Традиционная гидроэнергетика с использованием плотинной технологии является крупнейшим источником возобновляемой энергии. Однако существует ряд проблем, связанных с серьезными нарушениями эко-сферы: затопление плодородных территорий, нарушение миграции рыб и изменение естественного стока. В поисках альтернативы в статье предлагается рассмотреть новую без плотинную технологию — Гидроэнергобашня (ГЭБ), которая не требует дорогостоящих строительно-монтажных работ по перегораживанию русла. Технология проста в эксплуатации, так как включает два основных строительных элемента - спиральный коллектор для закрутки потока и гиперболическую башню, где формируется устойчивый вихрь. В работе с целью верификации концепции выполнено детальное CFD-моделирование в пакете ANSYS CFX с использованием SST k-ω модели турбулентности и оценкой сеточной сходимости. Валидация модели проведена путем сравнения профиля тангенциальной скорости с комбинированным вихрем Ранкина (среднеквадратичное отклонение менее 8%). Энергетический анализ на основе уравнений Бернулли и Навье-Стокса показал, что при расходе 18 м3/с и глубине установки 7,5 м, установка способна генерировать 1 МВт и более электрической мощности при полном КПД 0,82. Результатом работы является доказательство того, что мощные вихревые эффекты, создавая высокие локальные скорости в ядре до 38,2 м/с, не формируют существенного дополнительного напора (разрежение не превышает 0,02 м вод. ст.), а обеспечивают устойчивый подъем.

Traditional hydropower using dam technology is the largest source of renewable energy. However, there are a number of problems associated with serious violations of the eco-sphere: flooding of fertile areas, disruption of fish migration and changes in natural flow. In search of an alternative, the article proposes to consider a new non-dam technology - the Hydropower Tower (GEB), which does not require expensive construction and installation work to block the channel. The technology is easy to operate, as it includes two main building elements - a spiral collector for twisting the flow and a hyperbolic tower, where a stable vortex is formed. In order to verify the concept, detailed CFD modeling was performed in the ANSYS CFX package using SST k-ω turbulence model and grid convergence estimation. The model was validated by comparing the tangential velocity profile with the combined Rankine vortex (standard deviation less than 8%). Energy analysis based on the Bernoulli and Navier-Stokes equations showed that with a flow rate of 18 m3/s and a plant depth of 7.5 m, the plant is capable of generating 1 MW or more of electrical power with a full efficiency of 0.82. The result of the work is a proof that powerful vortex effects, creating high local velocities in the core up to 38.2 m/s, do not form a significant additional head (the vacuum does not exceed 0.02 m of water st.), but provide a stable rise.