Раздел 2. Гидроэнергетические ресурсы, их использование. Принципиальные схемы, параметры, режимы работы ГЭС и ГАЭС

За економічним розвитком Російська імперія відставала від промислово розвинених країн Заходу і продовжувала залишатися аграрною країною, в якій концентрація робочої сили в промисловості в порівнянні з високорозвинутими капіталістичними країнами була більшою, ніж концентрація виробництва. У сільському і лісовому господарстві було зайнято 75% населення, тоді як в промисловості, зв'язку і на транспорті – всього лише 11%. Надто обмежено використовувалися багатющі природні ресурси країни. Вся промисловість країни була зосереджена в декількох промислових центрах.

Ha рубежі XIX і ХХ століть 80% палива (дрова, вугілля, торф, нафта, мазут, гас), що видобувалося в Росії, використовувалося для отримання «парової сили» в індивідуальних котельних і парових машинах в широко розвиненому мануфактурному, металообробному і продовольчому виробництвах. Ці три галузі переважали в економіці Росії. Решта палива використовувалася переважно на залізничному транспорті та судах.

У 1886 р. в Санкт-Петербурзі було зареєстроване промислово-комерційне «Товариство електричного освітлення 1886 р.» (або «Товариство 1886 р.»), засноване групою комерційних підприємств і банків.

Воно мало декілька відділень в містах і зробило дуже великий внесок у розвиток електричної галузі промисловості Росії.

Першим московським контрактом «Товариства 1886 р.» став договір від 31 липня 1887 р. про включення в роботу локомобільної блок-станції для освітлення торговельних рядів і квартир прибуткового дому-пасажу купця Постнікова (нині – будівля театру ім. Ермолової). Услід за цим в 1888 р. в Георгіївському провулку була пущена невелика локомобільна електростанція. А в 1897 р. на Раушській набережній увійшла до ладу перша паротурбінна електростанція потужністю 2000 к.с. (1470 кВт). Спочатку вона працювала на нафті, але з 1915 р. перейшла на підмосковний торф.Мал. 13.1. Електростанція акціонерного товариства «Сіменс–Гальське» у Санкт Петербурзі. Кінець ХІХ ст.

 Мал. 13.2. Центральна електростанція у Царському Селі. Кінець ХІХ ст.

Досвід створення таких районних станцій, що працювали на місцевому, а не на привезеному здалеку паливі та забезпечували електроенергією крупний промисловий регіон, був вперше реалізований під Москвою в 1914 році. Поблизу Богородська (згодом – м. Ногінськ) спорудили торф'яну електростанцію «Електропередача», енергія від якої передавалася споживачам в Москві по високовольтній лінії напругою 70 кВ. Крім того, вперше в Росії цю станцію включили паралельно з іншою. Нею стала працююча в Москві з 1897 р. електростанція на Раушській набережній (нині – 1-ша МОГЕС). У 1915 р. на нараді щодо проблем використання підмосковного вугілля і торфу виступив з доповіддю директор станції «Електропередача» Г.М. Кржижановський (1872–1959). У його доповіді вже містилися всі ті головні принципи енергобудівництва, які через п'ять років стали основою майбутнього плану ГОЕЛРО.

Відставання в комерційному використанні передових світових досягнень науки і техніки в Росії було мінімальним. Згадана московська електростанція на Раушській набережній була першою на ті часи великомасштабною комерційною станцією. Великомасштабне комерційне використання електроенергії почалося в США з першої половини 90-х років XIX в. І в цей же час почалося будівництво Раушської електростанції.

Потреба в електромоторах, проводах, кабелях і т.п. привела надалі до розвитку електротехнічної промисловості, яка в свою чергу дозволила розширити використання електрики для електрифікації залізниць і, нарешті, приступити до поглиблення електрифікації економіки Росії. Це в свою чергу вимагало наростаючого розвитку електроенергетики, планування і спорудження електростанцій на різних видах палива і різних первинних енергоносіях. Всі ці природні етапи були успішно пройдені ще в дожовтневій Росії (мал. 13.1–13.3).

Головною рушійною силою в розвитку електроенергетики був приватний капітал (зарубіжний і російський), що включився в електричну справу вже в 80-х рр. На початку 1899 р. був підписаний договір про створення синдикату німецьких електротехнічних фірм, які вже давно діяли в Росії:

«Сіменс – Гальське», «Уніон», АЕГ. У тому ж році був створений «Великий російський банківський синдикат 1899 р.» для фінансування робіт по електротехнічному розвитку. У числі перших практичних справ синдикату було електричне освітлення вулиць Петербургу, спорудження в ньому трамваю, те ж саме було зроблено в Москві та її передмістях (до 10 км від московських застав). До речі, перший електричний трамвай в Москві був пущений в 1899 р.

За період з 1895 по 1899 р. капіталовкладення російських підприємців в електротехнічну і електричну промисловість склали 22,3% всіх інвестицій. Інші – іноземний капітал, в якому переважали німецький (42,5%) і бельгійський (30,3%). Це пояснювалося протекціоністською політикою уряду, спрямованою на заохочення іноземних електротехнічних концернів до створення на території Росії дочірніх підприємств, що виробляли власні, переважно німецькі, електротехнічні товари, але вже під російською маркою. Бельгійські капітали йшли в основному в підприємства електричного трамваю і в освітлення.

Усередині фінансової групи, що здійснювала керівництво «Товариством 1886 р.», центр тяжіння поступово переміщувався до німецького банківського капіталу. Не дивлячись на кризу, яка вибухнула в 1900– 1909 рр., і депресію, район застосування капіталів «Товариства 1886 р.», раніше обмежений Петербургом, Москвою і Баку, розширився в напрямі західних губерній Росії.

За перші 10 років XX століття іноземні капіталовкладення в дочірні підприємства електротехнічної промисловості Росії зросли на 65%, а в електроосвітлювальну і трамвайну сфери – на 205 і 580% (!) відповідно. Одночасно відбулося падіння частки російського національного капіталу в цих сферах.

Як не дивно, розвитку електротехнічної промисловості сприяла війна з Японією, зокрема, великі втрати в Цусимській морській битві 1905 р. Потрібно було замовити спорудження нових кораблів на Заході. Ці кораблі оснащувалися західним електросиловим устаткуванням систем обслуговування корабельного озброєння. Але нові військові кораблі, що споруджувалися на російських верфях, оснащувалися вже російським електросиловим устаткуванням і механізмами з електричним приводом.

Важливе місце в планах як російських банків, так і німецьких електроконцернів у цей період займали проекти електрифікації російських залізниць. Проект електрифікації Санкт-Петербурзького залізничного вузла почав розроблятися наприкінці 1909 р. У першу чергу планувалося електрифікувати ділянки дороги до Оранієнбаума, Гатчини і Любані. Розробка технічних проектів фінансувалася німецькими електроконцернами.

У період передвоєнного промислового підйому 1910–1914 рр. знов розгорнулося інтенсивне залізничне будівництво. Воно фінансувалося державною скарбницею, великим числом російських банків і французьким банком Ротшільда.

У 1910 р. була укладена угода з концернами «Сіменс – Гальське» і «Вестінгауз» щодо будівництва Волховської гідроелектростанції (почато в тому ж році); електрифікації петербурзьких приміських ділянок залізниць і будівництва петербурзького метрополітену. У 1911 р. «Приватний банк» підписав угоду з банком «Французький кредит» на спорудження електрифікованої залізниці Владикавказ – Тифліс, а також електрифікованих ділянок залізниць в Криму, на Уралі та Алтаї. У 1912 р. було створене установче товариство для будівництва електрифікованої ділянки транссибірської залізничної магістралі Москва – Сергіїв Посад.

У роки передвоєнного підйому в «електричній справі» Росії число акціонерних товариств (АТ) в електротехнічній промисловості збільшилося з 12 до 23, а їх капітал з 1910 по 1914 рр. зріс на 71%. В електроенергетичній промисловості число таких товариств за ці чотири роки зросло з 13 до 24, а їх капітал – на 100%. За темпами розвитку у цей короткий термін електротехнічна і електроенергетична галузі економіки Росії переджовтневого періоду випередили середній темп приросту капіталів у російській промисловості. Іншими словами, енергетика Росії почала розвиватися темпами, які випереджали розвиток економіки країни, що було неодмінною умовою здорового стану суспільства і енергетичної безпеки його розвитку. До речі, в 1915 р., тобто вже під час війни, була добудована і пущена друга черга московської електростанції на Раушській набережній потужністю 21 тис. кВт.

Кількість трамвайних акціонерних товариств збільшилася за ці роки незначно – з 25 до 29, оскільки настало деяке насичення міськими електрифікованими транспортними послугами.

В обстановці конкуренції і наростання політичного тертя країн Антанти і Росії з Німеччиною німецькі концерни прагнули утримати і зміцнити свої позиції в Росії шляхом об'єднання з російськими підприємцями. На цій основі був побудований завод динамо-машин з електрифікованим виробництвом в Санкт-Петербурзі, реконструйований завод слабкострумового устаткування та ін.

Після Лютневої революції Тимчасовий уряд також намагався залучити зарубіжний капітал до продовження розвитку електрифікації Росії. Була одержана згода ряду іноземних компаній, зокрема американських («Вестінгауз»), на продовження робіт з електрифікації залізниць.

Слід сказати про найбільшого російського підприємця Гукасова і «Групу Гукасова», що утворилася в передвоєнні часи. В електротехнічній промисловості він почав діяльність як член правління «Товариства Бакинської електричної сили» в 1894 р., будучи нафтопромисловцем. До 1908 р. він володів крупним пакетом акцій в «Російському товаристві бездротового телеграфу і телефону». Потім зайняв провідні позиції в кабельному виробництві та в будівництві заводів – міднокатаного, дротяного і освинцьованих кабелів, почав будівництво заводу електромашин, став одним з головних засновників будівництва московського заводу «Динамо» з електрифікованим виробництвом. Гукасов купив у дочірнього відділення концерну «Вестінгауз» завод електричного устаткування (також електрифікований), а також грав керівну роль в акціонерному «Товаристві російських кабельних і металопрокатних заводів», згодом названому «Рускабель».

Напередодні першої світової війни частка російських капіталів у виробництві електротехнічного устаткування складала 30,2% (проти 16,2% у 1909 р.), а німецького – 60,4%.

Мал. 13.3. Трансформаторна підстанція. Початок ХХ ст.

Найбільш відсталим в Росії залишалося лампове виробництво. Переважав імпорт ламп розжарювання. Але вже під час війни в Москві був побудований електроламповий завод «Світлана» з електрифікованим виробництвом.

У 1912 р. утворилося «Петербурзьке товариство електропередачі сили водоспадів». За участю банків були створені фінансові групи для використання цієї сили в районі, що примикав до Санкт-Петербургу, і в Карелії, а потім для цієї ж мети було створено товариство «Іматра». У 1913 і 1914 рр.

«Петербурзьке товариство електропередачі сили водоспадів» представило проекти будівництва декількох електричних станцій, зокрема однієї потужністю 250 тис. кВт у Фінляндії, яка тоді входила до складу Росії.

У ці передвоєнні роки загострилася боротьба за вплив на електротехнічну промисловість. Конкуренти почали тіснити «Товариство 1886 р.». Утворилося «Петербурзьке товариство електричних споруд», а в Москві – товариства «Електропередача», «Товариство електричних центральних станцій» і «Центральна електрична компанія» (1911 р.). За угодою з міською управою вони зобов'язувалися побудувати електростанцію потужністю не менше 9 тис. кВт з кабельною мережею завдовжки 100 км. Термін концесії закінчувався лише в 1945 р. (!). Місце будівництва було обране в Богородську, в 70 км від Москви. До консорціуму товариств увійшли «Німецький банк», «Електробанк», «Товариство 1886 р.» та ін. Електростанція була пущена в 1914 році.

Привертали увагу і дніпровські пороги. У 1912 р. утворився консорціум товариств і банків з вивчення можливості спорудження каналу Волга – Дон, водного шляху в порожистій частині Дніпра і «використання електричної сили падіння води», тобто спорудження гідроелектростанції. Для будівництва цього комплексу були залучені німецькі концерни АЕГ, «Сіменс–Гальське», французьке товариство «Батіньоль», швейцарська компанія і ряд російських банків. Експертизу проекту потужної ГЕС і судноплавного каналу у порогів провели німецькі експерти. Російські капітали були представлені переважно «Товариством електричної сили водоспадів» з гарною перспективою збільшення їх частки в реалізації цього найбільшого на ті часи проекту.

Розширення електротехнічного виробництва було також викликано збільшенням вельми прибуткових замовлень на спорудження військових кораблів на російських верфях. Тільки за 1912–1913 рр. «Загальна компанія електрики» виробила електротехнічне устаткування для 7 лінкорів, 6 крейсерів, 17 міноносців. У виконанні замовлень для військового флоту брали участь 6 електротехнічних товариств. Балтійський суднобудівний завод, що будував військові кораблі, додатково до цього взяв підряд на виготовлення електроустаткування для них.

Все це в свою чергу збільшило потребу в електропровідній продукції. Була укладена синдикатна угода в області цього виробництва. У синдикат, названий АТ «Електропровід», увійшли: товариство «Сполучені кабельні заводи», промислово-банківська «Група Гукасова», «Рускабель» та інші.

У цілому за роки передвоєнного промислового підйому (1910–1914) приріст іноземних інвестицій в електроенергетичну і електротехнічну промисловість склав 63%, а інвестицій російського капіталу – 176%.

У табл. 13.1 наведено об'єми виробництва основних енергоносіїв в 1913 р. (у тис. т) і місце, яке займала Росія в світовому їх виробництві.

Отже, на рубежі ХIХ і ХХ сторіч в Росії окреслився інтенсивний розвиток електроенергетики. Це було пов'язане зі збільшенням виробництва електрики і поступовим витісненням нею пари, розвитком електричного освітлення міст, зародженням електричного транспорту і широким впровадженням електрики і електротехнічних процесів у промисловість. Електрика стає основою технічного прогресу.

Широке використання електроенергії пояснювалося такими унікальними її якостями, як простота перетворення в інші форми енергії, здатність до передачі на великі відстані, екологічна чистота, здатність до концентрації і безмежного дроблення потужностей до будь-яких величин, відносна легкість в управлінні процесами виробництва, передачі, розподілу і споживання, їх регулюванні. Електрика витісняла гасове освітлення, що дозволяло знизити ризик виникнення пожеж і значно поліпшити санітарно-гігієнічні умови житла і робочих приміщень. Електрифікація промисловості зробила можливим перехід від колективного приводу механізмів і машин до індивідуального електроприводу. Для виробництва електроенергії почали будуватися електростанції, причому в основному трьох типів: загального призначення (переважно для освітлення будівель і вулиць), промислові та трамвайні з нижчою частотою струму. Будівництво електростанцій та електрифікація міст зумовили прискорений розвиток енергомашинобудування. Проте всі електростанції, які будувалися в Москві, Санкт-Петербурзі, Києві, Баку, Ризі, в інших містах, мали обмежене (від одного до декількох десятків) число споживачів і енергетично не були пов'язані між собою. Мало того, значенням величин їх струму і частот був властивий колосальний розкид, оскільки ніякої єдиної системи при розробці цих станцій не існувало.

Не дивлячись на вказані недоліки, це був час певного техніко-економічного підйому Росії, яка через ряд історичних причин на декілька десятиліть пізніше Західної Європи і США вступила в епоху капіталістичних відносин. Особливістю цього підйому було значне зростання важкої промисловості, що спонукало уряд стимулювати створення в Росії нових галузей промисловості. Розвивається електромашинобудування, що є основною технічною базою розвитку електроенергетики.

Між тим вітчизняна електротехнічна школа вважалася однією з кращих в світі. Діяльність її координувалася VI (електротехнічним) відділом Російського технічного товариства (мал. 13.4), а також всеросійськими електротехнічними з'їздами, яких з 1900 по 1913 рік відбулося цілих сім. На цих з'їздах розглядалися як технічні, так і суто стратегічні проблеми, зокрема, питання про те, де краще будувати теплові електростанції: безпосередньо в промислових регіонах з тим, щоб підвозити до них паливо, або, навпаки, в місцях видобутку цього палива, щоб потім передавати електроенергію лініями електропередачі.

У міру зростання енергобудівництва в Росії фахівці все більше переконувалися в тому, що країні потрібна єдина загальнодержавна програма, яка пов'язала б розвиток промисловості в регіонах з розвитком енергетичної бази, а також з електрифікацією транспорту і житлово-комунального господарства. На електротехнічних з'їздах неодноразово приймалися резолюції про державне значення електропостачання, необхідність спорудження крупних електростанцій поблизу паливних родовищ і в басейнах річок та сполучення цих станцій між собою за допомогою розвиненої мережі ліній електропередачі.

Мал. 13.4. Емблема Російського технічного товариства, створеного у 1881 році

Перед Жовтневою революцією потужність всіх російських електростанцій складала лише 1,192 млн. кВт. Електростанції Росії були розраховані на задоволення мінімальних потреб крупних міст (Москви, Петербургу, Києва, Риги, Харкова, Самари та ін.) і окремих промислових підприємств. У 1916 р. на них було вироблено 2575 млн. кВт·год електроенергії (по виробництву електроенергії царська Росія в 1913 р. була на восьмому місці в світі). Одинична потужність електростанцій досягала 55 тис. кВт, освоєна напруга – всього 70 кВ. Протяжність найбільших електричних мереж Росії не перевищувала 100 км, а споживання електроенергії складало 12,8 кВт·год за рік на душу населення; благами електроенергії користувалися тільки 20% населення країни.

Таблиця 13.1. Показники енергетики Росії в 1913 році

Вид продукції	Об’єм виробництва	Місце Росії у світовому виробництві
Кам’яне вугілля, тис. т	29043	6
Нафта, тис. т	9140	2
Електроенергія, млрд. кВт·год	2,04	8
Сумарна потужність електростанцій, млн. кВт	1,14	-

 

Підвішування проводів на ВЛ 110 кВ (1926 р.)