1.5.2. Гидроэлектростажцжи

Гидроэлектростанции (ГЭС) представляют собой наиболее простые устройства для получения электроэнергии. Энергоноситель — вода —-поступает в турбину ГЭС из верхнего бьефа реки (водохранилища, созданного плотиной) и уходит в нижний бьеф. Себестоимость элект­роэнергии, вырабатываемой ГЭС, в среднем в четыре раза ниже, чем у тепловых электростанций, а ее самоокупаемость во столько же раз быстрей.

Полные расчетные гидроресурсы рек планеты оцениваются в 1000 трлн.кВт'Ч. Гидроресурсы, которые можно реализовать с помощью ГЭС, примерно в 30 раз меньше. По оценкам специалистов, даже при полном использовании потенциала всех рек планеты гидроэнергетика может обеспечить человечество электроэнергией не более чем на 25%. 38

На территории бывшего СССР находится 12% мировых гидроре­сурсов. На начало 1989 г. суммарная установленная мощность ГЭС превышала 63 млн.кВт, а производство электроэнергии в 1988 г. составило 231 млрд.кВт-ч. Экономически эффективный гидроэнерге­тический потенциал в СССР оценивается в 1100 млрд.кВт*ч. Исполь­зование этого потенциала составляет в среднем 20%, в том числе в европейской части — 39%, в Сибири и Средней Азии -•- 20, на Дальнем Востоке — менее 5%.

В промышленно развитых странах эффективность использования имеющихся гидроресурсов намного выше: в Канаде — около 50%, в Японии — 62, в Швеции и Италии — 74, во Франции и Швейцарии — более 90, в США — около 44%.

Существенное отличие ГЭС от ТЭС и вместе с тем их огромное преимущество — это высокая маневренность, т.е. возможность практи­чески мгновенного автоматического запуска или отключения любого числа агрегатов. Это позволяет использовать мощные ГЭС в качестве "пиковых" электростанций, т.е. для обеспечения суточного графика нагрузки энергосистемы и компенсации потерь электроэнергии в сети при аварийном отключении мощностей ТЭС.

Если говорить о большой энергетике, то ГЭС можно разделить на две основные группы: построенные на крупных равнинных и на гор­ных реках. В обоих случаях требуется строительство плотин, создаю­щих необходимый напор воды и запас ее в водохранилище для обеспе-чения равномерной работы ГЭС в течение года.

При строительстве крупных ГЭС на равнинных реках возникает множество экологических проблем, связанных с нарушением естествен­ной миграции рыб и их нерестилищ, с затоплением плодородных пойменных земель, с развитием в застойных речных водах сине-зеле­ных водорослей и т.д.

Особенно противоречивая ситуация сложилась на Волге, перегоро-женной целым каскадом плотин, в результате чего было затоплено 1,78 млн. га прекрасных пойменных земель и 0,7 млн. га лесов. Зарегу­лирование стока Волги помимо чистых энергетических решало и комп­лекс других народнохозяйственных задач, о чем зачастую умалчивает­ся, когда речь идет об ущербе, нанесенном плотинами экологии Волж­ского бассейна. Плотины обеспечили задержание и аккумулирование в водохранилищах паводковых вод, обеспечили судоходство на Волге, смягчился климат региона, стало возможным развитие орошаемого земледелия. До создания на Волге водохранилищ на обширных прос­торах Среднего и Нижнего Поволжья свирепствовали катастрофичес­кие суховеи ("черная мгла"), ежегодно происходили опустошительные наводнения, уносящие ²/з годового стока реки, напротив, в летнюю

39

межень надолго нарушалось водное сообщение, резко уменьшался объем водопотребления.

Сейчас воды великой русской реки вращают десятки турбин волжс­ких ГЭС общей мощностью более 11 млн.кВт, река обеспечивает водой население Москвы и других приволжских городов — в общей сложнос­ти более 60 млн. человек.

В Волгу ежегодно сбрасывается около 7 млрд.м³ загрязненных сточных вод, в том числе более 1 млрд.м³ без всякой очистки, поступа­ет около 400 тыс.т различных органических загрязнений, более 45 тыс.т нефтепродуктов, поистине огромное количество азотных удоб­рений, стоков животноводческих комплексов и т.д. Предприятия толь­ко одного Волгограда ежегодно сбрасывают в реку более 230 млн.м³ хозяйственно-бытовых и промышленных стоков. Плюс к этому — более 700 тыс.т в год атмосферных выбросов загрязняющих веществ, боль­шая часть которых с осадками также стекает в Волгу.

В этом, видимо, и кроется одна из главных причин экологического бедствия на Волге (впрочем, как и на других зарегулированных ре­ках). Во всяком случае в развитых странах, имеющих сходные с наши­ми природные условия, также сооружаются большие водохранилища, объем которых составляет значительную часть речного стока: в Канаде - 28%, в США - 41% (в бывшем СССР - 27%). Из 10 имеющихся в мире крупнейших по площади затопления водохранилищ только три находятся на территории надпей страны; на третьем и четвертом мес­тах находятся Куйбышевское и Братское водохранилища, на шестом ~ Рыбинское.

В последние годы начато интенсивное энергетическое освоение горных рек Кавказа и Средней Азии (Ингури, Нарым, Пяндж, Вахш и др.), которые обладают исключительно высоким гидроэнергетическим потенциалом. Например, по удельной русловой мощности Вахш пре-восходит такие великие равнинные реки, как Волга, Енисей, Ангара. При этом водохранилища на горных реках не приводят к значительно­му затоплению плодородных земель и, напротив, создают условия для орошения миллионов гектаров земли.

Уже построено несколько крупных горных ГЭС. Это Чиркейская ГЭС на р. Сулак в Дагестане мощностью 1 млн.кВт с плотиной высо­той 253 м, Ингурская ГЭС мощностью 1,6 млн.кВт с плотиной высотой 271,5 м, Токтогульская ГЭС мощностью 1,2 млн.кВт на р. Нарын и др. Наибольшее развитие горные ГЭС получили в Таджикистане на реках Пяндж и Вахш, образующих при их слиянии Амударью. В 1961— 1979 г. на Вахше построена сверхмощная Нурекская ГЭС (2,7 млн.кВт с уникальной насыпной плотиной высотой 300 м). Нурекская ГЭС уже дважды окупила стоимость ее строительства, выработав 98 млрд .кВт *ч 40

электроэнергии. В 1978 г. на р. Вахш начато строительство крупней­шей в мире торной Рогунской ГЭС мощностью 3,6 млн.кВт с земляной насыпной плотиной высотой 335 м.

Создание крупных регулируемых горных водохранилищ на Вахше и Пяндже не только устранит значительную часть дефицита поливной воды для сельского хозяйства в бассейне Амударьи, но и будет способ­ствовать возвращению к жизни Аральского моря.

Справедливости ради, необходимо отметить, что в числе 25 самых мощных в мире гидроэлектростанций только 7 советских, а из 25 самых высоких плотин —■ 5. Крупнейшая в нашей стране ГЭС — Сая-ио-Шушенская (мощностью 6,4 млн.кВт) — занимает 5-е место в мире, Братская ГЭС (4,5 млн.кВт) — 13-е, Нурекская — 25-е. Наиболее круп­ная ГЭС находится в Венесуэле и имеет мощность 10,3 млн.кВт. В Бразилии завершается строительство ГЭС мощностью 13,32 млн.кВт.

Наряду с мощными ГЭС для выравнивания "пиковых" нагрузок большое значение имеют ГЭС средней и малой мощности. Гидропотен­циал малых рек оценивается по выработке электроэнергии в 150 млрд.кВт*ч, тогда как уровень потребления электроэнергии к 2000 г. должен подняться до 1 трлн.кВт*ч. Это. означает, что удельный вес малых ГЭС в принципе невелик (» 15%). Удельные же капиталовложе­ния в маломощные ГЭС выше, чем в ТЭС, мощные ГЭС и АЭС. Кроме того, по подсчетам специалистов, суммарная площадь затопляемых при строительстве малых ГЭС земель оказывается в 5—10 раз больше, чем при строительстве "мощных ГЭС (в расчете на единицу мощности). Этот фактор, а также ряд других недостатков (замерзание малых рек, необходимость защиты от ударных воздействий, отсутствие регулиро­вания мощности и т.д.) послужили причиной того, что на малых рав-винных реках мини- и микроГЭС распространения не получили.