Застройщики сейчас активно популяризируют малые ГЭС, для того, чтобы получить разрешения у местных общин на их постройку. Но экологический вред плотин настолько велик, а производительность гидроэнергетики настолько низкая, что все это похоже скорее на бизнес девяностых. Давайте рассмотрим несколько мифов связанных с малыми гидроэлектростанциями.
Миф 1. Малые ГЭС - помогут достичь энергонезависимости.
Этот миф сформировался на основании изучений гидроэнергетического потенциала малых рек, без учета экологических, социально-экономических, законодательных и других ограничений и рисков, которые влияют на то, какую часть этого потенциала можно использовать без вреда для природы, местных хозяйств, без нарушения законов и международных правовых актов, без учета рисков связанных с гидроэнергетикой в целом.
На самом деле все значительно сложнее.
Если говорить об энергонезависимости целой страны. То в Украине, например, большие и средние ГЭС составляют только 7,88% (9 обьектов) от общего обьема поставляемой энергии. Малые ГЭС составляют всего - 0,16% (80 обьектов).
При чем обьемы производства электроэнергии в Украине намного превышает потребности населения и активно экспортируется. И наращивать эти обьемы в масштабах страны перекрывая все реки малыми греблями и плотинами это по сути вредительство, с целью обогащения.
Миф 2. Малые ГЭС дают дешевую экологически чистую энергию, которая поможет улучшить энергообеспеченность отдаленных общин.
Стоимость электроэнергии малых ГЭС абсолютно неконкурентноспособна по сравнению с другими видами производимой энергии. Даже с учетом «зеленых тарифов», прибыль от малых ГЭС обеспечивается только наличием схем обязательного выкупа производимой энергии.
Это не говоря уже об экологичности самой постройки малых ГЭС, которые, как правило, сопровождаются грубыми нарушения всех экологических норм, игнорированием законов и давлением на местные общины.
Миф 3. Малых ГЭС планируется немного и решения об их постройке касается только некоторых общин.
От инвесторов малых ГЭС очень часто можно услышать, что ни о каких сотнях малых ГЭС речь не идет, ведь нет столько мест для их постройки и все это только планы, которые вряд ли будут когда-то воплощены в жизнь.
На самом деле таких проектов тысячи. И каждый раз местные активисты сталкиваются со случаями, когда органы местного самоуправления тайком от общин выдают разрешения на постройки малых ГЭС застройщикам. И местная община узнает о постройке плотины только когда тяжелая техника заходит в русло реки и начинает разрушать водоемы.
Практически каждая речка с более-менее значительным перепадом высот и минимальным наполнением воды становится жертвой горе-бизнесменов. Преимущество отдается горным частям рек, а также малым рекам.
Причина неочевидна, она определяется кинетической энергией воды. Просто большим перепадом воды можно достигнуть нужного преобразования механической энергии в электрическую, а расходы в постройке малых ГЭС в верховьях рек значительно ниже чем в низовье, где русло всегда шире.
Миф 4. ГЭС не несет угрозы окружающей среде, не будет иметь негативного влияния для населения и общин.
На самом деле ГЭС наносит огромный вред окружающий среде на всех этапах ее существования. Особо опасным является постройка одновременно сотен малых ГЭС без учета их кумулятивного эффекта.
Миф 5. Малая гидроэнергетика - это передовой мировой опыт. Она соответствует самым безопасным для природы мировым образцам.
На самом деле, основным технологиям, которые используются в малых ГЭС уже боле ста лет. А большинство ГЭС построено там, где их вообще не должно быть через экологические ограничения.
Миф 6. Малые ГЭС всегда лучше для окружающей среды, чем большие.
Долгое время считалось, что малые ГЭС намного безопасней чем крупные. Но когда исследователи сравнили потери суходола и прибрежных поселений в расчете на 1МВт произведенной электроэнергии, то оказалось, что потери территорий экосистем от малых ГЭС могут в сотни раз превышать потери от больших ГЭС в расчете на 1МВт.
Также малые ГЭС вызывают большую фрагменитацию экосистем, ухудшают качество воды и влияют на гидрологию рек и их бассейнов.
Миф 7. Малые ГЭС будут защищать от паводков и наводнений.
На самом деле, нормальный режим работы малых ГЭС несовместимый с противопаводковой защитой.
Последние исследования показывают, что лучшей защитой от наводнений и паводков являются не дорогостоящие инженерные сооружения, а естественные речные поймы и снесение всех инженерных сооружений (плотин, дамб и т.д.), которые перекрывают русло реки и сужают пойму, создают помехи свободному ходу водных потоков.
Миф 8. Малые ГЭС не опаснее водяных мельниц
Часто этот факт, преподают как аксиому. Но это далеко не так. Малые ГЭС намного опаснее, чем водяные мельницы. Основные отличия кроются в специфике работы этих сооружений.
Водяные мельницы работают нерегулярно и часто для их запуска достаточно погрузить колесо в воду, без перекрытия реки плотиной. Кроме этого эти плотины были значительно меньше, чем плотины малых ГЭС и при паводках они полностью затапливались не создавая препятствий для миграции рыбы. Кстати, особенности конструкции этих плотин не создавали препятствий для миграции мальков вниз по течению.
Малые ГЭС - капитальные сооружения, которые работают максимальное количество дней в году. Постоянная работа таких дамб приводит к тому, что в период нереста и миграции риб, молодая рыба не способна преодолеть плотину и гибнет в турбинах. А часто в результате работы турбин происходит высушивание русла реки, что приводит к разрушению местной экосистемы.
Миф 9. Малые ГЭС принесут благополучие общинам, сопутствуют развитию туризму и рекреации
На самом деле, малые ГЭС делают невозможным некоторые виды туризма и рекреации, в частности сплавный и зеленый туризм.
Кроме того, все поступления в местный бюджет и выплаты, которые инвесторы обещают местным общинам, это просто подкуп обещаниями. Малые ГЭС создаются только с одной целью, выкачивание компенсаций из госбюджета в частные карманы.
Миф 10. Малые ГЭС уменьшают парниковых газов и препятствуют изменению климата.
Еще одно утверждение, которые построено на неполноте всех собранных аргументов.
Дело в том, что при строительстве ГЭС, как правило создается водохранилище, а в момент его наполнения увеличиваются выбросы другого газа - метана, который имеет парниковый потенциал в 20 раз выше, чем СО2. Это обусловлено процессами разложения органических веществ, например растений, в условиях затопления водохранилища.
Тем более для запуска ГЭС нужна электроэнергия с ТЭС, которая работает на ископаемом топливе. А электроэнергия, вырабатываемая малыми ГЭС выкупается вынуждено и по завышенным тарифам.
Миф 11. Экологи критикуют не предлагая альтернативы.
На самом деле экологи предлагают целый ряд альтернатив, которые позволяют повышать энергетическую безопасность, благополучие местных жителей и сохранять природу.
Одним из самых перспективных направлений является энергосбережение, которое может уменьшить энергии страны в 2 раза уже к 2030 году.
Возможным является развитие бесплотинных ГЭС, которые не забирают русло в трубы, а устанавливаются в потоке. Но для бизнеса они не интересны, так как вырабатывают слишком мало энергии, достаточной только для обеспечения частного домохозяйства.
Их можно устанавливать достаточно много, без вреда для окружающей среды и такие ГЭС способны обеспечивать энергонезависимость небольших отдаленных общин.
Как можно остановить развития гидроэнергетики и прекратить уничтожение окружающей среды
Единственный путь - это просвещение местных общин и защита местных рек во имя нашего общего будущего. От делков из 90-х можно защитится только реальными уверенными действиями на месте. 
Кстати эта борьба идет не только у нас. В США (штат Вашингтон) на реке Евла недавно были снесены две плотины высотой 33 и 64 метра, которые 102 года перекрывали реку и миграционные пути рыбы. Это снос, который является крупнейшим сносом плотины по экологическим причинам в истории, произошел благодаря борьбе местных жителей и экологов - защитников рек. реки и рыбы оказались, в конце концов, важнее и для местной общины, и для государства.
Саяно-Шушенская гидроэлектростанция (СШГЭС) - крупнейшая в России, расположена на реке Енисей, между Красноярским краем и Хакасией. Строительство станции началось в 1963 году. Первый гидроагрегат был запущен в декабре 1978 года. Возведение ГЭС полностью завершилось лишь в 2000-м. Через девять лет на станции произошла авария: тогда вышел из строя гидроагрегат № 2, его выбросило напором воды со своего места. Машинный зал и технические помещения под ним затопило, погибли 75 человек. Как позже установила комиссия, причиной аварии стал износ шпилек крепления крышки турбины. На восстановление и комплексную модернизацию станции компания «Русгидро» потратила 41 миллиард рублей. Сейчас работы практически завершены. The Village выяснил, как работает станция.
Саяно-Шушенская ГЭС
Крупнейшая гидроэлектростанция
в России
год основания : 1963
местоположение : посёлок Черёмушки, Хакасия
число сотрудников : 580 человек
Саяно-Шушенское водохранилище образовано плотиной ГЭС. Его объём составляет 31 кубический километр. Эта плотина является самой высокой в мире арочно-гравитационной плотиной, её высота 245 метров. Длина гребня составляет 1 074 метра, ширина основания - 105 метров.
Из водохранилища вода попадает в водоводы. Каждый водовод имеет диаметр 7,5 метра. В теле плотины установлено около одиннадцати тысяч различных датчиков, контролирующих состояние сооружения.
Из водоводов вода попадает на турбины. Благодаря их вращению, приходят в движение генераторы, которые вырабатывают электроэнергию.
Центральный пульт управления. Мозг станции, откуда всего два человека управляют её работой.
В здании СШГЭС установлены десять гидроагрегатов, мощность каждого - 640 мегаватт. Таким образом, общая мощность станции - 6 400 мегаватт, это самая большая электростанция России. Каждый из десяти гидроагрегатов СШГЭС может пропускать по 350 кубических метров воды в секунду.
Восстановительные работы в машинном зале Саяно-Шушенской ГЭС сейчас завершаются, восстанавливается последний гидроагрегат, ведутся отделочные работы.
Оборудование на нижних отметках машинного зала тоже полностью обновили.
Выходя из турбин, вода ниже по течению бурлит и образует водовороты.
Эксплуатационный водосброс используется во время сильных паводков и может пропускать до 13 тысяч кубометров воды в секунду.
Раньше ток со станции подавался в открытое распределительное устройство, которое сейчас демонтируется.
Теперь его функции выполняет комплектное элегазовое распределительное устройство, расположенное в небольшом закрытом помещении. Оно гораздо более надёжное и безопасное, требует намного меньших затрат на обслуживание. В нём - 19 ячеек, в каждой из которых расположены выключатели, разъединители, заземлители, измерительные трансформаторы тока и напряжения, а также шкаф управления. В узлах ячейки находится элегаз (SF6). Это тяжёлый газ, очень хороший изолятор.
Станция вырабатывает в среднем 23,5 миллиарда киловатт-часов электроэнергии в год. Проектная мощность - 6 400 мегаватт. Основные потребители - Саянский и Хакасский алюминиевый заводы, предприятия Красноярского края и Кемеровской области. Кроме того, станция является регулирующей для всей энергосистемы Сибири.
Фотографии: Иван Гущин
Ангара - река уникальная. Именно здесь расположен крупнейший комплекс гидро-электростанций в России : в конце 2012 года была запущена Богучанская ГЭС , а выше по течению располагаются Иркутская, Братская и Усть-Илимская станции. Причем, руководство СССР планировало построить на Ангаре семь станций. Зачем так много и продолжится ли освоение Ангары энергетиками?
ПО ЗАДАНИЮ ВСНХ
Первая попытка разработки схемы использования водной мощи Ангары была предпринята в 1920 году. Известный инженер доктор технических наук Август Вельнер представил в госкомиссию по электрификации России доклад Водные силы Ангары и возможности их использования», где рассказывалось о каскаде ГЭС на Ангаре. Смелый по замыслу проект давал бы возможность создать рядом с источником дешевой энергии каскад из металлургических и химических заводов.
Более детальная проработка вопроса началась в 1930 году, когда при Высшем совете народного хозяйства появилось Управление по изучению Ангарской проблемы. В 1955 году была утверждена схема использования Ангары. Но Нижняя Ангара в ней не рассматривалась – последней ГЭС на реке планировалась Богучанская.
В конце 1956 года в 38 км от устья в русле Ангары геологи нашли Горевское свинцово-цинковое месторождение (до сих пор одно из крупнейших в мире). Руководство Государственного производственного Комитета по энергетике и электрификации СССР поручило Гидропроекту разработать схему строительства ГЭС в нижней части Ангары и среднего течения Енисея с учетом особенностей добычи полезных ископаемых. С тех пор вопрос защиты этого месторождения от затопления стал определяющим в разработке схем гидроэнергетического использования Нижней Ангары.
К 1964 году после сравнения нескольких вариантов выявился приоритетный – строительство Средне-Енисейской ГЭС на Енисее выше впадения Ангары, на объединенном стоке двух рек. Ангару при этом ниже впадения Тасеевой предлагалось перекрыть глухой плотиной, а воды реки перебросить по специально прорытому каналу в водохранилище Средне-Енисейской ГЭС в обход Горевского месторождения.
РАЗВАЛ СССР - КРЕСТ НА ПРОЕКТЕ
В 1975 году утверждается технико -экономическое обоснование Средне-Енисейской ГЭС мощностью более 7000 МВт. Станцию предлагалось строить в две очереди. На первом этапе на Енисее в 17 км выше впадения в него Ангары сооружается Савинская ГЭС мощностью 3050 МВт. На втором этапе сооружается Нижне-Ангарская глухая плотина, соединительный канал через водораздел Тасеева-Ангара и вторая очередь Средне-Енисейской ГЭС мощностью более 4000 МВт, работающая на ангарской воде. Такой вариант позволял создать гидроэнергетический комплекс общей мощностью до 7440 МВт и выработкой до 34,3 млрд.кВт.ч. электроэнергии, обеспечить защиту Горевского месторождения от затопления и подтопления, решить проблемы судоходства в Енисее и Нижней Ангаре за счет затопления Казачинских порогов и создания судоходного канала Енисей-Ангара.
Однако, впоследствии концепция менялась неоднократно. В 1990 году Гидропроект подготовил очередную схему использования нижней Ангары в составе каскада из трех ГЭС: Стрелковской (1600 МВт), Выдумской (1320 МВт), Нижнеангарской (660 МВт). Но после распада страны дальнейшие разработки были приостановлены.
ЧАСТНЫЕ ИНЕВЕСТИЦИИ
Интерес к строительству ГЭС на Нижней Ангаре вновь возник в конце 2000-х. В 2008 году была одобрена «Генеральная схема развития объектов электроэнергетики до 2020 года», куда были включены две станции из схемы 1990 года: Нижнебогучанская (бывшая Нижнеангарская) и Мотыгинская (бывшая Выдумская). По Мотыгинской ГЭС институт «Ленгидропроект » разработал обоснование инвестиций (мощность станции была определена в 1082 МВт), а компания “РусГидро” начала оценку воздействия строительства новой ГЭС на окружающую среду. Но кризис 2008 года привел к остановке работ по этому проекту.
Гидроэнергетики говорят, что использование потенциала Нижней Ангары очень привлекательно: река «приручена» - зарегулирована уже построенными водохранилищами, что позволяет создать мощные ГЭС при относительно небольших площадях затопления. Общая выработка электроэнергии может быть сопоставима с Богучанской ГЭС. В настоящее время институт «Ленгидропроект» ведет исследования гидроэнергетического потенциала речного бассейна реки Ангары на участке от Богучанской ГЭС до устья. Итогом работы должна стать обновленная схема гидроэнергетического использования реки, с определением площадок размещения и параметров перспективных ГЭС.
К строительству ГЭС на Нижней Ангаре проявляет интерес и «Евросибэнерго ». Компания объявила о планах строительства Нижнеангарской ГЭС мощностью 600-1200 МВт.
На первый взгляд, гидроэлектростанция штука довольно простая - льётся вода, крутится генератор, вырабатывается электричество. На самом деле современная ГЭС - система с очень сложным оборудованием и тысячами датчиков, управляемая компьютерами.
Сегодня я расскажу о том, что мало кто из обычных людей знает о ГЭС.
Сейчас я нахожусь на стройплощадке Усть-Среднеканской ГЭС, которая расположена в 400 километрах от Магадана. Подробно о ГЭС и строительстве я ещё расскажу, а сегодня несколько любопытных фактов.
1. ГЭС - возможно единственный крупный инженерный объект, который начинает эксплуатироваться задолго до окончания строительства. На Усть-Среднеканской ГЭС ещё не до конца возведена плотина, не до конца построен машинный зал, а первые два гидроагрегата из четырёх уже вырабатывают электричество.
2. Пока ГЭС строится, в её гидроагрегатах работают временные рабочие колёса, рассчитанные на малый напор воды. Когда плотина будет достроена, напор воды повысится и временные колёса заменят постоянными для высокого напора с другой формой лопастей.
3. Несмотря на то, что строительство ГЭС очень дорогое удовольствие, многие ГЭС окупаются ещё до того, как их достраивают до конца. Кстати, Усть-Среднеканская ГЭС продаёт электричество по 1.10 руб за кВтч.
4. Перед тем, как попасть на турбину ГЭС, вода закручивается с помощью огромной стальной улитки - спиральной камеры. Сейчас на Усть-Среднеканской ГЭС как раз заканчивается монтаж спиральной камеры третьего энергоагрегата и мне удалось увидеть и сфотографировать её. Когда энергоагрегат будет достроен, гигантская улитка окажется в толще бетона.
Чтобы осознать размеры конструкции, обратите внимание на рабочих, занимающихся монтажом спиральной камеры.
5. Рабочее колесо гидроагрегата всегда крутится с одинаковой скоростью, обеспечивая стабильную частоту 50 герц. Для меня всегда было загадкой, как поддерживается стабильная скорость вращения. Оказалось, просто с помощью изменения потока воды. Лопатки, управляемые компьютером, постоянно находятся в движении, уменьшая и увеличивая поток воды. Задача системы добиться точной скорости вращения независимо от усилия, с которым крутится вал генератора (а оно зависит от вырабатываемой мощности).
6. Напряжение, выдаваемое генератором, регулируется с помощью изменения напряжения возбуждения. Это постоянное напряжение, которое подаётся на электромагнит ротора. При этом напряжение, которое генерируется обмоткой статора зависит от силы магнитного поля. На фото у меня над головой вращается многотонный ротор.
7. Генератор ГЭС вырабатывает напряжение 15.75 кВ. На Усть-Среднеканской ГЭС установлены генераторы, имеющие номинальную мощность 142.5 МВт (142500000 Вт) и ток в проводах, отводящих выработанное электричество от генератора, может достигать 6150 А. Поэтому эти провода, а точнее шины, имеют огромное сечение и заключены вот в такие трубы.
Любая коммутация при таких токах превращается в большую проблему. Вот так выглядит простой выключатель. Конечно, на токе в шесть тысяч ампер и напряжении пятнадцать тысяч вольт он становится совсем непростым.
8. Повышающие трансформаторы обычно стоят на улице за машинным залом ГЭС (для передачи потребителям напряжение, полученное с генераторов, повышается чаще всего до 220 кВ).
9. По проводам линий электропередач передаётся не только электроэнергия на частоте 50 Гц, но и информационные сигналы на высокой частоте. С помощью них, например, можно с высокой точностью определить место аварии на ЛЭП. На электростанциях и подстанциях ставятся специальные фильтры высокочастотного сигнала. Наверняка, вы такие штуки видели, но вряд ли знали, для чего они.
10. Вся коммутация на высоких напряжениях происходит в среде элегаза (фторид серы, имеющий очень низкую электропроводность), поэтому провода выглядят, как трубы и электрика больше напоминает сантехнику. :)
p.s. Спасибо сотрудникам Усть-Среднеканской ГЭС Илье Горбунову и Вячеславу Сладкевичу (он на фото) за подробные ответы на мои многочисленные вопросы, а так же компании Русгидро за возможность своими глазами посмотреть на строительство и работу такого грандиозного сооружения.
2016, Алексей Надёжин
Основная тема моего блога - техника в жизни человека. Я пишу обзоры, делюсь опытом, рассказываю о всяких интересных штуках. А ещё я делаю репортажи из интересных мест и рассказываю об интересных событиях.
Добавьте меня в друзья
Люди очень давно научились использовать энергию воды для того, чтобы вращать рабочие колеса мельниц, станков, пилорам. Но постепенно доля гидроэнергии в общем количестве энергии, используемой человеком, уменьшилась. Это связано с ограниченной возможностью передачи энергии воды на большие расстояния. С появлением электрической турбины, приводимой в движение водой, у гидроэнергетики появились новые перспективы.
Гидроэлектростанция представляет собой комплекс различных сооружений и оборудования, использование которых позволяет преобразовывать энергию воды в электроэнергию. Гидротехнические сооружения обеспечивают необходимую концентрацию потока воды, а дальнейшие процессы производятся при помощи соответствующего оборудования.
Гидроэлектростанции возводятся на реках, сооружая плотины и водохранилища. Большое значение для эффективности работы станции имеет выбор места. Необходимо наличие двух факторов: гарантированная обеспеченность водой в течение всего года и как можно больший уклон реки. Гидроэлектростанции разделяются на плотинные (необходимый уровень реки обеспечивается за счёт строительства плотины) и деривационные (производится отвод воды из речного русла к месту с большой разностью уровней).
Отличаться может и расположение сооружений станции. Например, здание станции может входить в состав водонапорных сооружений (так называемые русловые станции) или располагаться за плотиной (приплотинные станции).
Определение гидроэлектростанции
Гидроэлектростанция (ГЭС) - электростанция, в качестве источника энергии использующая энергию водного потока. Гидроэлектростанции обычно строят на реках, сооружая плотины и водохранилища.
Для эффективного производства электроэнергии на ГЭС необходимы два основных фактора: гарантированная обеспеченность водой круглый год и возможно большие уклоны реки, благоприятствуют гидростроительству каньонообразные виды рельефа.
Технологии
Работа гидроэлектростанций основана на использовании кинетической энергии падающей воды. Для преобразования этой энергии применяются турбина и генератор. Сначала эти устройства вырабатывают механическую энергию, а затем уже электроэнергию. Турбины и генераторы могут устанавливаться непосредственно в дамбе или возле неё. В некоторых случаях используется трубопровод, посредством которого вода, находящаяся под давлением, подводится ниже уровня дамбы или к водозаборному узлу ГЭС.
Индикаторами мощности гидроэлектростанций являются две переменные: расход воды, который измеряется в кубических метрах и гидростатический напор. Последний показатель представляет собой разность высот между начальной и конечной точкой падения воды. Проект станции может основываться на каком-то одном из этих показателей или на обоих.
Современные технологии производства гидроэлектроэнергии позволяют получать довольно высокий КПД. Иногда он в два раза превышает аналогичные показатели обычных теплоэлектростанций. Во многом такая эффективность обеспечивается особенностями оборудования гидроэлектростанций. Оно очень надёжно, да и пользоваться им просто.
Кроме того, всё используемое оборудование обладает ещё одним важным преимуществом. Это длительный срок службы, что объясняется отсутствием теплоты в процессе производства. И действительно часто менять оборудование не нужно, поломки случаются крайне редко. Минимальный срок службы электростанций – около пятидесяти лет. А на просторах бывшего Советского Союза успешно функционируют станции, построенные в двадцатых или тридцатых годах прошлого века. Управление гидроэлектростанциями осуществляется через центральный узел, и вследствие этого в большинстве случаев там работает небольшой персонал.
