Проект Пиннапурам по комплексному использованию энергии возобновляемых источников (IREP), реализуемый в штате Андхра-Прадеш, представляет собой гибридный проект по использованию солнечной, ветровой и аккумулированной энергии перекачиваемой воды, призванный по требованию обеспечивать электроэнергией всю Индию.
Ведущая международная проектировочная и консалтинговая компания AFRY разработала детальный проект гидроаккумулирующей электростанции мощностью 1200 МВт с использованием программного обеспечения GeoStudio от Seequent для анализа устойчивости склонов и характеристик напряжений / деформации. А также для построения моделей просачивания с целью оценки целостности каменно-набросных плотин.
Удовлетворение спроса на возобновляемые источники энергии для страны с самой большой численностью населения в мире
Индия инвестирует в инновационные технологии, чтобы способствовать реализации многочисленных проектов по созданию устойчивой энергетической инфраструктуры для удовлетворения потребностей 1,44 млрд человек.
«В связи с глобальным изменением климата политики говорят о переходе от ископаемого топлива к возобновляемым источникам энергии, таким как солнечная, ветровая и гидроэнергетика. Для этого перехода необходимы возобновляемые источники энергии с высокой емкостью и способностью обеспечивать бесперебойную подачу энергии на устойчивой основе», — говорит доктор Милинд Патил (Milind Patil), старший инженер-геомеханик и руководитель проекта в AFRY.
Вместе с международной проектной группой доктор Патил специализируется на инженерном консалтинге и управлении проектами для поддержки отвечающих принципам устойчивого развития инновационных глобальных инфраструктурных проектов AFRY, включая проект Пиннапурам по комплексному использованию энергии возобновляемых источников (IREP).
Снимок из приложения «Google Планета Земля», на котором показано местоположение гидроаккумулирующей электростанции Пиннапурам (изображение предоставлено сервисом «Google Планета Земля»)
Проект по комплексному использованию энергии возобновляемых источников (IREP) призван стать первым и крупнейшим в мире комплексным проектом гигаваттного масштаба. Проект гибридной электростанции на возобновляемых источниках энергии мощностью 2,75 ГВт включает в себя солнечную электростанцию мощностью 1000 МВт, ветровую электростанцию мощностью 550 МВт и гидроаккумулирующую электростанцию мощностью 1200 МВт.
«Нам известно, что энергия солнца и ветра являются замечательными примерами возобновляемой энергии, но оба источника зависят от погодных условий. В отличие от них, гидроэлектроэнергия, вырабатываемая при помощи водохранилищ гидроаккумулирующей электростанции, может поставлять электричество круглосуточно и без выходных», — говорит доктор Патил.
«Если сочетать все эти три возобновляемых источника энергии, они будут дополнять друг друга. В течение дня солнечная электростанция будет обеспечивать энергию для перекачки воды, а ночью, когда спрос на энергию достигает пика, станция может вырабатывать гидроэлектроэнергию, помогая стабилизировать энергобаланс сети», — добавляет он.
1-й
Индия разрабатывает первый в мире проект по комплексному использованию электроэнергии, вырабатываемой при помощи солнца, ветра и воды
1,2 млрд куб. футов
Проект включает в себя верхнее и нижнее водохранилище емкостью 1,2 млрд куб. футов каждое.
40 м
Водохранилища ограждены каменно-набросными плотинами длиной 9,6 км и высотой 40 м.
Огромная инфраструктурная нагрузка с многочисленными геотехническими проблемами.
Весь комплекс целиком, рассчитанный как на пиковую, так и на базовую нагрузку, сможет вырабатывать до семи миллиардов единиц электроэнергии в год.
Автономная гидроаккумулирующая электростанция включает в себя верхнее и нижнее водохранилища, каждое емкостью 1,2 млрд куб. футов, окруженные каменно-набросными плотинами длиной 9,6 километра и высотой 40 метров со средней высотой насыпи от 18 до 20 метров.
Эффективные напряжения в водохранилище в нижней части тела плотины и в подстилающем слое (изображение предоставлено компанией AFRY)
«Учитывая значительный масштаб проекта, наша рабочая группа столкнулась со значительными геотехническими затруднениями вследствие разнообразных геологических условий. В этом районе мы обнаружили по меньшей мере пять или шесть различных типов грунтов и скальных пород», — говорит доктор Патил.
Другой серьезной проблемой стало прогнозирование оптимального поведения участков слабого грунта, подверженного разрушению ложем водохранилища, при проектировании склонов открытых водоводов, которые планируется строить методом глубокой выемки.
«Сначала нам необходимо было понять полную, целостную геологическую картину, проанализировать ее и только потом приступать к проектированию компонентов нашего комплекса», — поясняет он.
Для изучения геологического строения рабочая группа AFRY использовала GeoStudio — комплексное решение компании Seequent для анализа геотехнических проектов. Программное обеспечение предлагает различные инструменты числового анализа для моделирования грунтовых и геологических условий, а также создания трехмерных моделей, предоставляющих важную информацию для геотехнических проектов.
«Единственным продуктом, о котором мы подумали в связи с проектированием нашей каменно-набросной плотины, был GeoStudio; вся наша рабочая группа уже широко использует это программное обеспечение для решения многих повседневных задач по проектированию. В отрасли хорошо известна необходимость гарантировать соответствие крупномасштабных инфраструктурных проектов требованиям безопасности, и это условие неукоснительно соблюдается», — рассказывает доктор Патил.
С легкостью создавайте исходные модели конструкции водохранилища и их последующие версии. Эффективно регистрируйте небольшие изменения.
Первоначальные этапы использования GeoStudio рабочей группой AFRY включали испытания и имитационное моделирование для проверки расчетов пользователей при помощи справочной литературы и для обретения уверенности в получаемых результатах перед тем, как приступить к полномасштабному проектированию водохранилища.
«Благодаря GeoStudio мы получили возможность выполнять все три различных типа анализа плотин — анализ просачивания, анализ напряжений и деформации и анализ устойчивости склонов — в одной программе. Главным преимуществом для нас стала возможность с высокой точностью моделировать материал, из которого формируются сооружения, чтобы выявить поведение пород в режиме реального времени и симулировать прочность на сдвиг и сдвиговое напряжение», — рассказывает доктор Патил.
Оптимизированные рабочие процессы GeoStudio, которые автоматизируют задачи и этапы проектирования, также помогают сократить сроки реализации проектов. А когда появляется возможность упростить однообразные, отнимающие много сил задачи и выполнить их более эффективно, у рабочих групп освобождается время для совместной работы и более быстрого принятия решений, основанных на большем объеме данных.
«В рамках оптимизации конструкции и снижения затрат клиенты часто требуют вносить небольшие изменения в такие аспекты проекта, как конфигурация склона или формирующий его материал, для чего требуются многочисленные итерации, нередко приводящие к значительным трудозатратам и расходу денежных средств», — говорит доктор Патил.
«Например, если 4000-метровая расчетная площадь плотины выходит за пределы границы отведенного земельного участка, требуя более крутого уклона, GeoStudio позволяет нам легко создать нужную геометрию для внесения этих изменений», — добавляет он.
Устойчивость склона верхнего водохранилища при максимально наполненном состоянии бассейна (изображение предоставлено компанией AFRY).
Соответствующий принципам устойчивого развития проект мирового уровня выведет Индию на глобальную карту возобновляемой энергетики
Поскольку мировая политика требует довести долю энергии от возобновляемых источников до более чем 60 % от потребляемого количества энергии в течение следующих 20–30 лет, правительство Индии предпринимает большие шаги по продвижению крупномасштабных проектов энергетической инфраструктуры, таких как проект по комплексному использованию энергии возобновляемых источников (IREP).
«Наше правительство намерено реализовать более пятидесяти подобных инфраструктурных проектов по всей стране. Кроме того, поскольку 70 % из более чем 5000 плотин в Индии возведено 40 лет назад, присутствует значительная необходимость в восстановлении и улучшении уже существующей инфраструктуры», — сообщает доктор Патил.
По мере того, как Индия адаптируется к динамике рынка и готовится к долгосрочному успеху в цифровой глобальной среде, технологии могут способствовать внедрению устойчивых инноваций и трансформации в ее инфраструктурной отрасли.
«Главные цели AFRY для этого поколения и глобальных инфраструктурных проектов по всему миру — содействовать устойчивому развитию, гарантировать соответствие наших проектов международным стандартам и максимально положительное влияние на местные сообщества и окружающую среду», — объясняет доктор Патил.
«Программное обеспечение Seequent не только расширяет технические возможности нашей команды, но и поддерживает экологическую устойчивость наших проектов за счет оптимизированного управления ресурсами и оценки воздействия на окружающую среду».