Мацібора О. В.
Кіровоградський держ. педагог. ун-т ім. В. Винниченка, природничо-географ. фак-т, студ. IV курсу
Науковий керівник: проф., зав. каф. географії та геоекології, д.геогр.н. А. І. Кривульченко
ДЕЯКІ ЗАСАДИ ВПРОВАДЖЕННЯ
МАЛОЇ ГІДРОЕНЕРГЕТИКИ НА ТЕРИТОРІЇ УКРАЇНИ
В умовах зростаючої загрози виникнення енергетичної кризи, перед багатьма країнами світу виникає необхідність перегляду та зміни енергетичної стратегії розвитку. Класична економічна невідповідність між обмеженими ресурсами та необмеженими потребами людей знаходить свій прояв і в паливно-енергетичному комплексі (ПЕК). Зокрема виробництво електричної енергії має пряму залежність від наявності мінеральних ресурсів, запаси яких неухильно зменшуються, а вартість збільшується. Як можливий напрямок розв’язання даної проблеми є запровадження альтернативних «безпаливних» джерел енергії.
Згідно з прогнозами фахівців на найближчі 20 років [1], частка гідроелектростанцій (ГЕС) в структурі виробництва електроенергії має збільшитись в 1,5 рази. При чому 30% електроенергії буде вироблятись малими гідроелектростанціями (МГЕС) [2], які мають багато переваг порівняно з традиційними ГЕС великої потужності. Тобто реалізація енергетичної безпеки та стабільності як окремого регіону, так і країни в цілому – може здійснюватись за рахунок раціонального використання малої гідроенергетики (МГЕ).
Поняття «мала гідроенергетика» в сучасній науковій літературі, періодичній пресі, має досить широке визначення, яке охоплює різні галузі гідроенергетики. У найбільш загальному розумінні МГЕ – це сукупність невеликих ГЕС, які працюють на малих та середніх річках [3]. Не зважаючи на те, що саме в такому значенні в більшості випадків застосовується поняття МГЕ, воно піднімає ще декілька актуальних питань. Зокрема, які ГЕС варто вважати «невеликими», і які річки називають «малими»? Хоча малі річки є одним з найбільш поширених типів водних об’єктів, єдиного підходу до їх визначення не існує. В більшості випадків використовуються кількісні показники. За однією класифікацією площа водозбірного басейну має бути меншою 2000 км2, а середній багаторічний стік не перевищувати 5 м3/с. В той же час згідно іншої систематики, площа водозбірного басейну малої ріки має бути меншою 200 км2, а її довжина не перевищувати 100 км. Також є приклади класифікацій, коли враховується можливість господарського використання малих річок [4].
Щоб з’ясувати, які ГЕС вважаються невеликими, варто розглянути одну з найпоширеніших міжнародних класифікацій гідроагрегатів за їх потужністю (норматив ООН) [10]: мікро-ГЕС – до 100 кВт; міні-ГЕС – 100-1000 кВт; малі ГЕС – 1000-30000 кВт; великі ГЕС – більше 30000 кВт.
Аналізуючи поділ ГЕС за їх потужністю, можна сформулювати висновок, що МГЕ включає гідроагрегати потужністю до 30000 кВт. Незважаючи на те, що дана класифікація чітко виділяє 4 типи ГЕС, їх конструктивні особливості та принципи облаштування на річках можуть суттєво відрізнятися.
Міні-ГЕС і більш потужні малі ГЕС, зазвичай, використовують греблю, яка забезпечує запас води у водосховищі і тиск води в гідротурбіні. Мікро-ГЕС відзначаються великим різноманіттям конструктивних рішень: вони можуть бути побудовані з використанням греблі; можуть бути дериваційного типу – використовуючи напірний трубопровід (Выблов А.Н., Лукутин Б.В., Обухов С.Г., Шандарова Е.Б., 2005); можливий варіант встановлення мікро-ГЕС на малих річках без будь-яких гідротехнічних споруд – так звані ГЕС вільного потоку. Останні два типи мікро-ГЕС, за деякими оцінками [6], є найбільш перспективними конструктивними рішеннями гідротехнічних установок класу «мікро».
Підвищення частки МГЕ в структурі виробництва електроенергії дасть змогу забезпечувати на локальному рівні як цілі господарства, так і окремих споживачів екологічно чистою енергією та зменшити їх залежність від центральної мережі і наявності твердого палива. Можливим також є використання гідроагрегатів малої потужності для забезпечення електроенергією регіонів, які віддалені від ліній електропередач, а їх будівництво є дорожчим ніж встановлення МГЕС.
Перелік потенційних джерел електроенергії для МГЕ надзвичайно широкий – ріки, річки, струмки, природні перепади висот на озерних водоскидах, ставках і на зрошувальних каналах іригаційних систем.
Турбіни малих ГЕС можна використовувати як гасителі енергії на перепадах висот трубопроводів, призначених для перекачування різних видів рідких продуктів. Також, для часткової компенсації електроенергії, можлива установка невеликих енергоагрегатів на технологічних водотоках, на промислових і каналізаційних скидах [7].
З огляду на сучасний стан технічного та технологічного забезпечення, наявності природних водних ресурсів варто в загальних рисах окреслити можливі два основні напрямки розвитку МГЕ в Україні:
· відновлення та повторне введення в експлуатацію частково зруйнованих або з певних причин не працюючих на даний момент малих ГЕС;
· запровадження в широке використання міні і мікро-ГЕС, що дозволить раціонально реалізувати енергетичний потенціал малих річок та водотоків.
На території України в недалекому минулому (60–70-і рр.) через нерентабельність було зупинено роботу багатьох малих гідроелектростанцій. В багатьох випадках від них залишилися бетонні греблі та приміщення ГЕС. За умов інвестиційних капіталовкладень в галузь, є можливість відновити та повторно ввести в експлуатацію занедбані та непрацюючі малі ГЕС. Даний напрямок розвитку МГЕ є потенційно можливим, але мало перспективним, з огляду на те, що не надто велика кількість непрацюючих малих ГЕС ще може бути відновленою. Також є причини суто технічні. Для кожної малої ріки ГЕС проектується індивідуально в залежності від гідрологічних параметрів (витрати води, перепаду висот), що значно ускладнює випуск стандартних гідроагрегатів. Це, в свою чергу, обумовлює підвищення вартості реалізації проектів МГЕ внаслідок неможливості закупівлі серійного обладнання. Зазначені вище причини «розтягують» окупність капіталовкладень в МГЕ до 8-12 років [8], що робить галузь менш інвестиційно привабливою.
Другий шлях, який передбачає запровадження міні- і, особливо, мікро-ГЕС, в енергетику, є більш перспективним ніж попередній. Це пов’язано в першу чергу з високою різноманітністю конструктивних рішень даного типу ГЕС (наявність наплавних, дериваційних) і, як наслідок, можливістю індивідуального підбору для різних гідрологічних умов річки конкретного типу гідроагрегату. Також значними перевагами мікро-ГЕС є простота принципів роботи, низька собівартість (виробництво турбін є порівняно мало витратним), надійність при експлуатації і досить висока енергетична ефективність (коефіцієнт корисної дії складає 85-90%) [7].
Детальний аналіз потенційних шляхів розвитку МГЕ показує, що за своїми можливостями у збільшенні частки ГЕС в структурі виробництва електроенергії, вони мають відмінності, але якщо згадані напрямки запровадження МГЕ реалізовувати паралельно, то таким чином буде досягнуто оптимізації раціонального використання енергетичного ресурсу малих річок.
Враховуючи те, що тенденція до збільшення частки МГЕ в структурі валового виробництва електроенергії є загальносвітовою, важливо проаналізувати досвід країн, які запроваджують на своїй території гідроелектростанції малої потужності. Хоча проводити порівняння між різними державами та Україною в даному питанні є не зовсім коректним, оскільки в світі не існує єдиного загальноприйнятого визначення МГЕ та верхньої межі її потужності. Так, у США малими вважаються електростанції, які мають встановлену потужність менше 30000 кВт, у Великій Британії — менше 5000 кВт [8], тому дане порівняння є досить умовним.
Загалом, в світі МГЕ приділяється багато уваги, зокрема, про це свідчить функціонування Європейської асоціації малої гідроенергетики (ESHA – European Small Hydropower Association), яка була заснована як неприбуткова організація в 1989 р., зі штаб-квартирою в Брюсселі. Дана організація займається вивченням проблем МГЕ; підтримкою розвитку галузі; моніторингом темпів запровадження електростанцій; впливом МГЕС на навколишнє середовище; регулярним, один раз на два роки, в одній з країн Європи (одна з них проходила в Швеції в 2004 році), проведенням Європейських конференцій з різноманітних аспектів МГЕ. Кількість малих ГЕС в деяких європейських країнах неухильно зростає. Так, на даний час в Австрії (площа якої майже у вісім разів менша площі України) працює 40 тис. МГЕС, а у ФРН – близько 30 тис. [8].
Не ігнорують впровадження МГЕ і такі великі країни як Китай. Величезна площа території дає змогу повноцінно функціонувати 90 тисячам МГЕС, що, відповідно, забезпечує до 20% потреб в електриці за рахунок енергії малих річок [7].
З огляду на досвід країн, які мають різні площі та рівень економічного розвитку, можна стверджувати, що запровадження МГЕ є прогресивним кроком у світовій енергетиці і подібний приклад може бути наслідуваним іншими країнами, які прагнуть оптимально використовувати природні ресурси.
В межах України розвиток МГЕ не є таким масштабним, як в деяких країнах світу, але певні кроки в даному напрямку здійснюються. Зокрема на загальнодержавному рівні відбуваються спроби окреслити стратегію зростання кількості МГЕС в Україні. Так, Асоціація «Укргідроенерго», базуючись на матеріалах міжвідомчої робочої групи і керуючись «Тимчасовим регламентом Кабінету Міністрів України» (постанова № 915 від 05.06.2000 р.), розробила проект «Концепції державної соціально-економічної програми розвитку малої гідроенергетики» [9]. Окрім суто формальних кроків, в деяких регіонах здійснюються спроби щодо практичного запровадження МГЕ.
Карпатський регіон країни має найбільший гідроенергетичний потенціал малих річок, цьому сприяє рельєф місцевості, швидкість і витрати води водотоків. За оцінками фахівців «Укргідропроекту», потенціал гідроенергетики західних регіонів України оцінюється в 2 млн. кВт. Не зважаючи на сприятливі природні передумови у Львівській, Івано-Франківській та Чернівецькій областях енергія малих річок використовується не повною мірою [1].
Не відзначається високим гідроенергетичним потенціалом Тернопільська область, але на її території експлуатуються 7 малих ГЕС і ще 3 відновлюються.
Прикладом регіону, де швидкими темпами запроваджується МГЕ є рівнинна Вінницька область, де діють 8 ГЕС [1]. В даному регіоні МГЕ розвивається за рахунок відновлення занедбаних ГЕС. Зокрема останніми роками було повторно введено в експлуатацію такі МГЕС: Гальжбіївська (р. Мурафа, встановлена потужність 340 кВт.); на даний час повністю підготовлена до пуску Петрашівська ГЕС; значний обсяг відновлюваних робіт проведено на Сабарівській ГЕС, що під Вінницею; на річці Південній Буг відновлена Сандракська ГЕС (встановлена потужність 640 кВт) [8].
В західних регіонах також приділяється увага повторному введенню в експлуатацію МГЕС, завдяки коштам компанії, яка перемогла в конкурсі на право оренди електростанції, на Івано-Франківщині запрацювала Снятинська ГЕС (встановлена потужність 800 кВт.) [8].
В Сумській області на річці Псел збереглися в робочому стані 3 МГЕС: Низівська, Маловорожб’янська та Михайлівська, які виробляють невелику кількість електроенергії, але їх економічні показники свідчать про ефективність їх роботи та рентабельність [1].
Енергетики Чернігівської області реконструювали Седнівську ГЕС та встановили на ній обладнання австрійського виробництва [11].
Значні кроки у впровадженні МГЕ здійснюються в Житомирській області,– планується відновити та модернізувати старі ГЕС на малих річках краю та спорудити нові. Сучасне турбінне обладнання для них має бути поставлене та змонтоване фахівцями харківського ВАТ «Турбоатом».
З огляду на спроби розвитку МГЕ в Україні, можна стверджувати, що в нашій державі відбувається переосмислення ролі і місця МГЕС в енергетичній системі та виникають нові можливі шляхи подальшого зростання їх кількості.
Різноманітність конструктивних рішень МГЕС дає можливість оптимізувати реалізацію гідроенергетичного потенціалу рівнинних річок. З огляду на наявність розгалуженої гідрографічної мережі, в Кіровоградській області доцільним є впровадження МГЕ. Перед початком ведення робіт в даному напрямку необхідно визначити пріоритетні шляхи розвитку галузі. Безумовно, відновлення непрацюючих на даний час МГЕС є важливою справою, яка потребує уваги, але більш перспективним (з економічної точки зору та у зв’язку з наявністю природних ресурсів) є впровадження таких конструкційних рішень МГЕС, які б максимально відповідали наявному гідроенергетичному потенціалу. Серед великого різноманіття конструкцій МГЕС оптимальними в умовах Кіровоградщини є застосування міні-ГЕС, а особливо мікро-ГЕС. Враховуючи переваги останніх, є можливим використання енергії малих річок без відчутного впливу на навколишнє середовище, але для цього першочергово необхідно здійснити детальне вивчення гідрографічних та гідрологічних особливостей річкової мережі даного регіону. На даний час вже проводяться дослідження гідрографії, здійснюється підготовка каталогу водних об’єктів Кіровоградської області з подальшим створенням карти гідрографічної мережі. Зазначені вище заходи дозволять отримати детальні відомості про гідроенергетичний потенціал регіону та створити умови для розвитку МГЕ на теренах області.
Інформаційні джерела:
1. Чечелюк П. Мала енергетика – альтернатива проектам-«монстрам» // Зеркало недели. – 2004 – №48.
2. Іщенко Г. Перспективи розвитку малої гідроенергетики // Урядовий кур’єр. – 2004. – 25 березня.
3. Мельник В. Великі можливості малих електростанцій // Вісник Чорнобиля. – 2006. – №17.
4. Ларин В. Малая гидроэнергетика России // Энергия. – 2006. – №6.
5. Лукутин Б.В., Сипайлов Г.А. Использование механической энергии возобновляемых природных источников для электроснабжения автономных потребителей. – Фрунзе: Илим, 1987.
6. Астафьєв А.В. Мала гідроенергетика як альтернативне джерело електроенергії // Електротема. – 2004.– №10 (42).
7. http://umoloda.kiev.ua.
8. http://epu.kiev.ua.
9. http://www.kar.net.
10. http://chernigivoblenergo.com.ua.
| 
