​Энергия чистой воды

Несмотря на то что доля выработки электроэнергии Каскада ГЭС от энергоисточников региона не превышает 5–6% энергии, комплекс не стоит записывать в историко-технологические артефакты. Это, скорее, предтеча будущей «зеленой» энергетики и города, и страны. Так что в любом случае в экспозиции ЭКСПО-2017 Каскад алматинских ГЭС может предстать как действую­щий образец эффективного решения эколого-энергетической задачи.

Воспоминание о… будущем

В свои лучшие годы каскад девяти малых ГЭС на реке Большой Алматинке (и одной на реке Талгар) обес­печивал более половины объема энергопотреб­ления Алматы. Понятно, что и город был меньше, и численность населения ниже. Но 50–60% экологически чистой энергии (уровень с 1950 по 1960 год) обеспечивали Алматы и образ города-сада, окутанного ароматом цветущих или плодоносящих садов и наполненного веселым журчанием ледниковой воды в арыках. И хотя относительный показатель выработки существенно снизился, в абсолютных цифрах объем установленной и поставляемой мощности практичес­ки тот же: каскад вырабатывает около 47 МВт энергии. Практически на уровне предусмотренной мощности. При этом каскад по-прежнему играет особую роль в обеспечении надежности работы всей энергосистемы города и региона.

– Первая из гидроэлектростанций каскада ГЭС № 11 была запущена в начале апреля 1944 года, – рассказывает управляющий директор Каскада ГЭС АО «АлЭС» заслуженный энергетик РК и СНГ Болат Мукаев. – Об этом тогда же написала газета «Казахстанская правда». В середине сентября 1944 года были запущены станции № 5 и 9. Началось строительство шестой и седьмой ГЭС – их запустили в 1946 году. И вплоть до 1954 года были введены в строй все станции каскада.

Вопреки распространенной легенде о том, что на их строительстве работали исключительно военнопленные и заключенные, достоверно известно, что строился каскад в основном силами местных жителей и переселенных народов.

– Идея возведения этого уникального объекта на реке Большой Алматинке предусматривалась еще в 20-е годы проектом ГОЭЛРО, но только начало войны ускорило эти работы, – напоминает историю заместитель главного инженера Каскада ГЭС АО «АлЭС» Равиль Сайфутдинов. – Тогда в Алма-Ату были эвакуированы крупные промышленные предприятия, и возникла необходимость обеспечить их электроэнергией для работы на оборону страны. Проектные работы начались в 1942 году, а с апреля 1943-го – строи­тельство.

Станции вводились одна за другой поочередно, но официальной датой образования Каскада ГЭС как предприя­тия в составе «Казахэнерго» считается 9 августа 1948 года. Если подняться на верхнюю точку каскада – 2 507 м над уровнем моря, к самой кромке Большого Алматинского озера (БАО в просторечии) – и посмотреть вниз, то видно, как лентой спускается к городу труба водовода. Далее вода по сложной сис­теме деривационных сооружений идет транзитом через все ГЭС и, пройдя всю технологическую цепочку, после выработки электроэнергии на последней ГЭС-11, поступает на городские водоприемные сооружения.

Интересно, что в свое время почти все напорные трубопроводы были деревянными. Это было связано с острой нехваткой металла в военное и послевоенное время. Это было и время «чопиков», которыми постоянно приходилось заколачивать образовывавшие­ся в дереве трещины и высверленные кем-то отверстия. Теперь все напорные трубопроводы капитальные, металлические. Последний деревянный участок демонтировали в 1998 году и заменили на металлический. Сегодня система деривации Каскада ГЭС – это около 20 км гидро­технических сооружений, в которые входят напорные трубопроводы, каналы, отстойники, напорные бассейны и пр.

На уровне неба

Вместе с Равилем Яковлевичем мы отправились вдоль каскада к самой его верхней точке. Рассказывая о каскаде, мой собеседник не раз употребил слово «уникальный». И он действительно заслуживает такого определения. Даже проезд по современной асфальтированной дороге вдоль маршрута требует внимательности и осторожности от водителя, особенно после снегопада. Что же говорить о сложностях строи­тельства Каскада ГЭС в кратчайшие сроки в высокогорье – в военные и первые послевоенные годы – при наличии только гужевого транспорта, минимальных технических средств, практически вручную.

Можно восхищаться героизмом строи­телей и аплодировать техническому решению, учитывавшему сейсмику и селеопасность района, надежности и безопасности каскада. И его экологичностью, о которой, впрочем, тогда не думали, но соблюли.

Кстати, проектированием Каскада алматинских ГЭС занималось Ленинградское отделение института Гидро­проект им. С. Жука. Все станции построены по деривационной схеме, некоторые из них используют значительный напор. Наиболее важным объектом в каскаде можно считать станцию ГЭС-7.

– Здесь – главный щит управления каскадом, – поясняет Равиль Яковлевич. – Отсюда управляются все работающие станции. Сейчас в работе их девять.

В тот день начальником смены Кас­када ГЭС был Александр Елизаров, который доложил, что все работает штатно, энергия отпускается по графику, утвержденному диспетчерской службой АО «Алматинские электрические станции».

– В энергосистему передается 15 мегаватт, – сообщил он, сличив данные с приборами. – Здесь мы следим за режимом работы всего оборудования. Хотя все оборудование старое, 40–50-х годов выпуска, мониторинг происходит в электронном виде. Но все старые приборные панели в рабочем состоянии. Если что-то происходит нештатно, нами оперативно принимаются решения.

Станция работает с 1948 года, вырабатывая в год до 15 млн кВт.ч электроэнергии. Здесь, говорит Равиль Яковлевич, по-прежнему работает гидро­агрегат с турбиной американской фирмы Leffel и гидрогенератором фирмы General Electric.

Самая мощная станция каскада – ГЭС-1. Раньше ее еще называли Верхне-Алматинской или «Озерной» ГЭС. Она расположена на высоте 2 050 м над уровнем моря в ущелье. Это головная станция каскада, которая работает на воде из БАО. Большой и сложный комплекс включает водозабор на БАО, трехкилометровый напорный трубопровод, отстойник, селезащитную стену, подвесной мост через реку Большую Алматинку к напорному тоннелю. Как пояснил Равиль Яковлевич, отсюда начинается водозабор другой основной станции каскада – ГЭС-2.

Отработанная вода с ГЭС-1 соединяется с боковой приточностью – водой реки Кумбель-Су и направляется на ГЭС-2 через горный напорный тоннель (его длина 5,6 км). Кстати, именно с вводом этой станции в 1959 году завершилось строительство гидростанций, использующих энергопотенциал БАО. А выработанная ГЭС-1 электроэнергия – в среднем за год до 67 млн кВт.ч – поставляется в линии АО «АЖК» и идет потребителям.

– Эта станция была и остается самой высоконапорной гидроэлектростанцией на всем пространстве бывшего СССР, – продолжает Равиль Яковлевич. – Перепад между водозабором и агрегатом составляет 573 мет­ра. То есть вода подается с напором выше 57 атмосфер, на это рассчитано и оборудование. Кстати, здесь также старое оборудование. Например, гидротурбины итальянской фирмы «Ансальдо Сан-Джиорджио» 1952 года изготовления. Они, как и многое из оборудования каскада, были поставлены сюда по ленд-лизу и в качестве репараций за убытки, понесенные страной во время войны.

В свою очередь дежурный по ГЭС-1 Александр Линник доложил, что на текущий момент загрузка агрегатов, расход воды – все согласно техническому заданию, и в целом ситуация штатная.

Кристально-стратегическое БАО

Теперь нас ждал самый непростой после прошедшего накануне снегопада подъем к Большому Алматинскому озеру. Большинство горожан и гостей Алматы причисляют БАО к туристическим достопримечательностям. Но при всей несомненной красоте и первозданности озера это объект стратегический.

– БАО нет в перечне туристических объектов, – подтверждает Равиль Сайфутдинов. – Помимо того что вода озера служит для выработки электроэнергии, она поставляется на питьевые нужды города. БАО в первую очередь естественное водохранилище питьевого водоснабжения Алматы. До четверти потребля­емого городом объема воды идет из БАО и боковых приточностей – рек Проходной, Большой Алматинки, Казачки. Поэтому к озеру применяются все требования зон санитарной охраны водозаборов питьевого водоснабжения.

Озеро как гидротехнический объект, водохранилище, передано на баланс АО «АлЭС» – «дочки» нацио­нальной компании АО «Самрук-Энерго». За энергетиками оно закреплено с 1992 года. Поэтому здесь специализированная охрана и запрещено пропускать туристов на плотину. Но закрыта от посещений только эта часть озера. Кстати, этот уникальный природный водоем образовался от 2 до 10 тыс. лет назад. Площадь озера при полном заполнении достигает 800 тыс. кв. м.

– Режим эксплуатации и график сработки озера мы согласовываем с Балхаш-Алакольской бассейновой инспекцией, график подачи воды – с ГКП «Холдинг Алматы Су», а график выработки электроэнергии – с АО «АлЭС», – продолжает он. – Предусмотрены предельные уровни накопления озера, для их контроля установлены уровнемеры.

Дежурный моторист берет показания трижды в сутки и подает информацию. В наш приезд вахту несли моторист головного узла водосброса ГЭС-1 Сергей Субботин и «помощник моториста» – кот Гром, который взят на довольствие. Говорят, еще тот служака.

– Сооружение – в работе, – отрапортовал моторист. – Отметка утром – 2 507 метров. Фильтрация в норме. Объект эксплуатируется в соответствии с заданным режимом.

Как правило, до 1 ноября накапливают воду в БАО до максимальной отметки, а зимой начинают ее срабатывать. Но год на год не приходится. Поэтому и уровень воды в озере не всегда достигает нормы. Так, в 2013–2014 годах был очень малый приток. Озеро наполняется за счет тающих ледниковых вод. Ледники десятилетиями накапливали влагу. Но сейчас идет снижение приточности поверхностных ресурсов, поскольку уменьшается площадь ледников. Смог осаждается на их поверхности, что снижает их отражаю­щую способность. За последние 30–40 лет площади ледников снизились почти вдвое, и этот процесс нарастает.

– При таких условиях мы не можем без учета природных факторов интенсивно срабатывать озеро. Это делается для того, чтобы зимой самим работать и водоканалу давать воду, – пояснил Равиль Яковлевич. – В многоводные годы летом приходило до 5–6 кубов воды в секунду. А один сантиметр площади поверхнос­ти озера по высоте – это до 8 тысяч кубов воды. Поэтому так важно для города держать баланс БАО.

Роль каскада трудно переоценить. Построенная более полувека назад система исправно работает, поставляя в сеть города экологически чистую и относительно недорогую энергию. Причем каскад в случае системной аварии может обеспечить подачу электроэнергии на собственные нужды ближайших тепловых электростанций. Подобные события в истории энергокомплекса Алматы уже случались. Например, во время системной аварии 1986 года.

Специалисты говорят, что значительно нарастить мощности Каскада ГЭС в случае его полной модернизации вряд ли получится. Но реконструкция нужна из-за серьезного износа оборудования.

Гидроэнергетика – это «зеленая», чистая, безопасная для природы и человека энергетика. Поэтому и профессионалы, и алматинцы надеются, что каскад еще долго будет служить городу. Тем более что известно о проекте создания комплекса малых ГЭС на реке Малой Алматинке – «Медео» и «Просвещенец». Также были планы – и они представляются более реалистичными – по модернизации Каскада ГЭС.

– Думаю, что наряду с уделяемым вниманием новым видам возобновляемой энергетики было бы закономерно поддержать уже работающие объекты этой сферы, – говорит Болат Мукаев. – Я уверен, что рано или поздно к нам повернутся лицом и придут к тому, чтобы поменять оборудование, восстановить имеющиеся каналы, русла, инфраструктуру, соо­ружения, деривацию. Поскольку в ближайшее время проблемой станет даже не энергетика, а, как прогнозирует ЮНЕСКО, питьевая вода. А наш каскад – это и есть охраняе­мый стратегический запас самой чис­той ледниковой воды.