Гидроэлектростанция (Hydro power plant, ГЭС) - это

это гидроузел, предназначенный для получения электричества, на котором гидравлические турбины вращаются водой и передают вращение на электрические генераторы, где генерируется электроэнергия

Общее определение гидроэлектростанции, история строительства гидроэлектростанций, устройство гидроэлектростанции, принцип работы гидроэлектростанции, гидроэлектростанция своими руками, технические характеристики гидроэлектростанций, классификация гидроэлектростанций, малые гидроэлектростанции, плотины гидроэлектростанций, водохранилища гидроэлектростанций, самые крупные гидроэлектростанции, аварии на гидроэлектростанциях

Гидроэлектростанция - это, определение

Гидроэлектростанция - это место, где производят дешевую электрическую энергию. Энергия водных течений, с помощью гидравлических турбин, генераторов и трансформаторов, превращается в электрическую и доходит до потребителей по высоковольтным проводам. Такой источник энергии является полностью возобновляемым. Несмотря на дороговизну сооружения подобных электростанций, через время, они себя полностью окупают за счет продаваемой электроэнергии.

Гидроэлектростанция - это электростанция, использующая в качестве источника энергии энергию водных масс в русловых водотоках и приливных движениях. Гидроэлектростанции обычно строят на реках, сооружая плотины и водохранилища. Для эффективного производства электроэнергии на ГЭС необходимы два основных фактора: гарантированная обеспеченность водой круглый год и возможно большие уклоны реки, благоприятствуют гидростроительству каньонообразные виды рельефа.

Гидроэлектростанция - это электростанция, использующая энергию падающей воды для выработки электроэнергии.

Гидроэлектростанция - это электростанция, в которой механическая энергия движущейся воды преобразуется в электрическую энергию.

Гидроэлектростанция - это электростанция, преобразующая механическую энергию потока воды в электрическую энергию посредством гидравлических турбин, приводящих во вращение электрические генераторы. Мощность крупнейших гидроэлектростанций до нескольких ГВт.

Гидроэлектростанция - это комплекс сооружений и оборудования, преобразующих гравитационную энергию воды в электрическую энергию.

Гидроэлектростанция - это комплекс сооружений, использующий дамбы или приливные волны для преобразования энергии движения воды в электрическую. Почти во всех схемах кинетическая энергия воды приводит во вращение лопатки водяной турбины, которая в свою очередь вращает ротор электрического генератора.

Гидроэлектростанция - это гидротехническое сооружение, использующее турбины, для генерирования электрической энергии во время пиковой нагрузки и для закачивания воды назад, за плотину, при ее уменьшении. Реактивная гидротурбина вращает электрогенератор. Когда центробежные насосы отсоединены, система действует как нормальный гидроэлектрический генератор. При включении приводной муфты водные турбонасосы разгоняются до эксплуатационной скорости. Затем генератор переключается в режим электродвигателя. Турбинный клапан закрывается, клапан насоса открывается, и вода перекачивается обратно за дамбу, для повышения уровня накопленной воды, используемой позже для производства гидроэлектроэнергии.

Гидроэлектростанция - это сооружения, котрые строятся непосредственно на источнике воды или рядом ним. Они представляют собой электростанции, использующие поток воды в качестве источника энергии. Неотъемлемыми частями любой гидроэлектростанции являются плотина и водохранилище. Эффективность производства ГЭС напрямую зависит от бесперебойного обеспечения водой на протяжении всего года, уклона реки, а так же вида рельефа.

Гидроэлектростанция - это электростанция, вырабатывающая энергию за счет падающей воды, сооружается обычно на самых больших реках, перегораживаемой плотиной. ГЭС различают по напорности - высоконапорные, средненапорные, низконапорные и по мощности - мощные, средние, малые гидроэлектростанции.

История появления и развития гидроэлектростанций

Гидроэнергия использовалась с древних времен, для молки муки и других нужд. При этом приводом служил колесный механизм, вращаемый потоком воды. В середине 1770-х годах французский инженер Бернар Форест де Bélidor в опубликованной им работе Architecture Hydraulique, привел описание гидромашин с вертикальной и горизонтальной осью вращения. К концу 19-го века появились электрические генераторы, которые могли работать в сочетании с гидроприводом. Растущий спрос на электроэнергию вследствие Промышленной революции дал толчок в их развитии.

В 1878 году заработала первая в мире ГЭС, разработанная английским изобретателем Уильямом Джорджем Армстронгом в Нортумберленде, Англия. Она представляла собой агрегат, предназначенный для питания одной единственной дуговой лампы в его картинной галерее. Cтарая электростанция № 1 Schoelkopf возле Ниагарского водопада в США начала производить электричество в 1881 году. Первая гидроэлектростанция Эдисона, Vulcan Street начала работать 30 сентября 1882 года, в г. Аплтон, штат Висконсин, США, и выдавала мощность около 12,5 киловатт. К 1886 году в США и Канаде было уже 45 гидроэлектростанций. К 1889 году только в США их было 200.

В начале 20-го века коммерческими компаниями строится много небольших ГЭС в горах недалеко от городских районов. К 1920 году до 40% электроэнергии, производимой в Соединенных Штатах вырабатывалось на ГЭС. В 1925 году в Гренобле (Франция) состоялась Международная выставка гидроэнергетики и туризма, которую посетили более одного миллиона человек. Одной из вех в гидроэнергетике как США так и в целом стало уникальное гидротехническое сооружение известное как Плотина Гувера.

  Начальный этап развития гидроэнергетики (конец IX - начало XX вв.)

С древнейших времен использование энергии рек было важным фактором, определяющим развитие цивилизации. На этом пути длиной более чем в три тысячи лет совершенствовался водяной двигатель от простейших водяных колес, использовавшихся в древнем мире с целью подачи воды для орошения, водоснабжения, для водяных мельниц, и водяных двигателей, обеспечивавших в эпоху промышленной революции растущие потребности в механической энергии на заводах и рудниках, до гидроагрегатов современных ГЭС.

К концу XIX века были созданы эффективные гидравлические турбины, электрогенераторы переменного тока, осуществлена передача электроэнергии на значительные расстояния. Большой вклад в развитие гидроэнергетики внес русский инженер М.О. Доливо-Добровольский, под руководством которого в 1891 г. была построена первая промышленная ГЭС мощностью 220 кВт с генератором трехфазного тока (в местечке Лауфен на р. Неккар, Германия). Впервые от нее была осуществлена передача электроэнергии переменным током напряжением 8,5 кВ на расстояние 170 км во Франкфурт на Майне.

В Германии в Рейнфельде в 1898 г. была построена относительно крупная ГЭС мощностью 16,8 тыс.кВт с напором 3,2 м, а в 1911 г. ГЭС Аугст Вилен мощностью 44 тыс.л.с., в США в 1900 г. - Ниагарская ГЭС Адамс мощностью 500 тыс.л.с. с напором 41,2 м, в 1912 г. - ГЭС Ксокук мощностью 180 тыс.л.с. и др., во Франции в 1901 г. - ГЭС Жонаж мощностью 11,2 тыс.л.с. В Швейцарии в 1909 г. была построена первая ГАЭС.

В России в 1892 г. под руководством инженера Кокшарова была построена гидроэлектрическая установка мощностью 150 кВт на р.Березовке на Алтае для электроснабжения шахтного водоотлива на Зыряновском руднике. В 1896 г. под руководством В.Н. Чиколева и Р.Э. Классона была построена гидроэлектрическая установка на р.Охте мощностью около 290 кВт для электроснабжения Охтинского порохового завода, в 1903 г. - ГЭС на Северном Кавказе на р. Подкумок мощностью 990 л.с., в 1909 г. - Гиндукушская ГЭС на р. Мургаб мощностью 1590 л.с.

В начале ХХ в. в России сооружались только небольшие ГЭС, хотя были предложены проекты относительно крупных ГЭС. Еще в 1892 г. инженер Н.Н. Бенардос предложил проект ГЭС мощностью до 15 МВт на р. Неве у Ивановских порогов с передачей электроэнергии в г. Санкт-Петербург, в 1894 г. инженер В.Ф. Добротворский разработал проект ГЭС мощностью 24 МВт на р. Нарва у Нарвских порогов, а в 1895 -1899 гг. - мощностью 37 МВт на водопаде Иматра и на порогах р. Волхов.

Строительство и эксплуатация первых ГЭС заложили основы будущего развития гидроэнергетики, которая прошла большой и трудный путь от первых далеких от совершенства ГЭС мощностью в сотни киловатт до современных ГЭС, мощность которых составляет миллионы киловатт.

На основе накопленного опыта совершенствовались конструкции гидротехнических сооружений и технологическое оборудование, повышалась эффективность ГЭС. При этом важнейшее значение имели такие преимущества ГЭС, как использование возобновляемых природой гидроэнергоресурсов, отсутствие загрязнения окружающей среды, простота эксплуатации, обеспечение за счет комплексного использования водохранилищ потребностей водоснабжения, нужд водного транспорта.

  Развитие гидроэнергетики с начала и до середины XX века

На этом этапе начинается освоение гидроэнергетических ресурсов со строительством относительно крупных ГЭС в США, Канаде, странах Западной Европы, СССР и других странах. Мощность ГЭС достигает сотен и тысяч мегаватт, совершенствуются конструкции турбин, генераторов, резко увеличивается емкость водохранилищ, высота плотин на скальных основаниях достигает 100 м и более.

Особенно большое гидроэнергетическое строительство с начала и до середины ХХ века велось в США, где строились крупные гидроузлы с ГЭС и плотинами разных типов. При этом высота каменно-земляной плотины Matheews (1918 г.) составила 80 м, бетонных гравитационных плотин Long Lake (1916 г.) - 70 м, Norris (1936 г.) - 81 м, арочных плотин Arrowrock (1915 г.) - 107 м, Horse Mesa (1927 г.) - 93 м. В 1936 г. была введена в эксплуатацию самая крупная в мире в то время ГЭС Hoover мощностью 1344 МВт с арочно-гравитационной плотиной высотой 222,5 м и с водохранилищем объемом 35,2 км 3, а в 1942 г. ГЭС Grand Coulee мощностью 6188 МВт с гравитационной плотиной высотой 167,6 м и водохранилищем объемом 11,8 км 3.

В этот период в связи с резким увеличением высоты плотин, объемов водохранилищ, учитывая отсутствие необходимого опыта, важнейшими стали вопросы обеспечения надежной работы в первую очередь плотин. Имевшие место аварии плотин приводили к катастрофическим последствиям, что наблюдалось, например, при разрушении в 1923 г. многоарочной плотины Глено (Италия) высотой 75 м, в 1927 г. гравитационной плотины Сент-Френсис (США) высотой 63 м и др.

Необходимость повышения надежности и безопасности плотин привела к совершенствованию их конструкций и технологий возведения, развитию теории плотиностроения, механики грунтов, гидравлики. Были созданы предпосылки для дальнейшего строительства больших плотин.

На этом этапе развитие гидроэнергетики Российской Федерации, а затем СССР в основном не отличалось от мирового. Важнейшее значение имело принятие в 1920 г. плана ГОЭЛРО, который определил стратегию в области энергетической политики страны, сформировал задачи электрификации как основы подъема народного хозяйства, а также предусматривал механизмы его реализации.

Большое внимание в плане ГОЭЛРО было уделено широкому использованию гидроэнергетических ресурсов. Вопросам развития гидроэнергетики в плане был посвящен раздел «Электрификация и водная энергия». План предусматривал строительство ГЭС прежде всего в крупных промышленных развивающихся районах и не только для производства электроэнергии, но и для организации водного транспорта и орошения. В плане отмечена необходимость строительства ГЭС на реках Днепр, Волхов, Свирь, а также в Средней Азии, на Кавказе, Алтае. Общая установленная мощность всех крупных районных электростанций (ГЭС и ТЭС) по плану ГОЭЛРО была равна 1750 МВт, в том числе 10 ГЭС - 640 МВт и 20 ТЭС - 1110 МВт.

Первой ГЭС, сооруженной по плану ГОЭЛРО под руководством проф. Г.О. Графтио, была Волховская ГЭС мощностью 58 МВт с водохранилищем емкостью 10,2 км 3, которая была введена в эксплуатацию в 1926 г., обеспечив электроснабжение Ленинграда, создав сплошной судоходный путь по р. Волхов. Были также построены Земо-Авчальская ГЭС в Грузии, Бозсуйская в Узбекистане, Ереванская в Армении и ряд других небольших ГЭС. В Украине в 1926-1929 гг. были введены небольшие ГЭС: Вознесенская и Первомайская на р. Южный Буг и ряд других общей мощностью более 8 МВт.

В 1928 г. общая мощность ГЭС достигла 103 МВт с выработкой 260 млн. кВт·ч.

В 1927 г. началось строительство самой мощной в Европе и крупнейшей в мире в то время Днепровской ГЭС мощностью 560 МВт ниже порожистой части р. Днепр у острова Хортица, в состав сооружений которой входили здание ГЭС с 9 гидроагрегатами мощностью по 62 МВт, бетонная гравитационная плотина высотой 60 м и длиной 760 м, а также большой судоходный шлюз. Бетонная плотина Днепровской ГЭС по своим техническим решениям и параметрам находилась на уровне лучших достижений мирового плотиностроения.

В том же году в Харькове было создано Бюро водных исследований, положившее начало проектному институту «Укргидроэнергопроект» (в дальнейшем Укргидропроект), который со временем превратился в крупнейшую проектно-конструкторскую организацию Украины в области гидроэнергетики и водохозяйственного строительства.

Проектирование Днепровской ГЭС возглавил проф. И. Г. Александров. Проект предусматривал комплексное использование водных ресурсов с выработкой электроэнергии и созданием водного пути через знаменитые Днепровские пороги. Коллективу Днепростроя во главе с А.В. Винтером и Б.Е. Веденеевым потребовалось только пять лет на строительство комплекса сооружений ГЭС, первые агрегаты которой были введены в действие уже в 1932 г.

Рядом с ГЭС вырос город Запорожье с такими промышленными гигантами, как Запорожсталь, Днепроспецсталь, алюминиевый, ферросплавный и др. Электроэнергия ГЭС по ЛЭП 154 кВ передавалась в промышленные районы Кривого Рога, Днепропетровска, Никополя. Была введена в эксплуатацию ЛЭП 220 кВ Днепровская ГЭС - Донбасс, положившая начало формированию одной из крупнейших в стране объединенных энергосистем - ОЭС Юга. Днепрогэс является характерным примером создания на базе ГЭС мощного территориально-производственного комплекса.

В Украине в довоенный период было построено 268 небольших ГЭС, которые стали основой электрификации многих сельскохозяйственных районов. В 1933 г. было завершено строительство Нижнесвирской ГЭС на р. Свирь мощностью 100 МВт. В этот же период введены в строй Кондопожская ГЭС в Карелии, Рионская, Дзорагетская ГЭС в Закавказье, Кадырьинская в Средней Азии и ряд других ГЭС. В СССР в 1935 г. общая мощность всех ГЭС составила около 900 МВт.

На Северном Кавказе на притоках рек Терека и Сулака были построены ГЭС: Гизельдонская - в 1934 г., Боксанская - в 1936 г., Гергебильская - в 1937 г. с первой в СССР арочно-гравитационной плотиной высотой 70 м. В Средней Азии были построены ГЭС: Бурджарская в Узбекистане и Верхне-Варзобская в Таджикистане в 1937 г., Комсомольская и Тавакская (1-я очередь) на р. Чирчик в 1940 г.

На Алтае был построен ряд деривационных высоконапорных ГЭС на реках Граматухе, Ульбе, Хариузовке и др.

В развитии гидроэнергетики важное значение имело начавшееся использование водных ресурсов крупнейшей в Европе р. Волги. Была разработана схема р. Волги с целью использования ее водных ресурсов для гидроэнергетики, водного транспорта, ирригации, известная под названием «Схема Большой Волги».

В 1937 г. был введен в эксплуатацию канал имени Москвы общей длиной 128 км, который соединил р. Волгу с р. Москвой, обеспечив снабжение водой Москвы и обводнение Москвы-реки, создание вокруг Москвы обширных зон отдыха. Головным сооружением канала является Иваньковский гидроузел на р. Волге с ГЭС мощностью 30 МВт.

В 1940 г. была введена в эксплуатацию Угличская ГЭС мощностью 110 МВт, в 1941 г. - первая очередь Рыбинской ГЭС с водохранилищем объемом 25,4 км 3. На этих низконапорных ГЭС были установлены поворотно-лопастные турбины мощностью по 55 МВт при напоре 13,2 м с рабочими колесами диаметром 9 м.

Период военных лет (1941-1945 гг.) характеризуется перемещением гидроэнергетического строительства из европейской части страны, где было прекращено строительство ГЭС общей мощностью около 1 млн.кВт, на Урал, Казахстан и в Среднюю Азию, куда была перебазирована часть промышленности из временно оккупированных районов. На Урале были построены Аргазинская, Верхнетурская, Широковская и ряд других ГЭС, в Средней Азии - крупная Фархадская ГЭС мощностью 126 МВт на р. Сырдарье, а также около 40 малых ГЭС.

В годы войны были разрушены свыше 60 ГЭС, в том числе такие крупные, как Днепровская, Нижнесвирская, было демонтировано оборудование на 7 ГЭС. Общая мощность выведенных из строя ГЭС превысила 1000 МВт. В 1944 г. были начаты работы по восстановлению Днепровской ГЭС. Были построены новые ГЭС общей мощностью 280 МВт и восстановлены ГЭС общей мощностью 250 МВт.

В 1945 г. общая мощность ГЭС достигла 1300 МВт с выработкой 4,8 миллиард. кВт·ч, что составило 11,2% общего производства электроэнергии.

  Современный этап развития гидроэнергетики (с середины XX в.)

Ускорение социально-экономического развития общества во второй половине XX века потребовало быстрого увеличения как производства электроэнергии, так и использования водных ресурсов. Энергетика, являясь основным движущим фактором развития экономики и повышения благосостояния населения, характеризуется наиболее высокими темпами роста. При этом резко возросло значение гидроэнергетики - наиболее эффективного из возобновляемых источников энергии, являющейся также основой комплексного использования водных ресурсов.

Современный этап развития гидроэнергетики характеризуется широким строительством крупных ГЭС с водохранилищами комплексного назначения во многих странах мира, значительным увеличением использования гидроэнергетических и водных ресурсов, что связано с необходимостью удовлетворения резко возросших потребностей в электроэнергии и воде быстро развивающихся городов, промышленности и сельского хозяйства, а также защиты от наводнений. Кроме того, в условиях повышения доли электроэнергии, вырабатываемой крупными базисными ТЭС и АЭС, гидроэлектростанции являются их оптимальным дополнением в качестве маневренных мощностей.

Производство электроэнергии в мире с 1950 по 2000 г. увеличилось в 14 раз, достигнув 14100 млрд.. кВт·ч, в том числе использование гидроэнергетических ресурсов увеличилось в 8 раз, достигнув 2650 миллиард.кВт·ч., что составляет около 19% общего производства электроэнергии. Общее потребление водных ресурсов в мире в этот период увеличилось более чем в 5 раз, достигнув 6000 км 3.

В связи с вводом в объединенных энергосистемах крупных базовых ТЭС и АЭС резко возросла роль в обеспечении надежного электроснабжения высокоманевренных ГЭС и ГАЭС, покрывающих пиковую часть графика нагрузок и выполняющих функции аварийного и нагрузочного резервов энергосистемы. Это привело также к широкому строительству ГАЭС в мире, мощность которых к 2000 г. достигла 125 млн. кВт, в том числе в Японии - 24 млн. кВт, в США - 18,9 млн. кВт, в Италии - 6,9 млн. кВт, во Франции - 5,9 млн. кВт, в Германии - 5,7 млн. кВт.

Самые крупные эксплуатируемые ГАЭС: в США Бас Каунтри - мощностью 2,1 млн. кВт, Корнуол (I и II) - 2,2 млн. кВт, Ладингтон - 2,06 млн. кВт; в Англии Динорвик - 1,8 млн. кВт, во Франции Гранд Мезон - 1,8 млн. кВт. Введены в эксплуатацию первые агрегаты на самых крупных строящихся ГАЭС Kannagawa (2,82 млн. кВт) - в Японии, Huizhou (2,4 млн. кВт) - в Китае, Днестровской (2,28 млн. кВт) в Украине.

Большой накопленный опыт, успехи в методах проектирования и расчета, совершенствование конструкций плотин и технологии их возведения, обеспечив повышение надежности и экономичности плотин, открыли новые возможности широкого использования гидроэнергетических ресурсов, позволили строить ГЭС с высокими плотинами и большими водохранилищами в разнообразных природных условиях, включая сложные инженерно-геологические условия, высокую сейсмичность.

В этот период в различных природных условиях строятся ГЭС с плотинами разных типов, высота которых увеличивается, достигая 200-300 м. Среди мировых «рекордсменов» гравитационная плотина Гранд Диксанс (Швейцария) высотой 262 м, арочно-гравитационные Глен Каньон (США) - 216 м и Саяно-Шушенская (Россия) - 245 м, арочные плотины Вайонт (Италия) - 262 м и Ингурская (Грузия) - 272 м, многоарочная Даниэль Джонсон (Канада) - 215 м, каменно-земляная Нурекская (Таджикистан) - 300 м. В Китае строится арочная плотина Xiaowan высотой 292 м.

Каскады ГЭС с крупными водохранилищами комплексного назначения образуют водохозяйственные комплексы, участниками которых являются энергетика, коммунальнобытовое, промышленное, сельско-хозяйственное водоснабжение, орошение, водный транспорт, рыбное хозяйство, рекреация. Они также обеспечивают защиту природной и социальной среды от наводнений, гарантированные санитарно-экологические попуски. При этом на основе создаваемой инфраструктуры, энергетических и водных ресурсов резко ускорилось экономическое развитие многих ранее отсталых или удаленных регионов, были созданы мощные территориально-производственные комплексы.

Однако создание водохранилищ, являясь активным вторжением в сложившиеся экологические условия, оказывая значительное влияние на них, может привести к отрицательным последствиям для окружающей природной среды и условий жизни населения. Многие отрицательные последствия при создании водохранилищ (особенно в 50-70-е гг. XX в.) имеют исторические корни, обусловленные известными трудностями социально-экономического и политического развития общества, а также недооценкой влияния техногенного воздействия на окружающую природную и социальную среду, недостаточностью природоохранных и компенсационных мероприятий, нарушением режимов эксплуатации. Кроме того, оценки влияния водохранилищ на окружающую среду во многих случаях носили поверхностный ограниченный характер.

Широкомасштабное строительство ГЭС с водохранилищами комплексного назначения сыграло важную роль в экономическом развитии многих стран, в повышении благосостояния людей, улучшении качества жизни населения, особенно в развивающихся странах, за счет увеличения потребления электроэнергии, обеспечения питьевой водой, расширения орошаемых площадей, защиты от наводнений и др.

К 2000 г. в мире при выработке ГЭС 2650 миллиард. кВт·ч было освоено около трети экономически эффективного гидроэнергетического потенциала, причем развитые страны использовали его более чем на 70%, а многие страны Западной Европы (Франция, Швейцария, Италия) использовали экономически эффективный потенциал на 95-98%, Япония - на 90%, США - на 82%, Канада - на 65%, интенсивное гидроэнергетическое строительство ведется в Азии, особенно в Китае, Индии, в Южной Америке и Африке. В 1992 году в Китае начались работы по строительству мощнейшей в мире ГЭС «Три ущелья».

К 2008 г. в мире мощность ГЭС достигла 887 млн.кВт, а выработка - 3050 млрд..кВт·ч, в Китае мощность ГЭС составила 171 млн.кВт, выработка - 684 млрд.кВт·ч, и он вышел на первое место в мире, в США соответственно - 78,2 млн.кВт и 270 млрд..кВт·ч, в Канаде - 72,7 млн.кВт и 350 миллиард.кВт·ч.

В СССР, как и во всем мире, этот этап характеризуется широким гидроэнергетическим строительством. В период 1946-1958 гг. были завершены восстановление и реконструкция разрушенных во время войны ГЭС и построен ряд крупных ГЭС с водохранилищами комплексного использования, преимущественно в европейской части страны, на многоводных равнинных реках - Волге, Днепре, Каме, Дону, Днестре и др. Несмотря на огромные разрушения, коллектив Днепростроя в 1947 г. восстановил плотину Днепрогэса и ввел в эксплуатацию три гидроагрегата, а в 1950 г. ГЭС достигла мощности 650 МВт. Были также восстановлены и реконструированы Нижнесвирская, Кегумская и другие ГЭС.

В 1952 г. был построен водохозяйственный комплекс в составе Цимлянского гидроузла с ГЭС на р. Дон, Волго-Донского судоходного канала длиной 101 км с 13 шлюзами.

Развернулись работы по строительству крупнейших ГЭС Волжского каскада - Куйбышевской (Волжской) ГЭС мощностью 2300 МВт, введенной в эксплуатацию в 1958 г. (в то время самой крупной в мире), Волгоградской ГЭС мощностью 2541 МВт, введенной в строй в 1961 г. Эти ГЭС с водохранилищами комплексного назначения сыграли существенную роль в создании Единой энергосистемы европейской части СССР, в обеспечении орошения до 5 млн. га засушливых земель, защите от наводнений, решении проблем водного транспорта.

В 1956 г. была введена в эксплуатацию Каховская ГЭС - нижняя ступень Днепровского каскада мощностью 351 МВт с водохранилищем комплексного назначения, обеспечивающим орошение земель юга Украины. Из водохранилища Каховской ГЭС вода подается в Южно-Украинский и СевероКрымский каналы, которые строились одновременно с этой ГЭС. В эти годы начато строительство Кременчугской ГЭС и Днепродзержинской ГЭС. В Молдавии вводится в строй Дубоссарская ГЭС на Днестре мощностью 48 МВт. Проекты этих крупных ГЭС были разработаны институтом «Укргидроэнергопроект».

В Средней Азии построена Кайраккумская ГЭС мощностью 120 МВт на р. Сырдарье, что повысило водообеспечение орошаемых земель Голодной степи, в Казахстане - Усть-Каменогорская мощностью 331 МВт на Иртыше, в Сибири - Новосибирская (455 МВт) на Оби и Иркутская (662 МВт) на Ангаре.

Период 1959-1980 гг. характеризуется строительством крупных ГЭС с перемещением центра гидроэнергетического строительства в районы Сибири, Средней Азии, где сосредоточено 80% гидроэнергоресурсов и благоприятные природные условия для строительства высоконапорных высокоэффективных ГЭС.

Важнейшее значение в освоении гидроэнергетических ресурсов крупнейших рек Сибири имело строительство Братской ГЭС на р. Ангаре (1961 г.) мощностью 4500 МВт с единичной мощностью гидроагрегатов 250 МВт. Строительство Братской ГЭС с бетонной гравитационной плотиной высотой 120 м в суровых условиях Сибири явилось выдающимся достижением. Опыт ее строительства и технология выполнения бетонных работ были использованы при строительстве других ГЭС в Сибири. Братская ГЭС стала основой формирования Объединенной энергосистемы Сибири, а также Братско-Усть-Илимского территориальнопроизводственного комплекса, в состав которого вошла позднее Усть-Илимская ГЭС мощностью 4.3 млн. кВт, введенная в эксплуатацию в 1975 г.

В 1967 г. построена Красноярская ГЭС на Енисее мощностью 6000 МВт при единичной мощности агрегатов 500 МВт. В состав гидроузла вошла бетонная плотина высотой 124 м и длиной 1100 м.

В этот период была построена самая северная в стране Усть-Хантайская ГЭС на притоке Енисея р. Хантайке мощностью 440 МВт, в Восточной Сибири - первая очередь Вилюйской ГЭС на р. Вилюй в Якутии мощностью 650 МВт и др.

В период до 1990 г. на Волжско-Камском каскаде были введены в строй Нижнекамская ГЭС мощностью 1205 МВт и Чебоксарская ГЭС мощностью 1370 МВт, а на Днестре Днестровская ГЭС мощностью 702 МВт, построенная по проекту Укргидропроекта.

В этот период большая часть мощностей ГЭС вводится в действие в Сибири: на Саяно-Шушенской ГЭС на Енисее мощностью 6400 МВт с арочно-гравитационной плотиной высотой 244 м, вторая очередь Вилюйской ГЭС с увеличением мощности до 650 МВт, Колымская ГЭС - 720 МВт, Курейская ГЭС - 600 МВт.

Начато строительство Богучанской ГЭС на Ангаре мощностью 3000 МВт, Усть-Среднеканской на Колыме мощностью 550 МВт, на Дальнем Востоке Бурейской и Нижнебурейской ГЭС на р. Бурее суммарной мощностью 2300 МВт, строительство которых в связи с экономическим спадом не было завершено.

После распада СССР в странах СНГ в период до 2000 г. в условиях затянувшегося экономического спада, структурных изменений в экономике, инвестиционного кризиса резко снизились капиталовложения и соответственно темпы строительства ГЭС и ГАЭС, а строительство ряда объектов было законсервировано.

  Мировая энергетическая война - гидроэнергетика

Гидроэнергия - крупнейший на настоящий момент возобновляемый энергетический ресурс человечества. Первичный ее источник, как и других видов энергии на Земле, - солнечная энергия. Испаряющаяся из водоемов (океанов, озер, рек) и с поверхности земли вода затем выпадает в виде дождя или снега. И питает ручьи и реки, на которых строят малые и большие гидроэлектростанции (ГЭС).

Общий или теоретический потенциал гидроэнергии на нашей планете огромен - от 30 до 40 ТВт (тераватт). ТВт - это тысяча миллионов известных каждому киловатт (киловатт-часы «накручивает» ваш квартирный счетчик). Однако использовать этот потенциал можно лишь частично как по техническим (не везде можно построить ГЭС), так и по экономическим (не везде энергия этой ГЭС окупится) причинам. И потому технический гидроэнергетический потенциал нашей планеты примерно вдвое ниже теоретического, а экономический гидропотенциал составляет не более 7-10 ТВт.

Но и это - очень много. Особенно с учетом того, что гидроэнергия, которую выдает ГЭС после ее постройки, дешевая (почти даровая). А используется этот экономический потенциал далеко не полностью (сейчас - в целом чуть более чем на 22%, а в части малых ГЭС - только на 5-6%).Почему гидроэнергетический потенциал используют так мало, если везде в мире налицо нарастающий энергодефицит?

Причин несколько. Во-первых, ГЭС нельзя построить где угодно (например, рядом с крупным потребителем энергии). Ее строят только там, где для этого есть природные условия (водные и гидротехнические). Очевидно, что крупную ГЭС лучше строить в глубоком и длинном ущелье, по которому протекает большая река, имеющая постоянную подпитку водой из горных ледников, чем на небольшой равнинной реке, которая может обмелеть в летнюю засуху.

Во-вторых, ГЭС - это сложное и очень дорогое сооружение. Как правило, обязательная часть ГЭС - это мощная плотина, которая обеспечивает большой запас воды в расположенном выше по течению водохранилище и большой перепад уровней между водохранилищем и турбинным залом. Накопив в водохранилище потенциальную энергию, эта вода за счет разницы в высоте между уровнем водохранилища и уровнем турбинного зала, с большой скоростью поступает в турбины ГЭС.

Водохранилище необходимо для того, чтобы работа ГЭС не зависела от сезонных и погодных изменений речного стока. Причем водохранилища крупных ГЭС аккумулируют десятки кубических километров воды. Понятно, что в плотину высотой сотни метров, которая выдерживает напор такого количества воды и не боится селей, наводнений, землетрясений и терактов, нужно вбухать гигантское количество сложных стальных арматурных конструкций, а затем залить их миллионами кубометров высокопрочного бетона.

В-третьих, ГЭС никогда не бывают совершенно безвредны для природы региона, в котором они строятся. Плотины и водохранилища выводят из хозяйственного оборота большие площади земли. Изменение гидрологического режима в зоне водохранилищ приводит к подтоплению, засолению, заболачиванию почв, размыву русла реки ниже по течению, нарушению кислородного баланса в воде ниже плотины, неблагоприятным сдвигам природного равновесия в биосистемах.

Тем не менее, во многих развитых странах экономический гидропотенциал уже используется почти полностью. Так, например, в Европе, Японии, США, Канаде он задействован на 85-95%. Но в развивающихся странах его использование гораздо ниже: в Латинской Америке - 14%, в Юго-Восточной Азии - 12%, в Африке - 8%. На развивающиеся страны приходится около 70% неосвоенного мирового гидроэнергопотенциала.

Несмотря на сложность и высокую стоимость ГЭС, перспектива затем много лет получать крайне дешевую электроэнергию заставляет страны, имеющие доступный экономический гидропотенциал, проектировать и строить новые и новые большие и малые станции. Но важно не только это. Собственный «работающий» гидропотенциал делает страну-хозяина гораздо менее зависимой от дефицитов и ценовых шоков мирового рынка углеводородных энергоносителей. Того рынка, на котором, как мы видим, ведут сложную игру крупнейшие хозяева нефти, газа, угля.

И потому борьба вокруг использования национальных гидропотенциалов оказывается одним из «фронтов» большой энергетической войны. Отметим, например, какую массированную атаку много лет ведут «глобальные экологисты» на китайские гидроэнергетические проекты не только на крупнейших (Хуанхэ, Янцзы, Сицзян, Хэйлунцзян и др.), но даже на малых реках, где строится большинство китайских ГЭС. И отметим столь же массированные атаки тех же экологистов на крупные гидроэнергетические проекты в Африке (на реках Конго, Замбези и др.) и в Латинской Америке (на притоках Амазонки, Ориноко, Ла-Платы и пр.).

Однако, несмотря на эти препоны, сложность и высокую стоимость, ГЭС строят во всем мире, где это возможно и экономически оправдано. И потому, хотя доля ГЭС в общем мировом энергобалансе составляет всего около 5%, в балансе производства именно электроэнергии эта доля почти в пять раз выше - более 19%. А установленная мощность ГЭС в мире -780 ГВт (миллионов киловатт) - существенно превышает установленную мощность атомных электростанций (380 ГВт) и уступает лишь установленной мощности тепловых электростанций (около 2700 ГВт).

Десятка стран-лидеров в производстве электроэнергии на ГЭС на 2009 г., по данным Международного энергетического агентства, выглядит следующим образом (показатели в ТВт/ч): КНР 585 Канада 369 Бразилия 364 США 251 Россия 167 Норвегия 140 Индия 116 Венесуэла 87 Япония 69 Швеция 66

В высокоразвитых странах, где экономический гидропотенциал уже задействован почти полностью, существенная часть гидроэнергетики представлена не ГЭС, а ГАЭС - гидроаккумулирующими электростанциями. Это электростанции, в которых в период низкого регионального энергопотребления (чаще всего ночью) мощные насосы (или так называемые «обратимые турбины») перекачивают воду из нижнего водохранилища в верхнее. А в период высокого регионального энергопотребления запасенная вода из верхнего водохранилища ГАЭС питает турбины электрогенераторов, как на обычной ГЭС. То есть, ГАЭС фактически перерабатывает дешевую «ночную» электроэнергию в дорогую и дефицитную энергию «пиковых нагрузок».

Есть еще и попытки освоить огромную «даровую» энергию морей и океанов. Разработки в этой сфере идут по направлениям строительства приливных и волноприбойных электростанций, а также размещения низкооборотных турбин в морских течениях.

Однако реальные коммерческие перспективы пока видятся только в отношении приливных ГЭС (прилив наполняет специальное водохранилище, а на трубопроводах приливного и отливного водотока устанавливаются турбины и электрогенераторы). Другие разработки из этой сферы еще не вышли за рамки экспериментов и отдельных «опытных» станций. Причем получаемая электроэнергия оказывается существенно дороже, чем энергия любых «традиционных» типов электростанций.

Так что основное направление в гидроэнергетике - это строительство больших и малых ГЭС. И в этой сфере идут главные «энергетические войны». В первую очередь - в тех регионах, где гидропотенциал ограничен, и где постоянно приходится выбирать между водой для ГЭС - и водой для продовольственного земледелия, промышленности и бытового водоснабжения.

Так, межгосударственные отношения Турции с Сирией и Ираком много раз обострялись из-за «водных» проблем. Строительство Турцией ГЭС и ирригационных систем на Евфрате в рамках проекта освоения Юго-Восточной Анатолии вызывало резкие протесты и дипломатические демарши в Дамаске и Багдаде уже в середине 70-х годов ХХ века. Тогда при заполнении водохранилищ Турция снижала сток Ефрата в Сирию до минимальных 500 куб м в секунду.

А в начале 1990 г. Турция в ходе заполнения крупного водохранилища над новой «плотиной Ататюрка» вообще остановила на месяц сток Евфрата в Сирию. В результате русло реки оказалось совершенно сухим от турецкой границы до Алеппо. Дамаск назвал эти события «водной войной» и взывал к ООН и Международному суду, требуя наказания Анкары. Лига арабских государств объявила эти шаги Турции «преднамеренным лишением арабских стран вод Евфрата». И некоторые аналитики считают, что в нынешней «антисирийской» политике Турции существенную роль играет система застарелых «водных» конфликтов.

Еще один не менее острый и застарелый конфликт этого рода - между Индией и Пакистаном за воды Инда. Он начался сразу после раздела Британской Индии. Уже в апреле 1949 г. Индия применила против Пакистана «водное оружие», пустив воду Инда в его верховьях по другому руслу и тем самым резко снизив низовой сток. В 1952 году состоялось первое официальное разграничение пользования водами Инда и его притоков, а в 1960 г. президенты Индии и Пакистана подписали в Карачи межгосударственный «водный» договор.

По этому договору Индия получила исключительное право пользования водами восточных притоков Инда (Сатледж, Биас и Рави) до мест перехода их русла на территорию Пакистана, а Пакистан - аналогичное право в отношении западных притоков (Джелам и Чинаб), а также самого Инда после перехода его русла на территорию Пакистана.

Формально Индия договор с тех пор не нарушала ни разу (в том числе, в периоды вооруженных конфликтов с Пакистаном). Однако активное строительство Индией ГЭС в своей «правовой зоне» бассейна Инда приводит к постепенному снижению стока в Пакистан, испытывающий острую и нарастающую нехватку воды. Если к моменту разделения на Индию и Пакистан годовой сток Инда в Аравийское море составлял почти 200 куб км, то к началу XXI века он (в результате водозабора ГЭС, на орошение, промышленные и бытовые нужды в Индии и Пакистане) упал до примерно 15 куб км.

Сейчас «водные отношения» между Индией и Пакистаном вновь обострились до предела в связи с намеченным на конец 2012 года вводом в строй крупной ГЭС «Ниму-Базго» в верховьях Инда, в штате Джамму и Кашмир. В августе нынешнего года Маулана Рахман, глава комитета по делам Кашмира в парламенте Пакистана, заявил. «Индия незаконно строит плотины на реках, текущих в Пакистан с территории оккупированного ею Кашмира, пытаясь уничтожить нашу экономику. Стратегия Дели грозит подорвать мир на субконтиненте».

Но и перед Индией встают аналогичные проблемы - со стороны КНР. Китай, который разворачивает крупное гидротехническое строительство (плотины и ГЭС) на Тибетском нагорье, все быстрее сокращает сток важнейшей для Индии реки Брахмапутра. И, как оценивают международные эксперты, полная реализация китайской программы ГЭС в Тибете может лишить пропитания более 100 млн крестьян в Индии и Бангладеш.

Наконец, еще одна «горячая зона» гидроэнергетических военных действий - северо-восточная Африка. Предмет боевых действий - водный ресурс рек бассейна Нила. «Агрессоры» - расположенные в верховьях Нила и его притоков страны: Уганда, Руанда, Бурунди, Кения, Танзания, Демократическая республика Конго (ДРК), Эфиопия, а теперь еще и отделившийся Южный Судан. Жертвы «водной агрессии» - Судан, Египет и Эритрея.

Эфиопия (на Голубом Ниле) и Бурунди (на истоках Белого Нила) уже строят крупные ГЭС. Кения, ДРК и Южный Судан планируют аналогичные проекты. Между тем пустынные Судан и Египет испытывают нарастающую нехватку воды не то что для ГЭС, промышленности и расширения поливного земледелия, но даже для бытовых нужд растущего населения.

Еще в 70-х годах ХХ века, при президенте Анваре Садате Египет недвусмысленно предупреждал, что Каир будет расценивать увеличение отбора Эфиопией воды из Голубого Нила как объявление войны. А в мае 2010 г. (при Мубараке) Египет вновь предъявил Эфиопии жесткий меморандум. Документ подчеркивал, что водный ресурс Нила является для Египта важнейшим «национальным приоритетом», и сообщал, что повышение Эфиопией отбора воды из Голубого Нила «будет иметь самые серьезные последствия».

Но и в идущей сейчас региональной «горячей» войне между Суданом и Южным Суданом, как признают эксперты, важнейшим (вторым после нефти) фактором конфликта является водный ресурс Нила и его притоков.

Как предупреждают специалисты, подобные водные конфликты «ждут своей очереди» в Центральной и Западной Африке, а также в Латинской Америке. Гидроэнергетические и «водные» конфликты становятся главным «яблоком раздора» в отношениях между Узбекистаном, Киргизией и Таджикистаном. Так что и в сфере освоения гидроэнергоресурсов миролюбием и согласием вовсе не пахнет. Идет война.

  Настоящее и будущее мировой гидроэнергетики

В одном из журналов, вышедших в США в декабре 1900 года, журналисты сделали прогноз, как изменится мир через сто лет. В отличие от других Нострадамусов, они многое угадали. Но самый интересный прогноз касался развития гидроэнергетики. По мнению людей, живших сто лет назад, в каждой реке будет установлено специальное оборудование для производства электричества. Вдоль побережья морей и океанов появятся устройства, превращающие энергию волн в электрическую. Что ж, XX век действительно можно назвать веком гидроэнергетики. Однако что будет с ней в XXI веке?

Сейчас крупнейшими производителями гидроэнергии (включая гидроаккумулирующие станции) в абсолютных значениях являются Китай, Канада, Бразилия и США, замыкает пятерку лидеров Россия. Однако абсолютный лидер по выработке гидроэнергии на душу населения - Исландия. Кроме нее, этот показатель наиболее высок в Норвегии (доля ГЭС в суммарной выработке - 98 процентов), Канаде и Швеции.

Однако в развитых странах уже освоена большая часть экономически целесообразного гидропотенциала, в частности в Европе это 75 процентов, в Северной Америке - около 70 процентов, и возможности для строительства крупных ГЭС практически исчерпаны. В то же время Африка (21 процент мировых гидроэнергетических ресурсов) и Азия (39 процентов) вносят в мировую выработку гидроэлектроэнергии лишь 5 и 18 процентов, соответственно. Южная Америка и Австралия вместе взятые, располагая примерно 15 процентами ресурсов, дают только 11 процентов производимой в мире гидроэлектроэнергии.

Так что смело можно прогнозировать, что новые большие ГЭС будут строить в основном в Африке, Азии и Южной Америке, так как на других континентах, везде, где только можно построить большую ГЭС, они уже стоят.

Эти выводы подтверждаются тем, что крупнейшие ГЭС мира находятся именно в этих регионах. Так, именно в Азии, в Китае, располагается крупнейшая ГЭС мира «Три ущелья» на реке Янцзы. Мощность этой станции составляет 22,4 ГВт (для сравнения - мощность крупнейшей гидроэлектростанции России Саяно-Шушенской ГЭС составляла до аварии 6,4 ГВт). Кроме того, в Китае ведется строительство крупнейшего по мощности каскада ГЭС. Вторая по величине гидроэлектростанция в мире называется «Итайпу» и стоит на реке Парана, на границе Бразилии и Парагвая. Ее мощность - 14 ГВт. Наконец, «тройку призеров» замыкает гидроэлектростанция имени Симона Боливара, или «Гури», в Венесуэле, на реке Карони. Ее мощность - 10,3 ГВт.

Однако все эти достижения инженерной мысли меркнут перед ГЭС «Гранд Инга». Эта гидроэлектростанция, мощность которой составит 39 ГВт, планируется к сооружению международным консорциумом на реке Конго в Демократической Республике Конго (бывший Заир). У «Гранд Инга» будут пятьдесят две гидротурбины по 750 МВт каждая, плотина высотой 150 метров, будет использоваться часть потока скоростью 26 400 кубометров в секунду. В случае успеха проекта «Гранд Инга» вдвое превзойдет «Три ущелья».

Стоимость сооружения составит около 80 миллиардов долларов Соединенных Штатов Америки. Ожидается, что строительство начнется в 2014 году и может быть завершено около 2025 года.

Поскольку строительство крупных ГЭС, как правило, сопряжено с существенными экологическими проблемами - затоплением больших территорий, изменением климата (например, в Красноярске из за ГЭС не замерзает Енисей, лед здесь не образуется на протяжении 80 километров вниз по течению от плотины гидростанции) в странах с высокими природоохранными стандартами это стало дополнительным барьером для развития крупной гидрогенерации.

Кстати, недостаточно изучен вопрос, как нивелировать экологические последствия при выводе ГЭС из эксплуатации, так как ни одну из крупнейших гидроэлектростанций еще не выводили. Ясно одно: вывод ГЭС из эксплуатации потребует больших бюджетных затрат.

В результате происходит отчетливая «миграция» гидроэнергетики в развивающиеся страны, где велик неосвоенный гидропотенциал, а экологические соображения играют меньшую роль (как в силу менее строгих экологических стандартов, так и по причине невысокой политизированности вопросов экологии). В результате, по оценкам Международного энергетического агентства, в предстоящие полтора-два десятилетия до 80 процентов прироста мощностей гидрогенерации придется на развивающиеся государства.

Еще одним минусом гидроэнергетики можно назвать довольно низкий коэффициент использования установленной мощности. Этот общий показатель для энергетики у атомных станций составляет порядка 80-85 процентов, самый высокий из всех видов генерации. А у ГЭС он лишь порядка 50 процентов. То есть один гигаваттный блок в лучшем случае выдает 500 мегаватт, что также сказывается на перспективах развития гидроэнергетики.

Значит ли это, что времена расцвета гидроэнергетики в прошлом и ее ждет угасание? Конечно же, нет. Об этом можно судить по тому, какими темпами развивается малая гидроэнергетика, не требующая больших территорий, приближенная к потребителю и быстро окупающаяся. За последние десятилетия малая энергетика заняла устойчивое положение во многих странах мира.

Мировой опыт показывает, что освоение гидропотенциала малых рек решает проблемы энергоснабжения мелких потребителей. Например, в Китае построено более 90 тысяч малых ГЭС, которые обеспечивают 30 процентов энергопотребления в сельских районах. В США разработана госпрограмма развития малой гидроэнергетики: до 2020 года планируется ввести малые ГЭС суммарной мощностью 50 тысяч МВт, что обеспечит производство 200 миллиардов кВт-ч электроэнергии. При этом стоимость 1 кВт-ч электроэнергии, выработанной на малой ГЭС, составляет 1,8 2,4 цента (на больших ГЭС - 3,2 5,5 цента, на АЭС - 2,8 3,9 цента).

Впрочем, помимо традиционной малой гидроэнергетики, в настоящее время активно продвигают и другие способы получения электроэнергии от воды. Основные направления развития альтернативной гидроэнергетики связаны с использованием механической энергии приливов, волн, течений и тепловой энергии океана.

Только один приливно-отливный цикл Мирового океана энергетически эквивалентен 8 триллионам кВт-ч. По экспертным оценкам, технически возможно использование примерно 2 процентов этого потенциала. Наибольшими запасами приливной энергии обладают Атлантический и, в меньшей мере, Тихий океаны. Одним из наиболее существенных факторов, влияющих на возможность использования энергии приливов, являются особенности береговой линии, а также прибрежного и придонного рельефа. В длинных узких заливах с пологим дном приливы имеют максимальную высоту, иногда превышающую 10 метров, что существенно повышает эффективность энергетического использования приливно-отливного цикла.

Первые экспериментальные приливные электростанции (ПЭС) появились в начале XX века, однако серьезный интерес к приливной энергетике возродился опять таки во времена энергетического кризиса, в середине 1970 х годов. Преимущества ПЭС - экологичность и низкая цена без наценки производства энергии. Недостатки - высокая стоимость строительства и изменяющаяся в течение суток мощность, из за чего ПЭС может работать только в составе энергосистемы, располагающей достаточной мощностью электростанций других типов.

В 1984 году в Канаде была построена ПЭС «Аннаполис» мощностью 20 МВт. Активно развивают направление ПЭС США и Франция. Энергетический потенциал ПЭС в США оценивается в 350 миллиардов кВт-ч в год. Перспективные возможности сооружения ПЭС во Франции оцениваются в 40 миллиардов кВт-ч в год. Постепенно к развитию ПЭС присоединяются и другие страны.

Так, в прошлом году в Южной Корее была запущена крупнейшая в мире приливная электростанция Shihwa. В начале августа 2011 года запустили шесть из десяти ее генераторов. После полного запуска в эксплуатацию мощность сеульской электростанции составит 254 МВт. Электроэнергии, которую она будет вырабатывать, будет достаточно для обеспечения города с населением в 500 тысяч человек. Как считают южнокорейские специалисты, с помощью приливной электростанции Южная Корея будет экономить каждый год более 860 тысяч баррелей нефти и тем самым сможет снизить выбросы углекислого газа на 3,2 миллиона тонн в год.

Еще одно направление развития альтернативной гидроэнергетики - волноприбойная энергетика. Технический потенциал энергии волн оценивается примерно в 3 миллиарда кВт-ч в год, однако реальные возможности его использования по целому ряду причин (в том числе из за непостоянства ветров и волн) существенно ниже. Экспериментальные волноприбойные электростанции (ВПЭС) в основном строятся по поплавковым схемам: в электричество преобразуется работа волн по поднятию расположенных на водной поверхности систем поплавков.

Еще одним перспективным техническим вариантом ВПЭС считается «поршневая» схема, в которой волновые колебания уровня воды в вертикальных колодцах используются в качестве «поршней», прогоняющих через турбины воздух, находящийся над водой в этих колодцах. Пока эксплуатация опытных ВПЭС ведется только в Великобритании и Японии. Однако разработками в этом направлении активно занимаются в США, Канаде, Австралии и других странах.

Если же взглянуть в будущее гидроэнергетики чуть дальше, то человечеству стоит задуматься об энергетическом потенциале океанских и морских течений, который составляет сотни миллиардов киловатт-часов в год. Так, Гольфстрим, основная часть которого проходит между Флоридой и Багамскими островами, имеет эквивалентную энергетическую мощность в 50 миллионов кВт, и эксперты в США считают, что реально использовать примерно 10 процентов этой мощности. Возможная технология - погружение систем низкооборотных турбин (скорость течения - менее 1 м/с) в поток. Однако воплощение таких проектов - дело будущего.

Еще одним направлением может стать использование тепловой энергии океана. Его перспективы основаны на том, что между водой на поверхности и водой на глубинах уже в первые сотни метров существует очень значительная разница температур. Поскольку такое явление наблюдается повсеместно в низких широтах, теоретический потенциал данного типа энергетики очень велик.

Программы «Преобразование термальной энергии океана» уже осуществляются в США, Японии, Франции. Построены опытные моретермальные электростанции у Гавайских островов, острова Науру, у побережья Кот-д’Ивуара. МТЭС работают с применением испарительно-конденсационного цикла теплоагента, на принципе испарения жидкого аммиака, фреона или другого теплоносителя за счет отбора тепла глубинной холодной водой. Испаренный теплоноситель используется в турбинах низкого давления либо в поршневых системах для выработки электроэнергии. Впрочем, пока их мощность не превышает первых сотен киловатт, коэффициент преобразования энергии 10-15 процентов, а цена без наценки энергии неконкурентоспособна с большинством других традиционных и нетрадиционных энерготехнологий.

Основные перспективы развития МТЭС связывают с технологиями сооружения крупных плавающих станций погружного или полупогружного типа большой мощности; расчеты показывают, что при этом коэффициент преобразования энергии можно поднять более чем вдвое. Однако для МТЭС с такими технологиями пока не вполне решены проблемы накопления и передачи выработанной энергии к потребителям на материке.

И все же рано или поздно эти технологические проблемы будут решены. И кто знает, может быть, в будущем большую часть энергии человечество будет получать от воды. А значит, гидроэнергетика не утратит своего значения ни в XXI, ни даже в XXII веке.

Принцип работы гидроэлектростанций

Принцип работы ГЭС достаточно прост. Цепь гидротехнических сооружений обеспечивает необходимый напор воды, поступающей на лопасти гидротурбины, которая приводит в действие генераторы, вырабатывающие электроэнергию.

Необходимый напор воды образуется посредством строительства плотины, и как следствие концентрации реки в определенном месте, или деривацией - естественным током воды. В некоторых случаях для получения необходимого напора воды используют совместно и плотину, и деривацию.

Непосредственно в самом здании гидроэлектростанции располагается все энергетическое оборудование. В зависимости от назначения, оно имеет свое определённое деление. В машинном зале расположены гидроагрегаты, непосредственно преобразующие энергию тока воды в электрическую энергию. Есть еще всевозможное дополнительное оборудование, устройства управления и контроля над работой ГЭС, трансформаторная станция, распределительные устройства и многое другое.

  Для ГЭС нужен напор

Люди давно научились использовать энергию движущейся воды. Если до половины погрузить в реку колесо с лопастями на ободе, то оно начнет вращаться, потому что вода будет увлекать за собой нижние лопасти колеса. Примерно так работали (и кое-где работают до сих пор) водяные мельницы. Водяное колесо в них насажено на вал жернова. Вращает вода колесо - вращается и жернов, мелет зерно.

Но вот сто с лишним лет назад появился более совершенный водяной двигатель - гидравлическая турбина (сокращенно - гидротурбина). Появились генераторы, превращающие механическую работу в электрическую энергию. И к концу XIX в. началось сооружение гидроэлектрических станций - ГЭС.

Прямо в русле реки, даже с быстрым течением, ставить большие турбины нельзя: у реки не хватает силы проворачивать тяжелую турбину. Другое дело на водопадах: там вода стремительно летит вниз, у нее большой напор. Но водопадов не так много, да и не очень удобно ставить возле них турбины. Поэтому придуманы искусственные водяные «ступеньки» - плотины.

Напор создается разностью уровней воды. Поэтому говорят, что водяное колесо вращается под напором в столько-то метров. Если перегородить реку прочной плотиной, а в теле плотины оставить только небольшое отверстие, то вся вода, что есть в реке, должна будет протекать через это отверстие. Значит, перед плотиной река поднимется и разольется, а за плотиной останется на прежнем уровне. Появится разница уровней, возникнет напор воды.

Поставим у отверстия плотины гидротурбину - и она начнет вращаться, используя напор воды. Соединим турбину с генератором - его ротор тоже придет в движение, в обмотке статора появится ток.

Заметьте: напор перед плотиной сохраняется круглый год, потому что вода запасается в водохранилище, искусственном море, и стекает равномерно, хотя зимой и летом река несет меньше воды, а осенью и весной - больше.

Впрочем, есть и гидроэлектростанции без плотин. Например, на горных реках плотины получаются очень высокими и дорогими. В этих случаях воду из реки подводят к электростанциям каналом или тоннелем, называемыми деривационными. В конце деривационного отвода строят здание ГЭС и соединяют трубами канал и гидроэлектростанцию. Теперь часть воды идет по своему руслу, а часть совершает такой маршрут: канал - трубы - турбины ГЭС - русло. Конечно, все это самотеком, потому что канал начинается гораздо выше ГЭС, а впадает обратно в реку ниже.

  Сложность сооружения ГЭС

Принцип работы любой ГЭС прост. Но устройство ее, конечно, не простое. Современная ГЭС - сложное предприятие, насыщенное разнообразными автоматами. Недаром здание машинного зала, плотину, шлюзы, трансформаторные станции, рыбоподъемники называют общим словом гидроузел.

Плотину строят из грунта или бетона. Очень часто грунт и бетон работают рука об руку: там, где надо просто удержать воду, можно применить землю, а для водосливов, турбинных камер и вообще «активных» участков плотины нужен железобетон. В теле плотины на заранее рассчитанной высоте делают окна для пропуска воды во время паводка, иначе вода прорвала бы плотину. В остальное время окна закрыты стальными щитами.

Иногда, если нет надобности строить плотину очень высокой, ее делают ниже уровня максимального подъема воды во время паводка. И тогда каждую весну излишняя вода просто-напросто переливается через водосливный участок гребня плотины.

В подводной части плотины проложены трубы для подвода воды к турбинам. Они прикрыты решетками, улавливающими камни, поленья, ветки. В трубах устроены затворы. Нажим кнопки - и путь воде закрыт. Это нужно при остановках турбины.

Поток воды под напором входит в трубу и отсюда в спиральную камеру, напоминающую улитку. Двигаясь внутри камеры все ближе и ближе к центру, водяная масса закручивается. А в центре камеры - колесо турбины. Но вода не сразу попадает на колесо, потому что оно обнесено «забором» - крепкими стальными лопатками, направляющими воду (направляющим аппаратом). Каждая лопатка может поворачиваться на своей оси. Повернутся лопатки так, что плотно сомкнутся одна с другой,- и вода в турбину не пройдет. Приоткроются чуть-чуть - воды пойдет немного. А станут по движению воды - она почти беспрепятственно будет проникать в турбину. Это, как говорят энергетики, режим полной нагрузки.

Но вот вода прошла сквозь направляющий аппарат. На ее пути - лопасти рабочего колеса турбины. Понятно, что вода заставит лопасти двигаться, отдаст им свою энергию. А этого нам только и надо. Вода вращает турбину.

Теперь воде нужно уйти. Куда? Опять в трубу, но только в другую - отсасывающую. Очень важно, чтобы вода шла по этой трубе спокойно, без вихрей и препятствий, тогда турбина будет хорошо использовать напор. Поэтому отсасывающие трубы делают гладкими и немного расширяющимися к нижнему концу. Из этого открытого конца вода вытекает в русло реки и уходит по течению.

Не всегда турбины находятся в теле плотины или поблизости от нее. Иногда воду под напором подают из водохранилища к турбинам по длинным трубам или тоннелям. Так, например, сделано на ГЭС при высотной Асуанской плотине на р. Ниле.

Итак, рабочее колесо турбины вращается. С ним вращается и вал, связывающий рабочее колесо с ротором электрической машины - генератора переменного тока. Генератор вырабатывает переменный ток напряжением от 10 до 18 тыс. вольт.

Но, оказывается, электроэнергию в таком виде невыгодно передавать на большие расстояния. Вот если повысить напряжение в 10 - 15 раз, тогда другое дело: сила тока упадет, и он, проходя по проводам, будет меньше нагревать их. Станет меньше потерь, не понадобятся толстые и тяжелые провода.

Напряжение повышают на электростанции простые приборы - трансформаторы. Это стержни-сердечники, собранные из тонких листов мягкой стали. На каждом - две обмотки: одна с небольшим числом витков толстой медной проволоки, вторая с немногочисленными витками более тонкого провода. Мы подаем напряжение, скажем, в 10 тыс. вольт на первичную обмотку, а со вторичной получаем сразу 100 или 200 тыс. вольт - во столько раз больше, во сколько больше витков на вторичной обмотке. Чтобы трансформаторы не сильно нагревались при работе, их погружают в баки с жидким маслом, хорошо отводящим тепло. Итак, чем выше напряжение (и, значит, меньше сила тока), тем выгоднее передавать энергию.

  Принцип работы ГЭС на примере Саяно-Шушенской гидроэлектростанции

Саяно-Шушенская гидроэлектростанция (СШГЭС) - крупнейшая в Российской Федерации, расположена на реке Енисей, между Красноярским краем и Хакасией. Строительство станции началось в 1963 году. Первый гидроагрегат был запущен в декабре 1978 года. Возведение ГЭС полностью завершилось лишь в 2000-м.

Через девять лет на станции произошла авария: тогда вышел из строя гидроагрегат № 2, его выбросило напором воды со своего места. Машинный зал и технические помещения под ним затопило, погибли 75 человек. Как позже установила комиссия, причиной аварии стал износ шпилек крепления крышки турбины. На восстановление и комплексную модернизацию станции компания «Русгидро» потратила 41 млрд рублей. Сейчас работы практически завершены.

Саяно-Шушенское водохранилище образовано плотиной ГЭС. Его объём составляет 31 кубический километр. Эта плотина является самой высокой в мире арочно-гравитационной плотиной, её высота 245 метров. Длина гребня составляет 1 074 метра, ширина основания - 105 метров.

Из водохранилища вода попадает в водоводы. Каждый водовод имеет диаметр 7,5 метра. В теле плотины установлено около одиннадцати тысяч различных датчиков, контролирующих состояние сооружения.

Из водоводов вода попадает на турбины. Благодаря их вращению, приходят в движение генераторы, которые вырабатывают электроэнергию.

Центральный пульт управления. Мозг станции, откуда всего два человека управляют её работой.

В здании СШГЭС установлены десять гидроагрегатов, мощность каждого - 640 мегаватт. Таким образом, общая мощность станции - 6 400 мегаватт, это самая большая электростанция России. Каждый из десяти гидроагрегатов СШГЭС может пропускать по 350 кубических метров воды в секунду.

Выходя из турбин, вода ниже по течению бурлит и образует водовороты. Эксплуатационный водосброс используется во время сильных паводков и может пропускать до 13 тысяч кубометров воды в секунду.

От ГЭС отходят четыре линии электропередачи напряжением 500 киловольт.

Раньше ток со станции подавался в открытое распределительное устройство, которое сейчас демонтируется. Теперь его функции выполняет комплектное элегазовое распределительное устройство, расположенное в небольшом закрытом помещении. Оно гораздо более надёжное и безопасное, требует намного меньших затрат на обслуживание. В нём - 19 ячеек, в каждой из которых расположены выключатели, разъединители, заземлители, измерительные трансформаторы тока и напряжения, а также шкаф управления. В узлах ячейки находится элегаз (SF6). Это тяжёлый газ, очень хороший изолятор.

Станция вырабатывает в среднем 23,5 миллиарда киловатт-часов электроэнергии в год. Проектная мощность - 6 400 мегаватт. Основные потребители - Саянский и Хакасский алюминиевый заводы, предприятия Красноярского края и Кемеровской области. Кроме того, станция является регулирующей для всей энергосистемы Сибири.

  Технология возведения дамб ГЭС

Важнейшее гидротехническое сооружение - плотина. Строится она поперек реки от берега до берега и перекрывает русло реки, что препятствует свободному стоку ее вод. Перегородив реку, плотина с одной своей стороны удерживает воду на более высоком уровне, чем с другой, создавая перепад в уровнях и увеличивая тем самым ее энергию. Ведь энергия падающей воды намного больше, чем энергия спокойно текущей воды.

Плотины строят для использования водной энергии и производства электроэнергии, для задержания паводковых вод (орошение полей), для водоснабжения крупных городов, улучшения судоходства по рекам. Плотины бывают глухие, ни при каких условиях не пропускающие воду с высокого уровня на нижний, и водосливные, допускающие перелив воды через гребень плотины.

Плотина, которая является частью гидроэлектростанции, - водосливная. В ее теле - водопропускные отверстия, через которые вода с верхнего уровня сбрасывается в нижний. Падающая вода приводит во вращение гидравлические турбины главные двигатели ГЭС, вырабатывающие электроэнергию.

Высота перепада (как говорят специалисты напора), создаваемого плотиной, определяется требованиями энергетики, ведь энергия, вырабатываемая ГЭС, зависит не только от количества пропускаемой плотиной воды, но и от высоты, с которой она сбрасывается. Высоту плотины определяет строительный материал, из которого ее сооружают. Плотины бывают земляные, каменные, каменно-земляные, бетонные и железобетонные.

Наиболее распространены среди средних и крупных плотин бетонные и железобетонные. По конструкции они подразделяются на массивные (гравитационные), арочные и гравитационно-арочные. Массивные плотины противостоят силе давления воды собственным весом. Арочные плотины строятся криволинейными, благодаря этому они передают нагрузку со стороны водохранилища на скалистые берега. Арочно-гравитационные плотины противостоят нагрузке и собственным весом, и упором на берега.

Самые древние плотины были обнаружены в Иерусалиме и у Джавы в Иордании. Эти земляные дамбы с каменной облицовкой построили еще в 3200 году до нашей эры.

Плoтинa способна пpотивoдeйcтвoвaть нaпоpу воды собственным весом или cвoeй кoнстpyкциeй. Собственным весом пpoтивoдeйcтвуют гравитационные плотины. Своей конcтpyкциeй пpoтивocтоят нaпopy воды apoчныe плoтины и кoнтpфoрcныe плотины, силовые элeменты таких плотин oбecпечивaют максимальную устойчивость coopyжения.

  Виды бетонов, пpименяeмыe для сооружения плотин для ГЭС

Для cтpoительcтва плотин ГЭС используется гидротехнический строительный бетон. Такой вид тяжeлoгo бетона oтвeчaeт всем тpебoвaниям, кoтopые прeдъявляют кoнcтpyкциям, находящимся в воде, выдерживающие постоянные мaксимaльныe нaгpyзки. Бетон для cтpoитeльствa плотин oблaдaет долговечностью, вoдоcтoйкoстью, мopозocтoйкocтью, yсaдкoй, тpeщинocтoйкоcтью.

Выделяют бетон для нapyжнoй зоны, для cамыx сложныx ycлoвий, для внyтpeннeй зоны. Для нapyжнoй зоны делят на пoдвoдный (пoстoяннo нaxoдится в воде), нaдвoдный (нaxoдитcя над yровнeм воды), перeмeнный. Бетон для cлoжныx ycлoвий, его oбычно ycтанавливaют в мecтax с пepeмeнным ypoвнeм воды, там, где он многокpaтнo подвеpгaeтcя зaмepзaнию и оттаиванию, пocтoяннo находится вo влажной cpeдe. Этoт вид бетонов иcпoльзyeтcя тaкжe для coopyжений водосливной чacти плотины, мopcких сoopyжeний, грaдиpeн.

Классификация гидроэлектростанций

Гидроэлектростанции классифицируются по мощности, по напору и по принципу использования.

  Виды ГЭС по мощности

Гидроэлектростанции имеют свою классификацию. Гидроэлектростанции можно разделить на несколько типов, в зависимости от их мощности. ГЭС бывают мощные, средние по мощности, малые по мощности. Мощные гидроэлектростанции имеют, как правило, очень большие размеры, и вырабатывают более 25 МВт мощности. Такие гидроэлектростанции размещаются, как правило, на крупных горных реках.

Плявиньская ГЭС является мощной гидроэлектростанцией. Гидроэлектростанция расположена на реке Западная Двина (Даугава) в Латвии, у города Айзкраукле. Самая большая по установленной мощности ГЭС в Прибалтике. Установленная мощность - 868,5 МВт.

Средние по мощности ГЭС вырабатывают от 5 до 25 МВт энергии. Такие гидроэлектростанции размещаются, как правило, на крупных равнинных реках, и на небольших горных реках. Гунибская гидроэлектростанция им. Расула Гамзатова является ГЭС средней по мощности. Расположена на реке Каракойсу в Гунибском районе Дагестана. Мощность ГЭС - 15 МВт.

Малые гидроэлектростанции имеют мощность меньше 5 Мвт. Малые ГЭС располагаются обычно на небольших равнинных реках, имеющий малый уклон и малые водохранилища.

Яблоницкая ГЭС - представительница малых по мощности гидроэлектростанций. Находится на административной границе Верховинского района Ивано-Франковской и Путильского района Черновицкой областей Украины, на реке Белый Черемош Мощность станции - 1,2 МВт.

Мощность гидроэлектростанции зависит от напора воды, падающего сверху, а также от всего объема воды, расходующегося гидроэлектростанцией. Кроме того, мощность ГЭС может зависеть от коэффициента полезного действия гидротурбин и электрогенераторов, используемых на этой ГЭС. Чем выше КПД турбин и генераторов, тем более мощная будет вся конкретная ГЭС.

Из-за того, что по природным законам уровень воды постоянно меняется, в зависимости от сезона, а также еще по ряду причин, в качестве выражения мощности гидроэлектрической станции принято брать цикличную мощность. К примеру, различают годичный, месячный, недельный или суточный циклы работы гидроэлектростанции.

  Виды ГЭС по напору

Гидроэлектростанции также делятся, в зависимости от максимального использования напора воды, на высоконапорные, средненапорные и низконапорные.

Высоконапорными называют гидроэлектростанции, у которых напор воды больше, чем 60 метров. Такие гидроэлектростанции располагаются обычно на больших высокогорных водоемах (реках).

Аргельская ГЭС (Гюмушская ГЭС) - гидроэлектростанция на реке Раздан, вблизи города Чаренцаван, Армения. ГЭС является высоконапорной. Расчётный напор - 285 м.

Средненапорными называют те ГЭС, у которых напор воды идет от 25 метров. Такие ГЭС размещаются обычно на крупных равнинных реках и небольших горных реках.

Джердап I (Железные ворота I) - средненапорная гидроэлектростанция на Дунае на границе Сербии и Румынии, в сужении Железные ворота в 943 км от устья. Расчетный напор - 27,16 м.

Низконапорные - это гидроэлектростанции, у которых напор воды небольшой, от трех до 25 метров. Такие ГЭС располагаются обычно горных небольших реках, и на небольших по водности реках равнин. Янискоски ГЭС расположена на реке Паз в Мурманской области России счатается низконапорной. Расчетный напор - 21,5 м.

В зависимости от напора воды, в гидроэлектростанциях применяются различные виды турбин. Для высоконапорных - ковшовые и радиально-осевые турбины с металлическими спиральными камерами. На средненапорных ГЭС устанавливаются поворотнолопастные и радиально-осевые турбины, на низконапорных - поворотнолопастные турбины в железобетонных камерах.

Принцип работы всех видов турбин схож - вода, находящаяся под давлением (напор воды) поступает на лопасти турбины, которые начинают вращаться. Механическая энергия, таким образом, передается на гидрогенератор, который и вырабатывает электроэнергию. Турбины отличаются некоторыми техническими характеристиками, а также камерами - стальными или железобетонными, и рассчитаны на различный напор воды.

  Виды ГЭС по принципу использования природных ресурсов

Гидроэлектрические станции также разделяются в зависимости от принципа использования природных ресурсов, и, соответственно, образующейся концентрации воды. В результате выделяют следующие ГЭС: русловые и плотинные гидроэлектростанции, приплотинные гидроэлектростанции, деривационные гидроэлектростанции, гидроаккумулирующие гидроэлектростанции.

Самыми распространенными типами ГЭС являются русловые и плотинные. Такие ГЭС сооружаются везде - и на равнинных реках (многоводных) и на горных реках. В таких ГЭС напор воды обеспечивается сооружением плотины и водохранилища. Плотина в такой ГЭС перегораживает русло реки полностью. Плотина строится, как правило, в более узком месте реки, там, где русло немного сжато.

Верхнесвирская гидроэлектростанция является русловой низконапорной ГЭС. Находится на реке Свирь в Ленинградской области, в городе Подпорожье.

Приплотинные гидроэлектростанции обычно строятся, когда напор воды очень высок. В приплотинной ГЭС необходимо также построить плотину, и плотина должна полностью перегородить русло реки. При этом машинный зал (здание гидроэлектростанции) будет размещаться непосредственно за плотиной, внизу.

Братская гидроэлектростанция, третья по величине в Росси, является приплотинной ГЭС. Находится гидроэлектростанция на Ангаре в городе Братск Иркутской области.

Деривационные гидроэлектростанции обычно размещаются на тех реках, где очень большой уклон реки. Так как уклон реки там очень большой, то, соответственно, очень большой напор воды. И строить плотину в таком месте нет необходимости. А хороший напор воды получается из-за большого уклона русла реки и деривации. В деривационной ГЭС вода идет по специальным водотокам прямо из русла к самому машинному залу (зданию гидроэлектростанции).

Примером деривационной ГЭС является Разданская гидроэлектростанция (Атарбекянская ГЭС), которая находится на реке Раздан, вблизи города Раздан, Армения.

Деривационные ГЭС, в свою очередь, делятся на ГЭС с напорной деривацией или с безнапорной деривацией. Если ГЭС имеет напорную деривацию, то водоток, по которому идет вода к машинному залу, прокладывается с немалым уклоном. Если же ГЭС имеет безнапорную деривацию, то тогда обычно сооружается плотина с водохранилищем. Такой способ строительства ГЭС и ее работы называется смешанная деривация - в этом способе и строится плотина, и используется энергия самой деривации.

Гидроаккумулирующие ГЭС (или ГАЭС) отличаются от других видов и типов ГЭС тем, что способны не просто вырабатывать электрическую энергию, но и накапливать ее, аккумулировать. Накопление (аккумуляция) электроэнергии производится для того, чтобы выдавать ее потребителям в часы пиковых нагрузок. Принцип работы ГАЭС состоит в следующем. В определенные часы (как правило, не в часы пиковых нагрузок) все гидроагрегаты электростанции функционируют как своеобразные насосы: они закачивают воду в особые, специально оборудованные верхние бассейны. При этом эти насосы работают только от внешних источников питания. А когда наступают часы пиковых нагрузок, вода из этих бассейнов поступает в напорные водотоки и начинает вращать гидротурбины.

Ташлыкская гидроаккумулирующая электростанция - расположена в г. Южноукраинске (Николаевская область, Украина), на Ташлыкском водохранилище - речке-балке Ташлык (Большой Ташлык; левый приток Южного Буга), запруженными плотиной.

В состав гидроэлектрических станций, в зависимости от их назначения, также могут входить дополнительные сооружения, такие как шлюзы или судоподъёмники, способствующие навигации по водоему, рыбопропускные, водозаборные сооружения, используемые для ирригации, и многое другое.

Ценность гидроэлектрической станции состоит в том, что для производства электрической энергии они используют возобновляемые природные ресурсы. Ввиду того, что потребности в дополнительном топливе для ГЭС нет, конечная стоимость получаемой электроэнергии значительно ниже, чем при использовании других видов электростанций.

  Состав сооружений гидроузлов и их назначение

Гидроэлектростанция (ГЭС) обычно входит в состав гидроузла - комплекса гидротехнических сооружений, предназначенных для использования водных ресурсов в интересах народного хозяйства: получения электрической энергии, орошения, водоснабжения, улучшения условий судоходства, защиты от наводнений, рыбоводства и др. В состав гидроузла входят постоянные, временные и вспомогательные сооружения.

К постоянным сооружениям гидроузлов относятся следующие сооружения:

- водоподпорные и водосбросные сооружения, предназначенные для создания подпора и образования водохранилищ, обеспечения пропуска воды, сбрасываемой в нижний бьеф во избежание превышения максимальных расчетных уровней воды, осуществления попусков, а также сброса из верхнего бьефа льда, шуги, сора и промыва наносов (специальные устройства);

- энергетические устройства, необходимые для выработки электрической энергии и распределения ее в соответствии требованиями потребителей. К энергетическим сооружениям носятся водоприемные устройства, водоводы, подводящие воду из верхнего бьефа к турбинам и отводящие воду в нижний бьеф, здание гидроэлектростанции с основным энергетическим оборудованием (гидротурбины, гидрогенераторы, трансформаторы) и вспомогательным механическим и подъемно-транспортным оборудованием, пультом управления, а также открытые распределительные устройства (ОРУ);

- судоходные и лесосплавные сооружения, предназначенные для пропуска судов и плотов через гидроузел, перевалки грузов и пересадки пассажиров с водного на сухопутный транспорт и наоборот. К ним относятся шлюзы или судоподъемники с подходными каналами, плотоходы или бревноспуски и пр;

- рыбохозяйственные сооружения. К ним относятся рыбоходы и рыбоподъемники, устраиваемые для пропуска через гидроузел проходных пород рыбы к местам постоянных нерестилищ, а в некоторых случаях и в обратном направлении, рыбозащитные сооружения, сооружения для искусственного рыборазведения;

- сооружения для отбора воды неэнергетическими водопотребителями обеспечивают отбор и подачу воды в требуемом направлении; это водоприемные сооружения, отстойники, насосные станции;

- транспортные сооружения служат для связи объектов гидроузла между собой и соединения с сетью государственных автомобильных и железных дорог, а также пропуска этих дорог через сооружения гидроузла; к ним относятся мосты, шоссейные и железные дороги с разъездами, бремсберги, канатные дороги.

Временные сооружения необходимы только на период производства строительных работ. В их состав входят сооружения, обеспечивающие пропуск расходов воды в обход строительной площадки и защиты последней от затопления (каналы, туннели, лотки, перемычки), а также производственные предприятия, обеспечивающие строительство гидроузла (бетонные заводы, механические мастерские и пр.).

В целях снижения стоимости строительства часть временных сооружений стараются использовать и в период эксплуатации гидроэлектростанции. Например, строительные каналы и туннели полностью или частично могут входить в состав постоянных энергетических водоводов.

Вспомогательные сооружения предназначены для обеспечения нормальной эксплуатации гидроузла и создания необходимых удобств для обслуживающего персонала (жилье, административные и хозяйственные здания, связь, водоснабжение и т. п.).

Состав основных сооружений гидроузла и его компоновка зависят от выбранной схемы использования водной энергии реки (плотинная или деривационная), хозяйственных целей строительства гидроузла и природных условий створа, в котором возводятся сооружения.

Малая гидроэнергетика

Использование водотоков с помощью небольших станций для обеспечения электроэнергии в труднодоступных местах, является одним из преимущественных направлений в гидроэнергетике. Применять такие гидроэлектростанции (МГЭС) эффективно в труднодоступных и удаленных районах и районах с ограниченной передаточной мощностью ЛЭП.

  Малые гидроэлектростанции

Малые ГЭС представляют собой комплекс сооружений и оборудования, обеспечивающих электроснабжение различных по своей структуре потребителей, в соответствии с их требованиями. Состав сооружений, их конструкция и компоновка, количество и тип основного и вспомогательного оборудования определяются исходя из принципов комплексного использования гидроэнергетических ресурсов и обеспечения экологической безопасности функционирования объектов.

    Классификация малых ГЭС

      Виды малых ГЭС по расположению в общей схеме электроснабжения

По режиму работы и расположению в общей схеме электроснабжения потребителей, малые ГЭС подразделяются на системные и автономные.

Вопрос использования малых ГЭС в энергосистеме имеет основное значение при обосновании экономической целесообразности строительства малых ГЭС. Функционирование электроэнергосистемы обеспечивает покрытие графика электропотребления т.е. выдачу требуемого количества электроэнергии в нужное время. В этих условиях эффективно использование малых ГЭС в местных энергосистемах, где они выполняют функцию суточного или недельного регулирования, а иногда используется для регулирования частоты тока в сети.

Автономные малые ГЭС используют гидроэнергоресурсы малых водотоков и строятся для электроснабжения потребителей, удаленных от энергосистемы. Для таких ГЭС определяющим являются их сравнительно низкая стоимость, высокая надежность и малые эксплутационные затраты. Эффективность строительства автономных малых ГЭС определяется путем сравнения затрат на их создание с затратами на альтернативные варианты электроснабжения по длинным линиям электропередач или с использованием дизельных электростанций. Автономные малые ГЭС предназначены для работы на изолированного потребителя самостоятельно или параллельно с другими электрическими станциями малой мощности, такими как дизельные, ветровые, солнечные. В этом случае создается автономный миниэнергокомплекс и эффективность работы малой ГЭС повышается.

      Виды малых ГЭС по мощности

Одним из основных признаков классификации гидроэлектростанций является установленная мощность ГЭС. Согласно этой классификации ГЭС делят на пять категорий: крупные, средние, малые, мини, микро.

Верхняя граница мощности малой ГЭС в разных странах оценивается по разному. Она зависит от уровня развития энергетического хозяйства страны, особенностей обоснования проектов малых ГЭС и лицензионньк процедур, объемов оборотного капитала и принятия программ структурирования малой гидроэнергетики. В разных странах верхняя граница мощности малых ГЭС колеблется от 1,5 до 30 МВт.

Малыми ГЭС в Норвегии, Швейцарии, Венесуэле считаются установки мощностью от 1 до 1,5 МВт., в Австрии, Испании, Индии, ФРГ, Канаде - мощностью до 5 МВт. Энергетическая организация латиноамериканских стран (ОЛАДЭ) к малым относит ГЭС мощностью до 10 МВт. В странах Юго-Восточной Азии в качестве малых ГЭС рассматриваются гидроэлектростанции мощностью до 12 МВт. США неоднократно стимулировали развитие малой гидроэнергетики, законодательно изменяя ограничение по предельной мощности малых ГЭС. Первоначальное предельное значение мощности малых ГЭС в 5 МВт было увеличено до 15 МВт., а затем максимальная мощность в 1980г установлена на уровне 30 МВт.

В Германии, согласно закона о ВИЭ от 21.07.2004 г, при назначении цены на электроэнергию покупаемую от МГЭС введены градации: до 500 кВт, от 500 кВт до 10 МВт, от 10 до 20 МВт, от 20 до 50 МВт. Цена на электроэнергию установлена 7,67; 6,65; 6,1; 4,56 евроцентов за киловатт-час соответственно. Для ГЭС мощностью более 50 МВт установлена цена 3,7 цент/кВт-ч. В России установленная мощность малой ГЭС принята равной 30 МВт. А максимальная мощность одного агрегата определена в 10 МВт.

Условными являются границы между малыми ГЭС и мини- ГЭС, между мини- ГЭС и микро- ГЭС. Технические конструктивные и технологические различия между этими категориями ГЭС до конца нормативно не определены и устанавливаются в соответствии с конкретными условиями.

Кроме перечисленных ГЭС необходимо выделить еще одну категорию - мобильные ГЭС. Проектирование и строительство малых и мини-ГЭС осуществляется по тем же правилам, что и крупных ГЭС. Микро-ГЭС мощностью несколько десятков киловатт отличается схемами, составом и компоновкой гидротехнических сооружений. Эта категория ГЭС включает в себя бесплотинные, рукавные, свободно-поточные, переносные и другие типы ГЭС компактного и блочного исполнения.

      Виды малых ГЭС по напору

Малые ГЭС по напору делятся на низко-, средне- и высоконапорные. Граничные значения напора для каждой категории ГЭС в разных источниках различно. Ряд зарубежных и отечественных машиностроительных фирм и проектных организации предлагают предельные значения напоров, основываясь на своих разработках турбинного оборудования.

Обобщая эти данные можно следующим образом классифицировать МГЭС по напору:

- низконапорные Н < 20 м;

- средненапорные Н = (20 - 100) м;

- высоконапорные Н > 100 м.

      Виды малых ГЭС по схемам строительства

Строительство ГЭС малой мощности осуществляется по трем известным схемам, позволяющим создать сосредоточенный напор: плотинная, деривационная и комбинированная (плотинно-деривационная). Плотинная схема создания напора - это наиболее распространенная схема использования гидроэнергетического потенциала малых водотоков. Особое влияние на тип и компоновку сооружений, образующих гидроузлы, играет величина напора и место расположения здания ГЭС. По этим признакам различают два основных варианта компоновки ГЭС: русловые и приплотинные.

Основными сооружениями МГЭС в плотинной схеме являются плотина и здание ГЭС. В русловых ГЭС здание с основным оборудованием расположено либо в русле реки, при этом напоры составляют 4-6 м, либо на обводном канале. В этом случае напоры могут достигать 6-8 м. В обоих случаях здание ГЭС входит в состав напорного фронта и воспринимает разность давления воды между верхним и нижним бьефами. Высота здания определяется напором и отметкой нормального подпорного уровня (УНПУ).

На реках с широкой речной долиной и явно выраженным руслом реки предпочтительнее назначать отметку гребня глухой плотины так, чтобы нормальный подпорный уровень не выходил из основного русла реки. Для такой схемы характерна русловая компоновка с размещением здания ГЭС и водосливной плотины в русле реки. Однако, этот вариант требует, при строительстве малых ГЭС, возведения перемычек для создания осушаемого котлована, в котором будет возводиться то или иное сооружение или его часть, что естественно увеличивает капиталовложения в строительство ГЭС. Данная схема выполняется при небольших напорах от 1,5 до 4 м, реже до 6м, и небольшой мощности станции (от нескольких сотен киловатт до одного, реже двух мегаватт). Это также обусловлено малой регулирующей емкостью водохранилища.

Другой вариант строительства малой или мини-ГЭС без затопления поймы реки, это размещение здания ГЭС на обводном канале вне русла реки. Это позволяет возводить здание ГЭС и водосливную плотину на незатапливаемых бытовым стоком реки отметках, что значительно упрощает производство строительных работ, облегчает условия перекрытия русла реки и снижает общие капиталовложения в строительство гидроузла.

Приплотинная компоновка гидроузла предусматривает расположение здания ГЭС за напорным фронтом. Само здание не воспринимает напор со стороны верхнего бьефа и только испытывает давление воды, сосредоточенное по сечению турбинных водоводов. Основной вопрос, который необходимо решить при проектировании приплотинной ГЭС малой мощности - это взаимное расположение глухой, водосливной плотин и здания ГЭС. Определяющим в этом случае является создаваемый напор и тип глухой плотины, т.к. от высоты плотины и ширины ее по основанию зависит тип и длина турбинного водовода, а следовательно и местоположение здания ГЭС.

В широком створе русла реки и небольших напорах глухая плотина выполняется из местных материалов. Здание ГЭС размещается обособленно и может располагаться непосредственно за плотиной или вблизи нее. Водосбросы, водоприемник ГЭС и турбинные водоводы размещаются отдельно и не совмещаются с плотиной.

На ГЭС малой мощности с безнапорной деривацией вода транспортируется по безнапорному водопроводящему тракту, обычно по открытым каналам или лоткам. Безнапорная деривация применяется в тех случаях, когда отметки рельефа местности на прилегающей территории близки к отметкам уровня верхнего бьефа (УВБ), а колебания УВБ незначительные. Каналы в подводящей деривации используются при слабо пересеченной местности и достаточной устойчивости склонов речной долины.

При строительстве деривационных ГЭС малой мощности на горных реках в условиях сильно пересеченной местности и резком падении реки используют напорную деривацию в виде трубопровода или реже напорного туннеля. Напорные трубопроводы укладываются по поверхности земли или выполняются засыпными, а туннели - в толще горного массива.

Напорные деривационные водоводы располагаются на пониженных, по отношению к верхнему бьефу, отметках, при этом гидродинамическое давление даже в самой верхней точке сечения деривации выше атмосферного. Из-за заглубления водоприемника напорной деривации под минимальный уровень верхнего бьефа становится необходимым увеличение высоты плотины в реке. Это позволяет увеличить полезную емкость водохранилища и глубину сработки, т.е. стабилизировать режим работы ГЭС.

В конце длинной напорной деривации при необходимости уменьшения гидравлического удара при резких изменениях расхода воды ГЭС устанавливается уравнительный резервуар. После уравнительного резервуара напорная деривация переходит в турбинные водоводы.

Комбинированная схема (плотинно-деривационная) по принципам создания напора использует выгодные свойства обеих предыдущих схем, т.е. может быть создано значительное по объему водохранилище и использовано падение реки ниже плотины.

В схемах с высокими плотинами водоприемник устраивается глубинный, а сама деривация - напорной. В зависимости от типа плотины применяется соответствующий тип водосбросного сооружения гидроузла и выбирается местоположение водоприемника. Компоновка сооружения с высокой плотиной аналогична компоновке гидроузлов с приплотинной ГЭС.

На гидротехнических сооружениях неэнергетического назначения могут быть размещены малые, мини- и микроГЭС для использования потенциала холостых сбросов воды. Такие сбросы возможны из: водохранилищ систем орошения, водоснабжения и рыбовоспроизводства; каналов отраслевого и комплексного назначения; трубопроводов систем водоснабжения и др.

    Преимущества и недостатки малых ГЭС

Строительство малых гидроэлектростанций имеет свои преимущества и недостатки.

      Преимущества сооружения малых ГЭС

Энергоустановки на малых реках имеют ряд достоинств. В частности: требуют меньших объемов инвестиций; могут возводиться в короткие сроки, что позволяет ускорить получение эффекта и сократить период оборачиваемости капитала; для выполнения строительных работ используются только местные трудовые ресурсы; с помощью таких установок можно обеспечить энергией изолированных от существующей электросети потребителей и др.

Малые ГЭС, по сравнению с крупными и средними, оказывают существенно меньшее влияние на окружающую природную среду, позволяют использовать унифицированные строительные конструкции, а также обеспечить полную автоматизацию процесса эксплуатации.

      Недостатки сооружения малых ГЭС

В качестве недостатков малых ГЭС можно отметить такие, как резкое сокращение водного стока в зимний период (вплоть до полного прекращения из-за промерзания реки), существенные удельные показатели затопления земель, значительные удельные капитальные вложения и др.

  Мини-гидроэлектростанции

В последнее время, из-за роста тарифов на электроэнергию, все более актуальными становятся возобновляемые источники практически бесплатной энергии.

Из известной классической триады: солнечные батареи, ветрогенераторы, гидрогенераторы (ГЭС), последние наиболее сложные. Они, во-первых, работают в агрессивных условиях, а во-вторых, имеют максимальную наработку за равный промежуток времени.

Наиболее просто делать бесплотинные ГЭС, т.к. сооружение плотины достаточно сложное и дорогое дело и часто требует согласования с местными властями или, по крайней мере, с соседями. Бесплотинные ГЭС называют проточными. Существует четыре основных варианта таких устройств: водяное колесо, гирляндная ГЭС, ротор Дарье и пропеллер.

    Типы мини-ГЭС

Водяное колесо, это колесо с лопастями, установленное перпендикулярно поверхности воды. Колесо погружено в поток меньше чем наполовину. Вода давит на лопасти и вращает колесо. Существуют также колеса-турбины со специальными лопатками, оптимизированными под струю жидкости. Но это достаточно сложные конструкции скорее заводского, чем самодельного изготовления.

Гирляндная ГЭС представляет собой трос, с жестко закрепленными на нем роторами. Трос перекинут с одного берега реки на другой. Роторы как бусы нанизаны на трос и полностью погружены в воду. Поток воды вращает роторы, роторы вращают трос. Один конец троса соединен с подшипником, второй с валом генератора.

Ротор Дарье, это вертикальный ротор, который вращается за счет разности давлений на его лопастях. Разница давлений создается за счет обтекания жидкостью сложных поверхностей. Эффект подобен подъемной силе судов на подводных крыльях или подъемной силе крыла самолета.

Пропеллер - это подводный «ветряк» с вертикальным ротором. В отличие от воздушного, подводный пропеллер имеет лопасти минимальной ширины. Для воды достаточно ширины лопасти всего в 2 см. При такой ширине будет минимальное сопротивление и максимальная скорость вращения. Такая ширина лопастей выбиралась для скорости потока 0.8-2 метра в секунду. При больших скоростях, возможно, оптимальны другие размеры.

Недостатки гирляндной ГЭС очевидны: большая материалоемкость, опасность для окружающих ( длинный подводный трос, скрытые в воде роторы, перегораживание реки), низкий КПД. Гирляндная ГЭС - это небольшая плотина. Ротор Дарье сложен в изготовлении, в начале работы его нужно раскрутить. Но он привлекателен тем, что ось ротора расположена вертикально и отбор мощности можно производить над водой, без дополнительных передач. Такой ротор будет вращаться при любом изменении направления потока.

Таким образом, с точки зрения простоты изготовления и получения максимального КПД с минимальными расходами, необходимо выбрать конструкцию типа водяное колесо или пропеллер. Большинство самоделок используют именно эти варианты.

    Измерение скорости течения реки перед строительством мини-ГЭС

Если вы решились построить свою мини-ГЭС, то первое, что нужно сделать - это измерить скорость течения реки. Осуществить это довольно просто: вооружитесь секундомером, отмерьте шагами 10 метров вверх по течению, бросьте в воду щепку и замерьте время прохождения этих 10 метров. Поделив метры на секунды, вы получите скорость потока. Опыт показал, что если скорость меньше 1 м/с, то эффективной ГЭС не получится.

Для примера, можно привести соотношение, полученное экспериментальным путем, между скоростью потока м/с и мощностью снимаемой с вала винта кВт (диаметр винта 1 метр). Итак: 0.5 м/с - 0.03 кВт, 0.7 м/с - 0.07 кВт, 1 - 0.14, 1.5 - 0.31, 2 - 0.55, 2.5 - 0.86, 3 -1.24, 4 - 2.2 и т.д. Мощность пропорциональна кубу скорости потока. Если скорость потока в вашем водоеме недостаточная, попробуйте организовать достаточный перепад высот для потока жидкости. Это можно сделать, установив сливную трубу из пруда или заключив ручеек в трубу и организовав плавное изменение диаметра трубы. Чем меньше будет диаметр в конце трубы, тем больше будет скорость потока. Если рядом с вами протекает только небольшой ручей, то можно сделать маленькую разборную плотину, а за плотиной поставить вашу ГЭС.

    Примеры изготовления мини-ГЭС

Можно привести несколько примеров самодельных мини-ГЭС.

      Мини-ГЭС с помощью велосипеда

Начнем с простейшего, который не отнимет у вас много времени, но поможет создать представление, как это работает. Возьмем обычный велосипед с велогенератором (динамо машиной) и велофарой. Из кровельного железа или из листового алюминия вырежем несколько лопастей (2-3). Лопасти должны быть длиной от обода колеса до втулки, а шириной 2-4 см. Лопасти устанавливаются между спицами, для крепления их края загибают плоскогубцами вокруг спиц. Так как металл лопастей тонкий, это не сложно сделать.

Если вы используете две лопасти, то установите их напротив друг друга. Если захотите добавить большее количество лопастей, то разделите окружность колеса на число лопастей и установите их через равные промежутки. Такая мини-ГЭС, это большое подспорье велотуристам, если они остановились на берегу реки с быстрым течением. Вода поможет освещать палатку и заряжать сотовые телефоны. С глубиной погружения колеса можно поэкспериментировать. Обычно его погружают от одной трети до половины.

      Мини-ГЭС для снабжения электричеством небольшого фермерского хозяйства

Другой пример гидрогенератора - это мини-ГЭС для электроснабжения небольшого фермерского хозяйства, мощностью 3-5 кВт. Мощность потока, вращающего колеса, составляет примерно 100 литров в секунду. Для изготовления использовались только подручные материалы, из тех. Что можно найти на свалке.

Ротор-колесо был сделан из металлического барабана от кабеля. Диаметр барабана 2200 мм. Барабан разрезали болгаркой и переварили. Расстояние между щечками составило 300 мм. Под углом 45 градусов к радиусу вварили 18 лопастей. Материал лопастей - это остатки от разрезанного барабана. Барабан вращается на подшипниках, в качестве опоры для конструкции применена рама из труб или уголков.

На колесе смонтирован цепной редуктор, с коэффициентом передачи равным четырем. Далее вращение передается через карданный вал от «Жигулей» ВАЗ 2101. Кардан позволяет уменьшить вибрацию и снизить требования к соосности привода и генератора. Генератор и прочая электрика и механика, связанная с ним, закрыты водонепроницаемым кожухом (контейнером). Это сделано из соображений безопасности и долговечности.

Внутри кожуха установлен повышающий редуктор с коэффициентом 40 и трехфазный генератор. Скорость вращения генератора примерно 3000 оборотов в минуту. Общий коэффициент редуцирования двух редукторов (цепного и шестеренчатого) 160. Таким образом, водяное колесо вращается со скоростью около 18-20 оборотов в минуту.В качестве генератора был использован списанный асинхронный двигатель, блок управления взят от старой списанной кормодробилки 1953 года эмиссии ценных бумаг. От генератора до фермы протянут кабель ВВГ НГ 2х4 квадрата. Кабель закреплен на самодельных столбах.

  Микро-гидроэлектростанции

Микро-ГЭС - надежные, экологически чистые, компактные, быстроокупаемые источники электроэнергии для деревень, хуторов, дачных поселков, фермерских хозяйств; а также мельниц, хлебопекарен, небольших производств в отдаленных, горных и труднодоступных районах, где нет поблизости линий электропередач, а строить такие линии сейчас и дольше, и дороже, чем приобрести и установить микро-ГЭС.

В комплект поставки входят: энергоблок, водозаборное устройство и устройство автоматического регулирования. Микро-ГЭС получили развитие во многих странах мира в ХХ веке. Они характеризовались большой часовой наработкой, значительными конструктивными запасами и высокой надежностью, но требовали постоянного присутствия обслуживающего персонала.

Развитие энергосистем и строительство крупных ГЭС привели к снижению стоимости электроэнергии и неконкурентноспособности малых ГЭС из-за больших эксплуатационных расходов. Но разразившийся в 1973 г мировой энергетический кризис способствовал тому, что интерес к использованию имеющихся энергоресурсов и строительству малых ГЭС во многих странах значительно повысился.

При новых подходах к созданию микро-ГЭС после 1973 г широкие возможности для их возведения имеются при существующих гидротехнических сооружениях, эксплуатируемых ГЭС, ТЭС, АЭС; на гидроузлах, построенных для орошения и водоснабжения; при строящихся гидроузлах различного назначения; на высокогорных стоках, вблизи селений и сельскохозяйственных построек; в составе систем технического водоснабжения на промышленных предприятиях.

В Российской Федерации более чем на 80 крупных водохранилищах не сооружены ГЭС. По предварительным оценкам 58% средних и 90% небольших водохранилищ (а это 20 и 1 млн. м3 соответственно) не используются для выработки электроэнергии. Очевидно, что первоочередными объектами рассмотрения должны быть существующие и незадействованные гидроузлы.

В настоящее время разработана методика определения эффективности и программы освоения энергетического потенциала малых водостоков. Микро-ГЭС в основном предназначены для покрытия местных нужд и изолированной работы от энергосистем. При строительстве целесообразно применять стандартизированные и укрупненные сооружения (блоки).

    Типы микро-ГЭС

Одним из типов микро-ГЭС являются гирляндные свободно-проточные, использующие кинетическую энергию водостока, работающие без специальных устройств для направления водного потока и без каких-либо гидротехнических сооружений. Гирляндные ГЭС создавались для работы на больших и малых водостоках каналов. Условиями для их использования являются возможность свободного обтекания гидротурбины водным потоком. Их мощность - от 0,5 до 5 кВт в зависимости от скорости воды в реке (1,2-3,0 м/с). Экологические воздействия данных ГЭС минимальные, эксплуатационные неудобства состоят в решении вопросов пропуска малых судов, катеров и лодок, сплавляемой древесины.

Другим примером микро-ГЭС является рукавная переносная (РПГЭС) мощностью 1,5-3,0 кВт, разработанная целевым образом для потребителей электроэнергии с передвижным характером работы. Она состоит из водозаборника, напорного трубопровода и энергоблока и может применяться на участках перепада местности 6-7 м с расходом 50 л/с. Применение РПГЭС ограничивается водотоками горного типа с достаточно большим уклоном. В отдельных случаях при наличии водоподпорной башни неэнергетического назначения РПГЭС может использовать напор на плотине.

Многие зарубежные фирмы, например, австралийские «Элин» и «Касслер», шведская «Скандия» и др., выпускают компактные микро-ГЭС. Эти установки полностью изготовленные, смонтированные и испытанные на заводе. Стандартные гидроагрегаты состоят из гидротурбины, трансформатора, распределительных устройств, аппаратуры регулирования и управления.

Большое число микро-ГЭС производится в КНР, где из работающих 90 тыс. установок, имеющие мощность менее 25 кВт - 60 тыс. шт. Оборудование для них стандартизировано и применяется, начиная с мощности 12 кВт.

    Пример микро-ГЭС в Карачаево-Черкесии (Россия)

На Западе внедрение мини-ГЭС и ветряков поощряется и субсидируется государством. В Российской Федерации малая энергетика - удел энтузиастов. Их путь усеян неудачами, но кое-кто добивается цели - своими руками создаёт реально работающую установку. В нынешних условиях, когда цены на электроэнергию постоянно растут, стоит внимательнее приглядеться к нашим Кулибиным.

Фермер Рауф Жиров из Карачаево-Черкесии разводит рыбу в пруду, расположенном на склоне горы. В пруд втекает ручей, вытекает же вода через две трубы, закопанные в землю, причём её издержка составляет 100 л/с, а перепад высот - 14 м. «Почему бы не использовать энергию сливной воды?» - задумался фермер.

Жиров обратился в один проектный институт. Там провели расчёты и вежливо… предложили продать ферму да вдобавок взять кредит. Одна только осевая турбина тянула на 400 тыс. руб. И тогда на помощь озадаченному фермеру пришла семья Кимкетовых. Май Джанхотович и его сыновья Эдуард и Мурат преподают в Карачаево-Черкесской государственной технологической академии, а Кимкетов-старший к тому же возглавляет кафедру энергоснабжения. «Мы поставили себе задачу обойтись минимумом финансовых затрат, - вспоминает он. - Для будущей микро-ГЭС взяли брошенные или отслужившие свой срок детали - редуктор от косилки, металлическую катушку от кабеля и старый трёхфазный генератор от какого-то военного агрегата».

Бесхозная катушка-барабан сгодилась на роль той самой турбины, которая едва не разорила фермера. Барабан разрезали и переварили, установили 18 перегородок-лопастей. Получилось водоналивное колесо, причём подшипники на нём меняются легко и быстро. На колесе стоит цепной редуктор, вращение передаётся через «жигулёвский» карданный вал в помещение микро-ГЭС, под которое приспособили обычный 5-тонный контейнер. Любопытно, что в устройстве генератора Кимкетовы применили схему, по которой Май Джанхотович в своё время защищал кандидатскую диссертацию. А блоки управления они сняли с кормодробилки 1953 года эмиссии ценных бумаг!

Теперь благодаря микро-ГЭС у Рауфа Жирова исправно работают инкубатор, промышленный сепаратор, электроинструмент и сварочный аппарат. И уж тем более даровой энергии хватает на более скромные бытовые нужды - телевизор, освещение дома и пр.

Необычные решения в гидроэнергетике

Гидроэлектростанции давно стали одним из символов промышленного прогресса. Их изображают на банкнотах и марках, посвящают им поэмы, а страны соревнуются в сооружении все более и более мощных, и необычных ГЭС.

  Каурахньюкар - большая ГЭС на острове вулканов (Исландия)

Нередко приходится слышать утверждения о том, что будто бы в развитых странах развитие гидроэнергетики, особенно крупной, прекращено. Некоторые основания такие утверждения имеют - гидропотенциал во многих развитых странах использован уже практически полностью, и новые ГЭС строить просто негде. В то же время, в тех случаях, когда возможность построить ГЭС имеется, ей пользуются. Пример тому - недавно введенная в эксплуатацию крупная ГЭС Каурахньюкар в Исландии, о которой мы сегодня и расскажем.

Как известно, Исландия - небольшая островная страна с населением 317 тыс. человек. В стране очень высокий уровень жизни, в 2007 году ООН признала Исландию лучшей страной для жизни в мире. Парламент в Исландии функционирует аж с 930 года (для сравнения, в те времена на Руси еще даже христианство не приняли).

Электроэнергетика Исландии базируется на геотермальной энергетике (в стране хватает вулканов и гейзеров) и ГЭС. Для удовлетворения потребностей страны хватало некрупных ГЭС мощностью 100-200 МВт, но в конце 20-го века правительство страны решило диверсифицировать экономику, ориентированную во многом на рыболовство. Не имея нефти и газа, страна решила зарабатывать на энергоемких производствах, а именно - на алюминиевых заводах. Которым нужно много дешевой электроэнергии.

В 2002 году было принято решение о строительстве взаимосвязанного технологического комплекса - алюминиевого завода проектной мощностью 346 тыс. тонн алюминия в год и ГЭС Каурахньюкар мощностью 690 МВт. Уже в 2008 году строительство этих сложнейших сооружений было завершено. Итак, что же из себя представляет ГЭС Каурахньюкар?

Конструктивно, это плотинно-деривационная ГЭС с упором в сторону деривации. ГЭС представляет собой сложный комплекс сооружений, включающий в себя пять плотин, три водохранилища, систему тоннелей общей длиной 73 км(!) и подземное здание ГЭС.

Плотины ГЭС перекрывают реки Джокулса-а-Дал и Джокулса-и-Фльётсдал, образуя три водохранилища, из которых идет отбор воды в деривацию. Наиболее примечательна плотина Каурахньюкар - каменно-набросная с железобетонным экраном, высотой 193 м (крупнейшая плотина такого типа в Европе). Плотина образует водохранилище Хальслон длиной 25 км, площадью 57 км² и полезным объёмом 2,1 км³.

Отобранная из водохранилищ вода по сложной системе тоннелей диаметром 7,2-7,6 м подается к зданию ГЭС. Прокладка тоннелей осуществлялась специальными комплексами. У здания ГЭС, вода падает в вертикальную шахту глубиной 420 м.

В машинном зале размещены 6 радиально-осевых гидроагрегатов, работающих на напоре 599 м.

Из-за наличия монопотребителя электроэнергии, перед станцией не стоит необходимость работать на регулирование энергосистемы, поэтому она имеет очень высокий для ГЭС коэффициент использования установленной мощности(КИУМ) - 76%. При мощности 690 МВт выработка станции - 4,4 млрд.кВт.ч., а скажем у Чиркейской ГЭС мощность 1000 МВт, а выработка - 2,5 млрд.кВт.ч. (и соответственно, ее КИУМ гораздо меньше).

  Необычная ГЭС Том Сок в США

Недалеко от поселения Лестервилль, Миссури, США, находится совершенно неправдоподобная ГЭС. Она носит название Том Сок (Taum Sauk) и является самой уникальной в мире. До ближайшего источника воды - реки Миссисипи - пролегло расстояние в 80 километров. Строительство этой ГЭС было начато в 1960 году и велось три года. Сооружение принадлежит электроэнергетической компании AmerenUE и состоит из двух огромных резервуаров с водой. Больший по размеру резервуар имеет форму почки и находится выше меньшего. Именно в большом резервуаре накапливалась вода, которая использовалась в периоды повышенного энергопотребления. Вода попадала из верхнего резервуара в нижний минуя электрогенераторы и способствуя выработке электричества.

После успешной сорокалетней эксплуатации на ГЭС произошло разрушение. Это случилось в декабре 2005 года. Примерно 5 миллиардов литров воды затопило территории вокруг станции. Только через два года было положено начало восстановительным работам. При реконструкции были использованы остатки старого сооружения. Том Сок возобновила свое функционирование только в апреле 2010 года.

Верхний резервуар вмещает 5 370 000 кубометров воды и расположен на 240 метров выше самой гидроэлектростанции. Большой и малый резервуары связаны между собой туннелем, протянувшимся через гору на 2 100 метров. Благодаря переходу воды из верхнего резервуара в нижний вырабатывается электричество, излишки которого используются для закачки воды обратно на вершину холма в ночное время.

Сейчас, опираясь на высокие технологии, человечество способно создавать и успешно эксплуатировать даже такие сложные объекты, как удаленная от естественного источника воды ГЭС.

  Водоворотно-гравитационная ГЭС

Изобретатель из Австрии Франц Цотлётерер, который живет в местечке Оберграфендорф, придумал новую, нестандартную схему работы для малых ГЭС. Он назвал свой проект «Технический водоворот», а мини-ГЭС, которая работает по этому принципу, - «Водоворотно-гравитационной станцией». Стоимость первого, пробного, образца составила почти 75 тыс. долларов.

Цель изобретателя - избежать экологически негативных последствий, которые обнаруживаются при сооружении плотинных мини-ГЭС. Для этого он предлагает часть потока возле берега отводить в специальный канал, которые направляет воду к плотине. Плотина представляет собой бетонный цилиндр, к которому по касательной подходит вода, чтобы обрушиться в центре в самую глубину. Таким образом, в середине цилиндра образуется водоворот, который и вращает турбину. Этот типаж мини-ГЭС является самым оптимальным для электростанций, мощность которых составляет до 150 кВт. Относительно хороший КПД появляется уже тогда, когда перепад высоты составляет всего лишь 0,8 метра.

В такой мини-ГЭС КПД преобразования энергии низвергающейся воды в ток достигает 74%. В ручье был установлен экспериментальный образец, который при рабочем перепаде высот в 1,4 м. и расходе 1 куб/секунду выработал около 55-ти МВт/ч электричества. Что касается максимальной электрической мощности, такая мини-станция может достичь показателей в 9,5 кВт.

Когда мини-ГЭС работает на принципе водоворота, скорость вращения турбины остается достаточно низкой, и для рыбы, которая попадает в водоворот, от лопастей колес опасности никакой нет. К тому же лопасти воду не рассекают, а поворачиваются вместе с потоком. Еще одним экологическим плюсом этого проекта является хорошая аэрация воды и перемешивание в водовороте разного рода загрязнителей. Это способствует более интенсивной работе микроорганизмов, которые естественным образом очищают воду.

Водоворот, который образуется в мини-ГЭС, способствует явлению терморегуляции в водоеме. Площадь контакта воды и воздуха увеличивается, и летом это приводит к ее охлаждению. Зимой ГЭС будет работать подо льдом, и к центру водоворота тяготеет наиболее плотная вода. По краям цилиндра образовывается ледяная корка, которая выступает в роли утеплителя. Он, в свою очередь, не дает центру охладиться чересчур сильно.

  Карманная гидроэлектростанция

Базирующаяся в Мюнхене компания Blue Freedom с помощью краудфандинговой платформы Kickstarter начала сбор средств на производство портативного зарядного устройства, способного генерировать электричество в самых что ни на есть походных условиях. По сути Blue Freedom Hydropower Plant - это сверхкомпактная гидроэлектростанция диаметром 20 сантиметров и весом 400 граммов. Она состоит из турбины и основного блока, в котором размещены литий-полимерные аккумуляторы емкостью 5000 мА·ч и генератор максимальной мощностью 5 Ватт, которых вполне достаточно для зарядки практически любого портативного электроприбора - от смартфона до видеокамеры.

Принцип действия устройства прост: турбина с помощью трехметрового шнура опускается в реку или ручей и заряжает основной аккумулятор, от которого через USB-разъем можно подзарядить свои гаджеты. На сегодняшний день разработчики собрали чуть больше половины из 100 000 долларов, необходимых для начала промпроизводства девайса. Пока устройство можно приобрести по предзаказу за 199 долларов. С момента поступления прибора в торговые сети его цена возрастет вдвое.

  Гидроэлектростанция в водопроводе

Проект, получивший название LucidPipe Power System, проходит испытания на надежность и эффективность в американском Портленде. Энергоустановка состоит из турбины, которую устанавливают внутри водопровода (для того, чтобы она поместилась, правда, пришлось менять трубы на другие, большего диаметра), и генератора, устанавливаемого на трубе. В действие турбину, приводит поток воды. Каждая такая установка способна снабжать энергией 150 домохозяйств.

Идея использования городских систем водоснабжения в качестве энергоносителя (а чем, собственно, они отличаются от мелких рек?) давно не давала покоя инженерам. Однако, до практического воплощения ее удалось довести только в Портленде. Все работы профинансировала компания Harbourton Alternative Energy, которая будет получать прибыль от продажи электричества первые двадцать лет. По истечении этого срока муниципальные власти смогут выкупить систему, и доходы пойдут в городскую казну.

  ГЭС-зарядные устройства

В южнокорейской столице собираются установить пять уличных зарядных устройств для планшетов и смартфонов, которые, в свою очередь, будут запитаны на три мини-ГЭС. Их построят на искусственном канале, который протекает через центр Сеула. Гидроэлектростанции будут способны выдавать по 15-20 ватт, что достаточно для зарядки одного смартфона в течение 2 - 3 часов и одного планшета в течение 3-4 часов. Пока этот проект - пилотный, и если он будет признан удачным, мини-ГЭC и зарядные устройства установят вдоль всего канала.

Преимущества и недостатки гидроэлектростанций

Сооружение гидроэлектростанций имеет свои преимущества и недостатки.

  Преимущества ГЭС

Преимуществами ГЭС являются: гибкость, низкие затраты на электроэнергию, пригодность для промышленного применения, снижение выбросов углекислого газа, универсальность водохранилищ.

    Гибкость ГЭС

Гидроэнергия является гибким источником электроэнергии, так как ГЭС может очень быстро адаптироваться к изменяющимся требованиям энергии, увеличивая или уменьшая производство электроэнергии. Гидротурбина имеет время запуска порядка нескольких минут. От 60 до 90 секунд требуется, чтобы принести устройство от холодного пуска до полной нагрузки; это гораздо меньше, чем для газовых турбин или паровых установок. Производство электроэнергии может также быть быстро уменьшено, когда есть избыточная мощность.

    Низкие затраты на электроэнергию выработанную ГЭС

Основным преимуществом гидроэлектроэнергии является отсутствие стоимости топлива. Стоимость эксплуатации гидроэлектростанции почти невосприимчива к увеличению стоимости ископаемого топлива, таких как нефть, Природный газ или уголь, и никакой импорт не требуется. Средняя стоимость электроэнергии от гидроэлектростанции больше, чем 10 мегаватт составляет от 3 до 5 центов США за киловатт-час.

Гидроэлектростанции имеют долгий срок эксплуатации, некоторые ГЭС все еще дают электроэнергию после 50-100 лет работы. Затраты на оперативное обслуживания небольшие, требуется немного людей для контроля работы ГЭС. Плотина может использоваться сразу в нескольких целях: накапливать воду для ГЭС, защищать территории от наводнений, создавать водоем.

    Пригодность ГЭС для промышленного применения

В то время как многие гидроэлектростанции поставляют энергию в сети общего потребления электроэнергии, некоторые создаются для обслуживания конкретных промышленных предприятий. Например, в Новой Зеландии электростанция была построена для снабжения электроэнергией алюминиевого завода в Тивай Пойнт.

    Снижение выбросов CO2 на ГЭС

Гидроэлектростанции не сжигают ископаемые виды топлива и непосредственно не производят углекислый газ. Хотя некоторый углекислый газ образуется в процессе производства и строительства проекта. Согласно исследованию Пауля Шеррера из Университета Штутгарта, гидроэнергетика производит меньше всего углекислого газа, среди прочих источников энергии. На втором месте был ветер, третьей стала ядерная энергия, энергия солнца оказалась на 4 месте.

    Другие виды использования водохранилища ГЭС

Водохранилища ГЭС часто предоставляют возможности для занятий водными видами спорта, и сами становятся туристическими достопримечательностями. В некоторых странах, аквакультура в водоемах является распространенным явлением. Вода из водоемов может идти на полив сельскохозяйственных культур, в ней можно разводить рыбу. Кроме того плотины помогают предотвратить наводнение.

  Недостатки ГЭС

Среди недостатков гидроэлектростанций отмечают: повреждение экосистемы и потеря земли, заиление, выбросы метана, переселение.

    Повреждение экосистемы и потеря земли

Большие резервуары, необходимые для работы гидроэлектростанций приводят к затоплению обширных земель выше по течению от плотины, уничтожая долины лесов и болота. Потеря земли часто усугубляется уничтожением среды обитания окружающих территорий, занятое водохранилищем.

ГЭС могут привести к уничтожению экосистем, так как вода, проходя через турбины очищается от естественных наносов. Особенно опасны ГЭС на крупных реках, которые ведут к серьезным изменениям среды обитания.

    Заиление после постройки дамб для ГЭС

Когда течет вода, более тяжелые частицы сплывают вниз по течению. Это оказывает негативное влияние на плотины и впоследствии их электростанций, особенно на реках или в водосборных бассейнах с высокой степенью заиления. Ил может заполнить резервуар и уменьшить его способность контролировать наводнения, вызывая дополнительное горизонтальное давление на плотину. Уменьшение русла реки может привести к снижению вырабатываемой электроэнергии. К тому же даже жаркое лето или малое количество осадков может привести к уменьшению реки.

    Выбросы метана (из водохранилищ ГЭС)

Наибольшее воздействие оказывают ГЭС в тропических регионах, водоемы электростанций в тропических регионах производят значительные объемы метана. Это связано с наличием растительного материала в затопленных районах, распадающихся в анаэробной среде, и образующих метан и парниковый газ. Если верить докладу Всемирной комиссии по плотинам, в случаях, когда водохранилище большое по сравнению с генерирующей мощностью (менее 100 ватт на квадратный метр площади поверхности) и не была произведена очистка лесов в области водоема. То выбросы парниковых газов в резервуаре могут быть выше, чем у обычной ТЭС.

    Переселение людей

Другим недостатком гидроэлектростанций является необходимость переселения людей, живущих на территории будущих водохранилищ. В 2000 году Всемирная комиссия по плотинам посчитала, что постройка плотин привела к переселению от 40 до 80 миллионов человек во всем мире.

Гидроэлектростанции Российской Федерации

Россия располагает большим гидроэнергетическим потенциалом (9% от мировых запасов), что определяет широкие возможности развития гидроэнергетики. По обеспеченности гидроэнергетическими ресурсами Россия занимает второе место в мире после Китая. Преобладающая часть гидроэнергопотенциала сосредоточена в восточных районах страны, в бассейнах Енисея, Лены, Оби, Амура. Однако наиболее освоен энергетический потенциал рек Европейской части, коэффициент его использования ныне составляет 47%. Освоенность гидроэнергопотенциала Сибири существенно ниже - 22%, на Дальнем Востоке этот показатель не превышает 4%.

  Гидроэлектростанции России установленной мощностью свыше 1000 МВт

В России имеется 13 ГЭС установленной мощности более 1 тыс. МВт каждая, их суммарная мощность равна 25,6 тыс. МВт, что составляет 57% от совокупной установленной мощности всех гидравлических генерирующих установок во всей стране. Пять крупнейших гидроэлектростанций России располагаются на Волге, 3 - на Каме, 3 - на Ангаре (еще одна строится), 2 - на Енисее, по одной - на Оби, Зее, Бурее, Колыме, Сулаке, Курейке, Хантайке (две последние - притоки Енисея). Крупных ГЭС нет на таких значительных российских реках, как Северная Двина, Печора, Дон, Иртыш, Лена, Амур.

    Саяно-Шушенская ГЭС

Саяно-Шушенская гидроэлектростанция имени П. С. Непорожнего - крупнейшая по установленной мощности электростанция России, 13-я - среди ныне действующих гидроэлектростанций в мире. Расположена на реке Енисей, на границе между Красноярским краем и Хакасией, у посёлка Черёмушки, возле Саяногорска.

Саяно-Шушенская ГЭС Является верхней ступенью Енисейского каскада ГЭС. Уникальная арочно-гравитационная плотина станции высотой 242 м - самая высокая плотина Российской Федерации и одна из высочайших плотин мира. Название станции происходит от названий Саянских гор и расположенного неподалёку от станции села Шушенское, широко известного в СССР как место ссылки В. И. Ленина.

Саянскую ГЭС строила молодежь, в 1967 году ЦК ВЛКСМ объявил строительство Всесоюзной ударной комсомольской стройкой. Летом 1979 года в возведении крупнейшей ГЭС принимали участие студенческие строительные отряды общей численностью 1700 человек, в 1980 году - более 1300 человек со всех концов страны. К этому времени на строительстве сформировались уже 69 собственных комсомольско-молодежных коллективов, 15 из них - именные.

Строительство Саяно-Шушенской ГЭС, начатое в 1963 году, было официально завершено только в 2000 году. В ходе строительства и эксплуатации ГЭС имели место проблемы, связанные с разрушением водосбросных сооружений и образованием трещин в плотине, позднее успешно решённые.

17 августа 2009 года на станции произошла крупнейшая в истории российской гидроэнергетики авария, ставшая причиной гибели 75 человек. Восстановление станции завершилось 12 ноября 2014 года.

Саяно-Шушенская ГЭС использует падение верхнего Енисея в так называемом Саянском коридоре - участке течения, на котором река прорезает хребты Западных Саян. Саянский коридор имеет длину около 280 км, начинаясь у впадения в Енисей реки Хемчик и заканчиваясь в районе Саяногорска. В пределах Саянского коридора Енисей течёт в узком ущелье, русло реки почти полностью состоит из порогов и перекатов, средний уклон реки на этом участке составляет 0,007. Возле Саяногорска Енисей выходит в слаборасчленённую горную равнину Минусинской котловины, его течение становится более спокойным.

В 1956-1960 годах «Ленгидроэнергопроектом» была разработана схема гидроэнергетического использования верхнего Енисея, в ходе работы над которой была установлена целесообразность использования падения реки в районе Саянского коридора одной мощной ГЭС, что позволяло создать водохранилище с ёмкостью, достаточной для сезонного регулирования. В 1962 году совет государственной научно-технической экспертизы подтвердил обоснованность предложенной схемы, начались работы по формулированию проектного задания.

Одновременно начались полевые изыскания с целью поиска наиболее подходящего створа для строительства новой ГЭС - 4 ноября 1961 года в Абакан прибыл первый отряд изыскателей «Ленгидропроекта» во главе с П. В. Ерашовым. Изучались пять возможных створов - Майнский, Кибикский, Мраморный, Карловский и Джойский. Первоначально наиболее перспективным казался Джойский створ, но в ходе изысканий он был исключён из рассмотрения в связи с обнаруженными переуглублениями в скальном основании выше и ниже створа.

По инженерно-геологическим и иным показателям наиболее оптимальным оказался Карловский створ, выбранный Государственной комиссией 21 июля 1962 года. В целом Саянской экспедицией «Ленгидропроекта» в течение 6 лет был выполнен большой объём инженерно-геологических работ (так, объём бурения составил 41 км, фильтрационные опыты были проведены с 4000 образцами пород, что позволило избежать «геологических неожиданностей» при строительстве).

В 1962-1965 годах «Ленгидропроектом» велись активные работы в рамках разработки проектного задания Саяно-Шушенской ГЭС. В ходе проектирования рассматривались варианты компоновки будущего гидроузла с каменно-набросной, бетонной гравитационной, арочной и арочно-гравитационной плотиной. Из всех возможных вариантов наиболее предпочтительным оказался вариант с арочно-гравитационной плотиной.

Подготовительный этап строительства Саяно-Шушенской ГЭС начался в 1963 году со строительства дорог, жилья для строителей и других объектов инфраструктуры. Головной организацией, ответственной за строительство гидроузла, стал «КрасноярскГЭСстрой». Согласно проектному заданию, строительство ГЭС предполагалось осуществить в 1963-1972 годах. Однако объёмы финансирования строительства с первых лет подготовительного периода значительно отставали от проектных, что привело к затягиванию сроков сооружения ГЭС.

Непосредственные работы по сооружению собственно ГЭС были начаты 12 сентября 1968 года с отсыпки перемычек котлована первой очереди. После осушения котлована 17 октября 1970 года в основные сооружения станции был уложен первый кубометр бетона. К моменту перекрытия Енисея, осуществлённого 11 октября 1975 года, были построены основание водосбросной части плотины с донными водосбросами первого яруса, значительная часть водобойного колодца и рисберма.

После перекрытия реки были развёрнуты работы по сооружению левобережной части плотины со зданием ГЭС; вплоть до 1979 года сток реки пропускался через 9 донных водосбросов, а также поверх строящейся водосбросной части плотины через так называемую «гребёнку», образованную наращиванием нечётных секций плотины по отношению к чётным. В апреле 1976 года было принято постановление Совета Министров СССР об ускорении строительства Саяно-Шушенской ГЭС, устанавливавшее жёсткие сроки ввода гидроагрегатов: первый агрегат - в 1978 году, по два агрегата - в 1979 и 1980 годах.

Первый гидроагрегат Саяно-Шушенской ГЭС (со сменным рабочим колесом) был поставлен под промышленную нагрузку 18 декабря 1978 года. Всё уникальное оборудование станции было изготовлено на заводах СССР: гидротурбины на производственном объединении «Ленинградский металлический завод», гидрогенераторы на Ленинградском производственном объединении «Электросила», электроподстанции на производственном объединении «Запорожтрансформатор».

Ввод гидроагрегата № 2 (также со сменным рабочим колесом) был произведён 5 ноября 1979 года, гидроагрегата № 3 со штатным рабочим колесом - 21 декабря 1979 года. К моменту пуска данных гидроагрегатов профиль плотины также не соответствовал проекту - основные усилия строителей были направлены на интенсификацию сооружения I столба плотины при недостаточных объёмах бетонирования остальных столбов, что при заполнении водохранилища привело к непроектным напряжениям в I столбе и образованию трещин в бетоне.

В 1980 году были пущены гидроагрегаты № 4 и № 5 (29 октября и 21 декабря), 6 ноября 1981 года - гидроагрегат № 6. Оставшиеся гидроагрегаты были пущены в 1984 году (№ 7 - 15 сентября и № 8 - 11 октября) и в 1985 году (№ 9 - 21 декабря, № 10 - 25 декабря). К началу половодья 1985 года были заделаны водосбросы второго яруса и введена в работу часть эксплуатационных водосбросов. В 1987 году временные рабочие колёса гидроагрегатов № 1 и № 2 были заменены на постоянные К 1988 году строительство ГЭС было в основном завершено, в 1990 году водохранилище было впервые заполнено до отметки НПУ. В постоянную эксплуатацию Саяно-Шушенская ГЭС была принята 13 декабря 2000 года.

Строительство берегового водосброса было начато 18 марта 2005 года, общая стоимость его сооружения оценивалась в 5,5 миллиард рублей. Генеральным проектировщиком водосброса был выбран «Ленгидропроект», конкурс на выполнение строительных работ был выигран «Бамтоннельстроем», но в 2007 году контракт с ним был расторгнут, новым генподрядчиком стало ОАО «Объединённая энергостроительная корпорация». Строительные работы по сооружению первой очереди берегового водосброса, включающей входной оголовок, правый безнапорный туннель, пятиступенчатый перепад и отводящий канал, были завершены к 1 июня 2010 года. Гидравлические испытания первой очереди были проведены в течение трёх дней, начиная с 28 сентября 2010 года. Строительство берегового водосброса было официально завершено 12 октября 2011 года.

Основные сооружения Саяно-Шушенской ГЭС расположены в Карловом створе, расположенном на расстоянии 455,6 километра от истока реки. В данном створе река протекает в глубокой каньонообразной долине - ширина долины реки на уровне поймы составляет 360 м, на уровне гребня плотины - 900 м. В створе плотины крутизна склонов составляет около 45°; левый берег более крутой, высота почти отвесной части склона составляет до 150 м; правый берег более пологий, имеет пойму шириной до 20 м. Склоны долины покрыты лесом и кустарником.

Саяно-Шушенская ГЭС представляет собой мощную высоконапорную гидроэлектростанцию приплотинного типа. Конструктивно сооружения ГЭС разделяются на плотину, здание ГЭС с корпусами вспомогательного назначения, водобойный колодец эксплуатационного водосброса, береговой водосброс, открытое распределительное устройство (ОРУ).

Судопропускными сооружениями гидроузел не оборудован и не позволяет проход судов в нижний и верхний бьефы (на дальнюю перспективу на правом берегу было запланировано сооружение судоподъёмника). Ниже Саяно-Шушенской ГЭС расположен её контррегулятор - Майнская ГЭС мощностью 321 МВт, организационно входящая в состав Саяно-Шушенского гидроэнергетического комплекса. Саяно-Шушенская и Майнская ГЭС спроектированы институтом «Ленгидропроект».

Напорный фронт Саяно-Шушенской ГЭС образует уникальная бетонная арочно-гравитационная плотина, устойчивость и прочность которой обеспечивается действием собственного веса (на 60 %) и частично упором верхней арочной части в берега (на 40 %). Плотина имеет максимальную высоту 245 м, её верховая грань очерчена дугой с радиусом 600 м, ширина плотины по основанию - 105,7 м, по гребню - 25 м. Длина гребня плотины с учётом береговых врезок составляет 1074,4 м. Плотина врезана в породы левого и правого берегов на глубину 15 м и 10 м соответственно, в породы основания - на глубину до 5 м. В поперечном разрезе плотина выполнена в виде четырёх столбов бетонирования толщиной 27 м.

В теле плотины размещены 10 продольных галерей (9 в первом столбе и одна - в третьем), служащих для размещения контрольно-измерительной аппаратуры (около 11 000 единиц), наблюдения за состоянием плотины и выполнения ремонтных работ; нижние галереи также служат для сбора и отвода дренажных и фильтрующихся вод и для обслуживания цементационной завесы в основании плотины; кроме того, в плотине на расстоянии 10-18 м от напорной грани выполнен дренаж.

По условиям бетонирования и омоноличивания тела плотины её массив разделён радиальными швами на 68 секций шириной 15 м. Основание плотины укреплено площадной цементацией на глубину до 30 м; в основании устроена глубокая (до 100 м) цементационная завеса, сопрягающая завеса под верховой гранью (до 65 м), а также скважинный дренаж (максимальная глубина дренируемой зоны - 43 м, в русле размещено 268 дренажных скважин).

Отметка гребня плотины находится на высоте 547 м, где расположена подпорная стенка со стороны верхнего бьефа. Низовая часть гребня с отметкой 542 м и шириной 9 м предназначена для технологического автодорожного проезда через плотину. С правого берега подъезд к гребню плотины осуществляется по открытой автодороге, с левого берега - по тоннелю длиной 1100 м и далее также по открытой автодороге вдоль ОРУ.

Плотина Саяно-Шушенской ГЭС является самой высокой в России и находится на седьмом месте среди существующих плотин в мире; кроме того, она является самой высокой в мире плотиной арочно-гравитационного типа. Отношение пролёта плотины к её высоте (~4,5) является почти предельным для такого типа плотин. Арочно-гравитационную плотину в Российской Федерации имеет ещё только одна ГЭС - Гергебильская, но она намного меньше. В плотину Саяно-Шушенской ГЭС уложено 9,075 миллионов м³ бетона.

Плотина разделяется на левобережную глухую часть длиной 252,8 м (секции 0-15), станционную часть длиной 331,8 м (секции 16-36), водосбросную часть длиной 189,6 м (секции 38-48) и правобережную глухую часть длиной 300,2 м (секции 49-67). Левобережная и правобережная части осуществляют сопряжение плотины с берегами. В чётных секциях станционной части размещены 10 водоприёмников ГЭС, переходящих в турбинные водоводы, идущие вначале в теле плотины, а затем по её низовой грани. Водоприёмники ГЭС имеют пороги на отметке 479,0 м и могут перекрываться аварийно-ремонтными затворами.

Сороудерживающие решётки водоприёмников выполнены по типу «корзинки», выступающей пятиугольным эркером за верховую грань плотины и поддерживаемой консолью с наибольшим вылетом 16 м. Сталежелезобетонные напорные водоводы имеют внутренний диаметр 7,5 м; толщина железобетонной облицовки - 1,5 м. В строительный период в станционной части плотины были размещены временные водоприёмники гидроагрегатов № 1-6 с отметками порогов: № 1 и № 2 - 369,5 м, № 3 - 408,5 м, № 4-6 - 426,5 м. Водоводы этих водоприёмников, размещённые в теле плотины, в настоящее время забетонированы. В водосбросной части плотины размещены 11 эксплуатационных водосбросов с отметками порогов на входе 479,0 м, в нижней части плотины расположены строительные водосбросы I и II ярусов, в настоящее время забетонированные

Эксплуатационный водосброс предназначен для сброса избыточного притока воды в половодье и паводки, который не может быть пропущен через гидроагрегаты ГЭС либо аккумулирован в водохранилище. Проектная максимальная пропускная способность эксплуатационного водосброса составляет 13 600 м³/сек, фактическая при отметке водохранилища 540 м - 13 090 м³/сек. Конструктивно эксплуатационный водосброс состоит из водоприёмников, водосбросных лотков, водобойного колодца и рисбермы.

Водоприёмники 11 лотков водосброса размещены в водосбросной части плотины, их пролёты размерами 8,2×5,4 м перекрываются плоскими колёсными затворами, маневрирование которыми осуществляется при помощи двух козловых кранов грузоподъёмностью 500 т; также имеются аварийно-ремонтные затворы. Водосбросы состоят из трубчатой закрытой части, проходящей в теле плотины и частично на её низовой грани, и открытой части длиной около 150 м на низовой грани плотины.

Береговой водосброс расположен на правом берегу и предназначен для пропуска паводков редкой повторяемости. Конструктивно водосброс состоит из водоприёмного сооружения, двух безнапорных тоннелей, пятиступенчатого перепада и отводящего канала. Водоприёмное сооружение предназначено для забора воды в водосброс и включает в себя водосливы практического профиля с отметкой порога 524,0 м и забральную стенку.

В здании ГЭС размещено 10 гидроагрегатов, мощностью 640 МВт каждый, с радиально-осевыми турбинами РО-230/833-0-677, работающими при расчётном напоре 194 м (рабочий диапазон напоров - от 175 до 220 м). Номинальная частота вращения гидротурбины - 142,8 об/мин, максимальный затрата воды через турбину - 358 м³/с, КПД турбины в оптимальной зоне - около 96 %, общая масса оборудования гидротурбины - 1440 т. Рабочее колесо гидротурбины - неразъёмной цельносварной конструкции из нержавеющей стали, имеет диаметр 6,77 м.

Здание ГЭС имеет криволинейную форму в плане, радиус по оси агрегатов - 452 м. Подводная часть здания разделена на 10 блоков (по числу гидроагрегатов), 9 из которых имеют ширину по оси агрегатов 23,82 м, а торцевой 10-й блок, примыкающий к раздельному устою, - 34,6 м. Ширина машинного зала с полом на отметке 327,0 м составляет 35 м, а его общая длина с монтажной площадкой - 289 м. Расстояние между осями агрегатов - 23,7 м.

В здание ГЭС уложено 480 000 м³ бетона. Стены и крыша машинного зала станции созданы на базе пространственной перекрёстно-стержневой конструкции, состоящей из унифицированных металлических элементов системы Московского Архитектурного института (МАРХИ). К зданию ГЭС и к низовой грани левобережной части плотины примыкают глубоко врезанные в откос здания монтажной площадки и трансформаторной мастерской.

Плотина ГЭС образует крупное Саяно-Шушенское водохранилище сезонного регулирования полным объёмом 31,34 км³, полезным объёмом 15,34 км³, длиной 320 км и площадью 621 км². Проектная отметка нормального подпорного уровня (НПУ) водохранилища - 540,0 м, форсированного подпорного уровня (ФПУ) - 544,5 м. С 1997 года, после завершения ремонтных работ в теле плотины, отметка НПУ была снижена до 539 м, а ФПУ - до 540 м.

При создании водохранилища было затоплено 35 600 га (по другим данным - 18 300 га) сельхозугодий и перенесено 2717 строений. Вода водоёма отличается высоким качеством, что позволило организовать в нижнем бьефе ГЭС рыбоводные хозяйства, специализирующиеся на выращивании форели. Водохранилище расположено в Туве, Хакасии и Красноярском крае. Проявлений наведённой сейсмичности в результате создания водохранилища не зафиксировано.

После сооружения Саяно-Шушенской ГЭС в её нижнем бьефе в зимний период стала возникать незамерзающая полынья, связанная со сбросом относительно тёплых вод с водохранилища при работе гидроагрегатов ГЭС. Возникновение полыньи привело к усилению зажорных явлений в нижнем бьефе с периодическим подтоплением территорий. С целью минимизации ущерба от этих явлений в районе города Минусинска были сооружены защитные дамбы.

Образование водохранилища и полыньи в нижнем бьефе оказало влияние на микроклимат прилегающих территорий - снизился градиент температур воздуха (уменьшилась континентальность климата), возросла влажность воздуха, над руслом реки в нижнем бьефе в зимний период усилилось образование туманов. В то же время изменения микроклимата преимущественно имеют локальный характер и наблюдаются не далее 2 км от водохранилища и русла реки в нижнем бьефе. Проблем с резкими колебаниями уровня воды в нижнем бьефе при смене режимов работы Саяно-Шушенской ГЭС удалось избежать за счёт строительства контррегулирующей Майнской ГЭС с буферным водохранилищем.

В зоне затопления водохранилища находилось более 3 млн м³ древесины. В связи с мелкоконтурностью и разбросанностью территорий произрастания деловой древесины, труднодоступностью лесных массивов из-за отсутствия подъездов, а также невозможностью обеспечения безопасной работы на крутых склонах каньона Енисея, было принято решение о затоплении данной древесины в водохранилище на корню. Полная лесоочистка была произведена только на озёрной части ложа водохранилища - на территории Тувы, на рыбопромысловых участках и местах отстоя судов, а также части зоны переменного уровня водохранилища вблизи плотины.

За время эксплуатации водохранилища большая часть (более 2 млн м³) затопленной древесины всплыла на его поверхность, после чего часть древесины (около 0,6 млн м³) вновь затонула вследствие намокания. В связи с большим объёмом водохранилища и медленным разложением древесины существенного влияния на качество воды в водохранилище она не оказывает. Всплывшая древесина собирается с акватории в нескольких запанях, образованных в заливах водохранилища, постепенно извлекается из водохранилища и складируется на берегу (извлечено более 0,9 млн м³). Данная древесина имеет низкое качество, в связи с чем производится её постепенная утилизация путём переработки в древесный уголь; существует проект завода по переработке древесины в топливные гранулы - пеллеты.

Начальный озеровидный участок водохранилища в Туве, на который приходится около 20 % полезной ёмкости водохранилища, в результате колебаний уровня воды в водохранилище при сезонном регулировании стока заполняется в середине августа и обсыхает в середине ноября, образуя в остальное время года обширную заболоченную и непригодную для хозяйственной деятельности низменность. Имеются предложения об отсечении этого участка водохранилища путём строительства низконапорной плотины.

Саяно-Шушенская ГЭС является крупнейшей электростанцией Российской Федерации, к тому же вырабатывающей очень дешёвую электроэнергию - себестоимость 1 кВт⋅ч электроэнергии в 2001 году Саяно-Шушенского гидроэнергетического комплекса составляла 1,62 коп. ГЭС является самым мощным источником покрытия пиковых перепадов электроэнергии в Единой энергосистеме России. Гидроэлектростанция является основой и источником энергоснабжения Саянского территориально-производственного комплекса, включающего в себя крупные алюминиевые заводы - Саянский и Хакасский (принадлежат компании «Российский алюминий»), Абаканвагонмаш, угольные разрезы, железные рудники, ряд предприятий лёгкой и пищевой промышленности.

    Красноярская ГЭС

Красноярская ГЭС - гидроэлектростанция на Енисее в двадцати семи километрах к югу от Красноярска, вблизи города Дивногорска Красноярского края. В настоящее время является 9-й по мощности среди ныне действующих гидроэлектростанций в мире и второй по мощности (после Саяно-Шушенской) среди действующих российских гидроэлектростанций. Входит в Енисейский каскад ГЭС. В комплекс ГЭС входит, в частности, единственный в Российской Федерации судоподъёмник.

Красноярская ГЭС спроектирована институтом Ленгидропроект. Строительство ГЭС началось в 1956 году, закончилось в 1972 году. Первый блок Красноярской ГЭС был пущен 3 ноября 1967 года.

Состав сооружений ГЭС:

- гравитационная бетонная плотина длиной 1065 м и высотой 124 м, состоит из левобережной глухой плотины длиной 187,5 м, водосливной - 225 м, глухой русловой - 60 м, станционной - 360 м и правобережной глухой - 232,5 м;

- приплотинное здание ГЭС длиной 360 м и шириной 31 м;

- установки приёма и распределения электроэнергии - 220 кВ и 500 кВ;

- судоподъёмник с подходным каналом в нижнем бьефе.

Всего при строительстве тела плотины было уложено 5,7 млн м³ бетона. Высота верхнего бьефа при НПУ составляет 243 м над уровнем моря, нижнего - от 141,7 до 152,5 м. Допустимая высота сработки водохранилища от НПУ составляет 10 метров. Максимальная пропускная способность водосброса при паводке составляет 14 тыс. м³/сек, суммарная максимальная пропуская способность гидроузла - 20 600 м³/сек. Расположение створа плотины соответствует площади водосбора 288 200 км², среднегодовой приток составляет 88 км³, что соответствует среднему расходу воды 2800 м³/сек.

Мощность ГЭС - 6000 МВт. Среднегодовая выработка электроэнергии - 19,6-20,4 млрд кВт·ч, из-за неравномерности притока (до 40 км³) может изменяться на 30 %. В здании ГЭС установлено 12 радиально-осевых гидроагрегатов мощностью по 500 МВт, работающих при расчётном напоре 93 м. Гидротурбины расположены на отметке 139,5±1 м НУМ, имеют наружный диаметр рабочего колеса 8,65 м и массу 240 т каждая.

Плотина ГЭС образует Красноярское водохранилище. Зеркальная площадь равна 2000 кв.км., а объем - 73,3 кубических километра.

После запуска ГЭС даже летний зной не способен прогреть воду ниже плотины, температура ее не поднимается выше 13°С, зимой же полынья за плотиной не замерзает, простираясь почти на 200 километров. Проект станции не учел некоторые экологические факторы - предполагалось, что длина незамерзающей полыньи будет составлять порядка 20 километров; а на деле она распространяется дальше Красноярска, что оказывает значительное влияние на экологию и климат, смягчая его и насыщая влагой воздух. ГЭС также критикуют за значительные площади затопления ценных земель и масштабную миграцию населения.

Для пропуска судов сооружён единственный на 2010 год в России судоподъёмник. Тоннаж пропускаемых судоподъёмником Красноярской ГЭС судов может достигать 1500 т. На станции работает 500 человек.

26 июля 1972 года госкомиссия приняла в постоянную эксплуатацию с оценкой «отлично» Красноярскую ГЭС. Этот этап считается завершающим в строительстве станции.

Строительство Красноярской ГЭС началось в 1955 году. Грандиозный проект, реализация которого намечалась всего через десять лет после окончания Великой Отечественной Войны, казался в то время фантастическим. В стране - разруха, голод, нужда. ГЭС должна появиться в тайге, на бездорожье, в сибирской глуши, - все это казалось невероятным.

25 сентября 1963 года на строительство гидроэлектростанции приехал Юрий Гагарин, он уложил первый кубометр бетона в тело ГЭС. Гидростроители, конечно, вдохновились этим визитом, они были счастливы. Юрий Гагарин зарядил их энтузиазмом. Большой праздник состоялся в 1967 году. 3 и 4 ноября в эксплуатацию введены первый и второй гидроагрегаты Красноярской ГЭС, каждый мощностью 500 тысяч киловатт. Это была самая большая мощность в стране.

В 1971 году введены в эксплуатацию два последних гидроагрегаты Красноярской ГЭС. Её мощность доведена до 6 миллионов киловатт. И в 1972 году, который считается годом окончания строительства гидроэлектростанции, 26 июля Государственная комиссия приняла в постоянную эксплуатацию с оценкой «отлично» Красноярскую ГЭС.

Себестоимость 1 кВт·ч электроэнергии Красноярской ГЭС в 2001 году составляла 2,2 коп. Рентабельность ГЭС более чем в 2 раза выше рентабельности тепловых электростанций и на 2012 год превосходит рентабельность практически всех гидроэлектростанций на территории России, за исключением Братской ГЭС. 85 % электроэнергии Красноярской ГЭС потребляет Красноярский алюминиевый завод (Русал). Оставшаяся часть электроэнергии поступает в энергосистему Сибири.

Красноярская ГЭС является станцией годового регулирования с элементами многолетнего регулирования в многоводные годы. Объём производства зависит от природных условий; указаний природоохранных органов; указаний Системного оператора. Годовая выработка электроэнергии в зависимости от обеспеченности гидроресурсами может изменяться на 26,4 % относительно средней многолетней. В 2010 году ОАО «Красноярская ГЭС» выработало наибольшее количество электрической энергии за весь период эксплуатации станции.

При проектировании ГЭС были допущены значительные экологические просчёты. В частности, предполагалось, что незамерзающая полынья будет иметь длину тридцать километров. В реальности она составила около трёхсот километров (ниже Красноярска), что оказало сильное влияние на экологическое состояние и климат. Климат стал более мягким, а воздух более влажным благодаря огромному количеству воды, скапливающейся в Красноярском море. Енисей в районе Красноярска перестал замерзать. Кроме того, ГЭС критикуется за большие площади затопленных ценных земель и значительное число переселённого населения.

Водохранилищем затапливались земли Емельяновского, Даурского, Новосёловского, Краснотуранского и Минусинского районов Красноярского края, Боградского, Усть-Абаканского районов Хакасской автономной области края. Общая площадь - 175,9 тыс. га. В зону затопления попадало 132 населённых пункта, в том числе три райцентра (Даурск, Новосёлово, Краснотуранск), подлежало переселению 60 тысяч человек, а перебазированию - десятки предприятий.

Изображение Красноярской ГЭС находится на оборотной стороне бумажных купюр достоинством 10 рублей образца 1997 года.

    Братская ГЭС

Братская гидроэлектростанция (им. 50-летия Великого Октября) - гидроэлектростанция на реке Ангаре в городе Братске Иркутской области. Одна из крупнейших и наиболее известных ГЭС Российской Федерации. Является второй, после Иркутской ГЭС, ступенью Ангарского каскада ГЭС.

Состав сооружений ГЭС:

- бетонная гравитационная плотина длиной 924 м и максимальной высотой 124,5 м, состоящая из станционной части длиной 515 м, водосливной части длиной 242 м и глухих частей общей длиной 167 м;

- приплотинное здание ГЭС длиной 516 м;

- береговые бетонные плотины общей длиной 506 м;

- земляные плотины: правобережная - длиной 2987 м и левобережная - длиной 723 м.

Напорные сооружения длиной 5140 м образуют Братское водохранилище многолетнего регулирования. Из-за отсутствия сквозного судоходства по Ангаре гидроузел не оборудован пропускными сооружениями. По гребню плотины проходит магистральная железная дорога Тайшет - Лена, а ниже - шоссейная дорога.

В здании ГЭС установлено 15 радиально-осевых гидроагрегатов мощностью по 250 МВт, и 3 по 255 МВт, работающих при рабочем напоре 106 м. Установленная мощность составляет 4515 МВт (по состоянию на 2010 год).

Братская ГЭС играет незаменимую роль в обеспечении устойчивого функционирования всей энергозоны Сибири. Является основой Братского территориально-производственного комплекса. Большую часть электроэнергии станции (порядка 75 %) потребляет Братский алюминиевый завод (БрАЗ). Для передачи электроэнергии потребителям от подстанции ГЭС отходит 5 ЛЭП-500 кВ и 20 ЛЭП-220 кВ.

Братская ГЭС является самым крупным производителем гидро­электро­энергии в России, генерируя в среднем за год 22,6 миллиард кВт-ч, что соответствует коэффициенту 57%. Средне­годовая выработка, исходя из известных гидротехнических параметров, может составлять несколько большую величину и, в зависимости от средней высоты верхнего бьефа, находиться в пределах 23−25 млрд. кВт-ч. В отдельные многоводные годы выработка может достигать значения 30 млрд..

В структуре Братской ГЭС, - оперативно-эксплуатационный цех, цех технологической автоматики и измерений, цех технического обслуживания, служба средств диспетчерского и технологического управления, группа диагностики, группа наблюдений за сооружениями и контрольно-измерительными приборами, управление. Количество работающего персонала - 271 чел.

Строительство станции началось в 1954, закончилось в 1967. Решение о строительстве Братской ГЭС было принято в сентябре 1954 г. Осенью того же в Братск прибыли первые рабочие и техника, а 21 декабря 1954 г. были начаты подготовительные работы по возведению гидроэлектростанции. Сооружение объекта вело специально управление Нижнеангаргэсстрой, позднее переименованное в Братскгэсстрой.

Одновременно началось строительство крупного сибирского города. 12 декабря 1955. Указом Президиума Верховного Совета РСФСР рабочий посёлок Братск получил статус города областного подчинения.

Строительство Братской ГЭС было объявлено ударной комсомольской стройкой и находилось в центре общественного внимания. Многие из строителей получили государственные награды. 30 марта 1957 впервые в мировой гидроэнергетике со льда была перекрыта правобережная часть Ангары. За 9 часов 30 минут эту операцию провели 8 экскаваторов и 220 автосамосвалов.

18-19 июля 1961 началось наполнение Братского водохранилища, после его завершения уровень у плотины поднялся более чем на 100 метров. Братское водохранилище стало самым крупным в мире искусственным водоёмом.

30 сентября 1964 уложен последний кубометр бетона в тело плотины. 3 марта 1965 уложены последние метры постоянного железнодорожного пути по гребню плотины. 16 июня 1965 г. по плотине Братской ГЭС прошли первые грузовой и пассажирский поезда, 28 июля было открыто автомобильное движение. После пуска 14 декабря 1966 под промышленную нагрузку последнего, восемнадцатого, агрегата Братская ГЭС стала крупнейшей в мире гидроэлектростанцией.

8 сентября 1967 Государственная комиссия приняла Братский гидроузел в постоянную эксплуатацию с оценкой «отлично». До 1971 Братская ГЭС была самой крупной в мире. 23 сентября того же Братской ГЭС было присвоено имя 50-летия Великого Октября.

    Усть-Илимская ГЭС

Усть-Илимская гидроэлектростанция - гидроэлектростанция (ГЭС) на реке Ангара в Иркутской области, в городе Усть-Илимск. Является третьей ступенью Ангарского каскада ГЭС, после Иркутской и Братской ГЭС. Усть-Илимская ГЭС является четвертой по мощности в России, уступая только Саяно-Шушенской, Красноярской и Братской ГЭС.

Строительство ГЭС началось в 1963 году, закончилось в 1980 году. В эксплуатацию ГЭС введена в 1979 году.

Высота верхнего бьефа над уровнем моря (НПУ) составляет 296 м. По плотине ГЭС проложен автодорожный переход, по которому закрыто движение. Судопропускных сооружений ГЭС не имеет, в перспективе предусмотрено сооружение судоподъёмника.

Установленная мощность ГЭС - 3840 МВт, среднегодовая выработка - 21,7 млрд. кВт⋅ч. В здании ГЭС установлено 16 радиально-осевых гидроагрегатов мощностью по 240 МВт, работающих при рабочем напоре 90,7 м. Напорные сооружения ГЭС (длина напорного фронта 3,84 км) образуют крупное Усть-Илимское водохранилище многолетнего регулирования площадью 1922 км², полным объёмом 58,9 км³. При создании водохранилища было затоплено 154,9 тыс. га земель, в том числе 31,8 тыс. га сельхозугодий. Было переселено 14,2 тыс. человек из 61 населенного пункта. Было вырублено 11,9 млн м³ леса.

    Богучанская ГЭС

Богучанская гидроэлектростанция - гидроэлектростанция на реке Ангара, у города Кодинска Кежемского района Красноярского края. Входит в Ангарский каскад ГЭС, являясь его четвёртой, нижней ступенью.

Имея проектную мощность 2997 МВт, входит в число крупнейших гидроэлектростанций России. Строительство Богучанской ГЭС, ведущееся с 1974 года, является рекордным по продолжительности в истории российской гидроэнергетики. Строительство Богучанской ГЭС ведётся на паритетных началах компаниями «РусГидро» и «Русал» в рамках госпрограммы комплексного развития Нижнего Приангарья. Ввод в эксплуатацию первых агрегатов состоялся 15 октября 2012 года. Последний девятый гидроагрегат был введён в промышленную эксплуатацию 22 декабря 2014 года. Ввод ГЭС на полную мощность намечен на 2015 год после наполнения водохранилища до проектной отметки 208 метров (этот уровень был достигнут 17 июня 2015 года).

Достройка гидроэлектростанции имеет большое значение для экономического развития Нижнего Приангарья и Сибирского экономического региона, большую часть вырабатываемой ГЭС электроэнергии планируется использовать для энергоснабжения строящегося Богучанского алюминиевого завода и других перспективных промышленных предприятий. Строительство Богучанской ГЭС критикуется рядом общественных организаций, в частности, Всемирным фондом дикой природы и Гринпис.

    Волжская ГЭС

Волжская гидроэлектростанция (Сталинградская/Волгоградская ГЭС, имени XXII съезда КПСС) - гидроэлектростанция на реке Волга в Волгоградской области. Входит в Волжско-Камский каскад ГЭС. Справа от плотины расположен Тракторозаводский район Волгограда, слева от плотины расположен город Волжский.

Строительство ГЭС началось в 1950 году, закончилось в 1961 году. ГЭС является средненапорной гидроэлектростанцией руслового типа.

Мощность ГЭС - 2639,5 МВт, среднегодовая выработка - 11,1 млрд. кВт·ч. В здании ГЭС установлены 22 гидроагрегата с поворотно-лопастными турбинами работающими при рабочем напоре 20 м: 11 - мощностью по 115 МВт, 6 - мощностью по 125,5 МВт и 5 - мощностью по 120 МВт, а также агрегат рыбоподъёмника мощностью 11 МВт. В здании межшлюзовой ГЭС, конструктивно являющейся частью гидроузла, но юридически не относящейся к Волжской ГЭС, установлено два гидроагрегата с поворотно-лопастными турбинами и генераторами работающих при расчётном напоре 17 м.

Суммарная водопропускная способность сооружений гидроузла при НПУ составляет 63060 м³/с. Напорные сооружения ГЭС, с общей длиной напорного фронта 4,9 км, образуют крупное Волгоградское водохранилище.

    Жигулёвская ГЭС

Жигулёвская гидроэлектростанция (Волжская (Куйбышевская) ГЭС им. В. И. Ленина) - гидроэлектростанция на реке Волге в Самарской области, у городов Жигулёвска и Тольятти. Является шестой ступенью и второй по мощности ГЭС Волжско-Камского каскада ГЭС. Входит в структуру российской энергетической корпорации ОАО «РусГидро».

Строительство ГЭС началось в 1950 году, закончилось в 1957 году. Особенностью геологического строения гидроузла является резкое различие берегов Волги. Высокий обрывистый правый берег сложен трещиноватыми верхнекаменноугольными известняково-доломитовыми породами. Левый коренной берег долины сложен песками с прослоями и линзами суглинков.

По плотине ГЭС проложены железнодорожный и автомобильный переходы через Волгу на магистрали Москва - Самара. Мощность Жигулёвской ГЭС - 2351,5 МВт, среднегодовая выработка - 10,3 млрд кВт·ч. В здании ГЭС установлены 20 поворотно-лопастных гидроагрегатов, работающих при расчётном напоре 22,5 м: 10 мощностью по 115 МВт, 4 по 120 МВт и 6 по 125,5 МВт. Плотина ГЭС образует крупное Куйбышевское водохранилище.

    Бурейская ГЭС

Бурейская ГЭС - гидроэлектростанция, расположенная на реке Бурее, в Амурской области у посёлка Талакан. Крупнейшая электростанция на Дальнем Востоке Российской Федерации. Водохранилище ГЭС расположено на территории двух субъектов федерации - Амурской области и Хабаровского края. Является верхней ступенью Бурейского каскада ГЭС.

Имея установленную мощность 2010 МВт, Бурейская ГЭС входит в десятку крупнейших гидроэлектростанций России. По состоянию на 2011 год, Бурейская ГЭС выведена на полную мощность, а в декабре 2014 года станция была полностью сдана в постоянную эксплуатацию.

Бурейская ГЭС представляет собой мощную высоконапорную гидроэлектростанцию приплотинного типа. Конструктивно сооружения ГЭС разделяются на плотину, здание ГЭС, открытое распределительное устройство (ОРУ) и здание элегазового комплектного распределительного устройства (КРУЭ). В гидроузле отсутствуют судопропускные сооружения, в связи с чем речные суда через него проходить не могут. Ниже гидроэлектростанции ведётся строительство её контррегулятора - Нижне-Бурейской ГЭС мощностью 320 МВт, составляющей с Бурейской ГЭС единый технологический комплекс.

    Чебоксарская ГЭС

Чебоксарская ГЭС - гидроэлектростанция, образующая Чебоксарское водохранилище, расположенная на реке Волге у города Новочебоксарска Чувашской Республики. Водохранилище ГЭС расположено на территории трёх субъектов федерации - республик Чувашия и Марий Эл, а также Нижегородской области.

Станция является частью Волжского каскада гидроэлектростанций, представляя собой его пятую ступень, последнюю по времени создания. Чебоксарская ГЭС имеет установленную мощность 1404 МВт и входит в число крупнейших гидроэлектростанций России.

Строительство Чебоксарского гидроузла, начатое в 1968 году, не завершено до настоящего времени в связи с противоречиями между регионами по поводу оптимальной отметки уровня воды водохранилища. С 1981 года Чебоксарская ГЭС функционирует на пониженной отметке 63 метра в условиях незавершённого обустройства зоны водохранилища, что вызывает ряд экономических и экологических проблем. Вопрос завершения строительства Чебоксарского гидроузла с подъёмом водохранилища до проектной отметки вызывает противоречия между затрагиваемыми регионами, а также критику различных общественных организаций.

    Саратовская ГЭС

Саратовская ГЭС (имени Ленинского комсомола) - гидроэлектростанция на реке Волге в Саратовской области, в городе Балаково. Входит в Волжско-Камский каскад ГЭС, являясь седьмой ступенью каскада ГЭС на Волге.

Отличается нестандартной конструкцией - отсутствием водосбросной плотины, самым длинным в России машинным залом, имеющим к тому же разборную кровлю. На Саратовской ГЭС установлены 24 гидроагрегата трёх разных типоразмеров, которые являются крупнейшими по размерам в своем классе в Российской Федерации. Помимо выработки электроэнергии, обеспечивает крупнотоннажное судоходство, водоснабжение, орошение засушливых земель.

Саратовская ГЭС представляет собой низконапорную русловую гидроэлектростанцию (здание ГЭС входит в состав напорного фронта). Особенностью станции является отсутствие водосбросной плотины - водосбросы совмещены со зданием ГЭС. Сооружения гидроэлектростанции имеют I класс капитальности и включают в себя земляную плотину, дамбы обвалования, здание ГЭС, совмещённое с донными водосбросами и рыбоподъёмником, судоходный шлюз, ОРУ 35, 220 и 500 кВ. По сооружениям ГЭС проложены автомобильная и железная дороги. Установленная мощность электростанции - 1378 МВт, проектная среднегодовая выработка электроэнергии - 5400 млн кВт·ч, фактическая среднемноголетняя за 1970-2009 годы - 5670 млн кВт·ч.

    Зейская ГЭС

Зейская гидроэлектростанция - ГЭС на реке Зея в Амурской области, у города Зея. Плотина станции имеет большое противопаводковое значение.Строительство ГЭС началось в 1964 году, закончилось в 1980 году.

Мощность ГЭС - 1 330 МВт, среднегодовая выработка 4 910 млн кВт·ч. Плотина ГЭС образует крупное Зейское водохранилище. Площадь водохранилища - 2 419 км², полная и полезная ёмкость водохранилища - 68,42 и 38,26 км³. При создании водохранилища было затоплено 3,9 тыс. га сельхозугодий. В районе, затопленном водохранилищем, находились 14 населённых пунктов, в которых проживало 4460 человек, которые были отселены во вновь построенные и перенесённые посёлки. Водохранилище имеет большое противопаводковое значение. Плотина ГЭС уникальна, в Российской Федерации плотин ГЭС аналогичного типа больше нет.

Зейская ГЭС построена в тяжёлых климатических условиях резко континентального климата (годовой перепад температур 80 °C). Это первая ГЭС в Российской Федерации с диагональными гидротурбинами.

    Нижнекамская ГЭС

Нижнекамская гидроэлектростанция - ГЭС на реке Кама в Татарстане, рядом с городом Набережные Челны. Строительство электростанции началось в 1963 году.

По плотине ГЭС проложены железнодорожный переход и автодорожный переход федеральной магистрали М7 «Волга».Проектная мощность ГЭС - 1248 МВт, среднегодовая выработка - 2,67 млрд кВт·ч. В здании ГЭС размещено 16 поворотно-лопастных гидроагрегатов проектной мощностью по 78 МВт, работающих при расчётном напоре 12,4 м. Нижнекамская ГЭС во многом унифицирована с Чебоксарской ГЭС. Подпорные сооружения ГЭС (длина напорного фронта 3,9 км) образуют Нижнекамское водохранилище.

    Воткинская ГЭС

Воткинская гидроэлектростанция (ВотГЭС) - ГЭС на реке Кама в Пермском крае, в г. Чайковский. Входит в Волжско-Камский каскад ГЭС.

Строительство ГЭС началось в 1955 году, закончилось в 1965. Гидроэлектростанция построена по русловой схеме.По сооружениям ГЭС проложен автомобильный переход. Железные дороги подходят к плотине с двух сторон, но на плотине железной дороги нет.

Мощность ГЭС - 1020 МВт (первоначально 1000 МВт), проектная среднегодовая выработка - 2,28 миллиард кВт·ч (за последние 10 лет в среднем 2,6 млрд.кВт·ч). В здании ГЭС установлено 10 поворотно-лопастных гидроагрегатов, работающих при расчётном напоре 17,5 м: 2 гидроагрегата мощностью по 110 МВт, 8 гидроагрегатов мощностью по 100 МВт. Оборудование ГЭС устарело и проходит модернизацию. Напорные сооружения ГЭС (длина напорного фронта 5,37 км) образуют крупное Воткинское водохранилище площадью 1120 км², полной и полезной ёмкостью 9,4 и 3,7 км³. При создании водохранилища было затоплено 73,3 тыс.га сельхозугодий, перенесено 6641 строений.

    Чиркейская ГЭС

Чиркейская ГЭС - гидроэлектростанция на реке Сулак у посёлка Дубки, в Буйнакском районе Дагестана. Самая мощная гидроэлектростанция на Северном Кавказе. Имеет вторую по высоте плотину в Российской Федерации и самую высокую в стране арочную плотину. Входит в Сулакский каскад ГЭС, являясь его верхней, регулирующей весь каскад ступенью.

Чиркейская ГЭС представляет собой высоконапорную плотинную гидроэлектростанцию с арочной плотиной и приплотинным зданием ГЭС. В состав сооружений станции входят арочная плотина, здание ГЭС, эксплуатационный водосброс и Тишиклинская дамба. Установленная мощность электростанции - 1000 МВт, обеспеченная мощность - 166 МВт, среднегодовая выработка - 2470 млн кВт·ч.

  Гидроэлектростанции России установленной мощностью от 100 до 1000 МВт

В настоящее время на территории Российской Федерации работают 102 гидростанции мощностью свыше 100 МВт. Общая установленная мощность гидроагрегатов на ГЭС в Российской Федерации составляет примерно 45 млн кВт (5 место в мире), а выработка порядка 165 миллиард кВт·ч/год (также 5 место) - в общем объеме производства электроэнергии в России доля ГЭС не превышает 21%. При этом по экономическому потенциалу гидроэнергоресурсов Россия занимает второе место в мире после Китая.

    Колымская ГЭС

Колымская гидроэлектростанция имени Ю. И. Фриштера - ГЭС на реке Колыме у посёлка Синегорье Ягоднинского района Магаданской области.

Установленная мощность ГЭС - 900 МВт. Колымская ГЭС является основой энергосистемы Магаданской области, она производит около 95 % электроэнергии в регионе. Является верхней ступенью Колымского каскада ГЭС. Имеет самую высокую в России грунтовую плотину, а также является самой мощной в стране гидроэлектростанцией с подземным расположением машинного зала.

    Иркутская ГЭС

Иркутская ГЭС - гидроэлектростанция на реке Ангаре в Свердловском округе города Иркутска. Является верхней по расположению и первой по времени строительства (возведена в 1950-1959 годах) ступенью Ангарского каскада, а также первой крупной гидроэлектростанцией в Сибири.

Установленная мощность ГЭС - 662,4 МВт. Образованное сооружениями станции водохранилище включило в свой состав озеро Байкал, подняв его уровень примерно на метр.

    Вилюйская ГЭС

Вилюйская гидроэлектростанция (Вилюйская ГЭС-I и ГЭС-II) - на реке Вилюй в Якутии, у посёлка Чернышевский. Входит в Вилюйский каскад ГЭС.

Строительство ГЭС началось в 1960 году, закончилось в 1976 году. Электростанция строилась в 2 очереди, называемые ГЭС-I и ГЭС-II. Мощность ГЭС - 680 МВт, среднегодовая выработка - 2,71 миллиард. кВт·ч. Напорные сооружения ГЭС образуют крупное Вилюйское водохранилище площадью 2360 км², полной и полезной ёмкостью 40,4 и 22,4 км³. При создании водохранилища было затоплено 2,3 тыс.га сельхозугодий и перенесено 50 строений.

    Курейская ГЭС

Курейская гидроэлектростанция - ГЭС на реке Курейка, в Красноярском крае, у посёлка Светлогорск. Входит в Курейский каскад ГЭС.

Строительство ГЭС началось в 1975, закончилось в 2002. Мощность ГЭС - 600 МВт, среднегодовая выработка - 2,62 млрд кВт·ч. Напорные сооружения ГЭС (длина напорного фронта 4,3 км) образуют Курейское водохранилище годового регулирования. Площадь водохранилища 558 кв.км, полный объём 9,96 куб.км.

    Усть-Среднеканская ГЭС

Усть-Среднеканская гидроэлектростанция - строящаяся ГЭС на реке Колыме, в Среднеканском городском округе Магаданской области. Входит в Колымский каскад ГЭС, составляя его вторую, нижнюю ступень.

Строительство Усть-Среднеканской ГЭС ведётся в суровых климатических условиях с 1991 года, пуск первых гидроагрегатов осуществлён в 2013 году. Установленная мощность электростанции - 570 МВт, гарантированная мощность - 132 МВт, среднегодовая выработка электроэнергии - 2,555 млрд кВт.ч.

    Камская ГЭС

Камская гидроэлектростанция (КамГЭС) расположена на реке Кама в Пермском крае, в городе Пермь. Входит в Волжско-Камский каскад ГЭС.

Строительство ГЭС началось в 1949, закончилось в 1958. ГЭС является русловой, с совмещённым с плотиной зданием ГЭС. Мощность ГЭС - 543 МВт (первоначально 504 МВт). Среднегодовая выработка - 1710 млн кВт·ч. Камская ГЭС предназначена для покрытия пиковой части графика нагрузки в ЕЭС России. Входя в Волжско-Камский каскад ГЭС, Камская ГЭС также имеет большое значение в регулировании частоты на всей Европейской части страны.

    Нижегородская ГЭС

Нижегородская ГЭС - гидроэлектростанция на реке Волге у города Заволжье в Городецком районе Нижегородской области. Станция является частью Волжского каскада гидроэлектростанций, представляя собой его четвёртую ступень.

Плотины гидроузла (ГУ) общей длиной 18,6 км являются самыми протяжёнными среди плотин гидроузлов Российской Федерации. Нижегородский ГУ построен в 1948-1962 годах. Установленная мощность Нижегородской ГЭС составляет 520 МВт, среднегодовая выработка - 1,513 млрд кВт·ч.

    Новосибирская ГЭС

Новосибирская ГЭС - гидроэлектростанция на реке Оби в Советском районе города Новосибирска.

Единственная гидроэлектростанция на Оби, играет важную роль в работе энергосистемы Новосибирска, обеспечении надёжного водоснабжения, работе речного транспорта. Построена в 1950-1961 годах. Установленная мощность электростанции - 460 МВт, проектная среднегодовая выработка электроэнергии - 1,687 млрд. кВт·ч.

    Усть-Хантайская ГЭС

Усть-Хантайская гидроэлектростанция - на реке Хантайка в Красноярском крае, у посёлка Снежногорск.

Строительство ГЭС началось в 1963, закончилось в 1975. Мощность ГЭС - 441 МВт, среднегодовая выработка - 2 млрд кВт·ч. Напорные сооружения ГЭС (длина напорного фронта 5,34 км) образуют крупное Хантайское водохранилище площадью 1561 км². Усть-Хантайская ГЭС уникальна, она является одной из самых северных ГЭС в мире и построена в чрезвычайно суровых условиях.

    Ирганайская ГЭС

Ирганайская ГЭС - гидроэлектростанция на реке Аварское Койсу в Дагестане, у села Гимры.

Строительство ГЭС началось в 1979 году, строительство первой очереди завершено в 2008 году. ГЭС построена по плотинно-деривационной схеме. Является крупнейшей ГЭС деривационного типа в Российской Федерации. Мощность ГЭС - 400 МВт, среднегодовая выработка - 1,28 млрд. кВт·ч. Плотина ГЭС создала крупное Ирганайское водохранилище, имеющее площадь 18,0 км², полную и полезную ёмкость 705 и 397 млн м³. При создании водохранилища затоплено 940 га сельхозугодий, перенесено 521 строение.

    Рыбинская ГЭС

Рыбинская гидроэлектростанция (в 1946-1957 годах - Щербаковская ГЭС) - ГЭС на реках Волга и Шексна в Ярославской области, в городе Рыбинске.

Строительство станции велось в 1935-1955 годах, преимущественно силами заключённых ГУЛага. Особенностью станции является размещение её сооружений в двух отдельных створах, расположенных в 10 км друг от друга: на Волге находятся водосбросная плотина и судоходные шлюзы, на Шексне (вблизи её впадения в Волгу) - здание ГЭС. Установленная мощность электростанции - 356,4 МВт, обеспеченная мощность - 40 МВт, среднегодовая выработка - 935 млн кВт·ч.

    Майнская ГЭС

Майнская гидроэлектростанция - на реке Енисей в Хакасии, у посёлка Майна. Входит в Енисейский каскад ГЭС.

Строительство ГЭС началось в 1979 году, закончилось в 1987. ГЭС построена по русловой схеме. Майнская ГЭС является контррегулятором Саяно-Шушенской ГЭС, сглаживая колебания уровня воды в Енисее, возникающие при смене режимов работы этой мощной ГЭС. Мощность ГЭС - 321 МВт, среднегодовая выработка - 1,72 млрд. кВт·ч. Напорные сооружения ГЭС образуют Майнское водохранилище длиной 21,5 км, шириной до 0,5 км, глубиной до 13 м, площадью 11,5 км², полной и полезной ёмкостью 116 и 70,9 млн м³.

    Вилюйская ГЭС-3

Вилюйская гидроэлектростанция - III (Светлинская ГЭС) - ГЭС на реке Вилюй в Якутии, у посёлка Светлый. Входит в Вилюйский каскад ГЭС.

Строительство ГЭС началось в 1979 году, в 2008 году станция была официально принята в эксплуатацию с тремя из четырёх генераторов. Гидроэлектростанция построена по русловому типу. Планируемая мощность ГЭС - 360 МВт, планируемая среднегодовая выработка - 1,2 миллиард. кВт·ч. На 2015 год введено 3 гидроагрегата, мощность ГЭС составляет 277,5 МВт. При создании водохранилища затапливается 288 га сельхозугодий, переносится 28 строений.

    Верхнетуломская ГЭС

Верхнетуломская ГЭС - гидроэлектростанция на реке Тулома в Мурманской области. Входит в Туломский каскад ГЭС.

Строительство ГЭС началось в 1961 году, закончилось в 1966. Первый гидроагрегат пущен в 1964 году, ГЭС принята в промышленную эксплуатацию 27 октября 1965 года. Представляет собой плотинно-деривационную ГЭС. Установленная электрическая мощность ГЭС - 268 МВт, среднегодовая выработка - 800 млн кВт·ч. При создании водохранилища было затоплено 200 га сельхозугодий, перенесено 50 строений. ГЭС построена финскими строителями.

    Миатлинская ГЭС

Миатлинская гидроэлектростанция - ГЭС на реке Сулак в Дагестане. Входит в состав Сулакского каскада ГЭС.

Строительство ГЭС началось в 1974 году, закончилось в 1986. Мощность ГЭС - 220 МВт, среднегодовая выработка - 690 млн кВт·ч. Плотина ГЭС образует небольшое водохранилище площадью 1,75 кв.км, полной и полезной ёмкостью 47 и 22 млн.куб.м. При создании водохранилища было затоплено 151 га сельхозугодий. Миатлинская ГЭС является одной из 3 гидроэлектростанций России с арочными плотинами (наряду с Чиркейской и Гунибской).

    Цимлянская ГЭС

Цимлянская ГЭС - гидроэлектростанция на реке Дон в Ростовской области, у городов Волгодонска и Цимлянска. Построена в 1949-1954 годах в рамках программы сооружения Волго-Донского судоходного пути, преимущественно силами заключённых ГУЛага, является одной из «великих строек коммунизма». Имеет важное экономическое значение, обеспечивая крупнотоннажное судоходство на нижнем Дону, функционирование Волго-Донского судоходного канала, орошение больших массивов засушливых земель, водоснабжение, защиту от наводнений и выработку электроэнергии.

Цимлянская ГЭС представляет собой низконапорную русловую гидроэлектростанцию (здание ГЭС входит в состав напорного фронта). Установленная мощность электростанции - 211,5 МВт, проектная среднегодовая выработка электроэнергии - 659,5 млн кВт·ч, фактическая среднегодовая выработка за период 1980-2010 годы - 613 млн кВт·ч.

    Серебрянская ГЭС-1

Серебрянская ГЭС-1 - гидроэлектростанция в Мурманской области Российской Федерации. Расположена на реке Воронья. Является верхней ступенью каскада Серебрянских ГЭС.

Серебрянская ГЭС-1 образует Серебрянское водохранилище. ГЭС расположена в 50,5 км от устья. Мощность ГЭС - 204,9 МВт, среднегодовая выработка - 550 млн кВт·ч. В здании ГЭС установлено 3 поворотно-лопастных гидроагрегата мощностью по 68,3 МВт, работающий при расчетном напоре 75 м. Первоначально на ГЭС стояли гидроагрегаты мощностью по 67 МВт (мощность ГЭС 201 МВт), замененные в начале 2000х гг.

    Павловская ГЭС

Павловская гидроэлектростанция - ГЭС, расположенная около села Павловка на реке Уфе в Башкортостане.

Строительство ГЭС началось в 1950 году, закончилось в 1960 году. Является русловой ГЭС с совмещённым с плотиной зданием ГЭС. Мощность ГЭС - 201,6 МВт, среднегодовая выработка - 590 млн кВт·ч. В здании ГЭС установлено 4 поворотно-лопастных гидроагрегата мощностью по 50,4 МВт, работающих при расчётном напоре 22 м. Напорные сооружения ГЭС образуют Павловское водохранилище площадью 116 км², полным и полезным объёмом 1,41 и 0,9 км³.

    Кубанская ГЭС-2

Кубанская ГЭС-2 (Куршавская ГЭС-2) - гидроэлектростанция в Карачаево-Черкесии, у пос. Ударный Прикубанского района, на 76-м километре Большого Ставропольского канала. Входит в состав Каскада Кубанских ГЭС (группа Куршавских ГЭС), являясь его третьей ступенью.

ГЭС начали строить в 1961 году, гидроагрегаты пущены в 1967-1969 годах. Введена в эксплуатацию в 1971 году. ГЭС построена по деривационной схеме, в настоящее время является самой мощной ГЭС Кубанского каскада. Мощность ГЭС - 184 МВт, среднегодовая выработка - 582,2 млн кВт·ч.

    Кривопорожская ГЭС

Кривопорожская гидроэлектростанция - ГЭС на реке Кемь в Карелии. Входит в Кемский каскад ГЭС.

Строительство ГЭС началось в 1977, закончилось в 1993. Мощность ГЭС - 180 МВт, среднегодовая выработка - 479 млн кВт·ч. В здании ГЭС установлено 4 поворотно-лопастных гидроагрегата мощностью по 45 МВт, работающих при расчётном напоре 26 м. Подпорные сооружения ГЭС (длина напорного фронта 1,43 км) образуют Кривопорожское водохранилище. Площадь водохранилища 69,9 км², полная и полезная ёмкость 566 и 67 млн м³. При создании водохранилища было затоплено 80 га сельхозугодий, перенесено 58 строений.

    Княжегубская ГЭС

Княжегубская ГЭС - гидроэлектростанция на реке Ковде в Мурманской области у посёлка Зеленоборский. Входит организационно в каскад Нивских ГЭС.

Строительство ГЭС началось в 1951, закончилось в 1956 году. ГЭС состоит из 3 отдельных гидроузлов. Мощность ГЭС - 152 МВт, среднегодовая выработка - 706 млн кВт·ч. Напорные сооружения ГЭС образуют Ковдозерское водохранилище (Княжегубское водохранилище), включившее в себя несколько озёр, в том числе Ковдозеро. Площадь водохранилища 610 км². При создании водохранилища было затоплено 240 га сельхозугодий, перенесено 943 строения.

    Верхнесвирская ГЭС

Верхнесвирская гидроэлектростанция (Верхне-Свирская ГЭС) - ГЭС на реке Свирь в Ленинградской области, в городе Подпорожье. Входит в Свирский каскад ГЭС, внутреннее обозначение ГЭС в ТГК-1 - № 12.

Строительство ГЭС началось в 1938 году, закончилось в 1952 году. Является русловой низконапорной гидроэлектростанцией. Мощность ГЭС - 160 МВт, среднегодовая выработка - 548 млн кВт·ч. При создании водохранилища было затоплено 1,87 тыс.га сельхозугодий, перенесено 314 строений.

    Зеленчукская ГЭС

Зеленчукская ГЭС - гидроэлектростанция, которая входит в комплекс действующих, строящихся и проектируемых ГЭС на реке Кубань и её притоках. Расположена в Карачаево-Черкесии, между Карачаевском и Усть-Джегутой.

Строительство ГЭС началось в 1976, закончилось в 2006. ГЭС построена по деривационной схеме, с большим количеством каналов и туннелей. Мощность ГЭС - 160 МВт, среднегодовая выработка 501 млн.кВт·ч. В здании ГЭС установлено 2 радиально-осевых гидроагрегата мощностью по 80 МВт, работающих при расчетном напоре 234 м.

    Нива ГЭС-3

Нива ГЭС-3 - гидроэлектростанция на реке Нива в Мурманской области. Входит в Нивский каскад ГЭС, являясь его нижней ступенью.

Строительство ГЭС началось в 1937 году, закончилось в 1950 году. ГЭС построена по плотинно-деривационному типу, полностью отбирает сток нижнего течения реки Нива. Мощность ГЭС - 155,5 МВт, среднегодовая выработка - 850 млн кВт·ч. В здании ГЭС установлено 4 радиально-осевых гидроагрегата, работающих при расчётном напоре 74 м3 мощностью по 38,5 МВт, 1 мощностью 40 МВт.

    Серебрянская ГЭС-2

Серебрянская ГЭС-2 - гидроэлектростанция в Мурманской области России. Расположена на реке Воронья. Является нижней ступенью каскада Серебрянских ГЭС.

Строительство ГЭС началось в 1968 и закончилось в 1973. ГЭС построена по плотинно-деривационной схеме. Мощность ГЭС - 150 МВт, среднегодовая выработка - 519 млн кВт·ч. Напорные сооружения ГЭС (длина напорного фронта 1,8 м) образуют водохранилище площадью 26 км², полной и полезной емкостью 428 и 5 млн м³. При создании водохранилища было затоплено 10 га сельхозугодий.

    Верхнетериберская ГЭС

Верхнетериберская ГЭС (Верхне-Териберская ГЭС) - гидроэлектростанция в Мурманской области России. Расположена на реке Териберка. Является верхней ступенью каскада Териберских ГЭС. ГЭС Расположена в 12,4 км от устья.

Введена в эксплуатацию 6 ноября 1984 года. ГЭС построена по плотинно-деривационному типу. Установленная электрическая мощность ГЭС - 130 МВт, среднегодовая выработка - 236 млн кВт·ч. Верхнетериберское водохранилище ГЭС является регулирующим для всего каскада. Площадь водохранилища 31,1 км², полная и полезная ёмкость 452 и 290 млн м³.

    Нарвская ГЭС

Нарвская ГЭС - гидроэлектростанция, расположенная на реке Нарве в городе Ивангороде Ленинградской области, при этом часть плотины расположена на территории Эстонии.

Строительство ГЭС началось в 1950, закончилось в 1956 году. Гидроэлектростанция построена по плотинно-деривационной схеме. ГЭС использует падение реки Нарвы в районе Нарвских водопадов. Мощность ГЭС - 125 МВт, среднегодовая выработка - 640 млн кВт·ч. Напорные сооружения ГЭС образуют крупное Нарвское водохранилище. Площадь водохранилища - 191,4 км². При создании водохранилища было затоплено 4030 га сельхозугодий, перенесено 742 строения.

    Светогорская ГЭС

Светогорская ГЭС (бывшая Энсо ГЭС, ГЭС-11) - гидроэлектростанция ОАО «ТГК-1» на реке Вуоксе в Ленинградской области, расположена в городе Светогорске. Входит в каскад Вуоксинских ГЭС - базового источника электроснабжения Карельского перешейка.

Мощность Светогорской ГЭС - 122 МВт, среднегодовая выработка - 554,6 млн кВт. В здании ГЭС установлено 4 гидроагрегата мощностью 30,5 МВт производства ОАО «Силовые машины». В ходе реконструкции каскада новое оборудование пришло на замену старым агрегатам мощностью по 23,25 МВт.

    Угличская ГЭС

Угличская гидроэлектростанция - ГЭС на реке Волге в Ярославской области, в городе Угличе. Входит в Волжско-Камский каскад ГЭС, являясь его второй ступенью. Одна из старейших гидроэлектростанций России - пущена в 1940 году, сыграла важную роль в обеспечении Москвы электроэнергией в годы Великой Отечественной войны, особенно в период Битвы за Москву. Строительство станции велось в 1935-1955 годах, преимущественно силами заключённых ГУЛага, по состоянию на 1941 год она являлась второй по мощности действующей гидроэлектростанцией СССР.

Угличская ГЭС представляет собой низконапорную русловую гидроэлектростанцию (здание ГЭС входит в состав напорного фронта). Сооружения гидроузла включают в себя русловую земляную плотину, бетонную водосбросную плотину, здание ГЭС и судоходный шлюз. В основании сооружений находятся моренные суглинки, в ряде случаев перекрытые аллювием. Установленная мощность электростанции - 120 МВт, обеспеченная мощность - 8,8 МВт, среднегодовая выработка - 240 млн кВт·ч.

    Лесогорская ГЭС

Лесогорская ГЭС (Роухиала ГЭС, ГЭС-10) - гидроэлектростанция на реке Вуоксе в Ленинградской области, в посёлке Лесогорский. Входит в каскад Вуоксинских ГЭС, который принадлежит ОАО «ТГК-1».

Мощность ГЭС - 118 МВт, среднегодовая выработка электроэнергии - 613,38 млн кВт·ч. На станции установлено 4 поворотно-лопастных гидроагрегата мощностью по 29,5 МВт.

  Гидроэлектростанции России установленной мощностью от 10 до 100 МВт

Наибольшее количество гидроэлектростанций России, мощностью от 10 до 100 МВт, расположены в республике Карелия и на Северном Кавказе.

    Нижне-Свирская ГЭС

Нижне-Свирская ГЭС имени академика Г. О. Графтио (Нижнесвирская ГЭС, ГЭС-9) - гидроэлектростанция на реке Свири в Лодейнопольском районе Ленинградской области, у посёлка Свирьстрой.

Входит в Свирский каскад ГЭС. Нижне-Свирская ГЭС представляет собой низконапорную русловую гидроэлектростанцию (здание ГЭС входит в состав напорного фронта). Установленная мощность электростанции - 99 МВт, проектная среднегодовая выработка электроэнергии - 434 млн кВт·ч.

    Иовская ГЭС

Иовская ГЭС (также известна как Йовская ГЭС-10) - гидроэлектростанция на реке Иова (название среднего течения Ковды) в Мурманской области.

Входит в Каскад Нивских ГЭС (филиал «Кольский» ОАО «ТГК-1»). Строительство ГЭС велось в 1958-1963 годах. ГЭС построена по плотинно-деривационному типу. Для увеличения выработки ГЭС в её водохранилище переброшен сток озёр Таванд и Толванд Установленная мощность ГЭС на 1 января 2014 года составляет 96 МВт, среднемноголетняя выработка - 508,4 млн кВт⋅ч.

    Кубанская ГЭС-3

Кубанская ГЭС-3 - гидроэлектростанция входит в группу ГЭС на Большом Ставропольском и Невинномысском канале, в Ставропольском крае. Расположена у пос. Каскадный Андроповского района. ГЭС начали строить в 1964 году, первый гидроагрегат был пущен в 1971 году. Построена по деривационному типу, имеет бассейн суточного регулирования и выравнивающее водохранилище. Мощность ГЭС - 87 МВт, среднегодовая выработка - 200,9 млн кВт·ч.

    Мамаканская ГЭС

Мамаканская ГЭС - гидроэлектростанция на реке Мамакан, в Иркутской области России, у посёлка Мамакан, в 10 км от города Бодайбо.

Строительство ГЭС началось осенью 1957 года, закончилось в 1963 году. Мощность ГЭС - 86 МВт (ранее - 100 МВт), среднегодовая выработка - 356 млн кВт·ч. В 2012 г. ГЭС выработала 389 млн кВтч электроэнергии, что составило 0,63 % от общей выработки электростанций Иркутской области.

    Волховская ГЭС

Волховская ГЭС (имени В. И. Ленина) - гидроэлектростанция на реке Волхов в Ленинградской области, в городе Волхове.

Одна из старейших действующих ГЭС Российской Федерации. Исторический памятник науки и техники. Строительство ГЭС началось в 1921 году, закончилось в 1927 году. Представляет собой русловую низконапорную электростанцию. Мощность ГЭС - 86 МВт (первоначально 58 МВт), среднегодовая выработка - 347 млн кВт·ч (в 2003 году - 403 млн кВт·ч).

    Путкинская ГЭС

Путкинская гидроэлектростанция - ГЭС на реке Кемь в Карелии. Входит в Кемский каскад ГЭС.

Строительство ГЭС началось в 1962, закончилось в 1970. Первый гидроагрегат был пущен 25 марта 1967. ГЭС построена по плотинно-деривационной схеме. Мощность ГЭС - 84 МВт, среднегодовая выработка - 396 млн кВт·ч. Напорные сооружения ГЭС (длина напорного фронта 1,22 км) образуют Путкинское водохранилище. Площадь водохранилища 6,4 км². При создании водохранилища было затоплено 61 га сельхозугодий, перенесено 53 строения.

    Шекснинская ГЭС

Шекснинская гидроэлектростанция (Череповецкая ГЭС) - ГЭС на реке Шексне в Вологодской области, у посёлка Шексна. Входит в состав Волго-Балтийского канала.

Строительство ГЭС началось в 1958, закончилось в 1966 (строительство второй очереди происходило в 1973-1975). ГЭС построена по русловой схеме. Мощность ГЭС - 84 МВт, среднегодовая выработка - 125 млн кВт·ч. Гидроэлектростанция уникальна по своей конструкции, капсульные гидроагрегаты вмонтированы непосредственно в водослив.

    Кумская ГЭС

Кумская гидроэлектростанция - ГЭС на реке Кума (название верхнего течения Ковды) в Карелии. Входит в Каскад Ковдинских ГЭС, организационно - Каскад Нивских ГЭС. Строительство ГЭС началось в 1955, закончилось в 1963. ГЭС построена по плотинно-деривационному типу. Мощность ГЭС - 80 МВт, среднегодовая выработка - 346 млн кВт·ч. Напорные сооружения ГЭС (длина напорного фронта 0,76 км) образуют Кумское водохранилище, включившее в себя Кундозеро, Пяозеро и Топозеро. Площадь водохранилища 1910 км², полная и полезная ёмкость 9,83 и 8,63 км³.

    Ондская ГЭС

Ондская ГЭС - гидроэлектростанция на реке Онде, недалеко от посёлка Надвоицы в Карелии. Входит в Выгский каскад ГЭС.

Строительство ГЭС началось в 1950, закончилось в 1957. ГЭС построена по плотинно-деривационному типу. Мощность ГЭС - 80 МВт, среднегодовая выработка - 416 млн кВт·ч. В здании ГЭС установлено 4 поворотно-лопастных гидротурбины мощностью по 20 МВт, работающих при расчетном напоре 26 м. Напорные сооружения ГЭС (длина напорного фронта 0,7 км) образуют Ондское водохранилище, соединенное протокой с Выгозерским водохранилищем.

    Кубанская ГЭС-4

Кубанская ГЭС-4 - гидроэлектростанция входит в группу ГЭС на Большом Ставропольском и Невинномысском канале, в Ставропольском крае. Расположена в Кочубеевском районе на 26 километре Барсучковского сбросного канала. ГЭС начали строить в 1964 году, первый гидроагрегат был пущен в 1970 году. Построена по деривационному типу, имеет бассейн суточного регулирования и выравнивающее водохранилище, проект станции аналогичен проекту ГЭС-3. Мощность ГЭС - 78 МВт, среднегодовая выработка - 181,5 млн кВт·ч.

    Чирюртская ГЭС-1

Чирюртская ГЭС-1 - гидроэлектростанция у посёлка Бавтугай в Дагестане, на реке Сулак. Расположена между селениями Гельбах (Верхний Чирюрт) и Миатли.

ГЭС спроектирована Бакинским филиалом института «Гидропроект». Входит в состав комплекса Чирюртских ГЭС. Строительство ГЭС началось в 1954 году, закончилось в 1964 году. ГЭС построена по плотинно-деривационной схеме. По плотине ГЭС проложен автомобильный переход. Мощность ГЭС - 72 МВт, среднегодовая выработка - 386 млн кВт·ч.

    Кашхатау ГЭС

Кашхатау ГЭС (Советская ГЭС, Черекская ГЭС-2) - гидроэлектростанция на реке Черек в Черекском районе Кабардино-Балкарии, вблизи посёлка Кашхатау. Входит в Нижне-Черекский каскад ГЭС.

Строительство Кашхатау ГЭС началось в 1993 году, официально введена в эксплуатацию 26 декабря 2010 года. Станция построена по деривационной схеме, составляет единый технологический комплекс с ниже расположенной Аушигерской ГЭС, осуществляя забор воды, очистку её от наносов и суточное регулирование стока в интересах всего каскада. Мощность ГЭС - 65,1 МВт, среднегодовая выработка - 241 млн кВт·ч.

    Аушигерская ГЭС

Аушигерская гидроэлектростанция (Черекская ГЭС-1) - на реке Черек в Кабардино-Балкарии. Входит в Нижне-Черекский каскад ГЭС, работая в едином комплексе с вышерасположенной Кашхатау ГЭС (Советской ГЭС).

Строительство ГЭС началось в 1994, закончилось в 2002. ГЭС построена по деривационной схеме. Мощность ГЭС - 60 МВт, среднегодовая выработка - 228 млн. кВт·ч. В здании ГЭС установлено 3 радиально-осевых гидроагрегата мощностью по 20 МВт, работающих при расчётном напоре 93 м.

    Маткожненская ГЭС

Маткожненская гидроэлектростанция - ГЭС на реке Нижний Выг у посёлка Сосновец в Карелии. Входит в Выгский каскад ГЭС.

ГЭС построена по плотинно-деривационной схеме, использует напорные сооружения Беломорско-Балтийского канала. Мощность ГЭС - 63 МВт, среднемноголетняя выработка электроэнергии - 381,1 млн кВт·ч. В здании ГЭС установлено 3 поворотно-лопастных гидроагрегата мощностью по 21 МВт, работающих при расчетном напоре 20,5 м.

    Нива ГЭС-2

Нива ГЭС-2 (Нивская ГЭС) - гидроэлектростанция на реке Нива около посёлка Нивский в Мурманской области. Входит в Нивский каскад ГЭС.

Строительство ГЭС началось в 1930, закончилось в 1938. ГЭС построена по плотинно-деривационному типу. Мощность ГЭС - 60 МВт, среднегодовая выработка - 410 млн кВт·ч. Напорные сооружения ГЭС (длина напорного фронта 1,3 км) образуют водохранилище, включающее в себя Пинозеро, площадью 17,6 км², полной и полезной ёмкостью 79 и 43 млн м³.

    Нижнетуломская ГЭС

Нижнетуломская гидроэлектростанция - ГЭС на реке Тулома в посёлке Мурмаши Мурманской области. Входит в Туломский каскад ГЭС.