4 типа ГЭС: от гигантских плотин до подземных аккумуляторов энергии

Разбираться в этом оказалось увлекательнее, чем я думал. Просто поражаешься изобретательности инженеров, которые за столетия придумали столько способов обуздать энергию воды.

Особенно рекомендую этот материал тем, чья работа связана с проектированием и технологиями — здесь можно найти вдохновение и сломать привычные шаблоны мышления.

Равнинные

Те самые монстры, которые мы представляем себе в первую очередь. Их строят на широких, неторопливых равнинных реках. Проблема в том, что для вращения турбин нужен мощный напор воды, а где его взять, если река течёт почти горизонтально? Ответ известен: построить высоченную плотину и создать перепад высот искусственно.

Именно такие ГЭС стали основой энергетики СССР в послевоенные годы, позволив быстро восстановить промышленность в эпоху, когда о дешёвой нефти ещё не слышали. Но за мощность приходится платить. Чтобы создать водохранилище, затапливаются огромные территории. А ещё там, под водой, разлагается органика, выделяя метан — мощный парниковый газ. Так что называть эту энергию абсолютно «зелёной» — большое преувеличение.

Русловые

А что, если обойтись без гигантского искусственного моря? Оказывается, можно. В тех местах, где река сама несётся с достаточной скоростью, а её уровень не сильно меняется в течение года, строят русловые ГЭС. Они не требуют колоссального перепада высот — река работает «как есть».

Конструкции бывают разными: некоторые вообще не перекрывают русло, размещая турбины прямо в потоке. Другие используют невысокую плотину, чтобы чуть поднять уровень воды. Главные плюсы? Нет водохранилища и — что очень важно — сохраняется путь для миграции рыб. Просто и экологично.

Деривационные

А вот это уже по-настоящему изящное решение. Зачем бороться с бурным основным руслом, если можно просто... отвести часть воды в сторону? Именно так работают деривационные ГЭС. Они минимально вмешиваются в естественную среду реки.

Часть потока направляют по специальному каналу или трубопроводу, который ведёт к турбине, расположенной ниже по склону. Особенно это эффективно на горных реках, где перепад высот и так велик. Вода несётся по трубе, с бешеной скоростью ударяет в лопасти турбины — и вот вам электричество. Почти как природный аттракцион.

Гидроаккумулирующие

В XXI веке гигантские плотины постепенно выходят из моды. Но один тип гидростанций, наоборот, переживает бум. Это гидроаккумулирующие электростанции (ГАЭС). Их задача — не столько производить энергию, сколько её хранить.

Представьте: у вас есть солнечная или ветряная ферма. Ночью или в штиль энергии нет, а днём или в бурю — её избыток. Куда его девать? Вот тут на сцену выходит ГАЭС. Когда энергии много, она тратит её на то, чтобы закачать воду из нижнего резервуара в верхний. Когда энергия нужна — вода сбрасывается вниз, вращая турбины. Гениальный и древний, как сама гравитация, принцип.

Да, КПД не блещет — около 70% закачанной энергии вернётся обратно в сеть. Литиевый аккумулятор эффективнее. Но представьте, сколько нужно лития, чтобы запасти десятки мегаватт-часов! ГАЭС же строятся из бетона и земли, они дешевле и экологичнее в производстве. А главное — они умеют хранить просто гигантские объёмы.

Проблема низкого КПД волнует инженеров по всему миру, и они уже тестируют новые подходы, которые могут её решить. Интересно узнать о них? Дайте знать — будет повод для новой статьи.

А если у вас, читатель, есть своя идея, как улучшить эту технологию, — пишите. Миру нужны свежие мысли, и мы с удовольствием о них расскажем.