Просто гребет

Против течения

Впервые электростанции с ортогональными турбинами появились в Канаде и Японии в середине 1980-х годов. Но из-за низкого КПД технология была признана неперспективной. Однако от идеи решили не отказываться в Советском Союзе, и добились выдающихся результатов. Ортогональная турбина, которую можно было бы эффективно использовать в приливных электростанциях, была разработана в НИИ энергетических систем (НИИЭС) в начале 1990-х годов, работами руководил Борис Историк. А первая промышленная установка такого типа мощностью 200 кВт заработала на Кислогубской ПЭС в 2004 году. Этот объект, который, кстати, работает до сих пор, показал принципиальную возможность использования ортогональных турбин в электростанциях. Кислогубская ПЭС вообще стала настоящим полигоном для испытания новых технологий – наплавного способа возведения здания станции, обеспечения постоянной работы сооружений и оборудования в суровых климатических условиях и при воздействии морской воды и т.п. Российским специалистам удалось повысить эффективность агрегата до 60–70% (максимальный КПД, которого на сегодняшний день удалось достичь на ортогональной турбине, составил 72%). Несмотря на то что это все равно меньше, чем показатели осевых роторов, ортогональные турбины почти вдвое легче, а их конструкция настолько проста, что позволяет изготавливать агрегаты на любом механическом заводе. Поэтому такие турбины решили включить в проекты нескольких новых объектов (например, в ТЭО Тугурской ПЭС мощностью 8 МВт). Но самым грандиозным объектом, использующим ортогональные турбины, должна стать Мезенская ПЭС, проект которой также разработан в НИИЭС. Планируется, что мощность этой станции будет сравнима с суммарной мощностью всех ГЭС Волжского каскада и составлять от 8 до 19 ГВт.

От винта

В подавляющем большинстве гидроэлектростанций используются турбины с неподвижными лопастями, расположенными перпендикулярно оси ротора. Такие турбины имеют сложную геометрию лопаток, из-за чего стоят довольно дорого, к тому же при изменении направления потока воды их приходится переориентировать. В ортогональных турбинах (это одна из разновидностей так называемого ротора Дарье – турбины низкого давления, ось вращения которой перпендикулярна потоку жидкой или газовой среды) все проще: лопасти там устроены по принципу клапана – будучи повернуты к потоку одной стороной, они под его воздействием поворачиваются на 90° и полностью открываются, а другой – закрываются. Иными словами, лопатки ротора всегда направлены перпендикулярно потоку воды, которая создает силу для крутящего момента (вообще, конструкция ортогональной турбины сильно напоминает гребное колесо на старых пароходах). Это свойство ортогональных турбин позволяет с успехом использовать их в приливных станциях, а также там, где невозможно построить плотину. На обычных ГЭС именно она создает напор воды, которая поступает на ротор. В случае с горизонтальным ортогональным ротором эта необходимость отпадает, он может использоваться даже при относительно слабом напоре.