ЧАСТИНА 2. Об’єднані енергосистеми та енергоутворення

Виробництво електроенергії за рахунок використання відновлюваних природою гідроенергетичних ресурсів належить до найважливіших природоохоронних і ресурсозберігаючих технологій на відміну від виробництва електроенергії за рахунок використання горючих корисних копалин, таких як природний газ, нафта, кам`яне вугілля, – непоновлюваних природних ресурсів, близьких до вичерпання в доступний для огляду період.

Третина країн світу забезпечує більше половини своїх потреб в електроенергії за рахунок ГЕС, а в ряді країн (Парагвай, Норвегія й ін.) ГЕС забезпечують більш 90% потреб в електроенергії. Слід зазначити, що такі економічно розвинені країни, як Італія, Швейцарія, Франція, де особливо суворі вимоги природоохоронного законодавства, освоїли свій економічно ефективний гідроенергетичний потенціал на 95–98%, Японія – на 90%, Німеччина – на 86%, США – на 82%.

На рівні 2000 р. усіма ГЕС вироблено 2650 млрд. кВт.год електроенергії, що склало близько 19% її світового виробництва. Для виробництва такої кількості електроенергії на ТЕС треба було б щорічно спалювати більш 1 млрд. т у.п., що призвело б до важких негативних наслідків для навколишнього середовища.

ГЕС, заміняючи альтернативні ТЕС, запобігають викидам у навколишнє середовище величезної кількості забруднюючих речовин, зберігають життя й здоров`я людей.

В об`єднаних енергосистемах ГЕС і ГАЕС, покриваючи найбільш складну пікову зону графіка навантажень, а ГАЕС, закриваючи нічні провали, виконуючи функції аварійного й частотного резервів енергосистеми, забезпечують надійне електропостачання населення, комунального господарства, промисловості й сільського господарства, запобігають відключенню споживачів в аварійних ситуаціях і пов`язаним із цим можливим негативним наслідкам для навколишнього середовища.

Комплексне використання водних ресурсів найбільш ефективне для соціально-економічного розвитку суспільства, поліпшення умов життя населення, охорони навколишнього середовища зі зменшенням втрати земель за рахунок багатоцільового призначення водоймищ гідроенергетичних об`єктів, що здійснюють регулювання стоку ріки.

У різних кліматичних умовах ріки характеризуються вкрай нерівномірним розподілом стоку як протягом року, так і в багаторічному розрізі. Наприклад, на ріках України, європейської частини Росії й Західного Сибіру, Скандинавії, північної частин и США й інших, що постачаються від танення снігу, у період весняної повені протікають до 60–70% обсягу річного стоку. Ріки Південно-Східної Азії й інших районів, що постачаються тропічними дощами й дощами мусонів, характеризуються тим, що в літній період за кілька місяців мокрого сезону протікають до 70–80% обсягу річного стоку. В умовах украй нерівномірного стоку рік саме створення водоймищ дозволяє ефективно використовувати водні ресурси.

Крім того, водні ресурси у світі розподілені вкрай нерівномірно, у багатьох випадках і в межах однієї країни, що викликає необхідність їх перерозподілу шляхом подачі води з водоймищ каналами в маловодні райони. Так, в Україні з водоймищ Дніпровського каскаду ГЕС більше 4 км 3 /рік води подається в маловодні райони Криму, Донбасу, Кривого Рогу й ін.

Загальні ресурси річкового стоку всіх країн світу оцінюються в 37 тис.км 3 /рік, з них повне водоспоживання на рівні 2000 р. оцінюється в 6 тис.км 3 /рік, у тому числі безповоротне – 3–3,8 тис.км³ /рік.

Вода займає особливе місце серед природних ресурсів, вона використовується у всіх циклах виробництва й натуральноприродного відтворення, у всіх сферах життєзабезпечення живої матерії, будучи найважливішим фактором, що визначає життя людей.

Для підвищення ефективності використання водних ресурсів і зниження водоспоживання передбачається широке впровадження водозберігаючих технологій, замкнутих циклів, заходів щодо зменшення втрат води, інших технологічних, а також законодавчих заходів.

На даний час принцип комплексного використання водних ресурсів залишається основним принципом при будівництві гідроенергетичних об`єктів у всіх країнах світу.

Забезпечення населення водою, водопостачання комунального господарства й промисловості. Проблема забезпечення постійно зростаючого водоспоживання населення й промисловості є актуальною для більшості країн. За прогнозами до 2025 р. 3,5 мільярди чоловік будуть жити в країнах з обмеженим водопостачанням. В Україні водоймища Дніпровського каскаду ГЕС використовуються для водопостачання населення, комунального господарства й промисловості на території, де проживають близько 35 млн. чоловік.

У країнах, де основна частина електроенергії виробляється ТЕС і АЕС, до 50–80% водоспоживання в промисловості припадає на теплоенергетику, наприклад у ФРН – 54%, у США – 68%, в Україні – до 80%.

Забезпечення зрошення, сільськогосподарського водопостачання, які є одними з основних водокористувачів. Їх водоспоживання становить близько 60% загального водоспоживання, а безповоротне – більше 80%. Зрошення земель для підвищення врожайності широко застосовується у світі в багатьох країнах, причому близько 40% таких земель зрошується водою, що забирається з водоймищ. Внесок водоймищ у виробництво продуктів харчування оцінюється в 12–16%. В Україні з водоймищ Дніпровського каскаду ГЕС зрошувалося більше 1 млн. га земель.

Захист від повеней у багатьох випадках є одним з найважливіших економічних, соціальних і природоохоронних завдань, розв`язуваних водоймищами. Історія людства знає чимало катастрофічних повеней, що призводили до затоплення величезних територій, загибелі сотень тисяч людей, знищення міст, сіл, посівів, найтяжчим наслідкам для природного середовища. У зв`язку з глобальним потеплінням клімату, подальшим господарським освоєнням річкових долин підвищується ймовірність повеней. Руйнівні повені, що мали місце в 1997–1998 р. у багатьох районах світу, призвели до найтяжчих наслідків у навколишньому середовищі. Так, сильні зливи, що випали в цей період у Центральному Китаїі, утворювали руйнівні паводки в басейні р. Янцзи, у зв`язку із чим біля 2,2 млн. місцевих жителів були переселені, а всього в Китаїі в 1998 р. від повеней постраждало 240 млн. чоловік, понад 56 млн. чоловік довелося тимчасово евакуювати, тисячі людин загинули.

Найефективнішим способом захисту від повеней є регулювання стоку водоймищами зі створенням у них противоповеневої ємності. Більш ніж в 75 країнах одним з найважливіших завдань побудованих водоймищ є запобігання повеней. Так, в Україні створення Дніпровського каскаду водоймищ ГЕС, у Росії – Волзько-Камського каскаду практично ліквідували загрозу повеней у басейнах цих рік, де проживають десятки мільйонів людей.

Регулювання паводків є одним з основних завдань найбільшої у світі ГЕС «Три ущелини» (Китай), де 22,2 км 3 (56% ємності водоймища) призначені для зрізання паводків.

Рибогосподарське й інші види використання природних ресурсів водоймищ. Значне збільшення площі водної поверхні й обсягу води водоймищ, розширення кормової бази дозволяють багаторазово збільшити рибні ресурси. На багатьох водоймищах для раціональної організації рибного господарства проводиться зариблення цінними породами риб (мал. 4.1), створюються рибоводні заводи, риборозплідники, штучні нерестовища й ін. Для нерестових міграцій прохідних риб улаштовуються рибопідйомники й рибоходи. Утворення нових районів і сприятливих умов для рибальства сприяє зайнятості місцевого населення.

Підвищення ефективності рибогосподарського освоєння водоймищ також пов`язане із забезпеченням формування структур і взаємозв`язків у водних екосистемах для збереження багатства генофонду тваринного світу рік. Так, рослиноядні види риб (білий амур, товстолобик й ін.) виконують функцію біологічної меліорації фітопланктону й макрофитів, що сприяє поліпшенню якості води.

Рекреаційне використання водоймищ ГЕС має дуже важливе значення, дозволяючи суттєво підвищити їх економічну ефективність і соціальну значимість. Створення водоймищ у більшості випадків значно підвищує рекреаційні можливості завдяки великій водній поверхні, використанню інфраструктури, що залишилася після будівництва, включаючи дороги, інженерні комунікації, виконанню природоохоронних та інженерних заходів (озеленення прибережної зони, кріплення берегів, будівництво очисних споруд й ін.), а також завдяки благоустрою берегової зони в межах населених пунктів, включаючи зведення гідропарків, пляжів.

Мал. 4.1. Риби, якими заселяються водоймища: 1 – сазан; 2 – лящ; 3 – змійоголів; 4 – судак; 5 – білий амур; 6 – чудський сиг; 7 – товстолобик

Характерним прикладом такого використання є рівнинні водоймища Дніпровського каскаду ГЕС в Україні, Волзько-Камського каскаду ГЕС у Росії, каскаду ГЕС на р. Теннессі в США й ін.

На водоймищах у гірських або віддалених районах створюються туристичні й оздоровчі комплекси.

В Австрії каскади ГЕС, побудовані на р. Дунай і його притоках р. Інн, Енс і Драва, які протікають у гірській місцевості, утворюють великі спокійні водні простори, що органічно вписалися в природний ландшафт. Їх створення змінило природні умови й підвищило прибуток від володіння землею прибережних територій завдяки перетворенню їх в зони відпочинку. На водоймищах одержали розвиток водно-моторний, водно-лижний і вітрильний спорт, масовий туризм. За шириною, чистотою повітря, красою пейзажу ці водоймища не поступаються природним озерам.

Слід зазначити, що при спорудженні водоймищ в окремих важкодоступних районах з`являється можливість їх рекреаційного освоєння. Прикладом може служити водоймище Саяно-Шушенської ГЕС (Росія), здатне стати ядром унікального рекреаційного комплексу. Водоймище, створене арочно-гравітаційною греблею висотою 244 м і розташоване в мальовничій гірській місцевості, облагородило ландшафт. Гарні кліматичні умови, вдале сполучення водоймища із природним середовищем, наявна інфраструктура ГЕС забезпечили сприятливі передумови для створення в цьому районі рекреаційного комплексу, що має спортивно-оздоровчу спрямованість.

При проектуванні й будівництві найбільшої у світі ГЕС «Три ущелини» (Китай) велика увага була приділена розвитку рекреації й туризму. Створення грандіозного гідроенергетичного комплексу на р. Янцзи поряд із чудовими гірськими пейзажами може залучити туристів з усього світу. З огляду на це у проекті передбачене будівництво нового аеропорту в м. Ічан, розрахованого на 1,4 млн. пасажирів на рік.

По даним Бюро меліорації США на його водоймищах за рік відпочивають біля 50 млн. чоловік, що значно збільшує прибутки компаній, які володіють гідровузлами, і зменшує кількість супротивників гідроенергетичного будівництва.

ГЕС і їх водоймища, що приваблюють людей своєю унікальністю й неповторністю, створюють сприятливі умови для розвитку туризму, який перетворився в один з потужних видів бізнесу. Сотні тисяч туристів відвідують такі унікальні ГЕС, як Ітайпу (Бразилія – Парагвай), Дніпрогес (Україна), Красноярська (Росія) і багато інших. Прикладом ефективного використання водоймищ ГЕС для відпочинку й туризму є багато водоймищ Австрії, Німеччини, Франції, Швейцарії, США, Японії й інших країн. При цьому підвищується зайнятість і збільшуються доходи місцевого населення.

Як показує досвід рекреаційного використання багатьох водоймищ у США й країнах Західної Європи, його економічний ефект може бути порівняний з ефективністю інших учасників водогосподарського комплексу. Водночас рекреаційне використання позитивно впливає на екологічне й соціальне «обличчя» проекту, збільшуючи число його прихильників.

Забезпечення гарантованого санітарно-екологічного попуску в нижній б`єф у меженний період маловодних років для недопущення погіршення санітарноепідемічних і екологічних умов. У меженні періоди особливо маловодних років через різке зменшення витрат ріки (в 20–50 раз у порівнянні із середньо багаторічним) може не забезпечуватися нормальна робота господарсько-питних водозаборів, різко погіршитися якість води, створюється складна екологічна обстановка. Перерозподіл природного стоку завдяки використанню водоймищ сезонного й багаторічного регулювання є практично єдиним способом забезпечити гарантовану витрату в річці в маловодні роки не нижче санітарно-екологічного попуску.

Активізація процесів самоочищення води у водоймищах. Здійснюється за рахунок розбавлення забруднень, збільшення контактних зон, біологічної різноманітності.

Захист населення й навколишнього природного середовища при техногенних аваріях на площі водозбору. Завдяки акумуляції великих обсягів води й забезпеченню регульованих попусків у нижній б`єф водоймища ГЕС відіграють важливу роль у запобіганні негативних наслідків хімічного, радіоактивного й інших забруднень водних мас, викликаних техногенними аваріями на площі водозбору. Так, в Україні при аварії в 1983 р. на Стебниковському хімкомбінаті (Львівська область) через прорив огороджувальних дамб його відстійників з них на верхній ділянці ріки Дністер у воду були скинуті сольові розчини. Нависла серйозна погроза якості води, що забирається з ріки питними водозаборами на нижній її ділянці, у тому числі для Одеси й багатьох інших населених пунктів. Зберегти їх нормальну роботу вдалося завдяки Дністровському водоймищу, що лежало на шляху забрудненого водного потоку. Глибоководні ділянки останнього сприяли осіданню й локалізації в межах мертвого обсягу концентрованих сольових розчинів і поступовому розведенню й вимиванню їх в дністровський лиман.

Після аварії на Чорнобильській АЕС в квітні–травні 1986 р. Київське водоймище як верхнє в каскаді дніпровських водоймищ виконало роль головної перешкоди для переміщення вниз за течією потужного радіоактивного забруднення, що надійшло у водну систему рік Прип`яті й Верхнього Дніпра.

Створення територіально-виробничих комплексів на основі великих гідроенергетичних об`єктів з водоймищами комплексного призначення забезпечило економічний розвиток малоосвоєних віддалених регіонів у багатьох країнах. У таких малонаселених необжитих регіонах ГЕС, будучи піонерними промисловими об`єктами, вирішують довгострокове стратегічне завдання, формуючи нову виробничу й соціальну інфраструктуру, забезпечуючи электроі водопостачання, створюючи умови для соціально-економічного розвитку регіону, поліпшуючи умови виробничої діяльності й життя людей. Наприклад, у Росії на базі Братської й Саяно-Шушенської ГЕС у малонаселених регіонах Сибіру були створені потужні територіально-виробничі комплекси з розвинутою інфраструктурою й промисловими підприємствами, сільськогосподарськими об`єктами, де одержали роботу десятки тисяч людей. У США великий регіон у басейні р. Теннессі своїм розквітом багато в чому зобов`язаний будівництву каскаду ГЕС із водоймищами комплексного використання, які позбавили жителів долини від частих руйнівних повеней, забезпечили електроенергією й водою розвиток промисловості й сільського господарства, поліпшили екологічні умови (третя частина населення, що проживало біля болотистих зон уздовж ріки, хворіла на малярію) і умови життя населення.

Територіально-виробничий комплекс із сучасною інфраструктурою, промисловими й сільськогосподарськими підприємствами створений на основі будівництва ГЕС на території басейнів рік Тигр і Євфрат в Анталії (Туреччина).