Початковий етап розвитку гідроенергетики (кінець ХІХ–початок ХХ ст.)

З 2006 року ведуться роботи в рамках 2-го етапу реконструкції, які також співфінансуються за рахунок котів МФО (кредит МБРР $ 166 млн, ЄБРР 200 млн євро та ЄІБ 200 млн євро). В рамках другої черги реконструкції (2006-2017 рр.)  передбачається  виконати  модернізацію  ще 64 гідроагрегатів. На даний час уже проведено реконструкцію ГЕС першої черги Дніпровського каскаду і 19 гідроагрегатів другої черги [17].

В результаті реалізації даного Проекту очікуються поліпшення оперативної стабільності та надійності електропостачання, шляхом:

• реабілітації   гідроелектростанцій   за   допомогою    відновлення 46 гідроагрегатів та відповідного обладнання на дев’яти гідроелектростанціях;
• відновлення та модернізації існуючих, а також установки нових систем моніторингу безпеки гідроспоруд, відновлення дренажних споруд та затворів водозливу на шести греблях на Дніпрі і на одній греблі на Дністрі;
• інституційного розвитку компанії ПАТ «Укргідроенерго» за допомогою створення інформаційної системи управління (ІСУ) в масштабах усієї компанії [15].

 

2.2. Роль гідроенергетики у забезпеченні стійкості ОЕС України

Існуюча на даний час структура потужностей генерування електроенергетики (Рис. 2.2.1) формує дефіцит маневрених та резервних потужностей ОЕС України. Різниця потужностей у щоденному графіку навантаження системи (різниця максимуму та мінімуму протягом дня) сягає 8000 МВт у період максимального зимового енергоспоживання  та  біля 5000 МВт у літній період [4].

Надлишок потужності в нічні години, при дуже обмежених можливостях  маневрування  ускладнює6   не  тільки  стійкість  роботи  ОЕС України, але й спроможність підтримувати необхідну якість регулювання міждержавних перетоків енергії у рамках синхронної роботи ОЕС України із системами інших країн. Окрім того, вимога забезпечення якості електроенергії та надійності енергосистеми в умовах відхилення фактичних величин потужностей генераторів і споживачів системи протягом доби, вимагає існування належного рівня маневрених потужностей.

На даний час саме гідроенергетика в основному виступає головним джерелом високомобільного резерву. Однак, сьогодні у балансі потужностей ОЕС України потужність гідроелектростанції складає біля 10 %, проти 16 % оптимальних. Для розв’язання проблеми необхідно будівництво додаткових гідро- і гідроакумулюючих потужностей.

Відповідно до базового сценарію оновленої Енергетичної стратегії України на період до 2030 року передбачається наступна структура виробництва електроенергії на період до 2030 року, млрд кВт·год. (Таблиця 2.2.1) [5].

Таблиця 2.2.1

Структура виробництва електроенергії на період до 2030 року, млрд кВт•год.

Стаття балансу	2010 (факт)	Прогноз
		2015	2020	2025	2030
І. Ресурси, всього	189,9	215,0	236,0	259,0	282,0
1. Виробництво, всього	188,0	215,0	236,0	259,0	282,0
1.1 Виробництво електроенергії на АЕС	89,0	96,0	116,0	126,0	133,0
1.2 Виробництво електроенергії на ГЕС	12,0	12,0	13,0	14,0	14,0
1.3 Виробництво електроенергії на ГАЕС	1,0	3,0	7,0	7,0	7,0
1.4 Виробництво електроенергії на ТЕС – вугілля	68,0	82,0	75,0	83,0	92,0
1.5 Виробництво електроенергії на ТЕС - газ	0,0	2,0	2,0	2,0	2,0
1.6 Виробництво електроенергії на ТЕЦ і блок-станції	18,0	19,0	20,0	21,0	21,0
1.7 Виробництво електроенергії на ВДЕ	0,0	1,0	4,0	7,0	13,0
2. Імпорт	1,9	0	0	0	0

 

Передбачається, що реконструкція з продовженням строку експлуатації на 30-40 років понад 3,2 ГВт потужностей гідроелектростанцій та побудова нових потужностей дозволить досягнути істотного збільшення загальної потужності гідроелектростанцій ОЕС України. Таким чином, встановлена потужність ГЕС та ГАЕС, відповідно до прогнозу Енергетичної стратегії України на період до 2030 року досягне 16 % від загальної потужності ОЕС України, що забезпечить належний рівень маневрових та резервних потужностей (рис. 3). Обсяг додатково виробленої електроенергії (у середньо-багаторічному обчисленні) збільшиться на 8 млрд кВт·год.

Рис. 2.2.1 Баланс встановлених потужностей у базовому сценарії

Сьогодні уже реалізується ряд проектів розвитку гідроенергетики. Зокрема ПАТ «Укргідроенерго» успішно реалізує проекти розвитку нових потужностей, передусім маневрених потужностей [12].

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

РОЗДІЛ 3. ГІДРОЕНЕРГЕТИКА: НЕДОЛІКИ ТА ПЕРЕВАГИ

Гідроенергетика відноситься до області господарсько-економічної діяльності людини, є сукупністю великих природних і штучних підсистем, що служать для перетворення енергії водного потоку в електричну енергію.

    Переваги використання гідроенергетики:

- використання відновлюваної  енергії;

- є дуже дешевою електроенергія;

- робота не супроводжується  шкідливими викидами в атмосферу;

- швидкий (щодо ТЕЦ / ТЕС) вихід на режим видачі робочої  потужності після включення станції [11].

    Недоліки використання гідроенергетики:

- затоплення орних земель;

- будівництво ведеться  там, де є великі запаси енергії  води;

- на гірських річках  небезпечно через високу сейсмічність районів;

- скорочені і нерегульовані пропуски води з водосховищ по 10-15 днів призводять до перебудови унікальних заплавних екосистем по всьому руслу річок, як наслідок, забруднення річок, скорочення трофічних ланцюгів, зниження чисельності риб, елімінація безхребетних водних тварин, підвищення агресивності компонентів гнусу (мошки) через недоїдання на личинкових стадіях, зникнення місць гніздування багатьох видів перелітних птахів, скорочення потоку біогенних речовин в океани [19].

Сучасна гідроенергетика в порівнянні з іншими традиційними видами електроенергетики є найбільш економічним та екологічно безпечним способом отримання електроенергії. Мала гідроенергетика йде в цьому напрямі ще далі. Невеликі гідроелектростанції дозволяють зберегти природний ландшафт, не впливають на довкілля не тільки на етапі експлуатації, а й у процесі будівництва. При послідуючій експлуатації відсутній негативний вплив на якість води, вона повністю зберігає первинні природні властивості. В річках зберігається риба, вода може використовуватися для водопостачання населенню.

Для малої гідроенергетики найбільш складним технічним питанням є проектування турбоагрегатів для заданого потоку води чи протилежне завдання: створення заданої витрати й швидкості води для даної турбіни.

Проектування та установка гідротурбін мають свої особливості, які відрізняють їх від парових і газових турбін. Парові та газові турбіни працюють у комплекті з відповідним чином спроектованими і підібраними джерелами енергії, які однозначно відповідають номінальній потужності агрегатів. При проектуванні гідроагрегатів завжди існує діапазон оцінки потужності потоку робочого тіла, що створює проблеми для проектування та будівництва [21].

Найбільш трудомістким та складним процесом для гідростанцій є спорудження захисних і напірних дамб, а також водоспадних каналів. Зведення цих споруд останніми роками набагато спростилося завдяки використанню нових матеріалів і готових виробів.

Незаперечною перевагою гідростанцій є їхня стійка, стабільна робота в мережі, на яку не впливають час доби і сезонні зміни. Слід зазначити, що малу залежність від сезонних змін вдається забезпечити не для всіх гідростанцій. Найбільше піддаються впливу сезонних змін малі ГЕС крайнього півдня та північних регіонів. Тому місце будівництва старанно вибирається [13].

Досвід деяких держав свідчить, що освоєння потенціалу малих річок із використанням малих ГЕС допомагає вирішити проблему поліпшення енергопостачання. Найбільш ефективними є малі ГЕС, які будуються на наявних гідротехнічних спорудах.

На відміну від інших поновлювальних джерел електроенергії, таких, як сонце, вітер, мала гідроенергетика практично не залежить від погодних умов і спроможна забезпечити стійку подачу дешевої електроенергії споживачу [7].

Ще одна перевага малої енергетики – економічність. За умов, коли природні джерела енергії (нафта, природний газ, вугілля) вичерпуються, постійно дорожчають, використання дешевої, доступної, поновлювальної енергії річок, особливо малих, дозволяє виробляти дешеву електроенергію. До того ж, будівництво об’єктів малої гідроенергетики низьковитратне і швидко окупається. При суміщеному графіку розробки проектної документації, виготовлення обладнання, будівництва та монтажу мала ГЕС вводиться в експлуатацію за 15-18 місяців. Реконструкція виведеної раніше з експлуатації малої ГЕС обійдеться в 1,5-2 рази дешевше, ніж нове будівництво [4].

Основним заходом щодо зниження впливу на водні ресурси, є мінімізація резервного водоймища. Хоча його створення не є типовим для малих ГЕС, у деяких випадках будівництво греблі необхідне для накопичення ресурсу води або для створення гідравлічного напору в місцевостях із пологим рельєфом.

Малі ГЕС не завдають помітних збитків довкіллю навіть у тому випадку, коли створюється штучне водосховище з метою регулювання рівня річки. За допомогою спеціальних приладів за греблею річкова вода наповняється повітрям, у результаті чого рівень кисню у воді збільшується. Для регулювання переміщення риби використовуються екрани і бар’єри, включаючи акустичні екрани та бар’єри. При наявності мігруючих видів риб споруджуються рибопроводи, які дозволяють рибі рухатися вверх по течії. В цілому вплив малої гідроенергетики на риб і водні екосистеми є незначним, за виключенням випадків, коли не вживаються спеціальні захисні заходи [5].

Слід зазначити, що негативний вплив на довкілля, що є характерним для великих ГЕС (порушення теплового, гідравлічного і кліматичного стану місцевості), не є характерним для малих ГЕС, які в більшості випадків використовують природні водні напори без необхідності будівництва масштабних гідротехнічних споруд.

Згідно з міжнародною класифікацією за нормативом ООН, до малої гідроенергетики належать гідроелектростанції потужністю до ЗО МВт, при цьому розрізняють мікро-ГЕС потужністю до 100 кВт включно, міні-ГЕС потужністю до 1000 кВт включно і малі ГЕС потужністю більше 1 МВт і до ЗО МВт [18].

Такі потужності, однак, слід вважати умовними, оскільки є багато станцій із встановленою потужністю, яка перевищує зазначену межу, однак за капітальними витратами, конструкційним оформленням, компонуванням та одиничною потужністю агрегатів їх не можна віднести до великих ГЕС (передусім за обсягами попередніх робіт із будівництва гідротехнічних споруд.

Малу гідроенергетику в першу чергу слід використовувати у віддалених і важко доступних районах, де поблизу немає ліній електропередачі і куди постачання органічного палива пов’язане з великими витратами часу, а також із технічними та економічними труднощами. При цьому найбільший ефект від будівництва ГЕС буде отримано на природних гідротехнічних спорудах [17].

Сьогодні ця технологія отримання електрики є технічно вивіреною та   економічно вигідною. Мала ГЕС зі встановленою потужністю 1 МВт може виробляти 6000 МВт-год/рік, запобігаючи при цьому емісії 4000 т вуглекислого газу, що була б викинута в довкілля при виробленні такої ж кількості електроенергії станцією, що працює на вугіллі.

Мала гідроенергетика має особливе значення для країн з економікою, що розвивається, в першу чергу, завдяки забезпеченню принципу децентралізації, вироблена електроенергія звичайно передається низьковольтною розподільчою мережею відносно невеликій кількості споживачів, розташованих поблизу від ГЕС. Ця енергія може використовуватися для освітлення будинків, для забезпечення електричною енергією водонапірних станцій, для обмолоту зерна, в текстильній, деревообробній та інших галузях промисловості [8].

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

РОЗДІЛ 4. ПРІОРИТЕТИ РОЗВИТКУ ГІДРОПОТЕНЦІАЛУ УКРАЇНИ

Пріоритетом розвитку гідроенергетики України відповідно до оновленої редакції Енергетичної стратегії України на період до 2030 року визначено будівництво додаткових гідро- і гідроакумулюючих потужностей:

• 2011-2015 рр. – завершення першої черги Дністровської ГАЕС, першої черги Ташлицької ГАЕС;
• 2015-2020 рр. – будівництво другої черги Ташлицької ГАЕС;
• 2015-2020 рр. – будівництво другої черги Дністровської ГАЕС;
• продовження будівництва Канівської ГАЕС потужністю 1000 МВт з пуском першого гідроагрегата в 2015 році;
• завершення проектування до 2014 р. та розширення Каховської ГЕС потужністю 270 МВт до 2020 році;
• реконструкції та розширення Теребля-Рікської  ГЕС (27 МВт) зі збільшенням потужності на 30 МВт до 2020 р.;
• оцінка перспективи та потенційна побудова на Закарпатті Тереблинської ГАЕС (1100 МВт) і Теребля-Рікської ГАЕС (1000 МВт) [1].