Станция-водоворот оберегает живое в маленьких реках

Создавая этот необычный проект, его автор думал в первую очередь об экосистемах, которые страдают от электростанций, например, гидравлических. Даже мини-ГЭС на маленьких речках и каналах тут небезупречны. Но изобретатель парадоксальным образом нашёл способ повысить КПД таких сооружений.

Огромные плотины, перекрывающие большие реки, очевидно, служат великолепным источником энергии. Но об экологических последствиях перегораживания рек известно всем.

 

 

Малые ГЭС на небольших реках и ручейках вроде бы наносят природе куда меньший ущерб. Но вот об их высокой мощности говорить не приходится.

Казалось бы, непросто совместить эффективность ГЭС с их экологической безупречностью. Между тем, такая конструкция существует и доказала свою работоспособность на практике.

Диаметр бассейна с водоворотом составляет 5,5 метров. Максимальная высота падения воды достигает 1,6 метра. На фото внизу станция ещё не достроена (фотографии с сайта home.tele2.at).

Необычную схему для малых ГЭС нашёл австрийский изобретатель Франц Цотлётерер (Franz Zotlöterer) из местечка Оберграфендорф (Obergrafendorf) со своим проектом "Техника водоворота" (Wasserwirbeltechnik).

Прежде всего он решил, что перегораживать всю реку плотиной – нецелесообразно и вредно. Вместо этого он предложил часть потока, вблизи берега, отводить в специальный канал, направляющий воду к плотине.

Последняя тоже весьма необычна на вид. Это бетонный цилиндр, к которому вода подходит по касательной, обрушиваясь в центре в глубину. Так в центре цилиндра образуется водоворот, который и закручивает турбину.

Преимуществ у такой схемы мини-ГЭС Цотлётерер обнаружил целую кучу.

Обычно река "оснащена" меандрами, вихревое течение в которых способствует аэрации воды. В канале с плотинами мини-ГЭС этого нет. Зато, если заменить обычные плотины "водоворотными", природная аэрация восстанавливается (иллюстрация с сайта home.tele2.at).

Во-первых, КПД преобразования энергии падающей воды в ток достиг 73%, что очень хорошо. А ведь Франц использовал не самый совершенный электрический генератор.

С перерывами станция начала давать ток в общественную энергосеть ещё в сентябре 2005-го, непрерывно – с марта 2006-го.

И за последний год непрерывной работы его "Гравитационно-водоворотная станция" (так внушительно немец назвал новый тип ГЭС), установленная на каком-то ручье "плотина-водоворот", выработала свыше 50 мегаватт-часов электричества при рабочем перепаде высот воды примерно в 1,3 метра (вообще-то, он колебался) и расходе примерно в 1 кубометр в секунду.

Максимальная электрическая мощность этой мини-станции достигает 9,5 киловатт. В среднем этого достаточно для питания 10-15 коттеджей (с учётом неравномерности уровня потребления).

Во-вторых, скорость вращения турбины оказалась довольно низкой, так что для рыбы, попавшей в водоворот, лопасти колеса опасности не представляют. Тем более что лопасти эти не рассекают воду, а поворачиваются синхронно с водоворотом.

Автор новации отмечает сравнительную простоту и дешевизну строительства своей ГЭС. Однако, несмотря на миниатюрность, станция, "как взрослая", участвует в энергоснабжении страны (фотографии с сайта home.tele2.at).

В-третьих, водоворот перемешивает загрязнители, одновременно хорошо аэрируя воду, что способствует интенсивной работе микроорганизмов, очищающих её естественным образом.

Это свойство восстанавливает процессы, идущие в обычной реке, которой присущи многочисленные повороты. В больших спрямлённых руслах каналов и водохранилищ почти ламинарное течение приводит к исчезновению аэрации воды и, как следствие, потере её способности к самоочищению.

В-четвёртых, водоворот способствует терморегуляции в водоёме. Увеличенная площадь контакта воды с воздухом приводит к её охлаждению за счёт испарения жарким летом.

Зимой же ГЭС продолжает работать подо льдом. Наиболее плотная вода (с температурой в 4 градуса) тяготеет к центру водоворота. По краям цилиндра образуется ледяная корка, которая выступает в роли утеплителя, не дающего слишком сильно охладиться центру.

Фактически водоворот действует как машина, стремящаяся, в некоторой степени, привести температуру протекающей воды зимой к 4 градусам, что, по идее, может оказывать некое благоприятное влияние на жизнь ниже по течению (тут автор ГЭС подробностей не объясняет).

Зато он приводит ещё один весомый аргумент в пользу своей конструкции. Эта станция обошлась примерно в $75 тысяч, что дешевле, чем аналогичная по мощности мини-ГЭС, построенная по классическому образцу.

EnergieVersorger Niederösterreichs (фотографии с сайта home.tele2.at).' width=478 height=183>

Как видим, турбина примитивна по форме и устройству, однако имеет неплохой КПД. Справа: счётчик показывает почти 52 мегаватт-часа, проданных изобретателем станции энергокомпании EnergieVersorger Niederösterreichs (фотографии с сайта home.tele2.at).

На этом достоинства водоворота не исчерпываются. Франц отмечает лучшую ремонтопригодность, значительно меньшие сложность и периодичность обслуживания, более простую конструкцию и прочие технологические преимущества этой станции.

Изобретатель уверен, что такая схема наиболее оптимальна для возведения ГЭС мощностью до 150 киловатт. Причём конструкция начинает превосходно работать (показывает хороший КПД турбины) уже при перепаде высот воды всего в 0,7 метра.

Конечно, существуют модели малых ГЭС, работающих вообще без перепада высот (просто на течении). Но в "водоворотной" ГЭС, как уверен австриец, сочетаются очень высокая эффективность (как с точки зрения физики, так и в плане финансовых затрат) и непревзойдённая дружественность живой природе.

Тем не менее Цотлётерер ещё не вполне доволен результатами. Он продолжает совершенствовать проект и рассчитывает поднять мощность своей мини-ГЭС. Очередная реконструкция сооружения намечена на это лето.

Статья о науки и техники получена: Membrana.ru