Увлекательная гидроэнергетика: как строится Днестровская ГАЭС

Украина строит на реке Днестр в Черновицкой области самую большую гидроаккумулирующую станцию в Европе – Днестровскую ГАЭС. На станции уже работают три гидроагрегата, сейчас идет строительство четвертого, а к 2026 году построят еще три. Всего будет семь гидроагрегатов общей мощностью 2100 МВт. Сегодня мощность в генераторном режиме составляет чуть более 950 МВт.

Гидроаккумулирующие электростанции используются как основа для регулирования работы общей энергосистемы в большинстве стран Европы: когда надо, выдают дополнительные мощности, когда не надо – забирают избыток. В Европе энергопотенциал рек используется в среднем на 95%, в Украине – на 52%.

И это при том, что нашей стране не хватает минимум 2000 МВт таких регулирующих мощностей. Особенно отечественная энергетика чувствует это летом, когда жара заставляет включать кондиционеры, увеличивать мощность холодильных установок, чаще принимать душ, для чего электронасосы должны подавать больше воды в водопровод.

А в это время по объективным причинам водосток в реках наименьший за весь год. Это ограничивает и возможности атомных станций – вплоть до отключения определенных блоков. Поэтому энергетики должны включать дополнительные мощности на угольных станциях, что повышает затраты на электроэнергию и отражается на экологии.

Сегодня изменение климата на планете более чем ощутимо – даже Европа страдает от сильной жары. Все чаще засуха сменяется сильнейшими ливнями, которые наносят не менее ощутимый удар по экономике стран.

Гидроаккумулирующие станции, в инфраструктуру которых входят также искусственные водоемы, начинают играть все большую роль не только как генераторы электроэнергии, но и как хранилища питьевой воды для населения и поливной – для сельхозугодий. Кстати, верхний водоем Днестровской ГАЭС уже может считаться самым большим искусственным водоемом Европы.

Почему Днестр нужно контролировать? Река Днестр имеет протяженность 1362 км, из которых первые 705 км проходят по территории Украины. Она берет начало в Карпатах, поэтому на нее влияют два типа поведения погоды – горная и долинная. А это значит, что ни один специалист не может на 100% просчитать поведение этой реки в течение года.

Например, в 2008 году среди лета начался страшный паводок – шло 6000 куб. м воды в секунду. Уровень реки поднялся на 6–7 метров, были затоплены сотни гектаров земли вместе с селами. Годы крупнейших паводков на Днестре – 1969, 1977, 1988, 1992, 1997, 2001 и 2008-й.

А вот летом в 2014-м и 2015 году была засуха, и водосток колебался от 30 до 80 куб. м воды в секунду. Это меньше, чем нужно для обеспечения питьевой водой населения вдоль берегов (минимум 120 куб. м в секунду). Не говоря уже о поливе. А Днестр обеспечивает не только своих, но и молдавских и приднестровских потребителей.

Как регулируют Днестр? Это делает Днестровский комплексный каскад, состоящий из двух ГЭС и одной ГАЭС, расположенных на юго-востоке Черновицкой области вплоть до молдавской территории. ГЭС просто пропускает проточную воду через свои генераторы и вырабатывает электроэнергию. ГАЭС имеет возможность накапливать воду в водохранилищах и сбрасывать ее на генераторы в случае необходимости.

Днестровская ГЭС-1 была построена в 1981–1983 годы, Днестровская ГЭС-2 – в 1999–2009 годы, а между ними строится Днестровская ГАЭС, с 2009-го и до сих пор.

Вообще-то Днестровскую ГАЭС начали строить еще на рубеже 80-х и 90-х годов прошлого века. Но первый агрегат станции был запущен только через 29 лет – в 2009-м, а введен в промышленную эксплуатацию 22 декабря 2010 года. В 2014 и 2016 годах были введены в эксплуатацию второй и третий агрегаты. Станция получила возможность работать до четырех часов в сутки всеми агрегатами, поддерживая энергосистему Украины.

Какой прок от гидроэнергетики? На сегодня стоимость электроэнергии, производимой атомной и гидрогенерацией, наименьшая в Украине – 55 и 62 копейки за 1 кв*ч соответственно. Для сравнения: тариф на тепловую – 1,94 грн. Именно «атомка» и «гидро» несколько сдерживают уровень тарифов на электроэнергию для населения. 

К сожалению, доля гидрогенерации составляет лишь 8%, а при имеющихся мощностях наших атомных станций должна быть минимум 15%. «Атомка» – это базовая генерация, она днем ​​и ночью производит одинаковое количество э/э. А ночью, когда потребность в энергии уменьшается, включаются насосы гидроаккумулирующих станций и потребляют ее для закачки воды в верхние водохранилища.

На Днестровской работают три агрегата, которые в насосном режиме имеют по 424 МВт каждый – это фактически один атомный блок. Введение четвертого агрегата с такой же мощностью позволит атомной генерации увеличить производство дешевой энергии на те же 424 МВт. Атомщики будут уверены, что ночью эту лишнюю мощность использует гидроэнергетика.

За счет ввода новых гидроаккумулирующих мощностей Украина может ежегодно экономить 1,1 млн т угля и 200–300 млн кубов газа, используемого для «подсветки» углей. Это почти 4 млрд грн ежегодно.

К тому же в Украине ежегодно увеличивается количество солнечных и ветряных станций, которым также требуется регулировка. Солнечные станции работают, только когда есть солнце, поэтому их надо подстраховывать в пасмурные дни. А ветряные – когда есть ветер, и вряд ли их будут выключать ночью, а значит, эту ночную энергию также кто-то должен потреблять. Пока человечество не изобрело дешевых и мощных аккумуляторов, это должна делать гидроэнергетика.

Стратегическое хранилище воды. Крупнейший в Европе верхний водоем Днестровской ГАЭС расположен на 12 км выше русла Днестра. Внизу, в русле, находится так называемый буферный, или нижний, водоем, туда идет сброс, а затем оттуда – забор воды ночью. Площадь верхнего водоема – 255 га, глубина – от 15 до 30 м. Общая вместимость – 35 млн куб. м воды, полезная – 33 млн.

Нижняя подушка водохранилища практически метр толщиной и защищена специальной геомембраной, чтобы не прорастали деревья и кусты. На склонах водохранилища установлены 1800 датчиков, которые постоянно мониторят уровень водопоглощения, – нет ли где-нибудь какого-то прорыва. На строительстве водоема два года круглосуточно работали 500 единиц техники.

По первоначальному проекту 1990-х годов, водоем должен был строиться 3,5 года в три этапа: первый – на 2,5 млн кубов воды, второй – на 15 млн и третий – на 35 млн. К 2010 году первая часть водоема уже была построена и давала возможность первому агрегату работать два часа в сутки. Но потом возникла необходимость пересмотреть весь проект.

В 2013 году изменения рассматривал отраслевой научно-технический совет с участием двух замминистров, известных специалистов в области электроэнергетики, Владимира Лучникова и Михаила Чеха. Было принято решение достраивать весь водоем в один этап. Во-первых, это давало общую экономию средств в почти 100 млн грн, во-вторых, полный водоем и три агрегата позволяли работать по 3,5–4 часа в сутки вместе и экономить целый склад угля.

В разгар строительства, в конце 2014 года, Минэнергоугля под руководством Юрия Продана (также электроэнергетика) решило провести аудит. Мол, не так перераспределили деньги на подземные работы, из-за чего строительный консорциум «Укргидроэнергострой» дополнительно получил 400 млн грн.

Госкомпания «Укргидроэнерго» заказала экспертизу, которую проводили киевские ученые, и выиграла с ней три суда. Но министерство, которое сейчас возглавляет Игорь Насалик, не отступает и обратилось в Верховный суд.

Как защищают подземные туннели-водоотводы? Впрочем, суды никоим образом не повлияли на подземные работы, а именно строительство тоннелей водоотводов и шахт под генераторы. Как отметил Василий Дейнеко, заместитель начальника по общим вопросам филиала «Дирекция по строительству Днестровской ГАЭС», прокладывать тоннели в гранитных скалах довольно трудно, не каждая компания за это возьмется.

Для каждого из семи агрегатов строят отдельный тоннель водоотвода, после окончания плотно закрывают стеной от других. И каждый водоотвод выходит в свой отдельный машинный зал – таковы правила безопасности. В августе 2009 года плотина Саяно-Шушенской ГЭС не выдержала паводка, вода снесла все водоотводы и разбила все генераторы в машинном зале станции. Тогда погибли 75 человек.

Сегодня в туннеле для четвертого агрегата начали облицовку металлоконструкциями. Все подготовительные работы должны быть завершены в этом году. А потом до конца 2019-го – смонтированы и установлены 3000 т металлоконструкций и оборудования. Пуск четвертого агрегата запланирован на начало 2020 года.

Кто строит Днестровскую ГАЭС? Непосредственно на строительных площадках станции задействовано около 2000 специалистов – строителей, сварщиков, инженеров. В целом над проектом работают десятки тысяч людей в Украине, потому что 80% всех материалов и оборудования производится в Украине.

В Мариуполе отливают металл, в Днепре формуют из него полуфабрикаты металлоконструкций. Из Кривого Рога идет арматура. А еще цемент, бетонные конструкции, средства коммуникации. В Харькове на «Турбоатоме» и «Электротяжмаше» изготавливают турбину весом 1200 тонн. Эти же заводы изготавливали и турбину для третьего агрегата.

Ее диаметр около 6 м, ротор весит 800 т, статор – почти 400 т. Эта махина должна вращаться, и если допустить малейшую погрешность в сочетании двух частей – турбина разнесет шахту и весь машинный зал. Когда запускали третий агрегат, то на верхнюю часть ставили монетку и смотрели, чтобы она не двигалась. Этот проект уже представлен на государственную премию, результаты станут известны в октябре.

И что важно: наши заводы отработали запуск таких мощных агрегатов в промышленном режиме и теперь могут расширить рынок своей продукции в Европе и мире.

На импорт приходится лишь 20% оборудования, среди которого, прежде всего, электрооборудование. Да и то, по словам гендиректора «Укргидроэнерго» Михаила Сироты, в Одессе уже научились делать свои токопроводы, и компания рассматривает возможность их закупки.

Молдавский политико-экономический вопрос. Вместе со строительством четвертого гидроагрегата продолжаются работы по увеличению нижнего, буферного, водоема. На отрезке реки между ГЭС-1 и ГЭС-2 уровень воды должен быть поднят с 71 до 79 метров, поэтому на берега с обеих сторон на протяжении 23 км надо насыпать почти 8 м грунта, укрепить скалу и сделать инспекторскую дорогу.

Этот водоем позволит накапливать больше воды, и станция сможет больше работать. А в случае засухи увеличится возможность поставки питьевой воды населению. В этом году вся украинская сторона будет завершена, но возникают проблемы с молдавским отрезком в 3 км. Над этим сейчас работает межправительственная группа обеих стран.

Стороны в одном документе решили собрать все проблемные вопросы. В частности, такие, как демаркация границы (как будут делить, по воде или по земле), имущественные вопросы инфраструктуры ГЭС-2 и линий электропередач. Молдаване понимают, что станция принадлежит Украине.

Специалисты «Укргидроэнерго» уже спланировали взять 19 га молдавской территории в аренду, чтобы укрепить откосы их берегов и построить инспекторскую дорогу. Сейчас складируют там все необходимые стройматериалы. Ожидается, что до конца года соглашение будет подписано и в следующем году строительство будет завершено.

Откуда средства на строительство? На сегодня общая стоимость проекта строительства Днестровской ГАЭС составила $660 млн. «Мы посчитали все затраты, которые были во все времена, и перевели их в доллары по курсу на тот период, когда они тратились. На сегодняшний день 1 кВт установленной мощности станции стоит $660. Общая мощность около 1000 МВт, умножьте две цифры и получите $660 млн», – отметил Михаил Сирота, добавив, что в Европе экономически обоснованной ценой при строительстве считается 2000 евро за 1 кв*ч.

В течение всего периода строительства компания вкладывала собственные средства, полученные с тарифа. Лишь однажды, в 2010 году, правительство выделило 100 млн грн бюджетных денег.

О социальной стороне строительства. Определенную выгоду от строительства ГАЭС получили местные жители. Отчисления на социальную сферу увеличились с 300 млн до 400 млн грн. В близлежащих селах строятся дороги с тротуарами, устанавливаются фонари, ремонтируются социальные учреждения.

Испарения из водоемов несколько смягчили и увлажнили микроклимат, поэтому сельские жители посадили новые сады и ягодники. А на берегах нижнего водоема появились цивилизованные пляжи и места для отдыха, которые привлекают также и рыбаков.

Крупный промышленный объект, способный работать почти 100 лет, уже способствует привлечению в соседние маленькие города и села молодых специалистов, дает новое развитие местным общинам и строительству новой современной инфраструктуры. Ведь ни для кого не секрет, что в Украине маленькие города просто вымирают, не говоря о селах.

В Новоднестровске, городе гидроэнергетиков, уже построен дом на 50 квартир для молодых специалистов. «Укргидроэнерго» готово продавать их своим работникам по себестоимости в рассрочку на 20 лет. Вот только Верховная Рада уже полтора года не может принять соответствующий закон. А ведь после достройки станции потребность в специалистах будет только увеличиваться.

Есть ли возможности для бизнеса? В прошлом году небольшая частная компания выращивала в верхнем водоеме форель. Поскольку в нем идет постоянный оборот воды, она не успевает прогреваться и держит температуру 13–15 градусов даже летом. Именно то, что нужно для речной форели. Сегодня компания думает, как сделать этот бизнес круглогодичным, ведь зимой вода все же застывает, и лед ломает рыбные садки.

А еще «Укргидроэнерго» разрабатывает ТЭО для строительства возле водоемов солнечной электростанции мощностью 20 МВт. Сейчас специалисты размышляют над двумя вариантами: либо самим развивать это направление, либо пригласить к сотрудничеству бизнес. Готовы рассмотреть любые предложения.