ГАЭС. Что это такое, принцип работы и назначение
ГЭС, АЭС, ТЭС - эти аббревиатуры у всех на слуху и "расшифровать" их может практически каждый. А вот аббревиатура ГАЭС не так часто встречается в информационном поле и далеко не все знают "что это за зверь такой и с чем его едят".
ГАЭС - это гидроаккумулирующая электростанция. Принцип её работы и назначение чем-то похожи на принцип работы и назначение обычной ГЭС (Гидроэлектростанция), т.е. генерация электроэнергии за счет движения водных масс, но все-же есть довольно таки существенные и принципиальные отличия. ГАЭС условно состоит из верхнего аккумулирующего бассейна, нижнего питающего бассейна и здания ГАЭС (машинного зала), в котором размещаются гидрогенераторы (гидротурбины) и насосы (они бывают совмещены в одном агрегате). Электроэнергию ГАЭС вырабатывает как и обычная ГЭС, при помощи движения (падения) воды за счет перепада высот между верхним и нижним бассейнами. А вот кардинальное отличие в принципе работы ГАЭС от ГЭС заключается в том, что вода, из верхнего бассейна, которая, "сделав свою работу" оказывается в нижем бассейне, насосами перекачивается из нижнего вновь в верхний бассейн. За счет цикла обратной перекачки воды, в верхнем аккумулирующем бассейне вновь появляется вода, с помощью которой снова будут вращаться гидротурбины, которые вырабатывают электроэнергию.
Появилась такая технология "многоразового" использования одной и той же воды для генерации электроэнергии еще в 19-м веке, но большого распространения ГАЭС в те времена не получили. Зато в 20-м и 21-м веках, благодаря развитию атомной, солнечной, ветровой генерации электроэнергии, строительство и введение в работу большого числа гидроаккумулирующих электростанций стало необходимо, оправдано и экономически выгодно в энергетике.
Дело в том, что потребление электроэнергии в течение суток не является равномерным и график суточного потребления схож с синусоидой. Существуют как утренние и вечерние максимумы потребления электроэнергии, так и дневные и ночные минимумы (провалы) потребления. Если, допустим, электроэнергия вырабатывается АЭС, то подстроить выработку под максимумы и провалы потребления невозможно, так как увеличение или уменьшение генерации электроэнергии на АЭС процесс очень не быстрый и потенциально опасный. Технологический процесс выработки электроэнергии на АЭС устроен так, что после выхода на номинальную выработку электроэнергии, необходимо поддерживать её постоянно на этом уровне. Если электроэнергию вырабатывают солнечные электростанции или ветряки, то в этом случае ситуация диаметрально противоположна - есть солнце - есть генерация, есть ветер - есть генерация, а если нет, то выработки электроэнергии тоже нет. А потребителю электроэнергия нужна всегда. Утром и вечером в бОльших количествах, днем и ночью - в меньших. И его совсем не интересует куда будет направлена избыточная электроэнергия, выработанная на АЭС, и где энергоснабжающая компания "добудет" необходимые объемы электроэнергии ночью или в штиль, если это "зеленая" энергетика.
Вот в таких ситуациях и необходимы ГАЭС, которые занимают свою, специфическую, нишу в энергетике. Они, в часы избыточной выработки другими электростанциями, работают как аккумуляторы ( с помощью насосов, трансформируя (превращая) электроэнергию, выработанную другими источниками, в потенциальную энергию накопленной в верхнем бассейне воды, которая перекачивается из нижнего бассейна), а во время пиковых нагрузок в энергосистеме работают как обычные ГЭС, вырабатывая электроэнергию за счет накопленной в верхнем бассейне воды. Да, КПД данного процесса трансформации (электрической энергии в потенциальную энергию воды и обратно в электроэнергию) далеко не 100%, но таким способом удается сохранить (аккумулировать) избыточную электроэнергию во время низкого потребления и выдать в сеть сгенерированную электроэнергию, так необходимую во время пиковых нагрузок.
Таким образом ГАЭС являются эффективным типом "маневренных" электростанций, которые повышают надежность и экономичность энергосистемы, основой генерации в которой являются атомные электростанции или электростанции "зеленой" энергетики. Еще одним плюсом ГАЭС является их "экологичность", так как размеры их бассейнов относительно невелики, по сравнению с водохранилищами для ГЭС. Поэтому не требуется затопление больших территорий (площадей) для создания водохранилища, что приводит к определенным климатическим и сейсмическим изменениям в регионе строительства ГЭС.