Ультразвук может спасти рыбу в реках у ГЭС
Явление газового перенасыщения (газовой суперсатурации) возникает, когда воздух попадает в водозаборные сооружения ГЭС и подвергается высокому давлению. Когда эта вода затем сбрасывается в реку ниже плотины, это почти как открыть бутылку шампанского — река наполняется пузырьками.
Воздуха в воде так много, что это может вредить рыбе и другим видам. В худшем случае рыба может погибнуть от газопузырьковой болезни — заболевания, похожего на декомпрессионную болезнь у людей.
В настоящее время в Норвегии нет требований по мониторингу и ограничению газового перенасыщения в реках ниже ГЭС, но исследования показывают, что эта проблема может существовать на гораздо большем числе электростанций, чем считалось ранее.
Если будут введены требования по решению проблемы, это техническое решение может помочь энергокомпаниям избежать дорогостоящих остановок своих станций, а также улучшить состояние окружающей среды.
Ультразвуковой «динамик»
Учёные провели испытания ультразвука в специально построенном водном канале в Лаборатории гидроэнергетики Норвежского университета естественных и технических наук (NTNU).
Техническое решение представляет собой своего рода динамик, создающий ультразвук. Он создаёт в воде акустические волны, которые заставляют молекулы растворённого газа объединяться и формировать пузырьки (акустическая кавитация).
Пузырьки сливаются, становятся крупнее и поднимаются на поверхность. Метод был протестирован в лабораторных условиях, и В. Людвиг Кун в своей докторской диссертации показывает, что метод немедленно снижает газонасыщение. Его работа также опубликована в Journal of Physics: Conference Series.
Сотрудничество привело к полезным результатам
Сотрудничество с энергетической отраслью и биологами было важно для реализации проекта. Сначала учёные думали разместить ультразвуковую технологию внутри всасывающей трубы на ГЭС.
Однако это предложение не нашло поддержки в отрасли из-за слишком высокого риска установки оборудования так близко к турбине. Опасения вызывало возможное влияние на поток воды и, как следствие, на другие части ГЭС.
Поэтому было решено, что оборудование следует размещать в реке на выходе из ГЭС.
Крупномасштабные испытания на реках ГЭС
Учёные теперь планируют провести полевые испытания, чтобы изучить, в какой степени эту технологию можно использовать в гидроэнергетике. Водозаборы ГЭС огромны и могут транспортировать до миллиона литров воды в секунду.
Лабораторные испытания показали, что создавать гигантскую версию «ультразвукового динамика» (трансдьюсера) — не лучшая идея. Более эффективно использовать несколько меньших установок, которые совместно справятся с задачей. Даже при испытаниях ниже плотины ГЭС это будет крупная техническая установка.
Большой потенциал
Результаты проекта DeGas превзошли все ожидания. Потенциальные выгоды для гидроэнергетической отрасли гораздо значительнее, чем предполагалось изначально.
Метод эффективен и, вероятно, будет иметь относительно низкую стоимость с точки зрения установки, эксплуатации и обслуживания.
К испытаниям докторанта В. Людвига Куна в проекте DeGas, связанном с исследовательским центром HydroCen, проявили большой интерес партнёры из науки и промышленности, включая министра энергетики Норвегии Терье Аасланда.