В общем, с формально-физической точки зрения между традиционным «плотинным» подходом и «бесплотинным» эффектом Трещалова разницы нет. На рисунке наглядно видно, что если на некотором расстоянии до и после гидроагрегата параметры потока будут одинаковы, то и энергия, которую можно отобрать у потока, определяется разницей уровней этих участков Δh'. При этом разница между Δh и Δh' в случае эффекта Трещалова расходуется на переход потока в менее оптимальный режим течения, аналогичный исходным параметрам потока (при ровном дне выход ускоренного потока из оптимального режима и вызванное этим торможение неизбежны из-за гидравлических потерь).
Способы извлечения потенциальной энергии потока. Слева — традиционный, с явным созданием перепада уровней. Справа — с ускорением потока на основе эффекта Трещалова; в зависимости от профиля дна характер струй на участке торможения потока может существенно отличаться от показанного, но это не влияет на конечный результат.
Тем не менее, разницы между этими способами нет лишь с точки зрения «макропараметров» — общих условий на входе и выходе. При более детальном рассмотрении разница есть, и немалая! Вот лишь несколько моментов — и эколого-экономических, и физических.
1. Бесплотинные ГЭС не требуют постройки плотин и позволяют избежать всех связанных с этим огромных затрат и проблем, в том числе экологических. Соответственно, их стоимость и время монтажа меньше в разы, а то и на порядки. Как правило, размеры модулей относительно невелики, а это позволяет большую часть сборочных и испытательных работ выполнять в заводских условиях — непосредственно при их изготовлении.
2. В отличии от плотин, бесплотинные установки принципиально не могут «выжать» из потока всю его энергию, обусловленную перепадом уровней, зато для работы им может быть достаточно перепада в несколько сантиметров, создающего необходимую скорость потока на небольшом участке, скажем, на речном перекате.
3. В силу невысокой стоимости и быстроты монтажа бесплотинные ГЭС могут работать «персонально» — на конкретного потребителя, находящегося тут же, — а нужна ли такому потребителю вся мощность реки? Скорее всего, нет, поэтому такие установки вполне могут использовать лишь часть её русла. Оставшаяся свободная часть может использоваться для судоходства, беспрепятственной миграции рыб и прочих надобностей. Другие потребители, находящиеся ниже или выше по течению, могут получить необходимую им энергию с помощью таких же установок рядом с собой. Таким образом электроснабжение децентрализуется — и никаких многокилометровых ЛЭП, дорогих, с большими потерями и в любой точке подверженных всевозможным неприятным случайностям — от урагана и снегопада до въехавшего в столб пьяного тракториста. Правда, районам с большой плотностью потребителей этот вариант не подойдёт — местных ресурсов просто не хватит, и там не обойтись без «импорта» недостающей энергии из других источников.
4. Создание плотины непременно замедляет течение выше неё — вплоть до практически полной остановки. Это существенно ухудшает экологические условия водоёма, способствует его заболачиванию и омертвлению. Установка с использованием эффекта Трещалова наоборот, ускоряет водный поток, активизируя и аэрируя его.
5. Плотина обязательно перегораживает всё русло, а в случае паводка принимает на себя весь его напор и потому должна обладать огромным запасом прочности. Бесплотинным установкам совсем необязательно перегораживать всё русло, а в случае паводка их элементы могут пропускать бóльшую часть его напора мимо себя — либо подвсплывая, либо оставаясь на дне и пропуская излишки воды поверх себя. То, что в этих случаях режим потока будет отличаться от оптимального, не важно, — в это время мощность потока и так гораздо больше обычной, поэтому неоптимальность параметров даже полезна, так как уменьшается вероятность слишком сильного разгона гидроагрегата!
Работа всплывающей бесплотинной установки в межень (слева) и паводок (справа). Красным цветом показаны рабочие входное и выходное сечения установки.