Российская гидроэнергетика на сегодняшний день как никогда остро нуждается в новых технических решениях и технологиях в области гидротехнического и энергетического строительства и эксплуатации объектов энергетики. Инновации, которые создаются сегодня, должны по своему уровню отвечать мировым тенденциям, быть востребованными и воплощаться в реальных проектах.
Научные, научно-исследовательские и проектные организации по всей стране создают сегодня инновационные разработки, которые реализуются на гидроэнергетических объектах различного масштаба и назначения и относятся к самым разным этапам жизненного цикла гидротехнических сооружений.
Одна из существующих на сегодняшний день тенденций в области инноваций – это соединение проверенных временем технологий с современными разработками. Примером такого подхода может служить Зеленчукская ГЭС-ГАЭС на территории Карачаево-Черкесии.
Строительство Зеленчукской ГЭС-ГАЭС – это развитие проекта, начатого еще в 70 годы. По ряду причин на существующей Зеленчукской ГЭС из четырех запланированных гидроагрегатов в эксплуатацию было введено только два. Несколько лет назад было принято решение использовать незадействованные инфраструктурные ресурсы и соорудить комплекс ГЭС-ГАЭС.
Необычность данного сооружения заключается в размещении агрегатов турбин и насос-турбин с напорами воды около 230 метров в одном здании. Комплекс ГЭС-ГАЭС позволит оптимизировать суточную нагрузку на генерирующие мощности региона. В ночное время, за счет электроэнергии, имеющей более низкую стоимость, два гидроагрегата в насосном режиме будут закачивать воду в бассейн суточного регулирования, расположенный в верхней части комплекса. В дневное время запасы воды в бассейне суточного регулирования будут использоваться для выработки более дорогой энергии. Гидроагрегаты в это время будут действовать уже в турбинном режиме.
Планируется, что после успешной реализации данное решение будет тиражироваться на других гидротехнических объектах.
Зеленчукская ГЭС-ГАЭС – наглядный пример инновационного усовершенствования традиционного проекта. Однако в российской гидроэнергетике сегодня реализуются и полностью инновационные проекты, такие как Северная приливная электростанция.
Тенденции развития мировой энергетики подразумевают все более активное использование возобновляемых источников и экологически безопасных видов энергии, к которым следует отнести и энергию приливов.
Теоретические оценки энергетического потенциала приливов показывают, что он составляет примерно от 2500 до 4000 ГВт. Общее число уже существующих, а также планируемых приливных электростанций на побережье Мирового океана составляет 139 объектов с ожидаемой выработкой в 2037 ТВт*ч/год, что достигает 12% от мирового энергопотребления.
Однако, по данным расчетов, возможный энергопотенциал имеющихся и планируемых к строительству на территории Российской Федерации приливных электростанций несопоставим с потенциалом действующих традиционных электростанций. Тем не менее, с их помощью можно решать проблемы дефицита электроэнергии и суточной неоднородности генерации в удаленных регионах.
Проект, который призван открыть новую эру в развитии отечественной приливной гидроэнергетики - это проект совмещенной приливной и волновой электростанции Северная, сооружаемой в губе Долгая Баренцева моря.
В процессе строительстве Северной ПЭС апробируются новые конструктивные и технологические решения. Сама станция сооружается прогрессивным наплавным способом – отдельные конструкционные модули собираются в промышленных зонах и уже в готовом виде буксируются к месту установки.
И все же главная особенность Северной ПЭС – ортогональные гидроагрегаты. Турбина с ортогональным гидроагрегатом имеет больший КПД, чем применявшиеся ранее классические осевые поворотно-лопостные турбины, а технологически она – гораздо проще. Ортогональный агрегат может производиться большими сериями на обычно механическом заводе, в то время как осевой – только на специализированном турбиностроительном предприятии.
Еще одна уникальная разработка, которая будет использована на Северной ПЭС – практически водонепроницаемые бетоны высокой морозостойкости. Они обеспечат исключительную долговечность приливной электростанции.
От успешного применения этих и ряда других инновационных разработок зависит, будут ли решения, примененные на Северной ПЭС, использоваться в других регионах и экспортироваться за рубеж. Сооружение Северной ПЭС позволит обосновать экономическую целесообразность и техническую возможность строительства сверхмощных приливных электростанций, после чего начнется строительство Мезенской ПЭС на Белом море и Тугурской ПЭС на Охотском море.
Строительство ГЭС и ПЭС – амбициозные проекты, в которых задействуется большое количество новейших научных разработок разного уровня. Однако, как уже упоминалось, инновации в гидроэнергетике не ограничиваются технологиями строительства. Не менее интенсивное развитие получают в настоящий период и технологии, используемые при проектировании и эксплуатации гидроэнергетических объектов. Одной из таких технологий является трехмерное лазерное сканирование зданий и сооружений.
В основе технологии лежит метод определения множества трехмерных координат отдельных точек на снимаемом объекте с помощью высокоскоростного лазерного дальномера. Сканирование позволяет обеспечивать проектировщиков трехмерными данными при реконструкции объектов, проводить исполнительные съемки и контроль строительства. Также оно может применяться для восстановления исполнительной документации, при измерении и подсчете объемов. Преимущества системы в ее мобильности и компактности, сбор данных производится дистанционно и очень быстро. При этом 3-х мерное лазерное сканирование дает высокую точность измерений и несравнимо более полные данные исследования, чем другие методы.
Выгоды данного метода измерений очевидны: значительно повышается скорость и производительность работ, результаты можно получить прямо на месте, уменьшаются трудозатраты и растет экономическая эффективность исследований.
«Гидроэнергетика – крайне наукоемкая отрасль. Движение отрасли вперед во много связано с внедрением новейших разработок, современных технических и технологических решений. Безопасность и качество строительства гидротехнических объектов, соответствующих мировым стандартам, возможны только при активном применении инноваций. Для этого практический опыт крупнейших генерирующих, строительных и проектных организаций, занятых в гидроэнергетике, должен аккумулироваться, осмысливаться и воплощаться в новых проектах, что возможно только при консолидированной работе профессионального сообщества. Во многом такой консолидации могут способствовать отраслевые саморегулируемые организации, которые могли бы обеспечить взаимодействие компаний одного профиля в рамках единого Партнерства», - отмечает генеральный директор СРО НП «ЭнергоСтройАльянс» Дмитрий Мурзинцев.
