Гідроенергетика

 

 

Гідроелектростанції називаються малими, якщо їхня потужність становить менше 25 МВт. Таку потужність, однак, слід вважати умовною, оскільки є багато станцій із встановленою потужністю, яка перевищує зазначену межу, однак за капітальними витратами, конструкційним оформленням, компонуванням та одиничною потужністю агрегатів їх не можна віднести до великих ГЕС (передусім за обсягами попередніх робіт із побудови гідротехнічних споруджень). 

Водяні турбіни малої та середньої потужності, які використовуються в малій енергетиці так само, як і у "великій", поділяються на турбіни з віссю, розташованою вздовж потоку, та з віссю, розташованою перпендикулярно до потоку. 

Для малої гідроенергетики найбільш складним технічним питанням є проектування турбоагрегатів для заданого потоку води чи протилежне завдання: створення заданої витрати й швидкості води для даної турбіни. 

Проектування та установка гідротурбін мають свої особливості, які відрізняють їх від парових і газових турбін. Парові та газові турбіни працюють у комплекті з відповідним чином спроектованими і підібраними джерелами енергії, які однозначно відповідають номінальній потужності агрегатів. При проектуванні гідроагрегатів завжди існує діапазон оцінки потужності потоку робочого тіла, що створює проблеми для проектування та будівництва. 

Найбільш трудомістким та складним процесом для гідростанцій є спорудження захисних і напірних дамб, а також водоспадних каналів. Зведення цих споруд останніми роками набагато спростилося завдяки використанню нових матеріалів і готових виробів. 

Незаперечною перевагою гідроелектростанцій є їхня стійка, стабільна робота в мережі, на яку не впливають час доби і сезонні зміни. Слід зазначити, що малу залежність від сезонних змін вдається забезпечити не для всіх гідростанцій. Найбільше піддаються впливу сезонних змін міні-ГЕС крайнього півдня та північних регіонів. Тому місце будівництва старанно вибирається. 

Основною гідрологічною характеристикою є середній багаторічний стік, або норма річного стоку. 

Найбільшою водоносністю відрізняються річки Карпат, стік яких значною мірою залежить від висоти басейна. 

При використанні енергетичних ресурсів малих річок велике значення має стан льодоставу на річках взимку. Це особливо важливо для мікро-ГЕС, які використовують кінетичну енергію потоку річок. 

Енергетичний потенціал малих річок України наведено в табл.4, а його розподіл по областях України - у табл.5. 

З початку 20-х років в Україні нараховувалося 84 гідроелектростанції загальною потужністю 4000 кВт, а наприкінці 1929 року - вже 150 станцій загальною потужністю 8400 кВт, серед них Вознесенська (840 кВт), Бузька (570 кВт), Сутиська (1000 кВт) та ін. 1934 року було введено в експлуатацію Корсунь-Шевченківську ГЕС (2650 кВт), яка за своїми технічними показниками була однією з найкращих станцій того часу. 

У післявоєнний період електрифікація сільського господарства теж ґрунтувалася на збільшенні потужностей та поліпшенні техніко-економічних показників малих електростанцій. 

На початку 50-х років кількість збудованих малих гідроелектростанцій в Україні становила 956 із загальною потужністю 30 тис. кВт. Однак через розвиток централізованого електропостачання та стійку тенденцію до концентрації виробництва електроенергії на потужних тепло- та гідростанціях будівництво малих ГЕС було зупинено. Почалась їх консервація, демонтаж, сотні малих ГЕС було зруйновано. 

 

 

Значні енергетичні ресурси малих річок (загальні - 2300...2400 МВт, технічні - 1600...1700 МВт, першочергові - 600...700 МВт) практично не використовуються. Розрахунки показують, що розвиток малої гідроенергетики в Україні забезпечить надійне енергопостачання споживачів промислового і житлово-комунального господарства сіл та районних центрів, інтенсивний розвиток сільського господарства, поліпшить стан соціальної сфери та екології. Для регіонів Західної України впровадження МГЕС дасть значний вклад в енергозабезпечення. 

Для малої гідроенергетики характерна технологічна освоєність одержання електроенергії, висока надійність та гарантійність, економічна конкурентноздатність, наявність водосховищ, високі екологічні властивості, зацікавленість місцевих органів влади і населення. 

Конкурентноздатність малої гідроенергетики може зацікавити інвесторів різних форм власності. 

Визначено заходи по впровадженню об'єктів малої гідроенергетики (загальна потужність 610 МВт): 

• відновлення старих МГЕС; 
• будівництво МГЕС на існуючих водоймищах України та ірігаційних каналах; 
• використання водотоків технічних та комунальних систем водопостачання і водовідведення; 
• МГЕС в нових створах на річках Західної України, які одночасно будуть виконувати функцію боротьби із паводками.   

Відібрано проекти, які можуть забезпечити створення найбільш характерних і показових демонстраційних об'єктів (сумарна потужність 7,31 МВт). Ці демонстраційні об'єкти можна відбудувати в стислі строки (1998-1999 рр.), по них вже проведено попередні дослідження, визначено замовників, проектні і будівельні установи, постачальників обладнання, є також активна підтримка з 6оку обласних адміністрацій.   

Для першочергового впровадження на першому етапі реалізації Програми розвитку гідроенергетики України у 1998-2000 роках відібрано 2 найважливіші проекти за напрямом "Мала гідроенергетика": 

відновлення малих ГЕС на річках Гнилий Тикач та Гірський Тикач МГЕС на р. Збруч (Хмельницька і Тернопільська обл.). 

Відповідно до оцінок науково-технічного і виробничого потенціалу малої гідроенергетики обсяги впровадження до 2010 року становитимуть 617 МВт, загальна економія паливно-енергетичних ресурсів при цьому становитиме 16,9 млн. т у.п. 

Загальні джерела фінансування та очікувані результати по розділу "Мала гідроенергетика" представлено в таблиці 6. 

Зведені показники ефективності впровадження малої гідроенергетики представлені в таблиці 7. 

 

 

В умовах України, майже не забезпеченої власними енергетичними ресурсами, великого значення набуває проблема енергетичної незалежності. 

На території України нараховується майже 630 тисяч малих рік і приток до них, потенційна енергія яких може замінити декілька десятків атомних реакторів Чорнобильської АЕС.  Крім того, нетрадиційні системи МГЕС, розроблені НПК «Прометей» не потребують великого перепаду б'єфів і, отже, не затоплять пройми річок, що дуже важливо в екологічному відношенні.  Малі ГЕС не потребують великих ЛЕП, а отже, зменшуються витрати металу на опори, струмопроводи і т.п.,  все це економічно вигідно. 

У зв'язку з тим, що в Україні залишилося багато гребельних затворів малих рік, загат водяних млинів, що мають водоскиди, їх можна використовувати для водозабору МГЕС, що значно спростить будівництво МГЭС і скоротить терміни запровадження їх у лави діючих.  Для впровадження нової технології МГЭС потрібно тільки фінансування.  Окупність МГЕС висока (порядку 2-3 роки), із чого випливає, що впроваджувати їх вигідно. Розглянемо, на прикладі одного з регіонів України – Житомирської області, можливості і ефективність впровадження малої гідроенергетики. 

У зоні Полісся Житомирської області є готові греблі на ріках Ірша, Уборть, Жерев, Случ, Словечна, Стружка. На готових греблях цих рік пропонується побудувати ряд МГЕС загальною потужністю 15-20 МВт.  Цьому може сприяти Закон України ²Про спеціальний режим інвестиційної діяльності на територіях пріоритетного розвитку в Житомирській обл.², що ввійшов у силу з 1 січня 2000 року, підписаний Президентом 3-го грудня 1999 р. 

Згідно з цим Законом в зону пріоритетного розвитку ввійшли 9 північних районів Житомирської області та міста Бердичів, Коростень, Новоград-Волинський. Але пріоритетний розвиток будь-яких територій практично неможливий без достатньої кількості електроенергії. А саме її на Україні і в Житомирській області не вистачає. Про це свідчать часті відключення споживачів, особливо в зимовий період. 

У Житомирській області в наявності є велика кількість гребль на малих річках. В області в 50-х роках  ХХ століття на цих греблях було побудовано більше 20 малих гідроелектричних станцій (МГЕС) загальною потужністю біля 5 МВт. Майже всі вони належали Міністерству сільського господарства колишньої УРСР, а точніше колгоспам. На сьогодні з них працює 2 чи 3. Решта зруйновані, але греблі збереглись. Правда, технічний стан більшості гребль потребує  додаткового обстеження. Спорудження сільфонно-дереваційних МГЕС на наявних греблях могло б частково розв’язати проблему енергетичної безпеки територій пріоритетного розвитку. Сільфонно-дереваційні МГЕС навіть на малих річках з витратою води біля одного кубічного метра за секунду при наявних греблях дозволяють отримати потужність біля 1000 КВт  Причому висота греблі великого значення не має. 

Таким чином, займатися обладнанням наявних гребль,  спорудженням на них сільфонно-дереваційних МГЕС з подальшим одержанням дешевої електроенергії ми вважаємо одним з головних завдань для територій пріоритетного розвитку в Житомирській області. Це завдання може бути вирішене не за один рік і без первинних інвестицій  при його розв’язанні тут не обійтись. Але починати необхідно, оскільки собівартість електроенергії, після терміну окупності, буде 0,05 грн. 

Кількість водосховищ на території пріоритетного досягає майже півтора десятка. При господарському підході вони можуть бути тим джерелом дешевої екологічно чистої  енергії, якої так не вистачає в області. Гідроелектростанції у своїй роботі не потребують великих затрат, не потребують палива і можуть працювати необмежено довго. Не використовувати вже побудовані греблі, які стоять і будуть стояти, це верх безгосподарності. 

 

 

Розвиток малої гідроенергетики на Україні здійснювався в 30-40 малій гідроенергетиці роки ХХ ст., і наприкінці 50 років малих гідроелектростанцій нараховувалося більше 1000.  Існувала міцна база виробництва гідротурбін  потужністю від 1,5 до 260 кВт і синхронних генераторів до них..  Проте із розвитком  гідробудівництва в Сибіру, спорудженням потужних теплоелектростанцій і атомних електростанцій, ростом централізації електропостачання, а також у зв'язку з низькими цінами на паливо й електроенергію зник інтерес відомств і підприємств до малої гідроенергетикию.  Почалася їхня консервація, демонтаж.  Сотні малих гідроелектростанцій (МГЕС) були зруйновані і закинуті.  Значною мірою втрачено досвід проектування, виробництва устаткування, спорудження. 

У закордонній енергетиці  приділяється велика увага малій енергетиці : у Китаї експлуатується 90000 МГЭС, в Індії - їхня потужність наближається до 5000МВт.; у Німеччині працює 3250 МГЭС, у Швейцарії їх- 2300; у Японії 1350 і споруджується більш 2000 МГЭС. 

А в Україні збереглося лише 50 МГЭС загальною потужністю 9,3МВт.  а близько 420 - закинуті . 

Обгрунтування ефективності енергетичних об'єктів в сучасних умовах стає об'єктивно новою задачею, що потребує економічних чинників – з урахуванням взаємовпливу соціальних, екологічних і інших факторів.  Саме ці чинники поряд із паливною й енергозберігаючою політикою держави роблять МГЕС доцільними об'єктами. 

 

 

1. Вихорев Ю., Юхнов Ю. О развитии малой энергетики на Украине. Проблемы энергосбережения, вып. 31., 1990. 
2. Денисюк C.П, Віхарєв Ю.О.,.Радиш І.П, Гололобов О.І., Ковальов О.В., Машкара О.Г. 
3. Екологічна ситуація Житомирщини, ( статистичний збірник), «Державний комітет статистики», Київ-Житомир, 1998 р. 
4. Криволапов А.Н., Классен И, Островский Э.П., Резцов В.Ф., Стоянова И.И. 
5. Малі річки України (довідник), під ред. Яцика А.В., Київ, «Урожай», 1991 р. 
6. Шевченко В.І., Півень Л.З. „Енергетика України: який шлях обрати, щоб вижити (незалежне дослідження електроенергетики)” Київ - Видавничий центр "Просвіта" 1999 р.,186 ст. 
7. "Енергоефективність та напрями самоенергозабезпечення регіонів на прикладі Житомирської області", за редакцією М.П.Ковалка. Київ - Видавництво "Українські енциклопедичні знання" 2000 р.,118 ст. 
8. "Эффективное энергоиспользование и альтернативная энергетика", под редакцией академика НАН Украины А.К.Шидловского. Киев - Видавництво "Українські енциклопедичні знання" 2000 р.,302