1

Генерация у истоков

Взлёты и падения отечественной малой гидроэнергетики

В последнее время в энергетической отрасли наблюдается некоторый всплеск интереса к малым ГЭС как к электростанциям, работающим на основе возобновляемых источников энергии. Эксплуатацию таких станций нельзя назвать новым делом для нашей страны, скорее, это хорошо забытое старое. Но, несмотря на то, что у малой гидроэнергетики в России долгая и славная история, сегодня мы вынуждены практически заново начинать освоение малых рек.

От водяных колёс

В России для производства электроэнергии малые реки активно использовали со второй половины XIX века. Сначала гидравлическую энергию преобразовывали в механическую с помощью водяных колёс, а позже, с появлением водяных турбин, водяные мельницы были замещены гидроэлектростанциями.

Вопрос о том, когда была построена первая ГЭС, достаточно спорный, но в ряде источников указано, что это была Зыряновская ГЭС на речке Берёзовке в Алтайском крае, созданная в 1892 г. под руководством инженера Николая Кокшарова. Предназначалась она для шахтного водоотлива из Зыряновского рудника. На станции были установлены четыре горизонтальные гидравлических турбины общей мощностью 150 кВт. Эта и многие другие первые ГЭС сооружались для обслуживания локальных потребителей – шахт, рудников, лесопилок и пр.

Первой же отраслевой ГЭС, т. е. работающей в энергосистеме, стала гидроэлектростанция «Белый уголь» на реке Подкумок. Она была построена в 1903 г. управлением Владикавказской железной дороги для энергоснабжения курортов Кавказских Минеральных Вод. Руководили строительством учёные, ставшие впоследствии знаменитыми: академики Генрих Осипович Графтио и Михаил Андреевич Шателен. Расчётный напор станции – около 15 м. Мощность станции была небольшой и на момент пуска составляла всего 990 л. с. (примерно 740 кВт). Тем не менее, её хватало на освещение четырёх городов, энергоснабжение трамвайных линий в Пятигорске и Кисловодске, а также питание насосов, качавших минеральную воду в санатории. В 1913 г. в параллель с «Белым углем» была включена Пятигорская тепловая электростанция.

В первые годы Советской власти особое внимание было уделено укреплению энергетической базы страны. Важная роль в этом отводилась гидроэлектростанциям, дающим электроэнергию независимо от доступности топлива и состояния транспорта.

К 1917 г. мощность всех 78 ГЭС России составляла около 16 тыс. кВт (из них только две имели мощность более 1 тыс. кВт – Алавердинская, 1,1 тыс. кВт, на р. Дебед и Гиндукушская, 13 тыс. кВт, на р. Мургаб). Кроме того, в стране насчитывалось до 2 тыс. мелких гидротурбинных установок общей мощностью около 90 тыс. кВт, работавших на механические приводы, и около 40 тыс. мельниц с водяными колёсами примерно по 10 л. с. каждая.

Научная база

Развитие малой гидроэнергетики дало толчок к изучению водного режима и условий формирования стока малых рек. В первые годы освоения малых рек гидротехнические сооружения проектировали без обоснования гидрологическими данными. Для расчётов принимали сечения либо недостаточные, либо слишком большие для пропуска воды, что нередко выливалось в разрушения ГТС или удорожание строительства. Известно довольно много случаев размыва плотин из-за перелива воды через их гребни. Причиной тому – ошибки в расчётах максимальных стоков рек.

У малых рек сток в течение года колеблется сильнее, чем у крупных, к тому же любое изменение в ландшафте водосбора реки быстро отражается на её поверхностном стоке (результате осадков и снеготаяния) и общем режиме питания. Весенний паводок может длиться всего несколько дней или даже часов, но этого времени вполне достаточно, чтобы разрушить плотину, если она неправильно рассчитана. Поэтому во время гидроэнергетического бума 1920–1930 гг. были очень востребованы разработки советских учёных-гидрологов Б. В. Полякова, Д. Л. Соколовского, В. Д. Комарова, С. Н. Крицкого, М. Ф. Менкеля, К. И. Россинского. По рекомендациям учёных была построена сеть гидрологических постов на малых реках, которая сегодня, увы, фактически разрушена. Последствия отсутствия контроля стока малых и средних рек мы могли наблюдать во время последних наводнений в Алтайском крае и Еврейской автономной области.

Рост, пик и закат

В послевоенные годы роль малых ГЭС возросла ещё сильней. Для восстановления разрушенного хозяйства на селе было широко развёрнуто гидростроительство. Только за 1945 г. была построена 641 малая ГЭС общей мощностью 18 тыс. кВт. К 1950 г. на селе действовало уже около 6 тыс. малых ГЭС суммарной мощностью 243 тыс. кВт (при средней мощности 40 кВт). Спустя два года (в 1952 г.) было достигнуто их максимальное число – 6614 единиц суммарной мощностью 322 тыс. кВт. Эти генераторы были необходимы для удовлетворения острой потребности в электроэнергии в экономически развитых районах страны. Удельный вес ГЭС в суммарной мощности электростанций, обслуживающих сельское хозяйство, составлял в 1950 г. 78%, в том числе малых ГЭС – 39%.

На следующем, качественно новом, этапе в развитии малой гидроэнергетики акцент был сделан на межколхозных ГЭС повышенной мощности – как более экономичных и надёжных в работе. В начале 1950-х ширилось строительство сельских ГЭС общего пользования, находящихся в ведении управлений Сельэлектро, а также межколхозных ГЭС, позволяющих обеспечить электроэнергией колхозы и совхозы целого района. Например, в Рязанской области была возведена Рассыпухинская ГЭС мощностью 2 тыс. кВт, в Узбекской ССР – Кудашская ГЭС мощностью 5 тыс. кВт, в Ставропольском крае – Новотроицкая ГЭС мощностью 3,9 тыс. кВт и т. д. В 1951–1953 гг. в стране было построено 111 сельских ГЭС общего пользования средней мощностью 440 кВт и 116 межколхозных ГЭС средней мощностью 300 кВт каждая.

Однако уже в середине 1950-х интерес к малой энергетике угас в связи с началом крупного энергетического строительства и созданием единой энергетической системы страны. В её рамках малые ГЭС оказались неэффективными. Прекратилось проектирование, строительство и изготовление оборудования и запасных частей для малой гидроэнергетики, начался массовый вывод малых ГЭС из эксплуатации. В 1962 г. число малых ГЭС сократилось до 2665. Отметим, что строительство и эксплуатация уже действующих станций в те годы сворачивались и в других промышленно развитых странах, в том числе США, Франции, Японии. В США, например, было закрыто 3000 малых ГЭС.

В конце прошлого столетия вновь оживился интерес к малым гидроэлектростанциям, но из-за распада СССР, перестройки экономики, перехода на рыночные отношения, отсутствия государственного финансирования, а также резкого снижения потребности в электроэнергии возрождения подотрасли не произошло. В результате строительство объектов малой гидроэнергетики было свёрнуто, а многие действовавшие станции – законсервированы.

Новый курс

Сегодня в России действует всего несколько сотен малых ГЭС. В 1997 г. авторы Федеральной целевой программы «Топливо и энергия» предприняли первую попытку возродить малую гидроэнергетику. Полностью выполнить планы не удалось из-за недостаточного бюджетного финансирования. Однако подвижки всё же есть: начато строительство малых ГЭС мощностью 660 кВт в Республике Тыва и на Алтае. Завершено строительство малой ГЭС с тремя гидроагрегатами на р. Мочен-Бурей в Тыве и на р. Каиру на Алтае. В Башкортостане построены Мечелинская МГЭС общей мощностью 445 кВт, Слакская МГЭС мощностью 112 кВт, микроГЭС на реках Авзян и Гута мощностью по 75 кВт.

Несмотря на финансовые проблемы, сегодня продолжается строительство новых и восстановление действовавших прежде, но остановленных и частично разрушенных малых ГЭС. Большинство проектов обходится без федерального финансирования. Средства привлекаются из местных бюджетов, от спонсоров и частных инвесторов. В новом строительстве преобладают микроГЭС с единичной мощностью агрегатов от 10 до 50 кВт, объединённые в системы по 2–5 единиц, и малые ГЭС с единичной мощностью агрегатов от 200 до 550 кВт, объединённые в системы по 2–7 единиц.

По мнению ряда специалистов, в едином комплексе целесообразно совмещать малые ГЭС, ветровые, солнечные и биогазовые установки для компенсации свойственных этим энергоисточникам суточной и сезонной неравномерности выработки электроэнергии (см. статью на с. 7. в этом номере. – Прим. ред.).

Также отметим, что строить малые ГЭС рационально там, где социально-экономические условия и перспективы развития местного производства недостаточны для большой энергетики. Роль малых ГЭС особенно велика в отдалённых регионах (Восточная Сибирь, Камчатка, Дальний Восток, горные районы) с рассредоточенными потребителями энергии. Преобладающие здесь дизельные электростанции работают на солярке, а она с каждым годом обходится всё дороже.

* * *

Несмотря на то, что потребность в малой гидроэнергетике существует объективно, темпы её возрождения в России весьма скромные. Сказывается отсутствие проработанной законодательной базы и унифицированного отечественного оборудования для малых ГЭС. Однако недавнее решение государства обеспечить поддержку их строителям с помощью механизма договоров о предоставлении мощности позволяет надеяться, что в ближайшие годы всё изменится.

Анна Марченко

Источник  10, 2014 — Энерговектор