Гидроаккумулирующие электростанции — одна из самых надежных технологий хранения энергии с историей более 100 лет. Но у классических ГАЭС есть серьезное ограничение: им нужны горы, большие водохранилища и годы согласований. Британская компания RheEnergise предложила решение, которое меняет эти правила.
Вместо обычной воды система High-Density Hydro использует специальную жидкость с повышенной плотностью. За счет этого при той же высоте холма установка вырабатывает в 2,5 раза больше мощности, чем традиционная ГАЭС Работать можно даже на невысоких холмах, а резервуары при необходимости закапываются под землю.
Экономика тоже впечатляет: при длительности работы 8 часов HD Hydro обходится вдвое дешевле литий-ионных аккумуляторов. При этом отсутствуют риски возгорания и проблемы с утилизацией батарей. Компания уже запустила первый объект в Великобритании с пиковой мощностью 500 кВт — при непрерывной работе он эквивалентен годовому электроснабжению около 400 домов. Хороший пример того, как классическая гидроэнергетика получает вторую жизнь в эпоху ВИЭ.
Больше интересной информации про источники энергии и энергетику в телеграм-канале ЭнергетикУм
Электрическая сеть. Она всегда находится в балансе. Производство равно потреблению, и этот принцип всегда соблюдается. Поэтому энергетики постоянно мониторят систему и регулируют мощность так, чтобы она соответствовала потреблению. Утром начинается смена на заводе – надо прибавить мощности. Ночью все спят – потребление снижается. Это называется маневрирование мощностью.
С этим не всё так просто, как хотелось бы. Не все электростанции можно включать от 0% до 100% как нам захочется. Тут и технические ограничения, и экономические, и даже законодательные. Например, АЭС почти всегда работают на полную мощность, угольные блоки не очень хочется опускать ниже 60%, а где-то операторы обязаны в приоритетном порядке потреблять энергию с определенных электростанций. Мы же больше остановимся на технических аспектах.
А технические аспекты говорят, что разные электростанции меняют мощность с разной скоростью. Для не быстрых и прогнозируемых изменений достаточно “обычных” электростанций, но иногда нам надо быстро подкрутить туда-сюда какие-нибудь пол гигаватта. И тут в дело вступают гидроаккумулирующие электростанции. Что это такое?
Это отдельный, обычно не-проточный резервуар, к которому подключены водные турбины определённого типа, Фрэнсиса. Эти турбины позволяют работать в обоих направлениях, в отличии от турбин Пелтона или Каплана (три основных типа турбин, используемых на ГЭС). Далее – электрические машины, подключённые к турбинам, спроектированы не только чтобы быть только генераторами, но и моторами. Когда энергии в сети много – мы начинаем перекачивать воду из мимопротекающей реки или нижнего резервуара в верхний резервуар. При этом это прямо высоко наверх, часто их строят с перепадом по высоте в несколько сотен метров, хотя бывают и всего на пару десятков. Когда энергии в сети наоборот мало – комплекс переходит в режим электростанции, сбрасывая воду сверху. Это всё позволяет маневрировать по мощности не в пределах 60%-100%, как у угольного блока, а в -100% - +100%. И делать это в рамках единиц минут, что не умеет никакая другая электростанция. Настоящая магия!
Теперь к тому, зачем это надо. Компенсация и работы с пиками нагрузки с одной стороны, и быстрая реакция на события средней тяжести – с другой. При большие ЧП на энергосети такой инструмент не поможет, да. При этом сильно много их не надо – постоянно работать они не могут, ибо резервуар не бесконечный, а постоянно жечь энергию в переработку желания тоже нет. Например, в Чехии, на 20 с небольшим установленных гигаватт энергии имеется всего одна ГАЭС на 650 мегаватт. Чуть больше трех процентов, но иногда это именно то, что нужно.На фотографии как раз чешская ГАЭС Dlouhé Stráně. Выглядит, как горное озеро.
На графике пример использования энергии ГАЭС в течении ДНЯ. Настолько часто и быстро они реагируют на то, что происходит в сети.
Современная жизнь немыслима без электроэнергии. Но выработка и потребление электричества в течение суток осуществляются неравномерно. Например, вечером все включают освещение, потребление электроэнергии резко возрастает, ночью потребление минимально — все спят. А вырабатывается электричество примерно равномерно в течение суток. Значит, нужно электроэнергию ночью запасать, а днем и вечером отдавать. Но как? Для этого под Москвой построили огромный аккумулятор, но принцип его действия сильно отличается от тех, что у вас в телефонах или в автомобилях.
Загорская ГАЭС
ГАЭС расшифровывается как гидроаккумулирующая электростанция. Не вздумайте назвать гидроатомной, с АЭС тут мало общего.
Указатель «Загорская ГАЭС»
Гидроаккумулирующая электростанция состоит из двух водоемов, расположенных на разных уровнях, двигателей-генераторов, мощных насосов и труб, связывающих эти водоемы. Когда в энергосети избыток электроэнергии, насосы гонят воду в верхний водоем. Когда наступает пик потребления, вода спускается по водоводам и крутит генераторы, вырабатываемая электроэнергия подается в сеть. Таким образом, сглаживаются пиковые нагрузки.
Загорская гидроаккумулирующая электростанция (ГАЭС) — крупнейшая в России. Расположена она на реке Кунья недалеко от поселка Богородское в Сергиево-Посадском районе Московской области. Решение о ее строительстве было принято 50 лет назад, в 1974 году, сами сооружения начали строить в 1980 году, в 1987 году был пущен первый гидроагрегат. Электростанция входит в структуру ОАО «Русгидро».
Объект обнесен колючей проволокой, посторонним там не место. Но с противоположной стороны, от поселка с запоминающимся названием Выпуково, открывается прекрасный вид на комплекс сооружений, первое фото снято оттуда.
Табличка у ГАЭС. Фото автора
Перепад высот между водохранилищами — 100 метров. Трубы-водоводы, соединяющие верхний и нижний водоемы впечатляют своими размерами. Длина каждого — 724 метра, диаметр — 7,5 метров. Чтобы выдержать напор воды, водоводы сделаны из стали толщиной 1 сантиметр, заключенной в бетонную оболочку. Толщина бетонной оболочки — 40 сантиметров.
Загорская ГАЭС
Сверху Загорская ГАЭС выглядит как два больших водоема, соединенных нитками водоводов. Общий объем верхнего бассейна около 30 миллионов кубометров, нижнего — около 50 миллионов кубометров.
Загорская ГАЭС со спутника. Фото: Яндекс.Карты
В машинном зале размещены шесть гидроагрегатов, каждый из которых может работать в турбинном или насосном режиме. В течение суток может происходить 5-7 пусков-остановок и переходов из одного режима в другой.
Загорская ГАЭС. Фото: РусГидро
Рядом с Загорской ГАЭС решили построить ГАЭС-2. Конструктивно она должна стать примерно такой же, нижний бассейн станет общим для двух очередей ГАЭС. После введения в строй Загорской ГАЭС-2 она должна была стать крупнейшей в Московской области электростанцией. Но во время строительства и испытаний что-то пошло не так, под машинным залом просел грунт, здание перекосило. Строительство было остановлено, было возбуждено уголовное дело. В 2017 году объект законсервировали и планировали достраивать, до сих пор судьба ГАЭС-2 окончательно не решена.
Строящаяся Загорская ГАЭС-2
Загорская ГАЭС успешно работает и играет важную роль в развитии села Богородское, расположенного неподалеку. Теперь это большой современный благоустроенный поселок городского типа.
Поселок Богородское
Сейчас мощность Загорской ГАЭС в турбинном режиме составляет 1200 МВт, в насосном режиме – 1320 МВт. Среднегодовая выработка электроэнергии – 1 900 млн киловатт-час. ГАЭС играет важную роль в энергосистеме центра России.
Загорская ГАЭС и Богородское
А вообще, конечно, Загорская ГАЭС — сооружение очень интересное. Похоже на гидроэлектростанцию, но задача ГАЭС не добывать энергию, а запасать ее, хотя считают именно выработку. В 2023 году Загорская ГАЭС выработала 1,873 млрд кВт·ч электроэнергии. КПД этого гигантского аккумулятора составляет около 74%.
Загорская ГАЭС, на противоположном берегу — Выпуково. Фото: РусГидро
Остается только добавить, что летом местное население также использует окрестности гидросооружения и по другому назначению — для купания и рыбалки.
Ребята на дамбе на реке Кунья
Осмотр Загорской ГАЭС отлично ложится на маршрут из Москвы в Калязин. Если любите смотреть всякие интересные сооружения, можно сделать небольшой крюк, проложив путь через Выпуково.
04.12 .2021 вечером из СНТ Сахарово Сергиево-Посадского района убежали два кобеля лайка Байкал и гончая Амур, всегда отпускали гулять, возвращались через 15-20 минут, собаки охотничьи. Гончей 7 мес., лайке года 1,5, найдёныш
Пожалуй, самая необычная ГАЭС в мире расположена в штате Миссури (США). И ее уникальность состоит в том, что до ближайшего источника воды от ГЭС расстояние в 80 км, а обычно подобные установки возводятся в руслах рек.
И на выработку электроэнергии станция работает только в пиковые моменты нагрузки в сети. И по своей сути эта ГАЭС является самым большим аккумулятором в Северной Америке.
Уникальное сооружение и его предназначение
Гидроаккумулирующая электростанция начала строиться еще в 1960 году, а начала свою работу в 1963 году. В работе участвует пара электрических генераторов (реверсивного типа Френсиса) каждый по 225 МВт. Установленная же мощность самой гидроаккумулирующей электростанции (ГАЭС) равна 450 МВт.
И ее основное предназначение – это сглаживание пиковых нагрузок потребления электроэнергии в утренние, вечерние и дневные часы.
Ночью же происходит обратный процесс закачивания воды в верхний резервуар.
Уникальность данного объекта заключена в том, что это верхний резервуар — это не доработанная естественная ниша, а инженерная конструкция, которая была возведена с нуля.
Авария и реконструкция
В 2005 году произошел аварийный случай, который чуть не поставил ГАЭС на грань закрытия. По причине технической неполадки (не сработали датчики уровня воды), насосы вовремя не отключились, когда верхнее хранилище было заполнено по максимуму и продолжили закачку воды.
В результате этого она (вода) стала переливаться через край и достаточно сильный поток воды размыл стену и ее прорвало.
Огромный поток воды хлынул в долину Черной реки и вся вода вытекла буквально за 12 минут, сформировав тем самым семиметровый вал воды. По счастливому стечению обстоятельств никто сильно не пострадал в этом инциденте и после консультаций со специалистами было принято решение восстановить станцию.
И уже в 2010 году она вновь заработала. Безусловно, Таум Саук — это не единственная в мире гидроаккумулирующая станция, достаточно вспомнить про Загорскую или же Кубанскую ГАЭС в Российской Федерации, но Таум Саук — это поистине уникальный и впечатляющий объект, который выделяется на общем фоне.
Не мог не запостить столь футуристичный вид из кабины фуникулёра.
ГАЭС Вендефурт - гидроаккумулирующая электростанция на востоке Германии в федеральной земле Саксония-Анхальт .
Была построена в период с 1960 по 1967 год, тогда ещё в ГДР, рядом с поселением в русле реки Боде.
Смысл ГАЭС в выравнивания суточной неоднородности графика электрической нагрузки.
Во время ночного провала энергопотребления ГАЭС получает из энергосети дешёвую электроэнергию и расходует её на перекачку воды в верхний бассейн.
Во время утреннего и вечернего пиков энергопотребления ГАЭС сбрасывает воду из верхнего бассейна в нижний, вырабатывает при этом дорогую пиковую электроэнергию, которую отдаёт в энергосеть.
В 1966 году началось строительство фуникулера, который также служил для перевозки грузов для электростанции.
В 1968 году его переоборудовали под пассажирский.
На трассе фуникулёра всего один вагон, который был изготовлен ЧКД Прага в 1967 году, видимо из трамвайного вагона марки «Татра».
Внутри салона фуникулёра установлено 15 ковшеобразных сидений.
Привод фуникулёра находится на верхней станции, но управление осуществляется с вагона.
Служебный фуникулер используется исключительно для транспортировки персонала гидроаккумулирующей станции, которая сегодня принадлежит шведской компании Vattenfall.
Маршрут протяженностью 260 метров проходит между водоводными трубами.
Ни для кого не секрет, что энергетическая отрасль Украины переживает сложный период. Доставшаяся Украине в наследство от СССР некогда гигантская диверсифицированная энергетическая отрасль исчерпала свои возможности и постепенно приходит в упадок. Тепловые и атомные электростанции, составляющие основу украинской энергетики, находятся в плачевном состоянии. Блоки АЭС и ТЭС не справляются с нагрузкой и один за другим выходят из строя. Руководство страны вот уже несколько лет пытается придумать способ справиться с энергетическим кризисом. Одним из наиболее перспективных направлений в Киеве считают гидроэнергетику. Согласно планам украинских властей, к 2026 году доля гидроэнергетики в общем энергетическом балансе страны должна увеличиться вдвое, в том числе благодаря строительству крупнейшей в Европе гидроаккумулирующей станции - Днестровской ГАЭС. Гидроэнергетический комплекс на Днестре начали возводить еще в советские времена. По проектным документам ГАЭС должна состоять из семи гидроагрегатов, три из которых уже запущены, а четвертый находится на стадии строительства. Украинцы возлагают большие надежды на этот проект и уже даже нашли деньги на его реализацию. На помощь пришли, как всегда, европейские кредиторы в лице Европейского инвестиционного банка, Международного банка реконструкции и развития, Европейского банка реконструкции и развития и банка правительства Германии KfW.
Однако без проблем не обошлось. Дело в том, что Днестр - трансграничная река, и для расширения гидроузла необходимо затопить 20 гектар приграничной территории соседней Молдавии, где всерьез обеспокоены возможными последствиями такого сотрудничества. Молдавские экологи и специалисты в сфере окружающей среды на протяжении многих лет бьют тревогу: беспорядочное строительство гидротехнических объектов на Днестре может обернуться катастрофой для страны. Увеличение количества гидроагрегатов и их мощностей значительно уменьшит водосток Днестра, который снабжает 80% населения республики, в том числе и жителей Кишинева. Стремительное обмеление Днестра грозит стране не только дефицитом питьевой воды, но и наносит серьезный урон важнейшей для Молдавии экономической отрасли - сельскому хозяйству, нормальное функционирование которого напрямую зависит от наличия доступа к водным ресурсам. Кроме того, следствием строительства гидроузла будет полное разрушение уникальной экосистемы некогда полноводного Днестра: исчезнут десятки видов растений, рыб и птиц. Еще недостроенная Днестровская ГАЭС уже значительно изменила гидрологию и температурный режим реки, и страшно представить, чем обернется для реки дальнейшее расширение комплекса. Большие сомнения также вызывает компетентность и профессионализм украинских энергетиков и разработчиков. Так, в 2008 году Молдавия столкнулась с сильнейшим за всю историю страны наводнением, причиной которого, по мнению молдавских властей, стала халатность горе-специалистов из Незалежной, без предупреждения спустивших воду из Днестровского водохранилища. Нет никакой уверенности и в том, что украинская сторона готова выполнять свои обязательства по контролю качества воды, гидрологического режима и экологического состояния Днестра во время эксплуатации ГАЭС.
В итоге, долгое время Украина никак не могла добиться от Кишинева согласия на передачу в аренду молдавских земель под строительство Днестровской ГАЭС. И наконец, у официального Киева в лице президента Владимира Зеленского получилось убедить упрямых соседей. Достичь негласных договоренностей удалось во время визита молдавской делегации во главе с президентом страны Майей Санду в украинскую столицу. Лидеры двух стран долгое время вели беседу за закрытыми дверями, тем самым породив множество слухов. В Молдавии тут же решили, что приватный разговор был посвящен именно "днестровскому" вопросу. Сама Санду информацию ни подтвердила, ни опровергла, но пообещала обсудить проблему строительства Днестровской ГАЭС с европейскими чиновниками и добиться проведения экологической экспертизы последствий расширения гидроузла во время поездки в Брюссель. Однако, говоря об итогах своего визита, молдавский лидер по какой-то причине про эту тему вообще забыла.
Судя по всему, вопрос со строительством Днестровской ГАЭС уже решен на всех уровнях. В ЕС идею Киева одобрили давно, предоставив очередной кредит Украине на ее реализацию. В самой Незалежной это восприняли как триумф Владимира Зеленского. Помимо того, что украинские власти получат возможность решить ряд серьезных энергетических проблем, Украина заменит Россию в роли основного поставщика электроэнергии в Молдавию. На самом деле, вопрос о передаче молдавской территории в аренду иностранному государству, скорее всего, остается в подвешенном состоянии только потому, что данное решение может быть принято исключительно правительством страны, которого на сегодняшний день в Молдавии все еще нет. Однако, согласно всем последним социологическим исследованиям, правительство скорее всего будет сформировано именно проевропейскими силами, которые с радостью отдадут кусочек своей территории соседям ради поддержания имиджа страны, стремящейся к европейской интеграции. И никого не волнует, что бездумно и безответственно принятые в чиновничьих кабинетах решения порождают проблемы национального значения, от которых серьезно пострадает не только экология, но и миллионы рядовых граждан.
Ближнее озеро (цвета кофе с молоком) часть реки Кунья (МО).
Дальнее озеро это искусственный карьер, изолированный от реки.
Занятный факт, река Кунья является частью гидроаккумулирующей электростанции, её используют для выравнивания суточной неоднородности графика электрической нагрузки.
ГАЭС состоит из двух озер с большим перепадом высоты, пока электричество дешевое (ночью) насосы закачивают воду в верхнее озеро, в момент пиковой нагрузки (вечер) сбрасывают воду обратно, фото из интернета:
