Использование горных выработок в качестве гидроаккумулирующих электростанций Текст научной статьи по специальности «Энергетика и рациональное природопользование»

УДК 621.22

ИСПОЛЬЗОВАНИЕ ГОРНЫХ ВЫРАБОТОК В КАЧЕСТВЕ ГИДРОАККУМУЛИРУЮЩИХ ЭЛЕКТРОСТАНЦИЙ

В.Ю. Карницкий, Д. А. Ермолов

Рассмотрено новое техническое решение - строительствогидроаккумули-рующих электростанций на месте шахт, где в качестве нижнего бассейна используются горные выработки. Повышениеэнергоэффективности и снижение затрат на строительство.

Ключевые слова: аккумулирование, проектирование, энергоснабжение, энергоэффективность.

Основной особенностьюработы мощных электростанций является строгое соответствие производства электрической энергии ее потреблению. Для обеспечения бесперебойной работы электрических станций необходимо учитыватьколичественноепотребление энергии в зависимости от времени суток, графическое изображение которого называетсяграфиком нагрузки. Интенсивностьэнергопотребления имеет явно выраженный пиковый характер в утренние и предвечерние часы, в то время как в ночное время наблюдается спад потребления электроэнергии. Таким образом, график нагрузки обладает крайней неравномерностью.

Одним из способов устранения этой неравномерностиявляется ис-пользованиегидроаккумулирующих электростанций (ГАЭС), состоящих из верхнего и нижнего резервуаров, соединенных между собой напорным водоводом, подающим воду на обратимые гидроагрегаты, способные работать в режиме генератора (вырабатывая электроэнергию в дневное время для снятия пиков энергопотребления) илив режиме насоса (используя вырабатываемую энергию в ночное время, перекачивая воду из нижнего бассейна в верхний, для последующего спуска и выработки электроэнергии).

Недостатком гидроаккумулирующих электростанций являетсяот-чуждение больших земельных площадей под водохранилищаи изменение уровня грунтовых вод.

Для устранения этого недостатка в статье предлагается строительство ГАЭС вертикального типа (рисунок).

В России имеется множество шахт, срок эксплуатации которых подходит к концу. После их закрытия, оборудование демонтируются, а сами выработки затапливаются водой. Предлагается частично или полностью использовать средства, обычно затрачиваемые на рекультивацию, для переоборудования отработанных горных выработок в подземные гидроак-кумулирующие электростанции, где в качестве нижнего бассейна (1) и машинного зала (2) будут использоваться горные выработки, а в качестве верхнего (3) - искусственно возведённый резервуар над самой шахтой, ог-

220

Нетрадиционная энергетика

раниченный искусственно возведённым гидроизоляционным барьером (4). Преобразованные таким образом шахты позволят сократить материальные и временныерасходы на строительство нижнего резервуара и занимают меньше места,так как бассейны находятся непосредственно друг над другом, тем самым избавляясь от традиционных недостатковГАЭС открытого типа.

3 4

ГАЭС на базе отработанной шахты:

7%^ ^ к/ л %/ "> к/ ^ к/

- нижний бассейн; 2 - машинный зал; 3 - верхний бассейн;

4-гидроизоляционный барьер; 5 - напорный трубопровод

Основная проблема строительства подземных ГАЭС на месте отработанных шахт заключается в том, чтогорные выработки изначально не предназначаются для повторного использования. Их дальнейшее применение уже в области подземного энергетического строительства требует дополнительных исследований в области инженерно-геологических, геомеханических и других свойств окружающих выработки горных пород ипос-ледующего укрепления стенок отработанных выработок, чтобы их не размыло впоследствии циклов спуска-подъёма воды, для принятия решения об их использовании уже в качестве строительных объектов.

Предлагается идея укрепления стенок горных выработокеще в процессе эксплуатации шахт, посредством набрызга бетона, тем самымсокра-щая время на их последующее переоборудование вподземные ГАЭС. Таким образом,частично решится проблема затапливаниянижних уровней и снизится потребление энергии насосами, откачивающими воду из шахты во время её работы.

Если результат применения подземных ГАЭС в России окажетсяус-пешным, то такие станции могут получить распространение и в других странах мира.

Список литературы

1. Синюгин В.Ю., Магрук В.И., Родионов В.Г. Гидроаккумули-рующие электростанции в современной электроэнергетике. М.: ЭНАС, 2008. 352 с.

2. Кривченко Г.И. Карелина В.Я. Гидроэлектрические станции. 3-е изд., перераб. и доп. Энергоатомиздат, 1987. 464 с.

3. Михайлов Л.П. Малая гидроэнергетика. М.: Энергоатомиз-дат,1989. 184 с.

Карницкий Валерий Юльевич, канд. техн. наук, доц., eieslsaijsu. tula.ru, Россия, Тула, Тульский государственный университет,

Ермолов Даниил Андреевич, студент, daniil1196@,mail.ru, Россия, Тула, Тульский государственный университет

THE USE OF MINES AS PUMPED STORAGE POWER PLANTS V. Y. Karnitsky, D.A. Ermolov

A new technical solution is considered - the construction of pumped storage power plants at the site of mines, where mining work is used as the lower basin. Improving energy efficiency and reducing construction costs.

Key words: accumulation, design, energy supply, energy efficiency.

Karnitsky Valery Yulyevich, candidate of technical sciences, docent, eies/s a /sii. tula. ru, Russia, Tula, Tula State University,

Ermolov Daniil Andreevich, student, daniil1196@,mail. ru, Russia, Tula, Tula State University