Система гидроэлектростанций в России: история и самые крупные объекты

Ежегодно в начале весны в России наблюдается повышенная опасность во многих регионах страны, связанная с таким явлением, как паводки. В это время происходит повышенная нагрузка на водоканалы и не только.

Издание «ЭкоПравда» подготовило материал, который рассказывает о системе ГЭС в России, как они обслуживаются и какие опасности в себе таят.

Как в России появились ГЭС

Гидроэлектростанции являются важным звеном в системе энергетической промышленности. С их помощью человек может использовать механическую энергию водного потока в качестве источника энергии.

В мире гидроэлектростанции используются повсеместно. Их наибольший процент наблюдается в странах Центральной и Южной Америки. Показатель достигает 51% по данным 2018 года. В России находится свыше 170 ГЭС общей мощностью около 50 ГВт, которые суммарно вырабатывают 98% энергии на основе данных Российской ассоциации возобновляемых источников энергии и электротранспорта.

Система российских водохранилищ является одной из самых масштабных в мировой практике. Впервые идея о создании крупных резервуаров для хранения воды возникла в 1920-1930-е годы. Для этого утвердили проект ГОЭЛРО (государственный план развития электроэнергетической отрасли), согласно которому в стране активно появлялись электростанции, в том числе работающие за счет водных ресурсов.

Одной из первых ГЭС в стране стала Днепровская ГЭС или, как ее часто называли, Днепрогэс. Она появилась в 1932 году и стала одним из ярких примеров масштабного строительства. Активно систему ГЭС начали развивать в послевоенное время. Тогда водохранилища появились на многих крупных реках страны, включая Волгу, Енисей, Обь. За менее чем 100 лет в России возвели невиданную ранее по масштабам систему, которая к 1991 году позволяла достигать показателей полезного объема энергии свыше 80%.

Какие бывают гидроэлектростанции

Гидроэлектростанции имеют различные классификации, они разделяются по мощности и принципу использования природных ресурсов. Рассмотрим последнее подробнее.

Русловая или плотинная ГЭС. Такая конструкция предполагает, что необходимую реку полностью перегораживают возведенной на ней плотиной, чтобы создать напор воды. Здание ГЭС входит в саму плотину. Это наиболее распространенный тип гидроэлектростанций в России. Его используют на равнинных реках, допускается применение на горных реках, если русло там более узкое.

Приплотинная ГЭС. Такую конструкцию возводят, если напор реки более сильный и невозможно создать плотину. Реку также перегораживают плотиной, а здание ГЭС уводят ниже по течению, за плотину. Чтобы вода поступала к турбинам, строят специальные напорные тоннели.

Деривационная ГЭС. Наиболее популярный вид строительства гидроэлектростанции, если у реки большой уклон. В данном случае напор воды достигается процессом деривации, а вода из речного русла поступает через специальные водоотводы.

Помимо основного здания ГЭС, в состав станции может входить дополнительное оборудование. На масштабных объектах можно наблюдать шлюзы, судоподъемники, водозаборные или водоспускные сооружения. На длинных реках также возводят систему каскадов, в которую входят гидроузлы.

Стоит отметить, что если началось строительство гидроэлектростанции, то при ней, как правило, обязательно появляется водохранилище. Каждое из таких водохранилищ принадлежит государству, которое несет ответственность за его содержание, а также за обеспечение компенсирующих мероприятий в случае, если произошло затопление населения.

Плюсы и минусы ГЭС

Изначально строительство гидроэлектростанций в стране началось для улучшения экономических и промышленных показателей. Стране нужна была энергия, а использование ГЭС предполагает низкую себестоимость получения электроэнергии.

Важным аспектом эксплуатации ГЭС является ее экологичность. Работа гидроэлектростанции не сопровождается выделением угарного и углекислого газа, окисей азота и серы, пылевых загрязнителей. ГЭС не выделяет огромного количества вредных веществ в атмосферу по сравнению с другими способами добычи энергии. При этом производительность энергии держится на высоком уровне, ее легко контролировать, стоит лишь изменить объем воды, который протекает к турбинам.

Система водохранилищ, которые в любом случае образуются при ГЭС, часто используется в качестве меры защиты от паводков. Принцип работы такой — водохранилище принимает в себя излишнюю воду в пик паводков, а затем начинает постепенно сбрасывать ее, когда пик закончится.

В этом же кроется и сложность с эксплуатацией водохранилищ и ГЭС, поскольку паводки с каждым годом создают все больше критических ситуаций. К одним из главных минусов строительства ГЭС можно отнести затопление огромного количества территорий, которые можно было использовать как-то еще. Под угрозой затопления оказываются многие деревни и села. Например, если на реке решили возводить ГЭС, то какой-то населенный пункт для этого будет уничтожен, а его жители переселены в другую местность.

Если плотина не выдержит, то с ее прорывом произойдет масштабная катастрофа, а все, что окажется ниже по течению реки, автоматически попадет в зону затопления. К тому же уровень воды в водохранилищах часто бывает непредсказуемым. В период засухи отмечается низкая производительность гидроэлектростанций, потому что им неоткуда брать энергию.

Одним из ярких примеров масштабного затопления стал случай в Оренбургской области, который произошел 5 апреля 2024 года. В Орске отмечался прорыв дамбы, в результате чего было затоплено более 12 тысяч домов. По прошествии недели вода продолжает прибывать в город. А специалисты ожидают затопления других населенных пунктов в области и в других регионах страны.

При этом стоит отметить, что плотина и дамбы — это разные сооружения. Плотину строят вместе с ГЭС для нормальной работы станции. Дамба нужна как средство защиты, чтобы оградить участок суши от потока воды. Она не образовывает напор воды, который нужно подвести к турбине, в отличие от плотины.

Самые крупные ГЭС в России

На сегодняшний день в России существует около 200 гидроэлектростанций различной мощностью. Есть маломощные станции, показатель которых не достигает 10 МВт, а есть ГЭС-гиганты, мощность которых значительно превышает 1000 МВт. Многие из крупных станций располагаются в сибирской части России.

Самой крупной гидроэлектростанцией в стране является Саяно-Шушенская ГЭС. Находится на реке Енисей, граничит между Красноярским краем и Республикой Хакасия. Ежегодно вырабатывает примерно 30 000 млн кВт/ч электроэнергии ежегодно. Образует крупнейшее в России Саяно-Шушенское водохранилище. Плотина Саяно-Шушенской ГЭС представляет собой бетонную арочно-гравитационную конструкцию высотой 245 метров. Строить ГЭС начали в 1963 году, а завершили только в 2000 году.

В 2009 году на Саяно-Шушенской ГЭС произошла крупнейшая катастрофа, в результате которой погибло 75 человек, из строя были выведены оборудование и помещение станции. Причиной техногенной аварией называют разрушение крепежного изделия крышки турбины гидроагрегата, после чего машинный зал ГЭС был затоплен.

Второй по мощности ГЭС в стране является Красноярская станция. Она располагается рядом с городом Дивногорск на реке Енисей. Входит в Енисейский каскад ГЭС. Гидроузел включает в себя плотину высотой 128 метров, здание ГЭС, открытые распределительные устройства и судоподъемник. Создание Красноярского водохранилища при ГЭС затопило 175,9 тысяч га земель.

Братская ГЭС является третьей в стране по мощности станцией. Она располагается на реке Ангара в Иркутской области. Входит в Ангарский каскад ГЭС. Водохранилище при ГЭС называют одним из самых крупных в мире.

Ранее «ЭкоПравда» информировала о том, как отмечается Международный день рек и какие инициативы есть в России. Подробнее в материале.