Научная статья на тему 'НАПРАВЛЕНИЯ И ТЕОРЕТИЧЕСКИЕ ОСНОВЫ ИСПОЛЬЗОВАНИЯ МАЛОЙ ГИДРОЭНЕРГЕТИКИ'

НАПРАВЛЕНИЯ И ТЕОРЕТИЧЕСКИЕ ОСНОВЫ ИСПОЛЬЗОВАНИЯ МАЛОЙ ГИДРОЭНЕРГЕТИКИ Текст научной статьи по специальности «Механика и машиностроение»

CC BY
63
22
i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.
Ключевые слова
ЭНЕРГООБЕСПЕЧЕНИЕ / ВОЗОБНОВЛЯЕМЫЕ ИСТОЧНИКИ / КОЛИЧЕСТВА ДВИЖЕНИЯ / ПЕРЕМЕННАЯ МАССА / ВОДЯНЫЕ КОЛЕСА

Аннотация научной статьи по механике и машиностроению, автор научной работы — Краснов В.Г., Краснова Т.В.

При строительстве отдаленных поселений, промышленных объектов, речных переправ зачастую возникают проблемы, связанные с затруднениями энергообеспечения объектов. В решении этой задачи следует отметить важность развития гидроэнергетики, в том числе и малых ГЭС, использующихся в качестве источника энергии. На сегодняшний день существует достаточно большое количество различных разработок и полезных моделей малых и микрогидроэлектростанций. Принцип преобразования водного потока во всех случаях имеет один характер: водный поток воздействует на подвижные элементы приводов - рабочих органов, которые перемещаются под воздействием потока, преобразуя его кинетическую энергию в механическое движение приводной системы. Особый интерес представляет рассмотренная возможность использования такой составляющей потока, как количество движения. Созданные на этом условии микроГЭС с рабочим органом переменной массы показали свою работоспособность и эффективность на спрямленных участках потока. Эта идея получила свое развитие в водяных колесах, которые имеют многовековую историю использования, что может послужить новому этапу их применения, как электрогенераторов, на основе конструкции рассмотренной в данной статье.

i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.

Похожие темы научных работ по механике и машиностроению , автор научной работы — Краснов В.Г., Краснова Т.В.

iНе можете найти то, что вам нужно? Попробуйте сервис подбора литературы.
i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.

DIRECTIONS AND THEORETICAL FOUNDATIONS FOR THE USE OF SMALL-SCALE HYDROPOWER ENERGY

During the construction of remote settlements, industrial facilities, river crossings, the issue of supplying energy to facilities often arises. To solve this difficulty, the importance of the development of hydropower, especially small hydropower plants used as an energy source should be noted. Nowadays, there exist quite many different developments and useful models of small and micro hydroelectric power plants. The logic of transformation of the water flow in all cases has the same character: the water flow acts on the moving elements of the drives - the working bodies that move under the influence of the flow, converting its kinetic energy into the mechanical movement of the drive system. The possibility of using such a component of the flow as the amount of motion presents particular interest. Based on this method, microhydroelectric power stations with a working body of variable mass have shown their performance and efficiency in straightened sections of the flow. This idea has been elaborated in water wheels, having a centuries-old history of use, can serve as a new stage in their use as electric generators, built with the use of the model presented in this article.

Текст научной работы на тему «НАПРАВЛЕНИЯ И ТЕОРЕТИЧЕСКИЕ ОСНОВЫ ИСПОЛЬЗОВАНИЯ МАЛОЙ ГИДРОЭНЕРГЕТИКИ»

Направления и теоретические основы использования малой гидроэнергетики

Краснов Виктор Гаврилович,

кандидат технических наук, доцент, доцент кафедры нефтегазового дела, филиал ФГБОУ ВО «Тюменский индустриальный университет» (в Нижневартовске), kiril5krasnov@mail.ru

Краснова Татьяна Викторовна,

заместитель начальника отдела организации приема в магистратуру, Национальный исследовательский университет «Высшая школа экономики», kraslix@rambler.ru

При строительстве отдаленных поселений, промышленных объектов, речных переправ зачастую возникают проблемы, связанные с затруднениями энергообеспечения объектов. В решении этой задачи следует отметить важность развития гидроэнергетики, в том числе и малых ГЭС, использующихся в качестве источника энергии. На сегодняшний день существует достаточно большое количество различных разработок и полезных моделей малых и микрогидроэлектростанций. Принцип преобразования водного потока во всех случаях имеет один характер: водный поток воздействует на подвижные элементы приводов - рабочих органов, которые перемещаются под воздействием потока, преобразуя его кинетическую энергию в механическое движение приводной системы. Особый интерес представляет рассмотренная возможность использования такой составляющей потока, как количество движения. Созданные на этом условии микроГЭС с рабочим органом переменной массы показали свою работоспособность и эффективность на спрямленных участках потока. Эта идея получила свое развитие в водяных колесах, которые имеют многовековую историю использования, что может послужить новому этапу их применения, как электрогенераторов, на основе конструкции рассмотренной в данной статье.

Ключевые слова: энергообеспечение, возобновляемые источники, количества движения, переменная масса, водяные колеса

сч см о см

о

О!

^

н

О Ш

т

X

<

т о х

X

Машинная индустрия, быстро прогрессирующая на современном этапе, своим негативным воздействием на окружающую среду наносит ей, как это показано в большом числе работ [6] колоссальный, а порой невосполнимый ущерб, ставя под угрозу само существование человечества. Испытывая все возрастающие потребности в энергии, а при исчерпании природных ресурсов нефти, природного газа и угля порождает вторую глобальную проблему - обеспечение человечества ресурсами, и в частности энергоресурсами. [15, 12].

Возникающая угроза определяет задачу энергообеспечения при сохранении окружающей среды, как одну из глобальных проблем современности. Важность этой проблемы отмечается Указом Президента Российской Федерации от 19.04.2017 № 176 «О стратегии экологической безопасности Российской Федерации на период до 2025 года» [12]. На фоне этой глобальной ситуации следует особенно выделить задачу улучшения условий энергообеспечения отдаленных поселений и производств, с сохранением экосистемы на основе развития и использования комплексного потенциала возобновляемых мировых энергетических ресурсов. [2]. Решение поставленной задачи видится в использовании гибридных систем возобновляемых источников энергии [1] на основе таких возобновляемых источников, как энергия солнца, ветра и воды [4].

Принимая во внимание разветвленную сеть речных стоков, протяженность которых, в частности для России, составляет более 205 тысячи километров с расходом более 420 тысяч м 3 /сек. и преимущественное размещение поселений вдоль русел рек следует отметить важность развития гидроэнергетики, в том числе и малых ГЭС.

В первой половине XX в. рядом исследователей независимо друг от друга было предложено несколько различных нестационарных универсальных технических решений, пригодных для использования энергии течения рек в приводе механизмов, в том числе электрогенераторов, с возможностью адаптации первичного преобразователя к изменениям условий течения потока [5].

В мировой практике на объекты малой энергетики приходится до 4,89% общей выработки электроэнергии.

С конструктивной точки зрения все разработки нестационарных мини- и микроГЭС можно классифицировать, выделив три типа: с частично погружаемыми вращающимися в направлении потока элементами, с полностью погружаемыми водными турбинами, вращающимися в направлении или перпендикулярно направлению потока, а также с приводными системами периодического действия.

Принцип преобразования водного потока во всех случаях имеет один характер: водный поток воздействует на подвижные элементы приводов - рабочих ор-

ганов, которые перемещаются под воздействием потока, преобразуя его энергию в механическое движение приводной системы.

Приводная система представляет собой во всех случаях трансмиссию, назначением которой является приведение в соответствие скоростей вращения входного вала от механического преобразователя к требуемой частоте вращения выходного вала, соответствующей номинальной частоте вращения используемого генератора.

Вопросу практического применения энергии водных потоков в мировой практике более 1000 лет. С XII в. в исторических источниках встречаются упоминания водяных колес, использовавшихся для ирригационных работ, привода мельниц, приспособлений для ковки металла, распиловки бревен и прочих механизмов. При этом использовавшиеся механизмы были стационарными и не могли обеспечить их регулирование при изменениях параметров течения потока, что нередко приводило к нарушениям в технологических процессах и частым поломкам оборудования.

На сегодняшний день существует достаточно большое количество различных разработок и полезных моделей малых и микро гидроэлектростанций. Подавляющее их число являются стационарными, что в значительной степени ограничивает возможности их использования и регулирования, и в то же время увеличивает капитальные затраты, не позволяя в большинстве случаев достичь требуемых показателей экономической целесообразности их применения на конкретных объектах. При этом стационарные конструкции, обладают большими значениями КПД, но как правило негативно отражаются на ландшафт и речной сток.

Наиболее существенным недостатком рассматриваемых электрогенераторов является дополнительная сложность, вызванная их эксплуатацией в зимнее время, когда возникает необходимость борьбы с оледенением рабочих органов или обслуживания их при наличии ледовой обстановки. Также следует отметить существенные особенности, которые могут проявляться при эксплуатации в периоды ледостава и ледохода.

Ключевые политико-организационные аспекты оценки инвестиционной привлекательности внедрения возобновляемой энергетики в удалённых и изолированных поселениях базируются на изучении местных источников возобновляемых энергоресурсов, статистики и перспектив потребления и хранения энергоресурсов, методах оптимизации реальной стоимости единиц топливного эквивалента для конечных потребителей. Гидроэнергетика может стать фундаментальным источником в создании гибридной структуры энергообеспеченности удаленных районов, стать частью структуры энергосистемы.

Достижение этой цели возможно на основе создания надежных, высокопроизводительных гидрогенераторов. Одно из направлений в решении этой задачи основывается на создании свободнопоточных микроГЭС.

Свободнопоточные микроГЭС [9] размещаются в зоне свободной поверхности потока и используют кинетическую энергию потока Ое. Рабочие органы размещаются в устройстве, ориентируясь по живому сечению потока в различных положениях и воспринимая его энергию. Степенью восприятия и использования этой энергии и определяется эффективность работы гидросиловой установки.

Отмеченные характеристики взаимодействия рабочих органов с потоком нашли свое решение в различных конструкциях микроГЭС.

К устройствам вращательного движения рабочей поверхности поперек потока следует отнести пропеллерные микроГЭС, представленные на рис.1.

Рис. 1. Пропеллерные микроГЭС

Пропеллерные микроГЭС с поступательным движением потока на рабочие лопасти винтов создают силу, нормальную к ним и приводящую к вращательному моменту. В процессе вращения винта создается так называемая ометаемая площадь, которая является движущей силой винта вертолета и отрицательной силой сопротивления пропеллерной микроГЭС.

Устройство с поступательным движением рабочих органов направленным поперек потока, реализовано в микроГЭС Лунёва (рис. 2.).

Рис.2. МикроГЭС Лунёва

В микроГЭС Лунёва рабочие органы направлены под углом к линиям тока потока. Нормальные составляющие силы Р1, которые показаны на рис.2, реализуются в движущуюся силу Рз, которая перемещает лопасти 3 поперек потока, приводя выходные элементы 1 и 2 во вращение.

Вращательное движение рабочего органа с осью, направленной вдоль потока, реализовано в микроГЭС с так называемым винтом Архимеда (рис.3). Поток взаимодействует с поверхностью спирали и создает вращательный момент.

I I

О

ГО А П.

I ГО

гп

о

Рис.3. Шнековая микроГЭС

ю о ю ю

сч сч о

CN

0 Ш GQ

1

<

00

0

1 I

Виток спирали приято изображать клином с наклонной плоскостью 1 (рис.3), а вращательную пару имитируют горизонтальной плоскостью 2. Под действием потока наклонная поверхность (виток) смещается на некоторую величину (имитируя вращательное движение шнека).

Из построенного векторного силового треугольника (а) выразится сила F, определяющая момент на шнеке: F = P Ctg зависит от угла наклона рабочей поверхности.

Вращательное движение вдоль потока реализовано в устройстве известном, как водяное колесо, показанном на рис.4.

КПД гидрогенератора гр = N / определяемому отношением полезной мощности к полной; общему КПД гг = Г * гр * гм, равному произведению составляющих, где гр - КПД механической трансмиссии.

а в с

Рис.4. Компоновка водяных колес: а, в - напорные колеса, с -свободнопоточное колесо

В водяных колесах, как и в ранее рассмотренных устройствах положение лопастей также составляет с направлением потока некоторый угол, определяющим зависимость движущей силы Рис.5. Эта особенность является общим недостатком этих устройств, которые определим как свободнопоточные гидроагрегаты первого класса.

Рис. 6 Продольно-поточная микроГЭС

За полную мощность принимается мощность потока:

р*г>*5*г>2

N =

1 "полн

(1)

Положения лопасти 0

Рис.5 Зависимость движущей силы от наклона рабочей поверхности

К микроГЭС второго класса отнесем устройства с поступательным движением рабочих звеньев вдоль потока - продольно-поточные (рис. 6).

В устройствах этого класса [9,10] рабочие поверхности ориентированы нормально к направлению потока.

Особенностью взаимодействия рабочих органов с потоком для этого класса определяется совпадение движения рабочих органов с направлением потока и действием силы сопротивления по нормали к их рабочим поверхностям.

Оценку КПД описанных устройств следует характеризовать по показателям: коэффициенту использования сечения потока гп = §р / т.е. равному отношению площади рабочей поверхности устройства к площади сечения потока, в створе которого размещена микроГЭС;

Полезную мощность выразим через работу сил сопротивления ¥с, которая для , продольно — поточных микроГЭС определяется как

¥с,= 0,5 * с * р * (V — и)2 *5 , (2)

где: где V - скорость потока воды;

Сх - коэффициент гидравлического сопротивления рабочих тел в потоке;

и - скорость движения рабочих тел гидроустановки;

5 - площадь поперечного сечения рабочих тел в потоке.

Тогда

Мпопез = ^ *и = 0,5 * С * р * (V — и)2 *5 *и,

(3)

где и - скорость движения рабочего тела в потоке.

Из уравнений (1 и 3) получим

0,5 *с*р*(у-и)2*5 с*(у-и)2*и

Л =

p*v*S*v2

(4)

Из анализа Рис.7 уравнения (3), мощность ведущего звена определяется разницей скоростей потока и собственно ведущего звена. Т.е. устройства этого класса не могут в полной мере реализовать кинетическую энергию потока, что является их недостатком.

Необходим поиск новых направлений в разработке конструктивных схем микроГЭС способных повысить их эффективность.

В связи с этим представляет интерес рассмотренная возможность использования такой составляющей потока, как количество движения потока Qk= (5)

_ р(и-ух)2

второй член слагаемого Сх—--5, определяет

силу сопротивления обтеканию.

уравнение движения для системы из N звеньев.

F = N(m0 + тх)а — результирующая сила

N(m0 + mx)a = NFp + Fc=N^+C}

iНе можете найти то, что вам нужно? Попробуйте сервис подбора литературы.

P(.u-vxy

(8)

Решение Уравнения (8), как частный случай уравнения Мещерского имеет вид:

0 = и — 1

скорость ролика

Рис. 7 Гоафик изменение мощности, генерируемой ведущим звеном для диапазона скоростей (0- 2) м/с.

Такое решение реализовано в рабочих органах, выполненных с переменной массой. Приращение массы рабочих органов, которые выполнены в виде полых роликов, осуществляется за счет заполнения их водой. Этот добавленный объем следует рассматривать как некоторую часть потока количества движения Qk =ту, участвующего в рабочем процессе гидроустановки.

В устройствах этого третьего класса микроГЭС рабочий орган - ролик, взаимодействующий с потоком, выполнен полым, с возможностью изменения его массы [7].

При взаимодействии потока с твердым телом он обтекает его. Такое взаимодействие рис.8, когда тела присоединяются и перемещаются как одно целое, принято определять как неупругий удар.

CxpSu + 2/)^ m0 + 2mc

0 с (9) Конечные данные исследовательской работы, отражаемые уравнением (9) могут быть использованы при проектировании продольно-поточной гидросиловой установки с переменной массой рабочего органа: определения геометрических параметров рабочих органов, параметров сечений сквозных прорезей в цилиндрах, установления влияния на взаимодействие числа звеньев рис 9.

N vs Q

For different values of U

12

U =4

1

Щ

1

1

1

■■■■■■ WÊÊÊÊÊÊÊÊÊÊÊÊÊ ■■■■■■ ■■■■■■ шяяшяяш шшшшшшш ■1

*v

Q скорость

Рис.9 Результаты

Результаты проведенных исследований микроГЭС с рабочими органами переменной массы нашли свое подтверждение при испытании опытного образца. Рис.10.

Рис. 8 Движение тела переменной массы в потоке.

Поток массой М с горизонтальной скоростью V действует на тело массой т и увлекает его, перемещая со скоростью и.

Тогда по закону сохранения импульса

mv = (М + т)и, и =

(6)

(М+т)

При заполнении пустой полости рабочего тела набегающий поток теряет импульс, а рабочее тело, согласно закону сохранения импульса, получает соответствующее количество импульса.

Уравнение Мещерского для рассматриваемого случая получено в виде:

Р(и-Ух)2 с.

цп0+ тх) dt - dt

+ CY

где: первый член слагаемого

д(Ух)тх dt

(7)

, отражает при-

ращение массы движущегося тела, условно назван псевдореактивной силой;

Рис.10. МикроГЭС с рабочими органами переменной массы

О

ГО

>

го m

о

ю о

К) К)

см см о см

о ш т

X

<

т О X X

В создании гидроэнергетических установок нельзя обойти водяных колес, интерес к которым не ослабевает на протяжении всего периода их использования [11]

Энергию воды стали активно использовать в VIII или IX в преимущественно устройством, представляющее собой колесо с лопастями или черпаками.

Использованию водяных колес посвящены труды членов Российской Академии - Даниила Бернулли и Леонарда Эйлера. Активным деятелем в вопросе за использование энергии воды был Михаил Васильевич Ломоносов.

Одним из основных звеньев водяного колеса служат его лопасти, которые и стали предметом исследований оптимальной конструкции водяных колес в работах Шарля Боссю. [14] Обоснование оптимального угла лопасти водяного колеса Рассмотрено в работе Сатыбал-дыев А.Б [8].

Задача по регулированию рабочей поверхности лопасти нормально к оси потока решается в устройстве Рис. 11 Водяное колесо [3].

обода колеса в пределах обода 1, соответственно, часть лопатки меньшей площади занимает положение снаружи обода 1 (за пределами обода 1, что обеспечивает положение рабочей поверхности лопасти по нормали к потоку.

Повышения КПД и обеспечение стабильности снимаемой с устройства выходной мощности в гидрогенераторе на основе водяного колеса обеспечивается в устройстве представленном на Рис.12.

А

Д-А

Рис.12 Гидрогенератор

Устройство включает телескопические стойки, - неподвижные 1 закрепленные у основания и выдвижные стойки 2,с возможностью их относительного перемещения за счет привода, например электровинтового, толкателями 3 с поплавками 4 или установкой на плавучем основании. На стойках 2,в опорах 5 установлена ось 6 водяного колеса с полым барабаном 7. На внешней стороне барабана 7 закреплены спицы 8 удерживающие полые лопасти 9, имеющие на своих торцах сквозные отверстия 10,на торцах барабана 7 в эксцентрично расположенных оси 11 с шестернями 12, которые входят в зацепление с шестернями 13 жестко установленных на оси 6, подвижно установленной в опоре 5 , и шестер-нями15, которые входят в зацепление с неподвижными шестернями 16, на внутренней полости барабана 7 выложены неодимовые магниты 17, которые прикрепляются по всей длине рабочего барабана на специальном основании. представляя собой вращающийся индуктор на постоянных магнитах . Вал 6 выполнен в виде якоря 18 с обмоткой, а для снятия возникающего ЭДС, установлен коллектор 19 с токосъемными щетками 20.

Рис.11 Водяное колесо

Водяное колесо содержит диск с ободом 1, установленный на оси (на валу 2). На оси диск может быть установлен с возможностью вращения, либо диск может быть закреплён на оси жёстко, соответственно, диск с осью могут вращаться одновременно, в опорах. Вал 2 установлен в опорах 3. На ободе 1, с возможностью вращения (поворота) установлены лопатки (лопасти, плицы) 4, при этом каждая из них установлена на своей оси вращения 5. Каждая лопатка может быть установлена консольно, либо на двух опорах.

Рабочая плоскость каждой лопатки 4 условно разделена осью 5 на две разные по площади части. Часть лопатки большей площади занимает положение внутри

Рис.13 Зубчато-рычажный механизм

Использование в устройстве зубчато-рычажного механизма для передачи вращательного движения обусловлено тем, что барабан 7 и ось 6 имеют одну геомет-

рическую ось и использование при этом зубчатых передач с разнесенными геометрическими осями невозможно. В устройстве, в частности, могут быть использованы схемы планетарной передачи рис.13.

Передаточное отношение, от водила H (барабана 7)

1 1

к шестерни 13 (Z13) iH13 = -— = —:-

'13 н '13,16

l13,16 _ l13,12 * l15,16 "

Zl3 z15

примем z12 = 72 ,z13 = 8, z15 = 16,z16 = 64.

= - 0,0285

_ 72*64

Тогда-=36

1

1-36

Ось 6, которая является выходным звеном устройства, может быть использовано для совершения механической, гидравлической или электрической работы.

При использовании мощности выходного вала для электрогенерации электрической энергии, на внутренней полости барабана 7 выложены неодимовые магниты 17, которые прикрепляются по всей длине рабочего барабана 7 на специальном основании. и будет представлять собой вращающийся индуктор на постоянных магнитах. Вал - ротор 6 будет выполнен в виде якоря 18 с обмоткой, для снятия возникающего ЭДС, и установлен коллектор 19 с токосъемными щетками 20, как показано на рис.14.

Рис.14 Схема бироторного генератора

Устройство функционирует следующим образом.

Устройство размещается на плавучем основании или опорами 1 в речной поток, который своими статическими и динамическими энергетическими составляющими воздействует на лопасти 9, поворачивая их и через спицы 8 вращает барабан 7 относительно оси 6 в опорах 5создавая момент на барабане7 М =ГИ, где F-сила сопротивления на лопасти , И - радиус приложения равнодействующей сил сопротивления. При входе лопастей в поток их полости через открытые периферийные торцы 10 заполняются водой, что увеличивает их массу, а следовательно и момент инерции, определяемый как J=Im И2, где 1т- приращенные массы, И - радиус приложения центра масс. Таким образом получаем приращения момента сил на выходном валу водяного колеса 1 Мк = FR+J£, а следовательно и развиваемую мощность способную обеспечить потребности строительства малых рек.

Литература

1. Авезов, Р. Р. Солнечные системы отопления и горячего водоснабжения [Текст] / Р. Р. Авезов, А. Ю. Орлов. - Ташкент: ФАН, 1988.

2. Безруких, Ю. Д. Ресурсы и эффективность использования возобновляемых источников энергии в России [Текст] / Ю. Д. Безруких, Г. А. Арбузов, Борисов; под ред. П. П. Безруких. - СПб.: Наука 2002. - 315 с.

3. Водяное колесо. Патент 203180 Краснов В.Г, Кочина Т.Б., Карелин Д.С.

4. Грицан, В. В. Использование водных ресурсов России гидроэлектростанциями различных конструкций [Текст] / В. В. Грицан, Д. В. Козлов // Природообустрой-ство. - 2014. - № 2. - С. 43-47.

5. Краснов В. Г. Возобновляемые источники энергии микроГЭС: [Текст]: монография / В. Г. Краснов. - Чебоксары: НОУ ДПО «Экспертно-методический центр», 2017. - 56 с.

6. Проблемы глобальной безопасности: Материалы семинаров в рамках науч.-исслед. и информ. программы (нояб. 1994-февр. 1995 гг.) / Рос. акад. наук, Инт науч. информ. по обществ. наукам; [Отв. ред. Т. Г. Пар-халина; Вступ. слово В. А. Виноградова], 490,[1] с. 21 см, М. ИНИОН 1995

7. Продольно-поточная гидросиловая установка. Патент 156588// 27.02.2015. Краснов В.Г., Лихачевский В.Н., Калашников С.П

8. Сатыбалдыев А.Б., Матисаков Т.К., Аттокуров А.К. Определение оптимального угла лопасти водяного колеса // Международный журнал прикладных и фундаментальных исследований. - 2015. - № 6-3. - С. 413-416

iНе можете найти то, что вам нужно? Попробуйте сервис подбора литературы.

9. Свободнопоточная гидросиловая установка А.с. 1546694. Опубл. 29.09.88. Краснов В.Г., Куротченко В.И.

10. Свободнопоточная гидросиловая установка А.с. 1636592. Опубл. 23.03.91, Бюл. №11. Краснов В.Г., Журавлев В.М, Куротченко В.И..

11. Энергетика. От огня и воды к электричеству, 2013г., часть 1, раздел 3.2. Источник: http://ener-getika.in.ua/ru/books/book-1/part-1/section-3/3-2

12. Энергетическая безопасность России: проблемы и пути решения [Текст]. - Новосибирск: Изд-во СО РАН, 2011. - 198 с.

13. Указ Президента Российской Федерации от 19.04.2017 № 176 «О Стратегии экологической безопасности Российской Федерации на период до 2025 года» [Текст].2017

14. Charles Bossut. Traité théorique et expérimental d'hydrodynamique. 2 v. - Paris: Laran, 1796. 7.T. Reynolds. Stronger than a hundred men. A history of the vertical water wheel. - Baltimore: The Johns Hopkins University Press, 1983. - 453p.

15. Smil, Vaclav and William E. Knowland. Energy in the Developing World: The Real Energy Crisis. Oxford University Press: Oxford, England, 1980.

Directions and theoretical foundations for the use of small-scale hydropower energy Krasnov V.G., Krasnova T.V.

Branch Nizhnevartovsk of the FSBEIoHE "Tyumen Industrial University", National Research University «Higher School of Economics» JEL classification: D20, E22, E44, L10, L13, L16, L19, M20, O11, O12, Q10, Q16, R10, R38, R40, Z21, Z32_

During the construction of remote settlements, industrial facilities, river crossings, the issue of supplying energy to facilities often arises. To solve this difficulty, the importance of the development of hydropower, especially small hydropower plants used as an energy source should be noted. Nowadays, there exist quite many different developments and useful models of small and micro hydroelectric power plants. The logic of transformation of the water flow in all cases has the same character: the water flow acts on the moving elements of the drives - the working bodies that move under the influence of the flow, converting its kinetic energy into the mechanical movement of the drive system. The possibility of using such a component of the flow as the amount of motion presents particular

X X О го А С.

X

го m

о

to о to to

interest. Based on this method, microhydroelectric power stations with a working body of variable mass have shown their performance and efficiency in straightened sections of the flow. This idea has been elaborated in water wheels, having a centuries-old history of use, can serve as a new stage in their use as electric generators, built with the use of the model presented in this article. Keywords: energy supply, renewable energy sources, momentum, variable

mass, water wheels References

1. Avezov, R. P. Solar heating and hot water systems [Text] / P. P. Avezov,

A. Yu. Orlov. - Tashkent: FAN, 1988.

2. Bezrukikh, Yu. D. Resources and efficiency of use of renewable energy in

Russia [Text] / Yu. D. Bezrukikh, G. A. Arbuzov, Borisov; ed. P. P. Bezrukikh. - St. Petersburg: Nauka 2002. - 315 p.

3. Water wheel. Patent 203180 Krasnov V.G., Kochina T.B., Karelin D.S.

4. Gritsan, V. V. The use of water resources in Russia by hydroelectric power

stations of various models [Text] / V. V. Gritsan, D. V. Kozlov // Nature Engineering. - 2014. - No. 2. - P. 43-47.

5. Krasnov V. G. Renewable energy sources of micro HPP: [Text]: monograph

/ V. G. Krasnov. - Cheboksary: NOU DPO "Expert and Methodological Center", 2017. - 56 p.

6. Problems of global security: Materials of seminars in the framework of sci-

entific research and informational programs (Nov. 1994-Feb. 1995) / Russian Academy of Sciences, Institute of social sciences; [ Editor.: T. G. Parkhalina; Intro. word of V. A. Vinogradov], 490, [1] p. 21, M. INION 1995

7. Longitudinal flow hydraulic power plant. Patent 156588 // 27.02.2015. Kras-

nov V.G., Likhachevsky V.N., Kalashnikov S.P.

8. Satybaldyev A.B., Matisakov T.K., Attokurov A.K. Determination of the op-

timal angle of the water wheel blade // International Journal of Applied and Fundamental Research. - 2015. - No. 6-3. - P. 413-416

9. Free-flow hydraulic power plant A.S. 1546694. Published. 09.29.88. Kras-

nov V.G., Kurotchenko V.I.

10. Free-flow hydraulic power plant A.S. 1636592. Published. 03.23.91, Bulletin No. 11. Krasnov V.G., Zhuravlev V.M., Kurotchenko V.I.

11. Energy. From fire and water to electricity, 2013, part 1, section 3.2. Source: http://energetika.in.ua/ru/books/book-1/part-1/section-3/3-2

12. Energy security of Russia: problems and solutions [Text]. - Novosibirsk: Siberian Branch of the Russian Academy of Sciences, 2011. - 198 p.

13. Decree of the President of the Russian Federation of April 19, 2017 No. 176 "On the Strategy for Environmental Security of the Russian Federation for the period up to 2025" [Text], 2017

14. Charles Bossut. Traité theorique et experimental d'hydrodynamique. 2 v. - Paris: Laran, 1796. 7.T. Reynolds. Stronger than a hundred men. A history of the vertical water wheel. - Baltimore: The Johns Hopkins University Press, 1983. - 453p.

15. Smil, Vaclav and William E. Knowland. Energy in the Developing World: The Real Energy Crisis. Oxford University Press: Oxford, England, 1980.

CN CN O CN

O m m x

<

m o x

X

i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.