Большой путь малой гидроэнергетики

Сайт РусГидро Москва, 20 окт - ИА Neftegaz.RU. В России к малой гидроэнергетике относят бесплотинные гидроэлектростанции (ГЭС), мощность которых не превышает 25 МВт, а мощность единичного гидроагрегата составляет менее 10 МВт.
Малые ГЭС были популярны не всегда, их история напоминает американские горки, хотя бессмысленно отрицать тот факт, что такие электростанции и по сей день играют большую роль в энергоснабжении отдаленных районов, являющихся энергодефицитными и занимающих до 40% () территории России.
Об истории и перспективах малой гидроэнергетики в России рассказываем в нашем материале.

Как было раньше

Принято считать, что первая ГЭС в России была построена в 1892 г. на реке Березовка, в Зырьяновске.
Сейчас Зырьяновск находится на территории Восточного Казахстана и переименован в город Алтай.
Первой промышленной гидроэлектростанцией стала ГЭС Белый уголь.
Ее построили в 1903 г. на реке Подкумок, рядом с Ессентуками.

Уже к 1913 г.  в России насчитывали 78 малых ГЭС общей мощностью 8,4 МВт, но пик строительства малых ГЭС пришелся на 40^е - 50^е г., так в 1955 г. на европейской части России по разным подсчетам размещалось от 4 до 5 тыс. малых ГЭС.

После масштабирования централизованной сети энергоснабжения и строительства крупных ГЭС, способных питать электроэнергией целые области и регионы, малые ГЭС оказались экономически невыгодными, и их количество сократилось до 100 с суммарной мощностью 25 МВт, а к 1990 г. в России насчитывалось всего 55 малых ГЭС.

Наши дни

В России на сегодняшний момент успешно действуют более 130 малых гидроэлектростанций.
Новые МГЭС, которые строят на Северном Кавказе, будут введены в эксплуатацию в 2024 г.
Оба проекта принадлежат компании РусГидро:

• Башенная МГЭС мощностью 10 МВтв будет располагаться в Чечне:
• строительство началось в августе 2021г., 
• 27 сентября 2022г. приступили к проходке деривационного тоннеля;
• Псыгансу МГЭС мощностью 19,1 МВт, строится в Кабардино-Балкарии:
• станция станет 4^й ступенью Нижне-Черекского каскада ГЭС, включающего в настоящее время Кашхатау ГЭС, Аушигерскую ГЭС и Зарагижскую ГЭС.

На фоне ужесточения мировой климатической политики и дороговизны ископаемого топлива растет интерес к возобновляемым источникам энергии (ВИЭ).
Главный строитель ГЭС в России - компания РусГидро активна не только в гидростроительстве, но и в индустрии других ВИЭ:

• строит солнечные электростанции (СЭС) и ветряные электростанции (ВЭС);
  
• строит гибридные энергокомплексы. 

Растет интерес в мире и к малым ГЭС. 
В России, помимо мировой повестки, существуют и собственные предпосылки для развития МГЭС:

• использование в качестве основного источника электроэнергии дорогостоящих энергоносителей. Широко развита система тепловых электростанций (ТЭС) в крупных населенных пунктах, которые работают на фоссильном топливе - мазуте, угле, природном газе;
• проблемы с логистикой и бесперебойным снабжением топливными ресурсами децентрализованных жилых районов;
• крупные затраты на эксплуатацию линий электропередачи (ЛЭП) 10-35 кВ при энергоснабжении удаленных потребителей электроэнергии;
• вынужденное строительство длинных сетей распределения для питания неурбанизированных районов, что приводит к энергопотерям и снижению качества потребляемой электроэнергии.

Использование энергии небольших водотоков с помощью МГЭС - не только наиболее эффективное направление альтернативной энергетики, но и один из инструментов решения сложившихся проблем.

Мировой унифицированной классификации по мощности МГЭС не существует. В каждой стране по-разному.
В России согласно ГОСТ Р 55260.4.1-2013 - гидроэлектростанция малая - это ГЭС с установленной мощностью от 100 до 25000 кВт (25 МВт).

Источники энергии для малой гидроэнергетики:

• небольшие реки, ручьи, естественные перепады высот на озерных водосбросах и на оросительных каналах ирригационных систем;
• технологические водотоки (промышленные и канализационные сбросы), перепады высот питьевых и других трубопроводов, предназначенных для перекачки различных видов жидких продуктов.

Преимущества МГЭС

• в процессе строительства и эксплуатации не нарушаются природный ландшафт и окружающая среда;
• используемая вода не теряет первоначальных природных свойств и может использоваться для водоснабжения населения и рыбного хозяйства;
• практически отсутствует зависимость от погодных условий;
• обеспечивается устойчивая подача дешевой электроэнергии потребителю в любое время года;
• независимость ВИЭ от органического топлива обеспечивает энергобезопасность страны и стабильность цен на рынке электроэнергии;
• не предполагается больших водохранилищ и изъятия значительных земельных массивов, 
• не требуется переселения людей и переноса объектов инфраструктуры;
• сроки ввода в эксплуатацию и стоимость строительства намного меньше, чем обычной ГЭС;
• могут быть автоматизированы и работать без постоянного обслуживающего персонала.

Недостатки МГЭС

• возможная зависимость выработки электроэнергии от гидрологического режима реки;
• быстрое заливание небольших приплотинных водохранилищ;
• недостаточная изученность гидрологического режима и стока малых вод;
• высокие удельные затраты в сооружениях, впрочем при должном серийном выпуске гидроэнергетического оборудования доля затрат может быть снижена, т.к. практически все элементы МГЭС могут производить отечественные предприятия;
• удаленность створов малой ГЭС от ЛЭП (если такая проблема возникнет) может значительно увеличить стоимость подключения к энергосистеме и будет сопоставима со стоимостью самой МГЭС;
• цена сооружения малой ГЭС в пересчете на 1 кВт мощности обычно выше, чем обычной.

Около 150 стран используют некоторое количество гидроэнергетики, но ведущий производитель гидроэнергии в мире - КНР. По данным Международной ассоциации гидроэнергетики (IHA) в ТОП стран-лидеров по выработке гидроэлектроэнергии входят:

• Китай - более 390 ГВт;
• Бразилия - 109 ГВт;
• США - 102 ГВт;
• Канада - 82 ГВт;
• Россия, Индия и Япония имеют около 50 ГВт или более.

Существующие проблемы и пути решения

ВИЭ в настоящее время находятся в неравных условиях с ТЭС, работающими на органическом топливе.
ТЭС регулярно финансируется правительством, что пока делает ВИЭ экономически менее привлекательными.
При этом МГЭС наиболее конкурентоспособны на рынке ВИЭ, не считая обычные ГЭС.

Что остается без внимания

Во-первых, недооценивают роль МГЭС в экономическом развитии регионов:

• для сельского хозяйства и промышленности МГЭС - это потенциальный резервный запас пресной воды, который можно направить на нужды отраслей промышленности;
• занятость и развитие цепочки поставок услуг и продуктов, включая местных поставщиков и специалистов строительно-монтажных работ;
• дополнительные рабочие места;
• туристический интерес к малым ГЭС, как дополнительный источник дохода региона.

Во-вторых, не рассматриваются дополнительные возможности МГЭС - кроме своей основной функции, МГЭС можно использовать для защиты от наводнений.
К примеру, в США больше 50% всех ГЭС несут, в том числе противопаводковую функцию.

В-третьих, требуется совершенствование нормативных баз и законодательства для строительства малых гидроэлектростанций.
Необходимо пересмотреть роль МГЭС в энергосистеме.
Мощность малых ГЭС оплачивается меньше, чем проекты солнечной и ветровой генерации.

Из всего можно сделать вывод: новый этап развития ВИЭ, в частности МГЭС, в России наступит после пересмотра положения возобновляемой энергетики в государственной экономике и доработки законодательной базы.
И, конечно,  нужно упрощать процедуру подключение МГЭС к энергосистеме.

Перспективы развития

С недавнего времени в России действует государственная ДПМ ВИЭ-программа, направленная на стимулирование развития ВИЭ-генерации.
Программа изначально рассчитывалась до 2022г., но была продлена до 2035г.

Зампред правительства А. Новак отмечал, что продление механизма поддержки возобновляемой энергетики на розничных рынках будет способствовать привлечению инвесторов в реализацию инвестиционных ВИЭ-проектов и в долгосрочной перспективе обеспечит увеличение доли низкоуглеродной генерации в субъектах Российской Федерации.
Это соответствует зеленой повестке государства.
В 2021 г. В. Путин обозначил сроки выхода российской экономики на углеродную нейтральность - это должно произойти к 2060 г.

Глава Минэнерго Н. Шульгинов, 5 лет возглавлявший предприятие РусГидро, назвал гидрогенерацию российским путем к зеленой энергетике, однако министр также считает, что не следует спешить расставаться с углеводородами, надо наравне с традиционными видами энергетики развивать ВИЭ.

Тезисы Н.Шульгинова

• уже есть соответствующее поручение президента разработать программу строительства гидроэлектростанций, в т.ч., гидроаккумулирующих станций,
• поставлена задача сохранить долю гидрогенерации в общем энергобалансе страны на сегодняшнем уровне, т.е. 20% в производстве электроэнергии, 
• для этого, конечно, нужно увеличивать объемы строительства гидроэлектростанций, 
• у нас все для этого есть собственные технологии, компетенции по строительству станций и производству гидротурбин,
• ВИЭ-генерация больше всего актуальна в труднодоступных регионах России, особенно в комбинации с дизельной генерацией и хорошими накопителями энергии, 
• с учётом производства атомной энергии, работы крупных ГЭС, доля производства чистой энергии у нас составляет 40%,
  
• но мы не ставим перед собой задачу выйти на какую-то определённую долю ВИЭ в энергобалансе страны.

Гидроэнергетика в РФ могла бы стать ведущим направлением ВИЭ, по гидропотенциалу Россия уступает только Китаю.
Однако внимание инвесторов в ВИЭ привлекают более легкие в исполнении солнечные электростанции (СЭС).

Гибридные энергокомплексы

Конкуренцию МГЭС составляют и гибридные энергокомплексы, которые стремительно развивает РусГидро:

• компания даже создала новый гибридный накопитель энергии с различными типами батарей, которые одновременно функционируют в составе одного устройства;
• заключив энергосервисный договор между КЭР и Сахаэнерго - дочка РусГидро, в июле 2020 г.,  уже в сентябре 2021 г. РусГидро ввела в эксплуатацию автоматизированную гибридную электростанцию (АГЭК) Табалах в селе Улахан-Кюель Верхоянского района Якутии;
  
• в планах РусГидро - построить в Якутии 66 гибридных энергокомплексов.

Модульное исполнение позволяет применять гибридные комплексы для обеспечения электроэнергией децентрализованных жилых районов или для создания эффективного энергоснабжения в Арктической зоне. 

Основу гибридных энергокомплексов чаще всего составляют СЭС или ВЭС. Арктический регион располагает широким спектром ВИЭ Среди них ключевыми являются энергия ветра районы вдоль северных морских границ России характеризуются средними скоростями ветра более 6-7 м/с, солнечная энергия, в отдельных районах - энергия растительной биомассы, энергия морских волн и приливов.

В то же время существует проблема доставки в регион необходимых ресурсов, включая горюче-смазочные материалы.
Оба фактора создают потенциально привлекательные условия для внедрения АГЭК в Арктическую зону. 

Вместе с тем, использование элементов гибридности может повысить эффективность МГЭС, понизив зависимость выработки электроэнергии от гидрологического режима реки.
Принимая во внимание сравнительное постоянство скорости водного потока реки в течение длительного времени, задействование в работе МГЭС резервных источников питания, таких как дизельная электростанция, требуется не часто.
Но на время зимнего снижения энергоотдачи (ввиду большого снежного покрова и льда или летнего маловодья и пересыхания) может потребоваться дублирующий источник энергии, такой как ДЭС. 

Подавляющее большинство российских проектов в области ВИЭ инициирует компания РусГидро, в т.ч. энергохолдинг активно развивает экологичную электротранспортную инфраструктуру. 
В 2019 г. РусГидро и губернатор Приморского края О. Кожемяко подписали соглашение о сотрудничестве в области развития электротранспорта, в рамках которого в регионе должны появиться электрозарядные станции, в том числе для электробусов.
Всего у РусГидро 86 электрозарядных станций.

К осени 2022 г. сеть  быстрых ЭЗС планируют расширить до 100, вместе с этим компания рассматривает насыщение городской среды медленными ЭЗС в тех местах, где жители оставляют машину надолго.
Полная зарядка электромобиля на быстрых ЭЗС занимает около получаса.

Станции оборудованы зарядочными портами для японских и европейских автомобилей (DC) 50 кВт (11 руб./кВтч), медленным разъемом Type 1/Type 2 (AC), 22/43 кВт (8 руб./кВтч) (22 или 43 кВт мощность ЭЗС по переменному току зависит от типа оборудования). Можно заряжать 2 машины одновременно.

РусГидро в рамках собственного проекта Шелковый путь планирует протянуть зарядную сеть от Владивостока до Москвы. Проект предполагает установку на всей протяженности трассы 80 зарядных станций с максимальным расстоянием между ними не более 150 км.
Шелковый путь пройдет через 23 субъекта Российской Федерации.

В 2022 г. РусГидро и Соллерс Груп запустили во Владивостоке каршеринг электромобилей Green Crab (Зеленый Краб).
В автопарке 15 электрических кроссоверов с двигателем 115 лошадиных сил. К 2023 г. планируется пополнить сервис и предлагать более 100 электрокаров. Зона покрытия каршеринга также расширится и включит новые населенные пункты Приморья, чтобы электромобиль мог стать полной альтернативой собственной машине, но без вреда экологии.

Ориентированную на производство чистой энергии и декарбонизацию энергообъектов РусГидро можно по праву считать двигателем ВИЭ в России.
Компания объединяет свыше 70 объектов возобновляемой энергетики установленной мощностью 29,6 ГВт, среди которых:

• крупнейшая электростанция в России Саяно-Шушенская ГЭС, 
• Богучанская ГЭС, 
• 9 станций Волжско-Камского каскада, 
• Зейская ГЭС, Бурейская ГЭС, 
• Новосибирская ГЭС, 
• гидростанции на Северном Кавказе, 
• Загорская ГАЭС,
• геотермальные станции на Камчатке. 

Группа РусГидро играет ключевую роль в экономическом и социальном развитии страны, обеспечивая энергетическую независимость России.
С 2012 г. РусГидро входит в список стратегических предприятий.