Малые и мини ГЭС с турбиной типа "Архимедов винт"

На равнинной местности использование малых гидроэлектростанций весьма проблематично, ибо, даже построив плотину, создать высокий напор либо затруднительно, либо чрезвычайно дорого.

малая ГЭС с турбиной

В последние несколько лет широкое распространение получили малонапорные малые ГЭС на основе архимедова винта. Архимедов винт уже на протяжении многих веков используется, прежде всего, как насос – в каждой стране мира установлены сотни тысяч таких винтов, особенно на очистных сооружениях. Несмотря на то, что изобретателем винта признан Архимед, доподлинно известно, что такие насосы еще в 250 году до нашей эры использовались в Египте для подъема воды в оросительных системах.

Принцип работы ГЭС на базе архимедова винта прямо противоположный работе насоса. Вода, поступая на турбину сверху, своей массой давит на поверхность винта. Скатываясь вниз по винту, вода заставляет его вращаться. Установив на вал шнека генератор, можно получать электроэнергию при напоре воды даже меньше метра. Однако по экономическим соображениям, не стоит использовать архимедов винт при напоре меньше 1.5 метра. При напоре воды более 8 метров используются несколько винтов, либо подбираются турбины более подходящей конструкции.

Максимальный расход протекаемой через турбину воды определяется диаметром шнека. Так в малой энергетике наиболее часто используется архимедов винт диаметром 1 метр, который способен пропустить 250 л/с. Шнек диаметром 5 метров пропускает до 15 куб.м/с Практические наработки показывают, что устанавливать гидроэлектростанцию с диаметром винта больше трех метров нецелесообразно, гораздо выгоднее установить параллельно несколько турбин меньшего диаметра. Из этих соображений метровый архимедов винт способен обеспечить выработку 5кВт/час электроэнергии. Самая крупная действующая малая ГЭС вырабатывает 500 кВт/час.

Обычно архимедов винт вращается со скоростью 26 оборотов в минуту. Для сочленения со стандартными электрогенераторами используются передаточные коробки, увеличивающие скорость вращения ротора генератора до 1500 об/мин. С точки зрения экономической эффективности, архимедов винт устанавливается под углом 22 градуса к горизонту.

Архимедов винт предоставляет множество неоспоримых преимуществ:

  • Проектный срок эксплуатации гидроэлектростанции составляет не менее 30 лет! При условии капитального ремонта шнека, ГЭС может прослужить неограниченное время.
  • Большие размеры винта и медленная скорость его вращения позволяют рыбам и крупному мусору без ущерба для электростанции беспрепятственно преодолеть ГЭС. В отличие от других малонапорных ГЭС не требуется установки системы очистки подаваемой воды.
  • Поскольку рыба с легкостью и без вреда для себя преодолевает архимедов винт, такие ГЭС считаются экологически безопасными возобновляемыми источниками энергии.
  • Поскольку архимедов винт не имеет слива и отстойников, а на выходной стороне турбины достаточно лишь незначительного бетонирования, стоимость строительства малой ГЭС обходится достаточно дешево.