Русловая гидроэлектростанция ( ROR ) или русловая гидроэлектростанция — это тип гидроэлектростанции , на которой предусмотрено мало или совсем не предусмотрено хранение воды. Русловые электростанции могут вообще не иметь хранилища воды или иметь ограниченное количество хранилища, в этом случае водохранилище называется прудом . Электростанция без пруда подвержена сезонным речным стокам, поэтому она будет работать как прерывистый источник энергии . Обычные гидроэлектростанции используют водохранилища , которые регулируют воду для борьбы с наводнениями , диспетчерской электроэнергией и снабжением пресной водой сельского хозяйства .
Русловая гидроэлектростанция (ROR) считается идеальной для ручьев и рек, которые могут поддерживать минимальный сток или те, которые регулируются озером или водохранилищем выше по течению. [1] [2]
Обычно строится небольшая плотина для создания напорного водохранилища, гарантирующего, что в трубы напорного водовода , ведущие к турбинам , которые находятся на более низкой высоте, поступает достаточно воды. [3] Проекты с водохранилищем, в отличие от проектов без водохранилища, могут хранить воду для удовлетворения ежедневных потребностей в воде. [1] В целом, проекты отводят часть или большую часть речного стока (до 95% среднегодового расхода) [4] через трубу и/или туннель, ведущий к турбинам, вырабатывающим электроэнергию, а затем возвращают воду обратно в реку ниже по течению. [3]
Проекты русловых ГЭС кардинально отличаются по конструкции и внешнему виду от проектов обычных гидроэлектростанций. Традиционные плотины гидроэлектростанций хранят огромные объемы воды в водохранилищах , иногда затапливая большие участки земли. Напротив, проекты русловых ГЭС не имеют недостатков, связанных с водохранилищами , и поэтому оказывают меньшее воздействие на окружающую среду. [5]
Использование термина «русловая» для энергетических проектов различается по всему миру. Некоторые могут считать проект русловой, если электроэнергия вырабатывается без хранения воды, но ограниченное хранение считается русловой другими. Разработчики могут неправильно называть проект русловой, чтобы успокоить общественное восприятие его экологических или социальных последствий. Европейская сеть операторов систем передачи электроэнергии различает русловые и прудовые гидроэлектростанции , которые могут удерживать достаточно воды, чтобы обеспечить генерацию в течение 24 часов (емкость водохранилища / генерирующая мощность ≤ 24 часов), от водохранилищных гидроэлектростанций , которые удерживают гораздо больше 24 часов генерации без насосов. [6] Бюро индийских стандартов описывает русловую гидроэлектроэнергию как: [7]
Электростанция, использующая течение речных потоков для выработки электроэнергии с достаточным водохранилищем для обеспечения водой с целью удовлетворения суточных или недельных колебаний спроса. На таких станциях нормальное течение реки существенно не изменяется. [7]
Многие из крупных русловых проектов были спроектированы с масштабом и генерирующей мощностью, соперничающими с некоторыми традиционными гидроэлектростанциями. [8] Например, гидроэлектростанция Beauharnois в Квебеке рассчитана на 1853 МВт. [9] Некоторые русловые проекты находятся ниже по течению от других плотин и водохранилищ. Водохранилище не было построено в рамках проекта, но использует воду, поставляемую им. Примером может служить генерирующая станция La Grande-1 мощностью 1436 МВт 1995 года. Предыдущие плотины и водохранилища выше по течению были частью проекта залива Джеймса 1980-х годов .
Существуют также небольшие и довольно мобильные формы речных электростанций. Одним из примеров является так называемый электрический буй , небольшая плавучая гидроэлектростанция . Как и большинство буев, он закреплен на земле, в данном случае в реке. Энергия движущейся воды приводит в движение электрогенератор и тем самым создает электричество. Опытные образцы коммерческих производителей генерируют электроэнергию на реке Средний Рейн в Германии и на реке Дунай в Австрии. [10]
Преимущества и недостатки русловых плотин зависят от типа, следующие разделы в основном относятся к Dam-Toe, если не указано иное. Они перечислены в порядке от наименьшего воздействия к наибольшему, а также (в среднем) требуемый размер проекта.
Dam-toe не имеет регулирования потока и использует естественный поток реки для вращения турбин. Производство электроэнергии сильно зависит от речного потока. [11]
Плотина отвода имеет очень слабое регулирование потока, которое обычно используется исключительно для покрытия краткосрочного пикового спроса на электроэнергию. Плотина отвода также сильно зависит от естественного речного потока. [11]
Подобно обычной плотине, вода хранится в периоды затишья, чтобы быть использованной в часы пик. Это позволяет плотинам-прудам обеспечивать регулирование ежедневных и/или еженедельных потоков в зависимости от местоположения. [11]
При разработке с учетом размера и местоположения русловые гидропроекты могут создавать устойчивую энергию, сводя к минимуму воздействие на окружающую среду и близлежащие сообщества. [3] Русловые гидропроекты используют естественную потенциальную энергию воды, устраняя необходимость сжигать уголь или природный газ для выработки электроэнергии, необходимой потребителям и промышленности. Преимущества включают в себя:
Как и все гидроэлектростанции, русловые ГЭС используют естественную потенциальную энергию воды, устраняя необходимость сжигать уголь или природный газ для выработки электроэнергии, необходимой потребителям и промышленности. Более того, русловые ГЭС не имеют водохранилищ, что исключает выбросы метана и углекислого газа, вызванные разложением органического вещества в водохранилище обычной гидроэлектростанции. [12] Это особое преимущество в тропических странах, где генерация метана может быть проблемой.
Без водохранилища затопление верхней части реки не происходит. В результате люди продолжают жить на реке или около нее, а существующие места обитания не затапливаются. Любая ранее существовавшая схема затопления сохранится без изменений, что представляет риск затопления для объекта и территорий ниже по течению.
Благодаря своему низкому воздействию русловые плотины могут быть реализованы на существующих ирригационных плотинах с незначительными или нулевыми изменениями в местной речной экосистеме. [13]
Русловая электростанция считается «ненадежным» источником энергии: русловая электростанция имеет мало или вообще не имеет возможности для хранения энергии [14] и поэтому не может координировать выход электроэнергии в соответствии с потребительским спросом. Таким образом, она вырабатывает гораздо больше энергии, когда сезонные речные потоки высоки (весенний паводок ), [15] и, в зависимости от местоположения, гораздо меньше в более сухие летние месяцы или замороженные зимние месяцы.
В зависимости от местоположения и типа, завод, скорее всего, будет иметь меньший напор воды , чем плотина, и, таким образом, будет вырабатывать меньше электроэнергии. [13] [16]
.jpg/1280px-Raquette_(1).jpg)
Потенциальная мощность на участке является результатом напора и потока воды. При возведении плотины напор доступен для выработки энергии на поверхности плотины. Плотина может создать водохранилище длиной в сотни километров, но в русле реки напор обычно доставляется каналом, трубой или туннелем, построенным выше по течению от электростанции. Стоимость строительства выше по течению делает желательным крутое падение, например, водопады или пороги. [17]
Небольшие, хорошо расположенные проекты русла реки могут быть разработаны с минимальным воздействием на окружающую среду. [3] Более крупные проекты имеют больше экологических проблем. Для рыбных рек может потребоваться лестница, а растворенные газы ниже по течению могут повлиять на рыбу.
В Британской Колумбии горная местность и богатство крупных рек сделали ее мировым испытательным полигоном для русловой технологии мощностью 10–50 МВт . По состоянию на март 2010 года на рассмотрении находилось 628 заявок на получение новых лицензий на воду исключительно для выработки электроэнергии, что составляет более 750 потенциальных точек отвода рек. [18]
В неразвитых районах новые подъездные пути и линии электропередач могут привести к фрагментации среды обитания , что приведет к появлению инвазивных видов. [16]
Проекты с руслами рек в значительной степени зависят от постоянного потока воды, поскольку у них нет водохранилищ, и они зависят от естественного потока рек. Следовательно, эти проекты более уязвимы к изменению климата по сравнению с проектами, основанными на хранении. Краткосрочные климатические аномалии, такие как Эль-Ниньо Южное колебание (ENSO)[1], могут значительно нарушить поток и оказать глубокое влияние на работу этих проектов. Таким образом, включение соображений об изменении климата в первоначальный дизайн и выбор местоположения проектов с руслами рек может помочь смягчить уязвимость этих проектов к нарушениям, связанным с климатом. [13]
{{cite book}}: CS1 maint: несколько имен: список авторов ( ссылка )