Такі ГЕС влаштовуються в місцях, де русло річки має великий ухил, і пристрій греблі не дозволить накопичити великі запаси води. В цьому випадку вода забирається з русла річки на деякій відстані від будівлі ГЕС і по водоводах (derivatio по латині - відведення) з невеликим ухилом відводиться до будівлі ГЕС. В результаті вода підводиться безпосередньо до будівлі ГЕС на великій висоті (з великим напором). Завдяки цьому рівень води в кінці водоводу буде вищою рівня води в річці. Цією різницею рівнів і створюється натиск гідроелектростанції.
На гірських річках з великими падіннями (вище 6 - 8 м на 1 км довжини річки) дериваційні ГЕС вигідніше гребельних.
В іншому випадку на початку деривації на річці створюється гребля і влаштовується водосховище, від якого і ведуться водоводи - така схема називається змішаної деривації, так як використовуються обидва методи створення необхідної концентрації води.
Гідроакумулюючі електростанції (ГАЕС)
Трапляються такі режими в роботі споживачів електроенергії, коли в системі електропостачання виникають надлишкові електричні потужності. У такі моменти агрегати ГАЕС працюють як насоси, і закачують воду в спеціально обладнані верхні басейни. Коли виникає потреба, вода з них поступає в напірний трубопровід і, відповідно, приводить в дію додаткові турбіни. Тобто, ГАЕС здатні акумулювати вироблювану електроенергію, і пускати її в хід в моменти пікових навантажень.
Гідроакумулюючі електростанції перерозподіляють електроенергію, що виробляється іншими електростанціями, в часі відповідно до вимог споживачів. Принцип дії гідроакумулюючої станції заснований на її роботі в двох режимах: насосному і турбінному. У насосному режимі вода з нижнього водосховища (басейну) ГАЕС перекачується в вищерозташованих верхній басейн. Під час роботи в насосному режимі (зазвичай в нічні години, коли навантаження в енергосистемі знижується) ГАЕС споживає електричну енергію, що виробляється іншими електростанціями енергосистеми. В турбінному режимі ГАЕС використовує накопичену в верхньому басейні воду, агрегати станції при цьому виробляють електроенергію, яка подається споживачу в годинник піків навантаження. Тому на ГАЕС зручно використовувати так звані оборотні гідроагрегати, що можуть працювати і як турбіни, і як насоси.
1 - верхній акумулює басейн; 2 - будівля електростанції; 3 - річка;
4 - водовід; 5 - гребля
Водоводи Загорській ГАЕС
Потужність Загорській ГАЕС - 1200/1320 МВт (в турбінному / насосному режимах).
У будівлі ГАЕС встановлено 6 оборотних гідроагрегатів радіально-осьового типу потужністю по 200/220 МВт, що працюють при розрахунковому напорі 100 м.
Експлуатація Загорській ГАЕС показала її високу ефективність. Тому був розроблений проект розширення станції - будівництво Загорській ГАЕС-2. Проектна потужність цієї ГАЕС - 840 МВт (4 оборотних гідроагрегату по 210 МВт).
Крім того, в Росії є Гідроакумулюючий комплекс на каналі імені Москви і Кубанська ГАЕС на Великому Старопольські каналі.
Ефективність експлуатації гідроакумулюючих електростанцій визначила їх затребуваність. Крім уже будується Загорській ГАЕС-2 існують кілька проектів різної стадії реалізації з будівництва гідроакумулюючих станцій в Росії.
Крім того, проектуються такі ГАЕС:
· Володимирська ГАЕС на річці Клязьма,
· Волоколамська ГАЕС на річці Сестра,
· Центральна ГАЕС на річці Тудовка,
· Лабинская ГАЕС на річці Лаба.
Приливні електростанції (ПЕС)
Приливні електростанції використовують течії, що виникають при приливи і відливи два рази на добу. Періодичні підвищення і пониження рівня моря при приливи і відливи визначаються силами тяжіння системи Земля-Місяць-Сонце і відцентровими силами. Амплітуда коливання рівня моря змінюється з плином часу в залежності від астрономічних факторів. Її максимальне значення у відкритому океані становить близько 2 м і значно збільшується біля узбережжя в протоках і вузьких затоках. Найбільші припливи спостерігаються: в затоці Фанді в Північній Америці - 19,6 м, в гирлі річки Северн (Англія) - 16,3 м, у Франції в Гранвіль - 14,7 м. На російському узбережжі найбільші припливи мають місце в Пянжінской губі Охотського моря - 11 м і в Мезенском затоці Білого моря - 10,2 м.
Використання енергії морських припливів здавна приваблювало людство. При наявності зручного природного затоки або фіорду він може бути відділений від моря греблею і будівлею ПЕС, утворюючи басейн, рівні води в якому в деякі періоди часу будуть відрізнятися від рівня моря і виходить таким чином перепад (напір) використаний для роботи гідроагрегатів. При цьому можлива така організація роботи ПЕС, при якій вироблення електроенергії буде відбуватися як під час відпливу (ріс.а), так і при припливі (ріс.б).
Сучасні ПЕС оснащуються гідроагрегатами, що працюють на шести режимах в двох напрямках руху води: прямі і зворотні турбінні, прямі і зворотні насосні, прямі і зворотні холості пропуски води. Для реалізації цих режимів використовують горизонтально встановлені агрегати типу «насос - турбіна». Вони виробляють електроенергію і при припливах, і при відливи, а для створення великих напорів працюють як насоси і подкачивают воду з моря в басейн і з басейну в море в перехідні періоди часу.
Приливні електростанції двостороннього дії здатні виробляти електроенергію безперервно протягом 4-5 год з перервами в 1-2 ч чотири рази на добу.
Для збільшення часу роботи турбін існують більш складні схеми - з двома, трьома і великою кількістю басейнів, проте вартість таких проектів дуже висока. Недолік приливних електростанції в тому, що вони будуються тільки на узбережжі морів і океанів, до того ж вони розвивають не дуже велику потужність, та й припливи бувають лише два рази на добу. І навіть вони екологічно не безпечні. Вони порушують нормальний обмін солоної і прісної води і тим самим - умови життя морської флори і фауни. Впливають вони і на клімат, оскільки змінюють енергетичний потенціал морських вод, їх швидкість і територію переміщення.
З 1967 року експлуатується приливна електростанція «Ля Ранс» у Франції - перша і найбільша в світі приливна електростанція в гирлі річки Ранс, поруч з м Сен-Мало в області Бретань Франції.
Приливна електростанція «Ля Ранс»
Вибір місця будівництва електростанції був обумовлений значними припливами в гирлі річки, висота яких тут може досягати 13,5 м, а їх звичайна висота - 8 м.
Приливна електростанція «Ля Ранс»
Потужність електростанції «Ля Ранс» - 240 МВт. Собівартість одного кВт · год станції «Ля Ранс» приблизно в 1,5 рази нижче звичайної вартості кВт · год на електростанціях Франції. Станція має протяжну греблю довжиною 800 м.
Приливні електростанції існують у Великобританії, Канаді, Китаї, Індії, США та інших країнах. Відомі станції: Канадська - ПЕС Аннаполіс і Норвезька - ПЕС Хаммерфест. Перевагами ПЕС є екологічність і низька собівартість виробництва енергії. Недоліками - висока вартість будівництва і змінюється протягом доби потужність.
Кислогубская приливна електростанція