Методы оценки возможных концепций построения систем комбинированного энергоснабжения на основе гидроресурсов с аккумулированием энергии

   Высокая удельная стоимость электроэнергии в отдалённых районах, логистические сложности поставок топлива и экологические ограничения способствуют переходу на локальные, малоуглеродные решения автономного энергоснабжения, в том числе на основе использования возобновляемых источников энергии (ВИЭ). Показан алгоритм определения оптимальной схемной компоновки источника комбинированного энергоснабжения на базе микрогидроэлектростанций (микроГЭС) с возможностью производства и аккумулирования электроэнергии для нужд децентрализованных потребителей. Для поиска эффективных и технологичных вариантов построения автономного энергоисточника был проведен анализ отечественных и зарубежных исследований, на основании которых сформированы принципиальные электрическая и гидравлическая схемы энергоисточника, произведена первичная оценка необходимых параметров гидроагрегата и интегрированной генерации фотоэлектрическими модулями (ФЭМ). Предложены три типовых архитектуры автономного энергоисточника (микроГЭС без аккумулирования; микроГАЭС с одним или двумя резервуарами для аккумулирования; гибридная система на базе микроГАЭС с возможностью аккумулирования и ФЭМ-генерацией для рекуперации энергии в систему); выработаны методические подходы для расчёта энергоёмкости резервуаров и выбора гидромашин; сформирована логика управления потоками энергии; разработан прототип стенда для модельных испытаний. Разработанная концепция демонстрирует техническую реализуемость и экономическую перспективность в ряде типовых условий; предложенные методики и разработанная схема стенда для модельных испытаний обеспечивают основу для дальнейшей инженерной проработки и масштабирования представленного решения.

1. Selivanova I. E., Ivanov A. V. Technical and economic assessment of energy efficiency of electrification of hydrocarbon production facilities in underdeveloped areas (Russia, Arctic) // Sustainability. 2023 15(12) Article 9614. DOI: 10.3390/su15129614.

2. Quaranta E., Bódis K., Kasiulis E. et al. Is There a Residual and Hidden Potential for Small and Micro Hydropower in Europe? A Screening-Level Regional Assessment // Water Resources Management 2022; 36: 1745 – 1762. DOI: 10.1007/s11269-022-03084-6.

3. Доклад о состоянии климата на территории Российской Федерации за 2023 год [Электронный ресурс]. – М.: Росгидромет 2024: 98 Режим доступа: https://cc.voeikovmgo.ru/images/dokumenty/2024/RF_Climate_report_2023_2.pdf (дата обращения: 02. 06. 2025).

4. Zieba R., Skarka W., Doka S. Y. Optimal design and comparative analysis of a PV/mini-hydropower and a PV/battery used for electricity and water supply // Energies 2023: 16(1) 307. DOI: 10.3390/en16010307.

5. Федеральное агентство водных ресурсов. Официальный сайт. URL: https://voda.gov.ru/ (дата обращения: 16. 09. 2025).

6. Copernicus Data Space Ecosystem. Copernicus Contributing Missions – Collections description (COP-DEM). URL: https://dataspace.copernicus.eu/explore-data/data-collections/copernicus-contributing-missions/collections-description/COP-DEM (дата обращения: 16. 09. 2025).

7. NASA. POWER Data Access Viewer – Parameters. URL: https://power.larc.nasa.gov/parameters/ (дата обращения: 16. 09. 2025).

8. World Bank Group. Global Solar Atlas. URL: https://globalsolaratlas.info/map (дата обращения: 16. 09. 2025).

9. Resource Watch. Data Explorer. URL: https://resourcewatch.org/data/explore (дата обращения: 16. 09. 2025).

10. Guignard N., Cristofari C., Debusschere V., Le Mao T. Micro Pumped Hydro Energy Storage: Sketching a Sustainable Hybrid Solution for Colombian Off-Grid Communities // Sustainability 2022; 14: 16734 DOI: 10.3390/su142416734.

11. Papadakis P. C. A Review of Pumped Hydro Storage Systems // Energies. – 2023. – Vol. 16, Article 4516. – DOI: 10.3390/en16114516.

12. Liamasov A., Yuriev D., Kuftina A., Denisov K. Development of design principles for modular hydraulic turbines for small and micro HPP’s // E3S Web of Conferences 2023. (TransSiberia 2023). Article 05022. DОI доступен в материалах конференции.