Энергия воды

Научный подход

Есть исторические сведения о том, что еще в 1930 году от Зайсана до Омска на Иртыше планировали поставить десять гидроэлектростанций, причем семь – выше тогдашнего Семипалатинска, ныне – Семея. Актуальна ли эта задача в наши дни?

По словам генерального директора ТОО «АЭС Усть-Каменогорская ГЭС» и ТОО «АЭС Шульбинская ГЭС» Тлека Айдабулова, сейчас все вопросы рассмат­риваются с точки зрения бе­зопас­ного хранения пресной воды. Сам факт создания в прошлом году Министерства водных ресурсов и ирригации говорит об этом.

Все подчиняется задаче на­копления пресной воды, остальные направления – энергетика, судоходство, ирригация, туризм – должны идти как ­сопутствующие. Для примера: в Правительстве работают над возрождением судоходства на Иртыше от Китая до ­России. ­Можно перевозить по реке большой тоннаж без ущерба для ­автодорог. Речной транспорт – самый экономичный. Но для таких перевозок Иртыш сегодня обмелел, сухо­грузы не пройдут на перекатах.

Шульбинская ГЭС, которая является станцией сезонного регулирования, получает хорошую воду с бокового притока от Ульбы и Убы. Здравый смысл подсказывает, что ее нужно сохранять и тратить постепенно, не спеша. Вместо этого весной ее сбрасывают, чтобы залить пойменные луга в Павлодарской области.

– На мой взгляд, сельское хозяйство надо переводить на водосберегающие технологии, например, капельное орошение. Я больше скажу: когда заливается пойма, страдает речная фауна. Пока вода стоит, рыба на мелководье нерестится. Как только попуски прекращаются, луга высыхают – рыба и икра гибнут, – говорит специалист. – Мы обсуждали это с павлодарцами в рамках участия в советах Иртышской бассейновой инспекции. Еще раз подчерк­ну: воду нужно накапливать, причем эту задачу требуется решать не откладывая. А для этого нужно строить гидротехни­ческие соо­ружения.

Еще в 1965 году под руководством академика Шафика Чокиновича Чокина был разработан «Водно-энергетический кадастр Респуб­лики Казах­стан». Эта книга издана, она есть в электронном виде. Ученые предусмотрели на Иртыше 13 гидро­электростанций. Например, ниже Усть-Каменогорска в райо­не села Донского планировалась низконапорная станция с установленной мощностью 150 мегаватт. За счет ­контрбьефа предлагали поднять уровень на несколько метров.

По Шульбинской ГЭС сейчас нормальный подпорный уровень, при котором станция работает штатно, он составляет 240 мет­ров, а с вводом второй очереди его можно поднять до 260.

Такие технические решения есть: в 1970-х годах «Казгидро» – казахстанский филиал Всесоюзного проектного института «Гидропроект» имени Сергея Жука – готовил документацию по второй очереди Шульбинской ГЭС.

Но какой это будет уровень, станет известно только после подготовки технико-экономического обоснования, в котором будут учтены все аспекты: экологические, финансовые, энергетические, вопросы водного баланса и так далее. Да, вода займет какую-то часть суши, сколько именно, сейчас никто не сможет сказать. Однако обязательно будут проведены предусмотренные законом компенсационные мероприятия.

- Сейчас разрабатывается предварительная документация по Семипалатинской ГЭС мощностью 300 мегаватт и выше. Она станет контррегулятором действующей Шульбинской станции. Плюс есть потенциал всех притоков Иртыша. На Бухтарме можно поставить Печинскую и Коробишинскую станции, на Тургусуне, помимо уже действующей малой ГЭС, запланированы Тургусун-2 и Тургусун-3. На Убе можно построить Убинский каскад, - сообщил Тлек Исламбекович.

Если посмотреть водно-энергетический кадастр от академика Чокина, в нем еще указаны горные речки, впадающие в Курчум, Убу, Ульбу, Бухтарму – там возможно применение деривационных ГЭС. В целом в Казахстане есть «дорожная карта» развития гидроэнергетического потенциала.

Мы делали анализ по Востоку – на Иртыше можно получить еще 4,2 гигаватта установленной мощности и, соответственно, 1,5–1,7 гигаватта эффективной. Но, конечно, требуется серьезное исследование.

– Я уже говорил о советских планах поставить 13 гидроэлектростанций на Иртыше. Этот потенциал нужно использовать по максимуму, это «зеленая» экономика, с использованием возобновляемых источников, - признается мой собеседник. - Причем важно учесть и транспортную логистику, и запросы сельского хозяйства, и развитие аквакультуры.

Форель, к примеру, любит холодную воду, и на каждом водохранилище на нижнем бьефе можно держать садки. ГЭСы должны стать визитными карточками районов, они интересны для туристов. Конечно, требуется системный научный подход, но в приоритете должна быть водная безопасность. Мы же видим, как растет спрос на чистую воду, она становится дороже, чем углеводороды.

Гибкая мощность

– Насколько Казахстан нуждается в дополнительной выработке электроэнергии?

– Часто можно услышать возмущение по поводу увеличения тарифов. Мол, в области действуют свои ТЭЦ, ГЭС, а цены растут. На самом деле восток страны испытывает дефицит по энергомощности.

Несколько лет назад национальный оператор KEGOC построил высоковольтную линию «Север – Восток – Юг», но на сегодня она полностью загружена. Потребление растет. По данным системного оператора KEGOC, на протяжении осенне-зимнего периода из России идет переток мощности порядка 1,5 гигаватта. Он покрывает утренние и вечерние пики. Мы покупаем эту электроэнергию в рамках балансирующего рынка, и стоимость ее, конечно, выше, чем стоимость нашей казахстанской электроэнергии.

К сожалению, в Казахстане на сегодня не хватает собственной регулирующей мощности, которую могут дать как раз гидроэлектростанции. Например, Семипалатинская гидроэлектростанция позволит высвободить мощности Шульбинской ГЭС для покрытия пиковых нагрузок в утренние и вечерние часы. Вторая очередь «Шульбы» рассчитана на то, чтобы накопить больше воды и, соответственно, увеличить переменный уровень, выдать дополнительную регулируемую мощность.

У нас в рамках программы «Тариф в обмен на инвестиции» были обновлены программно-технические комплексы. Обе гидростанции стали участниками проекта «Автоматизация управления режимами Единой электроэнергетической системы Казахстана», который вошел в государственную программу «Цифровой Казахстан».

В результате осуществления этого проекта KEGOC получил возможность автоматического регулирования частоты и мощности станций по организованным каналам связи. Если есть диапазоны, Усть-Каменогорская и Шульбинская гидроэлектростанции могут заявляться и участвовать в регулировании мощности.

– Вернемся к вопросу водной безопасности. Некоторые эксперты указывают: большие водохранилища – это большое испарение. Экологи, например, подсчитали, что Бухтарминское водохранилище за год теряет почти кубокилометр в результате испарения. Нужны ли в таком случае искусственные моря?

– Чем больше разлив, тем больше испарение, и наоборот. Поэтому при строительстве следует использовать наилучшие практики, в том числе уменьшать акваторию за счет соответствующих дамб и плотин. Технические решения есть, они должны учитываться при проектировании.

Я был на строящейся Рогунской ГЭС на реке Вахш в Таджикистане. Там скальные породы более хрупкие, чем у нас в регионе. Несмотря на это, они подняли напорную грань уже выше 100 метров и хотят сделать более 300 метров! При сооружении этой плотины используются современные материалы, защищающие земляную плотину и бетон.

Можно привести еще пример теплых стран, где водоемы не замерзают. Там водную гладь покрывают фотоэлектрическими пластинами. С одной стороны, они дают дополнительную генерацию, с другой – уменьшают испарение. Вообще, чем крупнее водоем, тем больше факторов нужно учитывать при планировании сработок и накоплений, тем выше ответственность при принятии решений.

Взять, к примеру, Бухтарминское водохранилище – одно из крупнейших в Казахстане. Его объем составляет почти 50 кубических километров.

Сложность в том, что это водохранилище многолетнего цикла. То есть в течение определенного времени идет его наполнение, потом постепенная сработка, в среднем в течение 12 лет. Весной 2016 года как раз было время накопления воды. Объем водохранилища достиг 45 кубокилометров, до максимального подпорного уровня оставалось несколько сантиметров. Чтобы разгрузить водохранилище, Усть-Каменогорской ГЭС выдали предписание открыть водосливные плотины и увеличить сброс до 2 100 кубометров в секунду.

Горожане помнят, что в тот год вода поднялась настолько, что затопило набережные. Для сравнения скажу, что в паводок в генераторном режиме расход воды в среднем составляет 1 060 – 1 080 кубометров в секунду. С тех пор водохранилище постепенно срабатывали, минимальный объем в предыдущие годы был в пределах 25 кубокилометров. Сейчас опять идет постепенное накопление.

В настоящее время объем составляет уже почти 29 кубокилометров. Как показывает практика, оптимальным вариантом является объем в 38 кубокилометров – этого достаточно и для гидроэнергетики, и для туризма, и для других сфер хозяйства.

– Кем принимаются решения по водохранилищам Иртышского каскада?

– Основным органом управления режимом срабатывания или накопления воды является Иртышская бассейновая инспекция. Станции иртышского каскада выполняют установленные предписания от данного органа. Также мониторингом и контролем уровня водохранилищ занимается системный оператор KEGOC, который путем изменения режима работы ГЭС поддерживает уровень воды на оптимальной отметке, не давая сработать до мертвого уровня и не допуская превышения отметки максимального напорного уровня.

Государственный контроль

– Не секрет, что каждое гидротехническое сооружение несет потенциальный техногенный риск. Можно ли говорить о гарантированной безопасности объектов Усть-Каменогорской станции?

– Известно, что бетон набирает силу, укрепляется в течение 100 лет. В 2022 году станция отметила 70-летие. Образно говоря, плотина Усть-Каменогорской ГЭС еще в молодом возрасте.

По казахстанскому законодательству все гидротехнические сооружения станций должны проходить различные обследования – комплексные, многофакторные, периодические. И наша ГЭС их проходит. Создаются комиссии с участием уполномоченного органа – республиканского Комитета водного хозяйства, а также представителей генерального проектировщика института «Ленгидропроект».

Обследования позволяют выявлять начинающиеся разрушения бетона. Но сегодня это не проблема, поскольку для ее устранения есть современные надежные материалы.

Обследования и поддержание в надежном состоянии гидротехнических сооружений относится не только к крупным станциям, но и к малым. На Востоке страны, включая область Абай, больше 200 таких объектов. Некоторые, созданные в основном для ирригации, возможно, находятся в частной собственности.

Я, как специалист, считаю, что все гидротехнические сооружения должны находиться под государственным контролем. Здесь больше вопрос четкого регламентирования работы ГЭС. Деятельность гидрообъектов, требования к их содержанию, взаимодействие с другими отраслями должны быть закреплены в нормативно-правовых актах на государственном уровне.

Если есть четкие правила функционирования и требования к их исполнению, любой собственник будет им следовать. Гидроэнергетическая безопасность страны должна быть под государственным контролем независимо от того, к какой форме собственности относится тот или иной объект. Собственник обязан финансировать все мероприятия по безопасности.

Возможно, средства, которые их владельцы зарабатывают на воде, не покрывают затрат, но это ответственность собственника – изыскать средства на обеспечение безопасности.

Что касается Усть-Каменогорской ГЭС, то у нас необходимые инвестиции заложены в тарифе. Каждый год мы защищаем наши программы на площадке Минэнерго и обращаем внимание на полное исполнение требований по надежному состоянию.

В тарифе учтены материалы и работы, связанные с эксплуатацией гидротехнического, гидромеханического, электрического оборудования.

Основное оборудование, крупные запчасти изготавливаются в России. Если там дорожает металл, мы вынуждены учитывать это в нашем тарифе. Например, сейчас мы готовимся к модернизации четвертого агрегата. Вес его рабочего колеса – 120 тонн. Для сравнения: новое рабочее колесо, которое в 2020 году поменяли в гидроагрегате № 1, – 86 тонн.

Лопатки турбины тоже огромных размеров, их делают без сварки, из поковки. У нас в Казахстане такое оборудование не изготавливают, его можно приобрести только за пределами страны. А вот более мелкие детали, расходные материалы можно было бы закупать и в Казахстане. Работы по модернизации проводят наши казахстанские компании. Поэтому модернизация станции дает рабочие места местному населению.

– Какие сложности Вы видите в развитии гидроэнергетики региона?

– Снова повторю: в основу нужно ставить решение задачи сбережения пресной воды, ее аккумулирования по Иртышу. Это актуально и для нормальной работы канала имени Сатпаева, особенно в период маловодных лет. Напомню, что средний цикл водности составляет 12 лет, долгосрочный – 24 года. И когда воды становится меньше, нам нужно ее накапливать в период паводков, из года в год.

Если не касаться технических вопросов, то одна из самых серьезных проблем – это кадры. Наша профильная энергетическая ассоциация делала прогноз по республике – цифры удручающие. В ближайшие годы дефицит производственного персонала в отрасли достигнет 15 тысяч человек. Нам уже не хватает специалистов.

Сейчас многие молодые люди, получив образование, пытаются найти себя во фрилансе, хотят работать в свободном режиме. Я своим детям, например, объясняю, что это большой труд – ходить каждый день на работу, особенно в энергетической отрасли, где непрерывное производство, ночные смены, работа в выходные и праздничные дни.

Хочу, чтобы молодежь понимала: обеспечивать надежное производство электроэнергии очень важно. Хочется, чтобы профессия энергетика была престижной, поэтому в нашем тарифе «сидит» нормальный фонд заработной платы.

По сравнению с прошлым годом на 1 января 2024 года тариф по нашей станции с учетом всех надобностей ГЭС вырос на 10 процентов. Этого пока достаточно на ближайший год.