЭС «Бас Каунти» в Вирджинии, США, имеет мощность более 3 тыс. МВт и емкость бассейнов, достаточную для выработки 24 млн кВт·ч, — такого объема хватит для того, чтобы обеспечить годовое электропотребление порядка 6 тыс. домов. Строительство энергообъекта стартовало в марте 1977 года и завершилось в 1985 году (стоимость проекта составила $1,6 млрд). Первоначальная мощность составляла 2,1 тыс. МВт; в 2004–2009 годах шесть турбин модернизировали с увеличением мощности каждой до 500 МВт. Верхний бассейн ГАЭС способен вмещать 14 млн м3 воды, в процессе эксплуатации уровень воды может падать на 32 метра.
Станция занимает относительно небольшой участок земли, что минимизирует ее воздействие на окружающую среду. Вода из верхнего бассейна направляется не только на выработку электричества — во время засухи она используется для того, чтобы пополнить поток воды в рекреационной зоне вокруг объекта.
ГАЭС с самым большим числом плотин
ГАЭС «Дракенсберг», расположенная в одноименных горах в провинции Квазулу-Натал, Южная Африка, — уникальное гидротехническое сооружение благодаря своим четырем плотинам. Плотины «Дриклуф», «Килберн» (генерирующее оборудование расположено между ними), «Стеркфонтейн» и «Вудсток» обеспечивают ГАЭС генерирующую мощность в 1 тыс. МВт и общую емкость свыше 27 млн кВт·ч. Вода закачивается в водохранилище «Дриклуф» в периоды низкого энергопотребления в стране (как правило, в выходные) и срабатывается в «Килберн» на четырех 250‑мегаваттных обратимых турбинах во время высокого спроса.
ГАЭС «Дракенсберг», расположенная в одноименных горах в провинции Квазулу-Натал, Южная Африка, — уникальное гидротехническое сооружение благодаря своим четырем плотинам. Плотины «Дриклуф», «Килберн» (генерирующее оборудование расположено между ними), «Стеркфонтейн» и «Вудсток» обеспечивают ГАЭС генерирующую мощность в 1 тыс. МВт и общую емкость свыше 27 млн кВт·ч. Вода закачивается в водохранилище «Дриклуф» в периоды низкого энергопотребления в стране (как правило, в выходные) и срабатывается в «Килберн» на четырех 250‑мегаваттных обратимых турбинах во время высокого спроса.
Будущая самая мощная в мире ГАЭС
Проектная установленная мощность ГАЭС «Фэннин» в провинции Хэбей — 3,6 ГВт. Ее строительство началось в 2014 году, к концу 2022 года было введено семь блоков из 12. Инвестиции в строительство — более $ 3 млрд. Проект осуществляется в две очереди, реализуемых одновременно.
Нижний бассейн способен вмещать до 66 млн м3 воды, 63 % которой может быть использовано для производства электричества. Верхний бассейн имеет емкость 48,8 млн м3. Вода из верхнего бассейна направляется на электростанцию с подземным зданием, расположенную около нижнего резервуара. На станции будет установлено 12 обратимых турбин мощностью 300 МВт каждая, ГАЭС способна генерировать 6,6 млрд кВт·ч.
«Фэннин» запроектирована как пиковая станция, предназначенная для балансирования расшряющегося парка ВЭС и СЭС районов Хэбей и Внутренняя Монголия.
Это также будет крупнейшая в мире ГАЭС с подземным зданием.
Проектная установленная мощность ГАЭС «Фэннин» в провинции Хэбей — 3,6 ГВт. Ее строительство началось в 2014 году, к концу 2022 года было введено семь блоков из 12. Инвестиции в строительство — более $ 3 млрд. Проект осуществляется в две очереди, реализуемых одновременно.
Нижний бассейн способен вмещать до 66 млн м3 воды, 63 % которой может быть использовано для производства электричества. Верхний бассейн имеет емкость 48,8 млн м3. Вода из верхнего бассейна направляется на электростанцию с подземным зданием, расположенную около нижнего резервуара. На станции будет установлено 12 обратимых турбин мощностью 300 МВт каждая, ГАЭС способна генерировать 6,6 млрд кВт·ч.
«Фэннин» запроектирована как пиковая станция, предназначенная для балансирования расшряющегося парка ВЭС и СЭС районов Хэбей и Внутренняя Монголия.
Это также будет крупнейшая в мире ГАЭС с подземным зданием.
Самая старая из эксплуатируемых ГАЭС
Швейцарская ГАЭС «Энгевайре», закачивающая воду из Рейна в резервуар объемом 90 м3, была введена в 1907 году — еще до того, как были изобретены реверсивные турбины. Она работает до сих пор. В 1990‑х годах ее модернизировали. Планируется эксплуатировать станцию как минимум до 2052 года, хотя она уже нерентабельна.
Швейцарская ГАЭС «Энгевайре», закачивающая воду из Рейна в резервуар объемом 90 м3, была введена в 1907 году — еще до того, как были изобретены реверсивные турбины. Она работает до сих пор. В 1990‑х годах ее модернизировали. Планируется эксплуатировать станцию как минимум до 2052 года, хотя она уже нерентабельна.
Самая маленькая в мире ГАЭС
Многоквартирное здание «Гудман» в городе Аррас, Франция, имеет одну удивительную особенность: открытый резервуар для воды на крыше, соединенный с цистернами в подвале здания. Здесь расположена исключительно маленькая гидроаккумулирующая система. Жилой дом был модернизирован в 2012 году с целью достижения энергонезависимости за счет солнечных батарей, ветровых турбин, аккумуляторов и маленькой ГАЭС.
Площадь верхнего бассейна — 200 м2, перепад высот — 30 метров, внизу — пять пластиковых резервуаров по 10 м3. Соединяются бассейны посредством ковшовой турбины (турбина Пелтона) мощностью 450 Вт, перекачка воды обеспечивается многоступенчатым насосом мощностью 1,5 кВт. Полезная энергоемкость этой микро-ГАЭС — всего 3,5 кВт·ч — это меньше, чем емкость батареи, установленной в этом же здании. Однако работа ГАЭС позволяет продлить срок эксплуатации батареи на 1000 циклов.
Многоквартирное здание «Гудман» в городе Аррас, Франция, имеет одну удивительную особенность: открытый резервуар для воды на крыше, соединенный с цистернами в подвале здания. Здесь расположена исключительно маленькая гидроаккумулирующая система. Жилой дом был модернизирован в 2012 году с целью достижения энергонезависимости за счет солнечных батарей, ветровых турбин, аккумуляторов и маленькой ГАЭС.
Площадь верхнего бассейна — 200 м2, перепад высот — 30 метров, внизу — пять пластиковых резервуаров по 10 м3. Соединяются бассейны посредством ковшовой турбины (турбина Пелтона) мощностью 450 Вт, перекачка воды обеспечивается многоступенчатым насосом мощностью 1,5 кВт. Полезная энергоемкость этой микро-ГАЭС — всего 3,5 кВт·ч — это меньше, чем емкость батареи, установленной в этом же здании. Однако работа ГАЭС позволяет продлить срок эксплуатации батареи на 1000 циклов.
ДРУГИЕ МАТЕРИАЛЫ