Перспективы развития низконапорных микро-ГЭС в составе гидротехнических сооружений

Цель исследований – комплексный анализ современного состояния, ключевых проблем и перспективных направлений развития низконапорной микрогидроэнергетики как надежного источника энергии. Представлен обзор современных технологических решений включая компоновочные схемы интеграции в существующие гидроузлы, модульное контейнерное исполнение и турбинное оборудование (ортогональные, винтовые, роторные и геликоидные турбины). На примере натурных испытаний отечественной разработки – микро-ГЭС с ортогональной турбиной на Хоробровском гидроузле – показаны пути преодоления технических барьеров и дальнейшие перспективы развития данной сферы альтернативной энергетики. Основные задачи проведенных исследований заключаются в сравнительном анализе различных типов турбин по ключевым параметрам. Представлено обобщение опыта натурных испытаний отечественной разработки – микро-ГЭС с ортогональной турбиной на Хоробровском гидроузле включая оценку ее энергетической эффективности, технологичности монтажа и пригодности для автономной работы. Проведен комплексный сравнительный анализ всех перспективных типов турбин для низконапорных условий с учетом как традиционных параметров (КПД, напор), так и критически важных для практической реализации факторов: скорости монтажа, стоимости интеграции в существующую инфраструктуру и пригодности для работы в автономном режиме. Сделан вывод о высоком потенциале низконапорной микрогидроэнергетики для обеспечения энергетической безопасности и достижения целей низкоуглеродного развития.

1. Kougias, Ioannis & Aggidis, George & Avellan, François & Deniz, Sabri & Lundin, Urban & Moro, Alberto & Muntean, Sebastian & Novara, Daniele & Pérez-Díaz, Juan & Quaranta, Emanuele & Schild, Philippe & Theodossiou, Nicolaos. (2019). Analysis of emerging technologies in the hydropower sector. Renewable and Sustainable Energy Reviews. 113. 10.1016/j.rser.2019.109257

2. Крылов А.П., Бакштанин А.М. Новые концепции в развитии микро- гидроэнергетики. Гидравлика в напорных водоводах микро-ГЭС // Природообустройство. 2017. № 5. С. 8-12.

3. Бакштанин А.М., Крылов А.П., Беглярова Э.С. Инвестиционная привлекательность приливной энергетики и факторы, определяющие ее развитие в мире // Природообустройство. 2021. № 2. С. 50-57. EDN: HLHMMF

4. Зубарев М.А. Экономическая целесообразность использования микро-ГЭС в различных регионах России // Экономика и парадигма нового времени. 2025. № 8 (41).

5. Бакштанин А.М., Крылов А.П., Беглярова Э.С. Экспериментальные исследования модельной и рабочей установки портативной микро-ГЭС с сифонным водоподводом // Природообустройство. 2020. № 3. С. 99-107. EDN: HAONND

6. Экспериментальные исследования микро-ГЭС с сифонным водоподводом // Гидротехническое строительство. 2021. № 3. С. 22-26. EDN: XYIEHY

7. Aggidis G.A., Luchinskaya E., Rothschild R., Howard D.C. The costs of small-scale hydro power production: Impact on the development of existing potential, Renewable Energy. 2010. Vol. 35, Iss. 12. Рр. 2632-2638. https://doi.org/10.1016/j.renene.2010.04.008

8. Shaun Waters, George A. Aggidis, Over 2000 years in review: Revival of the Archimedes Screw from Pump to Turbine, Renewable and Sustainable Energy Reviews. 2015. Vol. 51. Pр. 497-505. https://doi.org/10.1016/j.rser.2015.06.028

9. Jayaram V. & Bavanish B. (2022). Design and analysis of gorlov helical hydro turbine on index of revolution. International Journal of Hydrogen Energy. 47. 10.1016/j.ijhydene.2022.07.181.

10. Aiming Zhang, Sen Liu, Yong Ma, Chao Hu, Zhengyu Li. Field tests on model efficiency of twin vertical axis helical hydrokinetic turbines, Energy. 2022. Vol. 247. Р. 123376. https://doi.org/10.1016/j.energy.2022.123376

11. Chalaca, Andrés & Velásquez, Laura & Rubio-Clemente, Ainhoa & Chica, Edwin. (2024). Design and Optimization of a Gorlov-Type Hydrokinetic Turbine Array for Energy Generation Using Response Surface Methodology. Energies. 17. 4870. 10.3390/en17194870

12. Juliana Guerra, Laura Velásquez, Ainhoa Rubio-Clemente, Leyla Jaramillo, Edwin Chica, Design and optimization of a siphon turbine using the response surface methodology, Results in Engineering. 2024. Vol. 22. Р. 102241. https://doi.org/10.1016/j.rineng.2024.102241

13. Историк Б.Л., Шполянский Ю.Б. Перспективы использования ортогональной турбины на низконапорных гидроузлах // Гидротехническое строительство. 1993. № 11. С. 28-34

14. Pribadyo P. & Hadiyanto H. & Jamari J. (2020). Study of low head turbine propellers axial flow for use of micro-hydropower plant (MHP) in Aceh, Indonesia. Journal of Physics: Conference Series. 1524. 012019. 10.1088/1742-6596/1524/1/012019