Иван Слива /

Почему ГЭС не уничтожат человечество

«Сноб» совместно с компанией En+ продолжает публикацию серии статей об энергетике будущего. В этом выпуске Иван Слива бросает вызов тем, кто считает, что гидроэнергетика уходит в прошлое

+T -
Поделиться:

Аудиоверсия материала:

Фото: Олег Королев
Фото: Олег Королев

В третьем тысячелетии человечество наконец начало понимать: никто не гарантирует ему, что с планетой все будет хорошо. Будущее зависит от человеческих решений и действий. Осознав это, люди попытались закрепить свое новое мироощущение в нормативных актах: было принято Парижское соглашение по климату, а в национальном законодательстве многих стран появились нормы, призванные регулировать вредное воздействие человека на природу.

Естественная реакция на новую реальность — развитие безуглеродной энергетики, то есть электростанций, которые не используют органическое топливо и не выбрасывают парниковые газы. Старейшая отрасль такой энергетики, изначально, еще с XIX столетия конкурировавшая с ТЭС, — это гидроэнергетика. Но странным образом именно на гидроэнергетике нередко сфокусирована критика экологических организаций, призывающих отказать им в статусе «истинного возобновляемого источника энергии». А этот вопрос имеет самое практическое значение — от признания и квалификации гидроэлектростанций как ВИЭ напрямую зависит распространение на них предусмотренных международными соглашениями и национальными законами мер поддержки. А значит, и перспективы гидроэнергетической отрасли.

Водный ресурс: факты

По степени технологической зрелости гидроэнергетику невозможно сравнивать с другими ВИЭ. Главное отличие в том, что мощность, генерируемая на ГЭС, уже сейчас удовлетворяет значительную долю энергетических потребностей человечества.

Вот несколько фактов, свидетельствующих о том, насколько гидроэнергетика вошла в нашу жизнь:

  • Сегодня гидроэнергетика обеспечивает 17% мировой выработки электроэнергии.
  • Среди ВИЭ на гидроэлектростанции приходится 70% (остальные 30% делят между собой солнечная, ветровая, геотермальная и другие виды энергетики).
  • Три крупнейшие электростанции мира — это ГЭС.
  • Самая мощная электростанция мира, китайская «Три ущелья», имеет мощность 22,5 ГВт. Это в 2,7 раза выше, чем у самой мощной АЭС, и в 3,4 раза — чем у самой мощной ТЭС.
  • В Канаде, Норвегии, Швеции и некоторых других странах гидроэнергетика обеспечивает более половины потребностей в электроэнергии.

Гидроэнергетика — зрелая отрасль, давно миновавшая фазу экспериментов и инноваций. Именно это, парадоксальным образом, побуждает экспертов-экологов относиться к ней с большим подозрением. Возможно, если солнечная энергетика достигнет тех самых 17% мировой энерговыработки, которыми могут похвалиться ГЭС, к ней тоже появится множество претензий: не влияют ли солнечные батареи на баланс местных экосистем? Безопасна ли утилизация отработанных фотоэлементов? Но пока солнечная энергетика проживает свое счастливое детство, и к ней никто не придирается. А вот гидроэнергетика — взрослая, и она должна сама за себя отвечать. Насколько обоснованы предъявляемые к ней претензии?

Итак, губят ли ГЭС природу?

Фото: Олег Королев
Фото: Олег Королев
 

Аргумент 1. Водохранилища вызывают перестройку экосистем

Это так, но всегда ли эти изменения можно оценивать как негативные?

Создание водохранилища в немалой степени дублирует естественный процесс образования озер. Хороший пример — образование Сарезского озера в Таджикистане, которое возникло в 1911 году в результате перекрытия крупным оползнем русла реки Бартанг. Наполнение этого природного водохранилища глубиной более 500 м заняло 15 лет. Для сравнения: высота самой большой плотины, созданной человеком, составляет 305 м. Очевидно, что какие бы последствия для природы ни влекло строительство водохранилищ, в них нет ничего, с чем природа не умеет справляться.

При строительстве ГЭС наземная экосистема заменяется на экосистему водохранилища, которая очень похожа на экосистему природных озер, с поправкой на молодость водохранилища. Замена одной природной экосистемы на другую — это видоизменение, а не разрушение (как происходит, например, при разработке угольного карьера). Нередко создание нового водоема объективно обогащает ландшафт, повышает биоразнообразие территории в целом.

Проблемы могут возникнуть, если водохранилище затрагивает территорию обитания редких видов — в этих случаях принимаются меры по устранению негативного воздействия. Это может быть как отказ от проекта в целом, так и пересмотр его параметров. Еще один метод — переселение редких видов на новое место. В России он отработан на примере Нижне-Бурейской ГЭС.

Аргумент 2. Плотина преграждает путь проходным рыбам

Классический пример — осетровые и лососевые рыбы, которые идут на нерест из морей в реки. Это серьезная проблема, но пути ее решения за многие годы хорошо отработаны. Начнем с того, что проходные рыбы есть далеко не во всех реках — например, во впадающие в Северный Ледовитый океан сибирские реки ни лососи, ни осетры нереститься не идут. А это крупнейшие речные бассейны России — Обь, Енисей, Лена, где сосредоточена большая часть неиспользованного гидроэнергетического потенциала. В ряде случаев вопрос решается строительством рыбоходов, либо искусственным разведением рыб.

Часто гидроэлектростанции обвиняют в исчезновении осетровых на Волге. При этом почему-то забывают, что после строительства Волжской ГЭС в течение 30 лет уловы не падали, а росли. Причина этого парадоксального на первый взгляд факта проста: одновременно с ГЭС были построены и эффективно работали рыбзаводы, выпускавшие мальков осетровых миллионами. Обвал уловов с конца 1980-х годов (который, кстати, произошел не только на Волге, но и на Урале, где никакие ГЭС нересту не мешают) произошел по причине кратного усиления браконьерского вылова, прогрессирующего загрязнения промышленными стоками и подрыва кормовой базы осетровых организмами-вселенцами (биологическое загрязнение).

Водные экосистемы, как и наземные, при возникновении водохранилища перестраиваются — виды рыб, типичные для рек, постепенно сменяются видами, предпочитающими озера. В целом же рыбы становится больше — просто потому, что площадь водохранилища намного больше площади русла реки, а соответственно, значительно больше и кормовая база рыб.

Фото: Олег Королев
Фото: Олег Королев
 

Аргумент 3. Водохранилище выделяет парниковые газы

Наверное, это самый коварный удар по гидроэнергетике — обвинить ее ровно в том недуге, от которого она сулила избавить человечество. Если водохранилища и впрямь вносят вклад в глобальное потепление, это очень серьезный аргумент.

К счастью, он опровергнут. Действительно, существенная часть органики, попадающей в водохранилище со стоком впадающих в него рек либо образующаяся в самом водохранилище в результате развития растений и водорослей, разлагается с образованием углекислого газа. Но эта органика разложилась бы и без всякого водохранилища, будь то на суше, в реке или в море, куда река впадает. У углерода, изъятого из атмосферы в результате фотосинтеза, могут быть всего две судьбы. Если биомасса разлагается в присутствии кислорода, углерод так или иначе вернется в атмосферу в виде СО2. Если же биомассу удается захоронить так, чтобы кислород до нее не добрался, углерод навсегда изымается из оборота, рано или поздно превращаясь в торф, уголь или неорганический карбонат. И именно донные отложения водохранилищ — один из возможных способов изъять из обращения побольше углерода.

По балансу углерода водохранилище является его чистым потребителем. Правда, в начальный период после затопления значительная часть затопленной органики активно разлагается, но уже через несколько лет водохранилище начинает вносить свой вклад в борьбу с глобальным потеплением. Вспомним о том, что именно увеличение поверхности океанов — важнейший элемент отрицательной обратной связи, сдерживающей потепление в результате парникового эффекта. В этом смысле любое водохранилище работает как маленький океан.

Есть еще одна проблема: выделение из водохранилищ парникового метана. Этот вопрос недостаточно изучен, но, видимо, такой эффект если и актуален, то в основном для тропиков. Кроме того, метан довольно быстро разрушается в атмосфере естественным путем.

Аргумент 4. Крупные гидросистемы меняют климат

В конце ХХ века именно волжскую гидросистему часто обвиняли в том, что климат Московской области и Среднерусской возвышенности, обычно умеренно-континентальный, начал приобретать черты умеренно-морского. Впрочем, вскоре эти подозрения были развеяны: наблюдаемые изменения климата оказались частью циклического процесса, происходившего задолго до постройки ГЭС на Волге. В настоящее время нет никаких подтверждений того, что влияние водохранилища распространяется дальше, чем на несколько километров. Эффект связан с тем, что водохранилище благодаря высокой теплоемкости воды является своеобразным аккумулятором тепла. В результате зимы становятся чуть теплее, лето чуть холоднее, в Ульяновске помидоры перестают вызревать в открытом грунте, но никакого глобального воздействия на погоду не отмечено.

Аргумент 5. Водохранилища провоцируют землетрясения

Как бы безумно это ни звучало, но такой эффект действительно наблюдается. Как правило, речь идет о незначительных толчках, фиксируемых лишь приборами. В России не произошло ни одного серьезного землетрясения, связанного с заполнением водохранилищ.

Аргумент 6. Водохранилища разрушают традиционный уклад

Часто вспоминают о том, что при строительстве крупных водохранилищ на Волге и других реках были переселены десятки тысяч человек. При этом забывается тот факт, что создание этих гидроэлектростанций было обусловлено объективными социально-экономическими условиями того времени и являлось на тот момент оптимальным вариантом. Строительство новых гидроэлектростанций в настоящее время планируется главным образом в малообжитых, а то и вовсе безлюдных территориях Восточной Сибири и Дальнего Востока.

Всего несколько крупных гидроэлектростанций способны в кратчайшие сроки кардинально изменить жизнь миллионов людей, обеспечив доступ к дешевой электроэнергии и чистой питьевой воде. Крупная гидроэнергетика становится драйвером развития промышленности и буквально выталкивает отсталые страны и регионы в индустриальную эпоху. Так, Асуанская ГЭС сильно изменила к лучшему жизнь Египта, ГЭС Гури — Венесуэлы, а прямо сейчас строительство мощных ГЭС меняет облик одной из самых бедных стран мира — Эфиопии. Именно строительство крупных ГЭС в свое время преобразило Восточную Сибирь, превратив Иркутскую область и Красноярский край в передовые промышленные регионы.

Социально-экономические преимущества гидроэнергетики особенно ярко проявляются в развивающихся странах. При значительных первоначальных вложениях гидроэлектростанция быстро окупается благодаря очень низкой себестоимости электроэнергии. Помимо выработки электроэнергии, водохранилища ГЭС обеспечивают водоснабжение, орошение засушливых земель, работу крупнотоннажного водного транспорта, защиту от наводнений.

Фото: Олег Королев
Фото: Олег Королев
 

Вердикт

Продолжать споры можно бесконечно, но, чтобы начать действовать, необходимо зафиксировать какой-то консенсус. После тщательного изучения вопроса мировые финансовые институты, в частности, Всемирный банк, признали гидроэнергетику возобновляемым источником энергии и выразили ей свою поддержку.

Показателен пример экспертизы этой организацией проекта крупной Рогунской ГЭС в Таджикистане, с потенциально самой высокой плотиной в мире. Против ее возведения активно выступал соседний Узбекистан, приводя множество аргументов, в том числе и экологического плана. После нескольких лет изучения вопроса Всемирный банк признал Рогунскую ГЭС эффективным и безопасным проектом, и осенью 2016 года на ее строительстве президент Таджикистана лично, управляя бульдозером, перекрыл реку Вахш.

Признание гидроэнергетики одним из (и важнейшим) ВИЭ открывает возможность для принятия мер в ее поддержку. Отчасти они реализованы уже сейчас: так, в России малые (мощностью до 25 МВт) гидроэлектростанции наряду с солнечной и ветровой энергетикой участвуют в конкурсном отборе проектов ВИЭ. Этот созданный государством механизм гарантирует окупаемость проектов электростанций на основе ВИЭ путем установления повышенной платы за предоставляемую ими электрическую мощность.

Мы живем в эпоху настоящего ренессанса гидроэнергетики — достаточно сказать, что из десяти крупнейших ГЭС мира половина заработала в последние 10–15 лет.

Альтернатива?

Является ли альтернативная возобновляемая энергетика (то есть в первую очередь солнечная и ветровая) конкурентом гидроэнергетике?

Солнечные и ветровые электростанции, при всех их преимуществах, имеют и существенный недостаток: их выработка нерегулируема, она зависит от изменяющихся погодных условий, таких как сила ветра и наличие облачности. В то же время энергосистема живет по своим законам. Утром энергопотребление больше, чем ночью, в рабочие дни — больше, чем в выходные. Возникает необходимость в источнике энергии, который мог бы балансировать спрос и предложение, быстро изменять мощность в соответствии с колебаниями как выработки, так и потребления. Именно гидроэлектростанции подходят для этого лучше всего — их мощность можно изменить меньше чем за минуту, что является уникальным преимуществом.

Благодаря своим техническим особенностям гидроэнергетика отлично сочетается с солнечной и ветровой энергетикой. Так, активное развитие ветроэнергетики в Дании (где она уже обеспечивает около половины энергопотребления) было бы затруднительно без гидроэлектростанций соседней Норвегии, с которой Дания соединена системой линий электропередачи. Это хорошо понимают и в Китае, который признан мировым лидером альтернативной возобновляемой энергетики. Вводя рекордные объемы мощностей на солнечных и ветровых электростанциях, китайцы не забывают подкреплять их столь же рекордными масштабами строительства ГЭС.

Этот путь открыт и для России. При всей своей зависимости от экспорта углеводородов страна обладает крупнейшим (вторым в мире) неиспользованным гидроэнергетическим потенциалом. Это не менее сильный козырь в мировой энергетической конкуренции, чем запасы ископаемого топлива. А по мере осознания стоящих перед человечеством экологических проблем он имеет все шансы стать главным. Дополнительные бонусы — освоение территорий Восточной Сибири и Дальнего Востока, где сосредоточены основные гидроресурсы, и получение ощутимых преимуществ в мировой экономике за счет низкой (и никак не зависящей от рыночной конъюнктуры) стоимости вырабатываемой ГЭС электроэнергии. Важно лишь понять, что никакого особого, отдельного будущего у страны нет. Или — будущее, общее со всем человечеством, основанное на возобновляемых источниках энергии и контроле за антропогенным воздействием на природу. Или уж тогда никакого.

При поддержке:

 

Комментировать Всего 4 комментария

Тут есть еще один аргумент против - интенсивное размывание берегов водохранилища и последующие его заиливание. Для горных рек, где река течет в скальном ложе проблем нет, но для равнинных рек, в частности для Волги, это большая проблема. Нынешний уровень Куйбышевского водохранилища (н.п.у. 53 метра) просто катастрофа. Все протоки заилены, разрушается не только низкий левый берег, но и крутой правый. Вся эта грязь бултыхается в водохранилище, превращая его не в озеро, а в выгребную яму. Даже хуже - выгребную яму по определению иногда выгребают. Экологи должны требовать как минимум две вещи - 1. Снижение н.п.у до разумных пределов. 2.Постоянное удаление донного ила, особенно в местах выхода проток и в местах скопления технического ила.

По берегопереработке - это процесс локальный и затухающий во времени, ее объемы просчитываются при проектировании водохранилища, там где она недопустима - строят берегоукрепительные сооружения. Постепенно образуются пляжи, заросли тростника - т.е. водохранилище становится похоже на обычное озеро и берегопереработка останавливается.

По заилению. Тут водохранилище опять же похоже на обычное озеро, его ложе постепенно заполняется наносами, но в случае крупного водохранилища для заполнения его ложа потребуются тысячи лет. Образование конуса выноса и дельты при впадении притока - опять же нормальный природный процесс, если это чему-то мешает (скажем судоходству) - то нужно расчищать, конечно.

Снижение НПУ водохранилища никаких плюсов не дает. Водохранилище становится меньше - скорость заиления ускоряется. Объем воды меньше - снижается эффективность разбавления стоков и самоочищающая способность в целом, качество воды снижается. Обнажившееся дно водохранилища потребует сложных и дорогостоящих рекультивационных мероприятий. Процессы берегопереработки запустятся на новом уровне с нуля. Придется потратить огромные деньги на переустройство водозаборов, причалов, водовыпусков, судовых ходов, дюкеров и т.п.

Качество воды в водохранилищах в основном определяется масштабами сбросов в него промышленных и коммунальных стоков. Вот на эту проблему экологам необходимо обратить первоочередное внимание.

Эту реплику поддерживают: Алексей Алексенко

Как-то в этом тексте не очень ярко прозвучала тема последствий возможных аварий. Насколько мне известно, именно по этому параметру гидроэнергетика вызывает самую большую тревогу. Хотелось бы услышать комментарий автора.

За всю историю мировой гидроэнергетики (а это более 100 лет) имела место только одна масштабная авария на более-менее крупной ГЭС, затронувшая население - в 1963 году на ГЭС Вайонт, где в результате схода оползня произошел перелив воды через плотину (сама плотина при этом устояла). Авария на Саяно-Шушенской ГЭС затронула только персонал, случалась на оборудовании и плотину не затронула.

Плотины ГЭС - чрезвычайно надежные сооружения со значительным запасом прочности, они неоднократно оказывались в зоне сильных землетрясений и переживали их без катастрофических последствий. Не зафиксировано ни одного случая (за всю историю гидроэнергетики) катастрофического разрушения высотной плотины ГЭС (исключая случаи преднамеренных подрывов в ходе военных действий). Несколько случаев разрушения водохозяйственных плотин относятся в основном к началу-середине XX века, когда научно-технический базис гидротехники был ограничен.

О надежности плотин говорит факт эксплуатации целого ряда плотин в течение сотен лет, до сих пор в Испании находятся в работе плотины, построенные древними римлянами.

Эту реплику поддерживают: Алексей Алексенко