CC BY
18МАЛЫЕ И МИКРОГИДРОЭЛЕКТРОСТАНЦИИ
SMALL AND MICRO WATER POWER STATIONS
Статья поступила в редакцию 10.03.2013. Ред. рег. № 1566 The article has entered in publishing office
10.03.2013. Ed. reg. No. 1566
УДК 621.383; 621.472
О ПЕРСПЕКТИВАХ И ПРЕИМУЩЕСТВАХ РАЗВИТИЯ МАЛОЙ ГИДРОЭНЕРГЕТИКИ В ТУРКМЕНИСТАНЕ
А.М. Пенджиев
Туркменский государственный архитектурно-строительный институт Туркменистан, 744032, Ашхабат-32, м. Бекрова, Солнечный 4/1 Тел.: +(99312)37-09-50, e-mail: [email protected]
В статье рассматривается потенциал водно-энергетических ресурсов и возможности эффективного использования энергии небольших водотоков с помощью малых ГЭС в Туркменистане. В таблице приведены расчеты и технические характеристики крупных рек, микрогидроэлектростанций с пропеллерными, диагональными, радиальноосевыми, ковшовыми турбинами для Туркменистана. Обобщен концептуальный подход к решению проблем использования малых рек и анализируются преимущества малой энергетики; экономические, социально-экологические проблемы безопасности и факторы, осложняющие проектирование, строительство, эксплуатацию; необходимые мероприятия, законодательных, финансовых и нормативно-правовые условия; решение научно-организационных вопросы в Туркменистане.
Ключевые слова: микро и малые гидроэлектростанции, энергетика, экология, экономика, социальные вопросы, водные ресурсы Туркменистана.
DEVELOPMENT OF SMALL WATER-POWER ENGINEERING IN TURKMENISTAN
ADVANTAGES
A.M. Penjiyev Turkmen state architecturally-building institute Solar 4/1, m. Bekrova, Ashabad-32, 744032, Turkmenistan Ph.: + (99312 37-09-50, e-mail: [email protected]
In article the potential of vodno-power resources and possibility of an effective utilisation energy of small water currents with the help микро, small HYDROELECTRIC POWER STATIONS in Turkmenistan is considered. In tables technical characteristics are resulted: the large rivers, microhydroelectric power station with пропеллерными, diagonal, радиальноосевыми, ковшовыми turbines for Turkmenistan. It is generalised conceptual the approach to the decision of problems of use of the small rivers and it is analyzed: advantages of small power; economic, socially-environmental problem safety and the factors complicating designing, building, operation; necessary actions, legislative, financial and is standard-legal conditions; the decision scientifically-organizational questions in Turkmenistan.
Keywords: микро and small hydroelectric power stations, power, ecology, economy, social questions, water resources of Turkmenistan.
Актуальность проблемы. Стратегическая задача, поставленная Президентом Туркменистана Гурбангулы Бердымухамедовым перед учеными и государственными органами, заключается в том, чтобы определить пути более эффективного использования природных энергетических ресурсов как важнейшего национального достояния страны для существенного повышения производимого социально ориентированного внутреннего валового продукта (ВВП) и качества жизни населения при снижении удельных энергетических и, как следствие, материальных затрат общества на свое развитие [1].
Проблема внедрения нетрадиционных возобновляемых источников энергии является в настоящее время одной из наиболее актуальных для всего народного хозяйства Туркменистана. Решение этого вопроса позволит повысить эффективность использования топливно-энергетических и материальных ресурсов при производстве широкого спектра промышленной и сельскохозяйственной продукции и снизить энергопотребление органического топлива и смягчить антропогенные нагрузки на окружающую среду.
Использование малых гидроэлектростанций обусловлено многолетним отечественным и зарубежным опытом. Однако для дальнейшего обоснования перспектив развития малой гидроэнергетики в Туркменистане требуется разработка новых методик по оценке основных категорий ее энергетического потенциала, базирующихся на использовании любых, в том числе и нетрадиционных, источников энергетического потенциала малой гидроэнергетики. К последним могут относиться:
- естественные открытые водотоки и водохранилища;
- искусственные водохозяйственные системы различного назначения, включающие водохранилища, ирригационные каналы; промышленные объекты, использующие в своем технологическом цикле относительно большие объемы воды (крупные ТЭЦ и ГРЭС, работающие на прямоточной системе водоснабжения; системы коммунально-бытового водоснабжения и т.д.).
При этом предполагается, что энергетический потенциал малой гидроэнергетики (МГЭ) может быть использован как с помощью традиционных плотинных, деривационных и смешанных схем создания напора малых ГЭС (МГЭС), так и нетрадиционных технических решений. Это касается, например, бесплотинных или свободнопоточных (поверхностных и погружных) МГЭС, использующих, в основном, кинетическую энергию водного потока. Одной из основных методических сложностей при решении задачи расчета основных категорий энергетического потенциала МГЭ была и остается проблема выделения доли МГЭ из всего гидроэнергетического потенциала рассматриваемого региона, где возможна реализация проектов как традиционных, так и МГЭС. Эта задача является характерной только для МГЭ, и она отсутствует в расчетах энергетического потенциала других видов ВИЭ [1-7,12-14] .
В настоящее время во всём мире, и в странах СНГ в частности, основным классифицирующим признаком МГЭ является то, что данный источник гидроэнергетического потенциала используется так называемыми «малыми ГЭС», к которым в России принято относить ГЭС с общей установленной мощностью до 30 МВт, установленной мощностью агрегата — до 10 МВт и диаметром рабочего колеса традиционных видов гидротурбин — до 3 м [2-7,1014] .
Подобные классификационные признаки, базирующиеся на некоторых технических параметрах ГЭС, являются технико-экономической категорией для каждой страны мира и определяются уровнем ее развития, характером рынка для МГЭ и многими другими факторами [2-7,11-14].
В связи с этим, в силу большого многообразия экономически функционирующих в условиях рыночных отношений, возможны и другие
количественные значения указанных выше классификационных признаков МГЭ.
Подобная классификация МГЭ чрезвычайно осложняет решение задачи расчета валового энергетического потенциала МГЭ, так как на этом этапе водноэнергетических расчетов невозможно определить указанные выше технические параметры ГЭС. В связи со сказанным на разных этапах развития гидроэнергетики в СССР предпринимались разные попытки решения указанной проблемы.
В наиболее полной и фундаментальной научной работе по оценке гидроэнергетических ресурсов нашей страны, выполненной в 1967 г. (ориентированной на плановую экономику и стратегию централизованного электроснабжения), к категории МГЭС относились все ГЭС, создаваемые на равнинных реках с валовым потенциалом до 2 МВт и горных — до 1.7 МВт [5-7,13,14]. Эти классификационные признаки были весьма удобными, так как они не являются техническими параметрами будущих ГЭС.
Малую гидроэнергетику можно
использовать в горных условиях Туркменистана. В качестве примера применения методик проведены расчеты категорий потенциала малой гидроэнергетики для некоторых характерных регионов. В расчетах должны быть учтены современные требования социально-экономического и экологического характера. Объекты малой гидроэнергетики в горных районах Туркменистана и строительство гидроэлектростанций на малых реках (МГЭС) является одним из наиболее перспективных направлений использования возобновляемых источников энергии в отдаленных, труднодоступных регионах Туркменистана. Экономический потенциал МГЭС превышает потенциал других видов нетрадиционных источников энергии. В последние годы роль малых ГЭС (мощностью менее 25 МВт) выросла в связи с дефицитом органического топлива, необходимостью электрификации изолированных сельских и промышленных потребителей, большими затратами на транспортировку дизельного топлива в отдаленные районы с рассредоточенными потребителями энергии, недоступными для получения электроэнергии по линиям электропередач. Возможности малых ГЭС активно обсуждаются в связи с их преимуществами перед другими источниками энергии в условиях глобальных изменений климата и водных ресурсов.
Малые реки — наиболее ранимое звено речной системы, особенно если учитывать дефицит воды в Туркменистане. Поэтому рассмотрение перспектив освоения гидроэнергетического потенциала малых рек требует чрезвычайно осторожного подхода и взвешенной оценки позитивных и возможных негативных последствий создания ГЭС.
Развитие малой гидроэнергетики должно быть тесно связано с улучшением состояния малых рек. Создаваемые плотины и водохранилища не только не должны нарушать жизнедеятельность малых рек, а напротив, содействовать их возрождению. С этой целью необходима разработка водоохранных мероприятий с учетом потребностей в водных ресурсах ближайших промышленных, сельскохозяйственных и коммунальных
предприятий. Расчистка, спрямление, углубление русел и ряд других мероприятий должны помочь контролировать глубину малых рек, режим поемности, степень зарастания и отложения наносов. Углубление и расширение рек позволяют вскрыть родники и увеличить приток чистой воды. Таким образом, восстановление малых рек, помимо экономического, имеет важный социальный аспект: чистые реки с живой водой — это признак здорового общества и благополучной экологии [7,14].
ГИДРОЭНЕРГЕТИЧЕСКИЕ СТАНЦИИ.
Гидроэнергетика составляет одну из важнейших частей мировой энергетики. Например, Россия занимает одно из ведущих мест в мире как по мощности гидростанции (ГЭС), так и по многим их техническим показателям - высоте плотин, емкости водохранилищ, строительству и эксплуатации ГЭС в условиях полярного климата, вечной мерзлоты и т. д. К настоящему времени достигнута высокая степень использования гидроэнергетического потенциала равнинных рек Европейской части России. В настоящее время идет широкое освоение огромных гидроэнергетических ресурсов рек Сибири и Дальнего Востока. Строятся новые ГЭС в Центральной Азии и Закавказье, причем строительство происходит в неспокойных в сейсмическом отношении районах, что требует использования специальных инженерно-технических решений. Уникальный характер носит строительство гидростанций в восточных районах России. Практика возведения этих ГЭС серьезно обогатила мировой опыт гидротехнического строительства. Практически все гидростанции в восточных районах России строятся в труднодоступных и не обжитых районах. В связи с созданием там ГЭС возникли целые территориально-производственные комплексы (ТПК), например Братско-Илимский комплекс. Принципиально важно своевременное рассмотрение и оптимальное решение проблемы экологического взаимодействия этих комплексов с окружающей природой [2-7,11-14] .
На счету Российских гидростроителей - много принципиально нового в строительстве ГЭС в горных условиях. Это плотины и водосбросные туннели в горах, высоковольтные линии электропередачи, сооруженные на откосах скал. Строительство ГЭС в районах больших перепадов высот в горных условиях позволяет значительно снизить площадь затопления водохранилищ,
приходящуюся на единицу установленной мощности. Это важный фактор взаимодействия ГЭС с окружающей средой в горных районах. Гидроэнергетические станции часто относят к энергоустановкам, использующим возобновляемые источники энергии. Однако по сравнению с другими видами природных ресурсов преобразование гидроэнергии в электричество приводит к значительным воздействиям на окружающую среду. Формы и характер этих воздействий принципиально отличны от тех, которые оказывают на среду другие типы энергетических станций - ТЭС и АЭС. Среди возобновляемых источников гидроресурсы занимают особое место. Практическое использование всех видов природных ресурсов энергии требует существенных первоначальных капитальных затрат. В процессе реализации, например, солнечной энергии практически отсутствуют какие-либо отрицательные воздействия на окружающую среду.
Промежуточное положение занимает энергия приливов, получаемая устройством для обеспечения подпоров воды после отлива. Это приводит к необходимости создавать водохранилища с циклическими режимами стоков в течение суток. Для гидростанций необходимо сооружать значительные водохранилища в верхнем рельефе перед плотиной, чтобы избежать существенного затопление прилегающей территории. Тем более, что в равнинных районах, как правило, земля наиболее пригодна к использованию в сельскохозяйственных целях. Поэтому выбор района строительства ГЭС, определение оптимальной установленной мощности, которая при заданном конкретном рельефе зависит от объема водохранилища, и другие факторы должны быть подвергнуты тщательному и всестороннему анализу. Вопросы экологического воздействия ГЭС на окружающую среду должны составлять важнейший аспект предпроектного анализа. По срокам действия последствия создания водохранилищ при сооружении ГЭС могут быть разделены на две группы. В первую группу входят как бы прямые последствия, действия которых начинаются в период создания водохранилища, их учитывают еще на стадии проектирования. Это -затопление лесных и сельскохозяйственных земель, сокращение продуктивности заливных лугов ниже уровня плотины, отрицательные изменения в системе рыбоводства и т. д. Другие последствия обнаруживаются только спустя 5-10 лет после наполнения водохранилищ, поэтому их особенно важно прогнозировать заранее[2-7,11-14].
Структура теплового баланса прибрежных районов водохранилищ и непосредственно водной поверхности, влияющая на знак и величину температуры воздуха на побережье, различна по сезонам года, времени суток и зависит от площади поверхности, глубины водоема и характера воздушных течений в этой зоне.
Итоговое влияние водохранилищ на локальные климатические условия носит двойственный характер воздействий - охлаждающее и смягчающее климат. При этом увлажняющее воздействие водохранилищ сравнительно невелико. Акватория воздействует в основном на нижнюю облачность, что способствует увеличению суммарной радиации на ее берегах, а это в свою очередь косвенно воздействует на растительный покров районов побережья. Скорость ветра в течение теплого периода года в прибрежной зоне выше, чем вне зоны влияния водохранилища. В результате этого при сильном обводнении почв на побережьях некоторых водохранилищ образуется полоса повала леса, ширина которой достигает 50 - 100 м. Следовательно, оценка новых черт локального климата побережья крупных водохранилищ не может быть однозначной. С одной стороны, усиление скорости ветра и снижение температуры в первую половину вегетационного периода неблагоприятны в целом для произрастания древесной растительности. С другой стороны, снижение вероятности поздних заморозков, уменьшение количества осадков на 5-20% над акваторией, увеличение числа ясных дней положительно влияют на растительный мир [14].
Одним из важных факторов, определяющих последствия воздействия
водохранилищ на окружающую среду, является площадь поверхности водохранилища. Около 88% общего числа водохранилищ в России сооружены в равнинных условиях, используемые на ГЭС напоры достигают 15-25 м, а площадь зеркала акваторий -иногда и нескольких тысяч квадратных километров. Энергетическая эффективность 1 км2 затопляемых земель наиболее мала для равнинных водохранилищ в низовьях крупных рек. Удельная плотность затопления в этих условиях изменяется от 5 до 15 км2 / на 1 МВт установленной мощности ГЭС. Для водохранилищ ГЭС на горных реках эта величина на 1-2 порядка ниже.
ОТРИЦАТЕЛЬНЫЕ ФАКТОРЫ ГЭС.
Сооружаемые в настоящее время гидроэнергетические установки предназначены, как правило, решать целый комплекс задач. Помимо производства электрической энергии сооружение водохранилища преследует цели орошения, рыбоводства, судоходства и т. д.
Существенным фактором воздействия на окружающую среду является засоление и ощелачивание плодородных земель в районах орошения в случае недостаточного дренажа. Потери полезных земель в ряде стран по этой причине достигли значительных размеров. По опубликованным данным специализированной Комиссии ООН, эти потери составляют ежегодно в Пакистане около 24 тыс. га. В Перу около 10% всех обрабатываемых земель подвергалось засолению, и
требовались усилия и затраты для восстановления в этих районах обычного уровня урожайности. По оценкам Комиссии ООН, ежегодно из мирового сельскохозяйственного производства выпадает около 200-300 тыс. га орошаемых земель вследствие засоления и заболачивания. Всё выше перечисленное - результат неправильного ведения процесса орошения. По многолетним наблюдениям за последствиями эксплуатации крупной
ирригационной системы в штате Пенджаб (Индия) установлено, что уровень грунтовых вод в районе действия системы из-за фильтрационных потерь через необлицованные разводные каналы повысился на 7-9 м над среднемноголетним [2-7,8-14] .
Малоизученным последствием
строительства плотин ГЭС является, по мнению некоторых геологов и сейсмологов, так называемая «наведенная сейсмичность» в зоне расположения мощных гидроузлов и больших по объему водохранилищ. По существующей гипотезе, дополнительные напряжения, создаваемые весом воды в акватории и непосредственно самой плотиной, способны нарушить равновесное состояние земной коры в этом районе. При наличии в нем ранее известных геологических разломов освободившееся напряжение значительно превышает размеры «возмущающей» нагрузки от массы воды и гидросооружений.
Несомненно, данная гипотеза
дискуссионная, и для ее подтверждения необходимы значительные по объему и точности замеры и наблюдения. Однако имевшие место случаи землетрясений наводят на предположения о возможности подобных явлений. В декабре 1967 г. в Индии была полностью разрушена плотина Коупа высотой 103 м. Причиной катастрофы явилось землетрясение, эпицентр которого располагался непосредственно под телом плотины. Известны и другие примеры повышения сейсмической активности после наполнения глубоких водохранилищ в горных районах. В частности, наблюдения над плотиной Капва с водохранилищем в Замбии показали, что превалирующее значение для появления «наведенной сейсмичности» имеет величина напора воды до плотины, а не объем водохранилища или его поверхность.
В целом воздействия ГЭС на окружающую среду многочисленны, разнохарактерны по формам и должны учитываться на всех этапах создания электростанции - от выбора места, установленной мощности, конструктивного типа плотины до службы наблюдения за состоянием климата, флоры и фауны прилегающих непосредственно к водохранилищу районов. В этой связи возрастает роль применении последствий и комплекса взаимосвязей перечисленных явлений.
Комплексный подход к определению преимущества и оптимального использования ГЭС в энергосистемах приводит к выводу о
целесообразности внедрения нового типа гидростанций - гидроаккумулирующих
электростанций (ГАЭС). Эти перспективные типы гидроэнергетических установок предназначены прежде всего для выравнивания неравномерности графика электропотребления и облегчения режимов эксплуатации электростанций других типов.
ВОДНО-ЭНЕРГЕТИЧЕСКИЕ РЕСУРСЫ
ТУРКМЕНИСТАНА.
По прогнозам выработка электроэнергии возобновляемых источников энергии в мире до 2020 года должна вырасти: мини-, микроГЭС от 5 до 9% (48-69 тоэ) (тонн усл. экв.); морей и океанов от 3 до 4% (4 - 14 тоэ) [2-7,11-14].
Из-за малого количества осадков в Туркменистане выявлена скудность ресурсов поверхностных вод. Из 179 зарегистрированных водных объектов лишь 40 являются реками с постоянным стоком воды, 12- пересыхающими и более 100 сухими логами, по которым в период ливневых дождей проходят кратковременные паводки продолжительностью от нескольких часов до трех суток. Хотя это не может сильно повлиять на состояние страны, ведь еще в прошлом, благодаря мощному потенциалу рек Туркменистана, в 1913 году была построена первая гидроэлектростанция на реке Мургаб Солтанбентская и Индукушской платине. Индукушская ГЭС проектной мощностью 1200 кВт состоит из следующих составных элементов: водонапорного сооружения, водопадного бассейна, турбинного и генераторного помещения, отводящего и промывного канала. ЛЭП рассчитан на передачу мощность напряжения 16,5 кВ. Средняя многолетняя выработка электроэнергии составляет 4-5 млн. кВт/ч в год [1-7,11-14].
В 1948 г. была сооружена Каумут-Бентская ГЭС с мощностью 600 кВт а в 1954 г. Колхоз-Бентская ГЭС на реке Мургаб мощностью 3200 кВт.
Однако, в результате перекосов в ценовой политике (Советский период: 1 кВт час обходился сельскому потребителю в 1 коп.), недостаточного внимания, уделявшегося совершенствованию конструкции оборудования, применению более совершенных материалов и технологий и прогрессивных конструкций гидротехнических сооружений, существенно сократилось
использование энергии малых рек, а в настоящее время их количество в мире увеличилось.
Вместе с тем, постоянный рост цен на органическое топливо приводит к значительному росту цен на электрическую энергию в мире, доля которой в себестоимости производимой продукции достигает 20 и более процентов. Помимо этого, одним из основных достоинств объектов малой энергетики является их экологическая безопасность. В процессе их сооружения и последующей эксплуатации обеспечивается сохранение окружающей природы, результаты строительства не отражаются на свойствах и качестве воды, и, тем самым, обеспечивается возможность сохранения водоемов, а также источников водоснабжения населения.
На равнинной части страны поверхностный сток практически отсутствует. На отдельных участках, сложенных такырами (ровная местность, где совершенно отсутствует всякая растительность) и такыровидными почвогрунтами, где выпадает больше 3-5 мм осадков в виде дождей, образуется эпизодический поверхностный сток объемом 2-12 тыс. м3/км2, который играет важную роль в водообеспечении пустыни.
На возвышенностях и в горах, где количество осадков увеличивается, мощность снежного покрова возрастает, - в результате образуются стоки. В течение года расход воды на реках Копетдага не превышает 0,2-0,5 м3/сек, в период ливневых дождей возрастает до 5-10 м3/сек [2-7,11-14]].
Одним из наиболее эффективных направлений в развитии возобновляемых источников энергии в Туркменистане является использование энергии небольших водотоков с помощью микро- и малых ГЭС (до 10 МВт).
В настоящее время в мире очень широко применяются малые автономные ГЭС, выпускаемые зарубежными фирмами Японии, США, России.
Как известно, зона децентролизованного энергоснабжения не всегда соответствует нормам устойчивого развития ЛЭП и обходится очень дорого по расчетам 16-25 тыс. долларов США.
Основные технические характеристики микрогидроэлектростанции (МГЭС) приведены в таблице [2-5,8-14]. Каждая из установок по своим техническим характеристикам может найти применение с учетом условий рек.
Таблица. Технические характеристики мик]
Tab
LMiia.
;рогидроэлектростанции
(МГЭС)
Параметры Технические Характеристики МГЭС Мощность, КВт Напор, м Расход м3/с Частота вращения, мин-1 Номи-наль-ное напря-жен-ия, В Номинальное частота тока, Гц
С пропеллером турбинами МГЭС 10 Пр МГЭС 50 Пр 0.6-4.0 10-50 2.0-4.5 4.0-10 0.07-0.14 0.36-0.8 1000 600,750 230 230 50±2.5 50±2.5
С диагональными трубами МГЭС 50Б МГЭС 100Б 10-50 до 100 10-25 25-55 0.05-0.28 0.19-0.25 1500,3000 3000 230-400 230-400 50±2.5 50±2.5
С пропеллерными турбинами ГА 1 Пр30 100-330 до290 3.5-9.0 4-30 2.3-6.2 0.38-1.3 200-350 750-1500 400,600 230/400 50±2.5 50±2.5
С радионально-осевыми трубами ГА 2 ГА 11 1000 580 30-100 80-160 0.4-1.2 1.0-4.3 1000,1500 750,1000 400,6000 6000,10000 50±2.5 50±2.5
С ковшами трубами ГА 5 ГА10 145-620 280-3000 150-250 200-450 0.13-0.33 0.19-0.9 500-600 750-1000 400,6000 400,10000 50±2.5 50±2.5
Модель портативных, но при этом относительно мощных гидрогенераторов, разработана компанией Bourne Energy (Backpack Power Plant //http//www .bourneenergy.com//). Особенность этого проекта заключается в отсутствии плотины. Небольшие турбины речных ГЭС, по замыслу авторов, должны "висеть" в потоке на тросах, натянутых между берегами [14].
Для установки гидроэлектростанции в рюкзаке пользователь должен вырыть пару небольших траншей на берегах и закрепить в них идущие в комплекте якоря, соединённые синтетическим тросом. Длина аппарата составляет 0,9 м, вес -примерно 13 кг, а номинальная мощность - 500 Вт (при течении 2,3 м/с). В её торпедообразном корпусе поместились собственно генератор, управляющая электроника с датчиками и система охлаждения. Для монтажа такой микро-ГЭС достаточно участка реки или ручья с глубиной более 1,2 метра. Кроме того,
мини-ГЭС приспособлена для подсоединения к сети мощностью в десятки киловатт.
В последнее время была создана более совершенная версия мини-ГЭС. Она весит 11 кг, выдаёт в сеть до 600 Вт, неплохо работая даже в слабом потоке. Этот агрегат состоит из трех основных частей, которые плотно упаковываются в большой рюкзак. Данный аппарат можно монтировать и на дне реки, что обеспечивает его скрытность.
При серийном производстве эти электростанции должны стоить всего 3000 долл. США. А уже осенью нынешнего года планируется запустить в мелкосерийное производство «проточный» гидроагрегат на 50 кВт при течении в 2 м/с. Он также должен удерживаться на месте работы тросом, а оптимальную глубину погружения ротора ему гарантирует поплавок, остающийся на поверхности.
Ü
8
III. Создание МГЭС
IV. Факторы осложняющие, проектирование
V
V. НЕОБХОДИМЫЕ МЕРОПРИЯТИЯ
Л J
Научно-организационные
Законодательные, финансовые, нормативно-правовые
Схема концептуального подхода к решению проблем использования малых рек в условиях Туркменистане.
The scheme conceptual approach to the decision of problems of use of the small rivers in conditions Turkmenistan.
ПРЕИМУЩЕСТВА МАЛОЙ ЭНЕРГЕТИКИ
Исследовав водно-энергетические ресурсы Туркменистана, разработана предварительная концептуальная схема «Подходы к решению проблем использования малых рек в условиях Туркменистана» для целей обеспечения электроэнергией.
I. Экономические преимущества МГЭС. Позволяют электрифицировать отдаленные районы с рассредоточенными потребителями энергии, недоступными для ее получения по линиям электропередач. Эффективны в составе объединенных энергосистем в качестве надежного маневренного источника энергии. Обеспечивают водными ресурсами различные отрасли хозяйства в разных частях бассейнов. Снижают трудозатраты при строительстве и эксплуатации гидроузлов. Экономят органическое топливо и затраты на его транспортировку. Не требуют больших капиталовложений, облегчают поиски инвесторов. Гарантируют быстрый возврат инвестиций при типовых проектах и унификации деталей сооружений, небольших сроках строительства. Обеспечивают поэтапное распределение капитальных вложений при поочередном возведении гидроузлов и постепенном по мере надобности
наращивания регулирующей мощности. Уменьшение госфинансирования, надежность конструкций, гибкость эксплуатации и малые затраты на обслуживание делают сооружение МГЭС задачей регионов и местных энергосистем. Дают возможность финансировать строительство и эксплуатацию гидроузлов через потребителей энергии фермерских, дайханских хозяйств или инвестиций местных властей. Дополнение крупномасштабной энергетики посредством малой повышает надежность электроснабжения и позволяет более эффективно использовать
гидроэнергетический потенциал рек [2-7,10-14]. II. Социально-экологические.
Гидроэлектростанции существенно оздоровляют воздушный бассейн и уменьшают поступление парниковых газов в атмосферу при замене ими электростанций на органическом топливе. Отвечают критериям оптимальности — удовлетворяют потребности человека при минимальном воздействии на окружающую среду благодаря небольшим затоплениям и подтоплениям, особенно в горных районах с устойчивыми к размыву руслами. Отличаются сравнительной простотой подготовки ложа водохранилищ к затоплению. Не препятствуют водообмену в
речных системах благодаря мелководности и небольшому объёму водохранилищ. Оказывают наименьшее влияние на водный и другие виды режима малых рек, особенно при расположении водохранилищ в пределах русел рек, бесплотинном варианте конструкций гидроузлов и др. Способствуют переводу поверхностного стока в устойчивый подземный. Имеют ярко выраженную тенденцию затухания переработки берегов в противоположность крупным водохранилищам за исключением отдельных периодов, связанных с колебаниями водности рек. Не требуют переселения жителей, не нарушают охотничьих угодий, не вносят изменений в образ жизни коренных малочисленных народов. Способствуют возрождению и подъёму национальной экономики, базирующейся на традиционных отраслях хозяйства. Эффективны и безопасны в экологическом отношении при снабжении электроэнергией возрождаемых факторий и новых национальных посёлков. Водохранилища МГЭС интенсивно используются для рыборазведения, рекреации, организации курортных зон и охотничьих хозяйств [2-8,11-14].
III. Проблемы безопасности.
Способствуют повышению уровня жизни и безопасности населения в суровых по природным условиям отдаленных районах. Являются энергетическим резервом стратегически важных объектов, обеспечивают преодоление
энергетического коллапса при чрезвычайных ситуациях на лидирующих энергопроизводящих предприятиях. Повышают безопасность снабжения населения электричеством и теплом в случае непредвиденного аварийного или преднамеренного отключения крупных энергосистем. Основные причины разрушения МГЭС - перелив воды через гребень плотин вследствие прохождения нерасчётных паводков, отказа гидромеханического оборудования, ошибок обслуживающего персонала, плохой освещённости водного режима малых рек данными гидрометеорологических наблюдений. Непосредственный ущерб от повреждения МГЭС несравнимо меньше, чем от крупных энергообъектов. МГЭС не провоцируют наведенную сейсмичность и более безопасны при землетрясениях. Сравнительная безопасность МГЭС для природных систем и самих сооружений, небольшая стоимость и сроки строительства, техническая доступность согласуется с целями ЮНЕСКО в области гидрологии, охраны окружающей среды, разработки новых методов эксплуатации энергетических ресурсов и сохранности энергообъектов [2-7,10-14].
IV. Факторы, осложняющие проектирование, строительство и эксплуатацию. Недостаточная изученность режима малых рек вследствие слабой освещенности данными гидрологических наблюдений. Отсутствие
современных методов оценки стока неизученных малых рек. Не разработанность методики и затруднённость прогноза различных сторон воздействия МГЭС на природную среду. Недостаточное развитие способов определения эффективности малой гидроэнергетики,
установления её преимуществ и недостатков, экономически и экологически обоснованных масштабов развития. Частичная или полная потеря регулирующей емкости вследствие заиления водохранилищ, нарушение баланса наносов из-за их отложения в водоёмах и активности руслоформирующих процессов в нижних бьефах. Необеспечение гарантированной выработки энергии вследствие резкого падения энергоотдачи зимой и в летнюю межень, приостановка работы в случае промерзания или пересыхания рек. Задержка строительства гидроузлов из-за возможных потерь рыбного хозяйства при отсутствии рыбоходов на нерестовых реках [2-9,11-14].
НЕОБХОДИМЫЕ МЕРОПРИЯТИЯ
V. Научно-организационные. Изучение режима малых рек, уточнение их гидроэнергетического потенциала и потребностей в электроэнергии. Продолжение обследования действующих и выведенных из эксплуатации МГЭС, установление целесообразности восстановления, модернизации и увеличения мощности. Завершение создания базы данных о ГЭС на малых реках для всей территории Туркменистана.
Совершенствование технологий, отказ от индивидуального проектирования, серийный выпуск надёжного унифицированного оборудования, автоматизация управления станциями. Организация системы мониторинга, разработка методов прогноза последствий создания МГЭС, районирование территории Туркменистана по степени возможных экологических последствий строительства гидроузлов, составление оптимальных схем размещения малых электростанций. Изучение ландшафтных особенностей районов
строительства МГЭС, т.к. создание станций не является лишь русловой задачей, решаемой в пределах долин рек. Использование при размещении гидроузлов карт ландшафтно-экологического районирования (Гипроводхоза, Министерства водного, сельского хозяйства), позволяющих выявить районы со слабыми малоустойчивыми ландшафтами, требующими особой осторожности при освоении. Сохранение жизнедеятельности малых рек (водохранилища не должны превышать 20-30% объёма среднего годового стока реки), соблюдение определённых критериев скорости течения и водности потока ниже плотины; обязательная расчистка русел и другие мероприятия, помогающие контролировать их глубину, режим поемности, степень зарастания и
отложения наносов. Создание водоохранных зон при строительстве или восстановлении МГЭС, благоустройство побережий, организация заповедных территорий и объектов рекреации. Снижение или исключение потерь рыбного хозяйства путём создания конструкций бес плотинных ГЭС, природоимитирующих рыбоходов и др. Строительство в горных районах_подземных ГЭС, отвечающих условиям безопасности при стихийных воздействиях. Осуществление технических мероприятий, обеспечивающих безаварийную работу МГЭС, сохранение водонепроницаемости и фильтрационной прочности сооружений, устройство качественных водосбросов, готовых к пропуску экстремальных расходов воды (например, водосбросных систем и селей), сооружение надежных по гидравлическим условиям конструкций переливных грунтовых плотин без специальных затворов со ступенчатым откосом, обращенным к нижнему бьефу. Популяризация и разъяснение задач и выгоды от энергопроектов для формирования общественного мнения и экономической заинтересованности регионов в МГЭС с учетом взаимоотношений с природной средой различных социальных и этнических групп населения [2-7,11-14].
VI. Законодательные, финансовые и нормативно-правовые. Принятие закона Туркменистана о возобновляемой энергетике, сопровождаемого пакетом мер и постановлений Правительства по его государственной поддержке. Разработка и принятие, наряду с общим законом о ВИЭ, законов Туркменистана прямого действия, в том числе «О развитие малой энергетики», предусматривающего механизмы стимулирования строительства МГЭС. Использование системы мер Киотского протокола и механизм чистого развития (МЧР) для законодательной поддержки ВИЭ. Привлечение опыта интенсификации ВИЭ странами ЕС с учетом экономических, экологических и социальных особенностей Туркменистана. Экономическая поддержка развития ВИЭ: введение специальных закупочных тарифов на электроэнергию от возобновляемых
энергоисточников, осуществление благоприятной налоговой и кредитной политики, упрощение получения разрешений на строительство и создание льготных условий для инвестирования. Составление региональных энергетических кадастров и программ развития малой гидроэнергетики, согласованных с местными органами самоуправления, привлечение хозяйственных предприятий и независимых частных инвесторов, организация региональных
инвестиционных фондов. Отказ от преференций в пользу ВИЭ после достижения сопоставимого с традиционной энергетикой уровня себестоимости производимой энергии перевод их в обычный конкурентный режим. Либерализация рынка электроэнергетики и свободное ценообразование,
связанное с демонополизацией и созданием условий для свободной конкуренции с участием малой энергетики. Финансирование научно-
исследовательских работ, обеспечивающих технологический прогресс, экологическую безопасность и снижение стоимости ВИЭ. Расширение__подготовки квалифицированных кадров в области ВИЭ [2-8,11-14].
ВЫВОДЫ. Особенностью современного состояния научно-технических разработок и практического использования ВИЭ является пока еще более высокая стоимость получаемой энергии (тепловой и электрической) по сравнению с энергией, получаемой на крупных традиционных электростанциях. Тем не менее из выше приведенных аналитических и научно обоснованных результатов, в Туркменистане имеются обширные районы, где по экономическим, экологическим и социальным условиям целесообразно, приоритетно и преимущественно развитие возобновляемой
энергетики, в том числе нетрадиционной и малой, мини, микро-ГЭС. К ним относятся зоны:
- децентрализованного энергоснабжения с низкой плотностью населения, в первую очередь районы пустынь на территориях Туркменского озера «Алтын Асыр», степей и гор Копер-Дага и Койтен-Дага и другие местностях;
- централизованного энергоснабжения с большим дефицитом мощности и значительными материальными потерями;
- городов и мест массового отдыха и лечения населения со сложной экологической обстановкой, обусловленной вредными выбросами в атмосферу от промышленных и городских котельных;
- с проблемами обеспечения энергией индивидуального жилья, фермерских, дайханских и пастбищных хозяйств, мест сезонной работы, садово-огородных участков и других энергопотребителей.
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
1. Бердымухамедов Г.М. Государственное регулирование социально-экономического развития Туркменистана. //Том 1. А.: Туркменская государственная издательская служба, 2010.
2. Колодин М.В. Энергетические ресурсы Каракумов.// В кн. Пустыня Каракумы и пустыня Тар. Ашхабад: Ылым, 1992, с. 157-171.
3. Малик Л. К. Преимущества развития малой гидроэнергетики //Труды 8-й Международной научно-технической конференции Москва, ГНУ ВИЭСХ, 2012. 128-135 с.
4. Пенджиев А.М., Маметсахатов Б.Д. Расчетная себестоимость возобновляемых
источников энергии. //Ашхабад, : Международный научно-практический журнал «Проблемы освоения пустынь», 2006, №1, с.46-48.
5. Пенжиев А.М. Водная энергетика: ресурсы Туркменистана. //Ашхабад: Стандарт, 2005, №2, стр. 32-34.
6. Пенджиев А.М. Перспективы использования возобновляемых источников энергии в Туркменистане. //Ашхабад: Международный научно-практический журнал «Проблемы освоения пустынь» 2005, №2.
7. Пенжиев А.М. Изменение климата и возможности уменьшения антропогенных нагрузок // Монография. LAMBERT Academic Publishing, 2012, 166 с.
8. Пенжиев А.М. Водоснабжение в пустыне Каракумы с использованием солнечной фотоэлектрической станции. //Мелиорация и водное хозяйство №2, 2007. 38-40 с.
9. Пенджиев А.М. О возможности строительства Каспийской солнечно-морской станции // Международный научно-практический журнал «Проблемы освоения пустынь», 2005. № 3. С. 54-58.
10. Пенджиев А.М. Автономное энерговодоснабжение пустынных пастбищ Туркменистана с использованием солнечных фотоэлектрических установок //В кн. «Энергосберегающие технологии в сельском хозяйстве». Материалы международной конференции, 2008. Москва, ВИЭСХ.
11. Пенжиев А.М. Концепция развития возобновляемой энергетики в Туркменистане //Международный научный журнал «Альтернативная энергетика и экология» № 08 (112) 2012, 91-102 с.
12. Пенджиев А.М., Пенжиев А.А. Законодательное обеспечение развития возобновляемой энергетики в Туркменистане // Альтернативная энергетика и экология - ISJAEE. 2010. № 6. С 88-94.
13. Ресурсы и эффективность использования возобновляемых источников энергии в России. М.: Наука, 2003.
14. Стребков Д.С., Пенджиев А.М., Мамедсахатов Б.Д. Развитие солнечной энергетики в Туркменистане. //Монография. М.: ГНУ ВИЭСХ, 2012, 496 с.
- TATA —
оо
