Большие возможности малых рек

Март 9th, 2011 автор redactor.

Недавно российская компания «РусГидро» и французская корпорация Alstom подписали соглашение о строительстве в Уфе завода по производству оборудования для малых ГЭС.
Завод будет производить гидравлические генераторы мощностью до 25 МВт, а также системы управления технологическим процессом (АСУТП). В перспективе предприятие будет выпускать и оборудование для средних ГЭС до 100 МВт и гидроаккумулирующих станций до 150 МВт. Производство систем АСУТП стартует уже в конце 2011 года, а первые гидрогенераторы намечено собрать в 2013 году.

Новую стройку по праву можно считать знаковой. Начинается возрождение практически забытой малой гидроэнергетики. Эпоха гигантомании в отрасли постепенно завершается, уступая место взвешенному, сбалансированному подходу, когда наряду с крупными энергоблоками в общей упряжке будут задействованы и небольшие генераторы. В соответствии с соглашением на территории Республики Башкортостан предстоит сформировать промышленно-производственный технопарк и совместный инвестиционный фонд для финансирования программ по развитию энергоэффективных технологий. На площади в 67 гектаров планируется расположить промышленную зону, инкубатор малого предпринимательства, бизнес-сектор, а также сервисный центр. Строительство технопарка позволит создать более 10 тысяч новых рабочих мест.
Неуклонное удорожание добычи нефти и газа все настойчивее заставляет искать альтернативные возобновляемые источники энергии. В качестве такой альтернативы выступает гидроэнергетика. Однако сооружение гигантских плотин на крупных реках наносит непоправимый урон экологическим системам. Целые биологические виды в угоду электроэнергии обречены на вымирание. Например, до строительства каскада гигантских ГЭС на Волге осетры поднимались на нерест своими тысячелетними маршрутами к верховьям реки, вплоть до Ржева и Осташкова. Теперь эта ценнейшая рыба гибнет массами у нижнего бьефа плотины Волгоградской ГЭС. Между тем в стране крайне недостаточно используются энергетические ресурсы средних и малых рек, протяженность которых составляет не более 200 км. Таких рек в России насчитывается более 150 тысяч.

Большое начинается с малого
В прошлом именно малые и средние реки являлись важнейшим источником получения энергии. Здесь издавна сооружались небольшие плотины и запруды для регулирования водотока и накапливания запасов воды. В начале XX века, во времена столыпинской реформы и НЭПа, сельские крестьянские кооперативы начали активно строить на малых реках всевозможные мельницы, крупорушки и электростанции. Но коллективизация положила этому конец. Мельницы были разрушены, электростанции национализированы, их владельцев арестовали как врагов народа.
Индустриализация потребовала резкого увеличения выработки электроэнергии. Наряду с первыми крупными ГЭС практически повсеместно начали строить и небольшие гидростанции. Пик их строительства пришелся на 40-е и 50-е годы. В то время ежегодно на малых реках водились в строй сотни электростанций. К 1955 г. на территории Европейской части России насчитывалось до 5000 малых ГЭС. А их общее количество в СССР достигало 6500 единиц.
В 50-е годы началось строительство гигантских энергетических объектов. Сельских потребителей присоединили к централизованному электроснабжению. Малая гидроэнергетика потеряла государственную поддержку, что привело к полному разрушению и упадку созданной прежде инфраструктуры. Прекратилось проектирование, строительство, изготовление оборудования и запасных частей для малой гидроэнергетики. Во времена формирования Единой энергетической системы были закрыты и практически уничтожены тысячи ГЭС на малых реках. Официальная причина была названа — низкая рентабельность. Слишком много затрат на сравнительно небольшой объем вырабатываемой электроэнергии. Гигантские единичные мощности тогда казались выгоднее. Впрочем, выгоду посчитали не совсем корректно — не учли, во что обойдется строительство магистральных линий электропередачи и локальных сетей. Между тем малая генерация располагается непосредственно в местах энергопотребления и не требует сотен и сотен километров проводов.
Но времена изменились. Тарифы на электроэнергию выросли многократно. То, что когда-то казалось нерентабельным, сегодня оборачивается высокой прибылью. К тому же малые гидростанции в отличие от крупных не разрушают природную среду. Сегодня частная инициатива малого бизнеса может стать настоящим локомотивом развития малой гидроэлектроэнергетики.

В гармонии с природой
Существует немало исследований, которые доказывают, что на мелких и средних реках можно получать не меньше энергии, чем на современных крупных ГЭС. В настоящее время имеются турбины, позволяющие вырабатывать электроэнергию, используя естественное течение рек, без строительства плотин. Разработаны также гидроагрегаты, не требующие высоких давлений, которые устанавливаются на небольших плотинах. Такие турбины легко монтируются и могут стать основными источниками электроэнергии в небольших сельских поселениях или отдаленных муниципальных образованиях. При соответствующей государственной правовой поддержке и стимулировании в энергетической отрасли может сформироваться целый сектор малого бизнеса.
Сегодня ресурс малых рек ученые и специалисты-гидроэнергетики рассматривают не только в качестве немалого энергетического резерва, но и как сферу оптимизации природной среды. Небольшие плотины на малых реках нормализуют гидрологический режим рек и прилегающих территорий, поскольку интенсивная вырубка лесов привела к понижению уровня грунтовых вод. Поэтому малая гидроэнергетика сегодня рассматривается как пример экологически ориентированного природопользования, мягкого, щадящего вмешательства в природные процессы. Водохранилища, созданные на малых реках, обычно не выходят за пределы русел. Они гасят сезонные колебания воды в реках, стабилизируют уровни грунтовых вод, благоприятно сказываются на продуктивности и устойчивости водных и пойменных экосистем. Небольшие водохранилища в засушливые годы помогают сохранить необходимый уровень увлажнения болот и тем самым минимизируют вероятность возникновения торфяных и лесных пожаров.
В условиях дороговизны электроэнергии о малых ГЭС все чаще задумываются власти ряда субъектов Российской Федерации. Так, в Республике Карелия существует перспективный проект строительства пяти малых ГЭС на реке Лососинке общей мощностью около 2 МВт. Из них три ГЭС предполагается расположить в городской черте Петрозаводска. При этом уровень воды поднимать не потребуется, нарушений природного ландшафта не произойдет.
Есть намерение построить мини-ГЭС и на реке Киржач во Владимирской области. Примечательно, что малые электростанции здесь уже когда-то работали. Это бывшая Финеевская ГЭС, плотина в черте поселка Красный Октябрь и плотина в черте города Киржач. Местные власти считают, что приближение генерации к потребителям значительно повысит надежность энергосистемы Киржачского района, позволит снизить плату за присоединение новых потребителей. В первую очередь это касается энергоснабжения малых предприятий и сельскохозяйственных объектов.

Станции нового поколения
Те электростанции, что когда-то работали на малых российских реках, безнадежно устарели. Сегодня на рынке представлено большое количество современных установок, использующих последние достижения науки и техники. Энергомашиностроительные компании (преимущественно зарубежные) предлагают установки, преобразующие энергию малых водных потоков, не требующие создания плотин и водозаборных устройств с напорными трубопроводами, использующие кинетическую энергию потока реки. Такие гидрогенераторы могут обеспечивать питание электроэнергией широкого спектра потребителей — от маломощных бытовых приборов до поселков и дачных участков.
Установленная мощность таких ГЭС может быть от десятков ватт до 1 МВт, скорость течения водотока от 0,6 м/с, а напор воды, если требуется, от трех метров. Малую ГЭС можно укомплектовать генераторами различной мощности и подобрать для каждого конкретного объекта оптимальную комбинацию по цене и производительности. Преимущество малых и микро-ГЭС еще и в том, что они не нуждаются в постоянном присутствии обслуживающего персонала и могут работать в автоматической режиме. Владелец мини-генерации должен лишь защитить свою станцию от возможных похитителей и вандалов.
Малые гидроэлектростанции не требуют сверхвысоких капитальных вложений. По данным консалтинговой компании AEnergy.ru, цена одного киловатта установленной мощности при сооружении мини-ГЭС до 5 МВт обходится примерно вдвое дороже, чем малой дизельной электростанции аналогичной мощности. Однако преимущества ГЭС ярко проявляют себя в процессе эксплуатации. Себестоимость выработанной электро-энергии на этой станции в 11-20 раз ниже, чем на малой дизельной ТЭС. Современные малые ГЭС достаточно просты в управлении и обладают довольно высоким коэффициентом полезного действия — более 80%.
Небольшие электростанции позволяют сохранять природный ландшафт, окружающую среду не только на этапе эксплуатации, но и в процессе строительства. Работа малых ГЭС не оказывает отрицательного влияния на качество воды. В реках сохраняется рыба. В условиях совмещенного графика разработки проектной документации, изготовления оборудования, строительства и монтажа малая ГЭС установленной мощностью около 500 кВт вводится в эксплуатацию за 15-18 месяцев. Затраты на строительство окупаются за 3,5-5 лет.
Например, построенная в Ульяновской области на очистных сооружениях малая ГЭС обеспечивает электроэнергией муниципальное унитарное предприятие «Ульяновскводоканал». Станция работает от энергии сточных вод. Ее мощность — 500 кВт. Стоимость проекта составила около 23 млн руб. ГЭС полностью окупится за 7 лет. Это уже вторая малая ГЭС, заказанная «Ульяновскводоканалом». Ранее на выпуске правобережных городских очистных сооружений была сдана в промышленную эксплуатацию малая ГЭС мощностью 1200 кВт.
Специалисты отмечают, что и качество тока, вырабатываемого малыми ГЭС, полностью соответствует требованиям ГОСТа как по напряжению, так и по частоте. При этом мини-ГЭС могут действовать как для автономного энергоснабжения отдельных изолированных потребителей, так и в составе электросети. Необходимо отметить надежность и долговечность их работы. Полный ресурс малых ГЭС составляет не менее 40 лет.

Малая генерация пока не востребована
На долю малых рек приходится около 23% всех гидроэнергетических ресурсов страны. Однако использовать этот потенциал в полной мере мешают несколько препятствий правового и технологического характера. Хотя руководство страны постоянно призывает развивать малый бизнес, в электроэнергетике право вырабатывать электроэнергию и продавать ее потребителям принадлежит крупным и гигантским генерирующим станциям. Даже те мощности, что работают на крупных предприятиях для собственного энергообеспечения, пока не могут поставлять на рынок электроэнергии лишние киловатт-часы. Что уж говорить о мелких независимых генерирующих компаниях и индивидуальных предпринимателях, которые могли бы с успехом строить и эксплуатировать небольшие электростанции и продавать энергию деревням, селам, отдаленным населенным пунктам, дачным поселкам.
Еще одной трудноразрешимой проблемой является отсутствие серийного выпуска в России гидротурбинного оборудования для малых ГЭС. Разработанная еще в 50-е годы номенклатура малых гидротурбин сыграла важную роль в создании большого числа малых ГЭС, построенных в СССР до 1970 г. Но в отличие от крупных гидравлических турбин, номенклатура которых за эти годы пересматривалась трижды, развитию малых агрегатов не уделялось должного внимания. Конечно, оборудование для малой ГЭС сегодня заказать можно. Его изготовят. Но по индивидуальному проекту, что сильно удорожает производство. Специалисты-энергетики призывают разработать новую номенклатуру малых гидротурбин с учетом последних достижений науки и технологии.
Сегодня на российском рынке энергетического оборудования для малых ГЭС представлен достаточно широкий спектр производства зарубежных компаний. На импортное оборудование действует таможенная пошлина в размере 16%. Цена установленного киловатта мощности варьируется от $500 до $2000 и связана с условиями исполнения проекта и типом малой ГЭС. Постепенно наращивают производство и российские компании. Однако отсутствие серийного выпуска узлов и агрегатов для малых гидрогенераторов сильно затягивает сроки исполнения заказа. В частности, оборудование для микроГЭС мощностью 10 кВт поставляется в течение 2 месяцев, станцию в 50 кВт изготовитель отгрузит заказчику через полгода, а на изготовление микроГЭС в 100 кВт требуется почти год.

Норвежский опыт пользуется спросом
Несомненными законодателями моды в малой гидроэнергетике являются норвежские компании. Производство электроэнергии представляет собой наиболее важное направление коммерческого использования рек в Норвегии. Практически вся производимая в стране электроэнергия — 99% — вырабатывается на ГЭС. Годовой объем производства составляет около 119 млрд кВт/час. Основная доля электроэнергии вырабатывается на крупных и средних гидроэлектростанциях, принадлежащих государству. Однако в последние годы наблюдается значительный рост коммерческого использования энергии небольших горных рек и строительства малых ГЭС. В Норвегии насчитывается более 800 действующих гидростанций мощностью ниже 10 МВт. Свыше 700 малых ГЭС находятся в стадии проектирования и строительства.
Жесткая система концессий в Норвегии на приобретение горных рек и водных потоков в частную собственность является главной причиной того, почему в норвежскую гидроэнергетику не идут частные и иностранные инвестиции. Согласно закону концессия на строительство и выработку электроэнергии предоставляется частному инвестору на ограниченный период времени. Приобретение права собственности или использования водного потока допускается лишь в том случае, если вода в состоянии обеспечить нормальную работу генератора мощностью свыше 5 МВт.
Максимальный срок концессионной лицензии — 60 лет. По истечении срока концессионер должен передать водный источник, электростанцию и все относящиеся к ней объекты государству без всякой компенсации. Однако это положение не применяется к норвежским государственным структурам и не распространяется на малые реки и водопады. Таким образом, большое количество небольших водных потоков сегодня можно приобретать в частную собственность без концессии. Данное обстоятельство объясняет существенный рост числа мини- и микроГЭС с установленной мощностью ниже 5 МВт, которые лицензированию не подлежат.
Традиционно малые ГЭС в Норвегии чаще строят землевладельцы, на чьей земле располагаются небольшие водные потоки. Речки и ручьи считаются частной собственностью, принадлежат землевладельцу, который имеет законное право использовать свой водный ресурс по своему усмотрению, в том числе и для выработки электроэнергии. В целях содействия увеличению производства возобновляемой энергии Министерство нефти и энергетики предлагает частным инвесторам целую систему поощрительных субсидий на строительство объектов возобновляемых экологически чистых источников энергии, к которым норвежское законодательство относит и малые ГЭС. В частности, малой генерации установлены государственные доплаты в размере 5 евро за каждую тысячу киловатт-часов произведенной электроэнергии в течение 15 лет.
Опыт Норвегии по сооружению и государственной поддержке малых ГЭС находит широкое распространение. В частности, при участии норвежских специалистов реализуется программа строительства малых ГЭС
в Армении. Особенности горного рельефа страны позволяют максимально использовать возможности мини-ГЭС. Малая гидроэнергетика в Армении развивается ускоренными темпами. Заместитель министра энергетики и природных ресурсов Армении Арег Галстян отметил, что за последний год удалось увеличить выработку электроэнергии малыми ГЭС вдвое. Сегодня они производят порядка 5% от совокупной выработки электричества в Армении, а к 2020 году, по словам замминистра, планируется довести этот показатель до 20%.

Развитие малых ГЭС — мировая тенденция
Во многих развитых странах сформировался дифференцированный подход к регулированию крупных и малых гидроэлектростанций. Малые ГЭС относят к альтернативным источникам энергии, которые являются объектом протекционистской политики со стороны государства. Крупные ГЭС, напротив, не только не пользуются государственной поддержкой, но и, как правило, контролируются и ограничиваются государством более жестко, чем другие виды электростанций, за исключением атомных. Например, в США гидроэнергетика является одной из немногих сфер, где государство контролирует большинство аспектов проектирования, создания и функционирования частных предприятий.
Малыми в мире считаются ГЭС мощностью не более 10 МВт. Такой критерий установлен, в частности, в странах ЕЭС. Однако в некоторых государствах принят более высокий порог. Например, в Канаде и Бразилии малыми считаются ГЭС до 30 МВт.
Еще в прошлом десятилетии малые ГЭС часто оказывались неконкурентоспособными из-за существенно более высоких удельных затрат, на порядок превосходящих издержки крупных гидропроектов. С недавних пор их относительная конкурентоспособность заметно возросла благодаря протекционистской поддержке альтернативной энергетики со стороны правительств многих государств, росту цен на топливо, развитию технологий. Все эти факторы повысили инвестиционную привлекательность небольших гидропроектов и привели к интенсивному расширению сектора малой гидрогенерации, прежде всего за счет негосударственных инвестиций.
К началу первого десятилетия XXI века в мире насчитывалось не более десятка стран, где функционировали малые ГЭС суммарной мощностью свыше 1 ГВт. Однако в последнее время отношение к малой гидроэнергетике изменилось. Европейский союз за последние десять лет удвоил долю возобновляемых источников в энергобалансе, включая и малые ГЭС. Малые, мини- и микроГЭС достаточно интенсивно строятся и в ряде развивающихся стран. В Китае, например, их установленная мощность составляет 46% общей мощности, в Японии — 6%. В Австрии эксплуатируются 1900 малых ГЭС с суммарной годовой выработкой около 4000 ГВт/час, что позволяет обеспечивать электроэнергией более миллиона домашних хозяйств.

Возрождение из руин
И все-таки малые ГЭС постепенно возрождаются и в России. Несмотря на нехватку финансирования, идет строительство новых и восстановление старых, частично разрушенных малых гидростанций. В большинстве случаев их строительство и ввод в эксплуатацию производятся без участия средств федерального бюджета. Для этого привлекаются средства местных бюджетов, спонсоров и частных инвесторов. Сегодня в новом строительстве преобладают микроГЭС с единичной мощностью агрегатов от 10 до 50 кВт, объединенные в системы до пяти единиц. Строятся также малые ГЭС с единичной мощностью агрегатов от 200 до 550 кВт, объединенных в системы по 2-7 единиц.
В различных уголках России до настоящего времени остаются руины малых ГЭС, которые еще в середине XX века исправно снабжали электроэнергией населенные пункты и сельскохозяйственные предприятия. Проведенные инженерные обследования разрушенных гидростанций показали, что на многих объектах сохранились бетонные сооружения, восстановление которых может быть экономически оправданно. Возрожденные к жизни малые ГЭС могли бы повысить надежность энергоснабжения местных потребителей, малых предприятий, дачных участков, создать реальную конкуренцию крупным поставщикам электроэнергии, стабилизировать рыночные цены на электричество.
Сегодня в России эксплуатируются, по разным данным, около 300 малых ГЭС суммарной мощностью
1 ГВт, что составляет примерно 2% всей установленной мощности. К 2015 году планируется довести суммарную мощность малых и микроГЭС до 2,2 ГВт. Специалисты-энергетики подчеркивают, что малая возобновляемая энергетика — это не альтернатива большой энергетике. Как справедливо заметил генеральный директор межотраслевого научно-технического объединения «ИНСЭТ» Яков Бляшко, большая энергетика предназначена для энергоснабжения, а малая — для электрификации. Не следует забывать, что в России около 20 млн человек пока еще проживают в условиях автономного энергоснабжения. Для этих граждан малая энергетика призвана стать надежным источником обеспечения благ цивилизации и бытового комфорта.

Текст: Валерий Виркунен