Гідроенергетика України

Найбільш трудомістким та складним процесом для гідростанцій є спорудження захисних і напірних дамб, а також водоспадних каналів. Зведення цих споруд останніми роками набагато спростилося завдяки використанню нових матеріалів і готових виробів.

Незаперечною перевагою гідроелектростанцій є їхня стійка, стабільна робота в мережі, на яку не впливають час доби і сезонні зміни. Слід зазначити, що малу залежність від сезонних змін вдається забезпечити не для всіх гідростанцій. Найбільше піддаються впливу сезонних змін міні-ГЕС крайнього півдня та північних регіонів. Тому місце будівництва старанно вибирається.

Досвід деяких держав свідчить, що освоєння потенціалу малих річок з використанням малих ГЕС і міні-ГЕС допомагає вирішити проблему поліпшення енергопостачання. Найбільш ефективними є малі ГЕС, які будуються на наявних гідротехнічних спорудах. За даними фірми "Елімс-Чалмерс" (США), питомі капіталовкладення для новоспоруджених ГЕС потужністю 10 МВт становлять 1100 - 1400 $/кВт, потужністю до 1 МВт - 6800 - 8700 $/кВт. Будівництво малої ГЕС потужністю 1 МВт коштує від 0,5 до 2 $ млн. Прибуток від неї становить $300 тис. на рік, а термін окупності капітальних вкладень - 2...6 років.

Устаткування для малих ГЕС до сьогодні виробляють численні фірми США, Японії, Швеції, Швейцарії, Франції, Австрії, Великої Британії. Виробництво такого устаткування розпочато і в державах Східної Європи. Стандартизоване устаткування для малих ГЕС виробляється в широкому діапазоні параметрів: потужність - від 2 до 15000 кВт; діаметр робочого колеса турбіни - від 190 до 3000 мм; частота обертання - від 50 до 2000 об./хв.; напір - від 1 до 1000 м, витрати води - від 0,01 до 0,75 м3/с. Серйозну увагу приділяють підвищенню економічної ефективності малих ГЕС за рахунок спрощення їх проектування, будівництва та експлуатації, типізації проектних рішень, стандартизації устаткування та повної автоматизації роботи ГЕС.

  Діапазон потужностей діючих та проектованих міні-ГЕС держав ЄС наведено в табл. 2.

Таблиця 2.

Діапазон потужностей міні-ГЕС держав ЄС

Держава	Діапазон встановлених потужностей міні-ГЕС, МВт
Велика Британія	0,076...4,5
Данія	0,1...1,1
Іспанія	1... 150
Німеччина	0,5...40

     Будівництво міні-ГЕС виявилося дуже дорогим порівняно з іншими видами гідроелектростанцій. Нижче наводяться деякі технічні та фінансово-економічні показники діючих міні-ГЕС держав ЄС (табл. 3).

 

Таблиця 3.

Техніко-економічні показники міні-ГЕС держав ЄС

 

Держава	Потужність, МВт	Перепад висоти, м	Витрати води, м3/с	Вартість проекту, US $	Періодокупності, рік
Франція	0,2	58	0,4	50 тис.	10
Німеччина	3,1	2,6	140	16 млн.	10,4
Греція	3,75x3	15	80	41 млн.	9,5
Велика Британія	0,6	102	50	100 тис.	10

 

Зіставити вартості електроенергії міні-ГЕС дуже важко, оскільки вартість виробленої електроенергії залежить від наступних факторів:

• місце будівництва та трудовитрати на будівництво;
• багатофункціональність інженерних споруд (дамба та інші гідротехнічні споруди можуть бути головними об'єктами для зрошування, водопостачання району і тільки в другу чергу для міні-ГЕС);
• умови фінансування;
• вплив на довкілля та соціальні умови;
• потужність турбіни.

Через зазначені причини вартість електроенергії змінюється в кожній місцевості. Однак слід зазначити, що вартість електроенергії, виробленої на міні-ГЕС, майже в 10 разів вища, ніж вироблена на гідротурбінах великої потужності, і становить від 0,046 $/кВт*год і більше.

Чиста технологія вироблення електроенергії є основою зниження викидів СО₂ та інших техногенних сполук.

Слід зазначити, що негативний вплив на довкілля, характерний для великих ГЕС (порушення теплового, гідравлічного та кліматичного стану місцевості), не характерний для міні-ГЕС, які використовують природні водяні напори без необхідності будівництва масштабних гідротехнічних споруд.

В Україні нараховується понад 63 тис. малих річок і водотоків загальною довжиною 135,8 тис. км, з них близько 60 тис. (95%) - дуже малі (довжина менше ніж 10 км), їхня сумарна довжина - 112 тис. км, тобто середня довжина такого водотоку - 1,9 км. Більшість малих річок довжиною менше ніж 10 км мають площу водозбору від 20,1 до 500 км2 (87% всієї кількості і 72% всієї довжини малих річок України). Малих річок з площею водозбору від 50,1 до 100 км2 нараховується 890 (28% всієї кількості), а 797 річок (25%) мають площу водозбору 20,1 - 50 км2.

Основною гідрологічною характеристикою є середній багаторічний стік, або норма річного стоку.

Найбільшою водоносністю відрізняються річки Карпат, стік яких значною мірою залежить від висоти басейна.

При використанні енергетичних ресурсів малих річок велике значення має стан льодоставу на річках взимку. Це особливо важливо для мікро-ГЕС, які використовують кінетичну енергію потоку річок.

Енергетичний потенціал малих річок України наведено в табл.4, а його розподіл по областях України - у табл.5.

Таблиця 4.

Гідроенергетичний потенціал малих річок України

 

Загальний потенціал		Технічний потенціал		Доцільно економічний потенціал
млрд. кВт*год/рік	млн. т у.п./рік	млрд. кВт*год/рік	млн. т у.п./рік	млрд. кВт*год/рік	млн. т у.п./рік
12,5	4,5	8,3	3,0	3,7	1,3

 

 

Таблиця 5.

Розподіл загального гідроенергетичного потенціалу малих рік по областях України

 

Область	Потенціал, млн. кВт*год/рік
Автономна Республіка Крим	211,0
Київська	200,0
Вінницька	360,0
Волинська	115,2
Дніпропетровська	101,2
Донецька	189,0
Житомирська	336,0
Закарпатська	4532,0
Запорізька	50,5
Івано-Франківська	399,0
Кіровоградська	170,0
Луганська	436,0
Львівська	1814,0
Миколаївська	156,8
Одеська	37,5
Полтавська	396,0
Рівненська	304,0
Сумська	298,0
Тернопільська	427,2
Харківська	268,0
Херсонська	2,2
Хмельницька	303,5
Черкаська	331,0
Чернівецька	883,7
Чернігівська	178,2
Усього по Україні	12500

 

З початку 20-х років в Україні нараховувалося 84 гідроелектростанції загальною потужністю 4000 кВт, а наприкінці 1929 року - вже 150 станцій загальною потужністю 8400 кВт, серед них Вознесенська (840 кВт), Бузька (570 кВт), Сутиська (1000 кВт) та ін. 1934 року було введено в експлуатацію Корсунь-Шевченківську ГЕС (2650 кВт), яка за своїми технічними показниками була однією з найкращих станцій того часу.

У післявоєнний період електрифікація сільського господарства теж ґрунтувалася на збільшенні потужностей та поліпшенні техніко-економічних показників малих електростанцій.

На початку 50-х років кількість збудованих малих гідроелектростанцій в Україні становила 956 із загальною потужністю 30 тис. кВт. Однак через розвиток централізованого електропостачання та стійку тенденцію до концентрації виробництва електроенергії на потужних тепло- та гідростанціях будівництво малих ГЕС було зупинено. Почалась їх консервація, демонтаж, сотні малих ГЕС було зруйновано.

Сьогодні в Україні збереглося всього 48 малих гідроелектростанцій, більшість яких потребує реконструкції. До них відносяться такі порівняно потужні станції, як Теребле-Рикська, Гайворонська, Корсунь-Шевченківська, Стеблівська, Ладижинська та інші.

Технічний стан діючих ГЕС характеризується значно або цілком зношеним основним гідросиловим, гідротехнічним і електротехнічним устаткуванням; наявністю несправностей у спорудженнях напірного фронту, що можуть з'явитися причиною виникнення аварійних ситуацій; замуленням водоймищ; ростом забору води на неенергетичні потреби; розмивами кріплень водозливних і берегових ділянок нижніх б'єфів тощо.

     Розвиток малої гідроенергетики України передбачає:

• оновлення та реконструкцію наявних і діючих міні-ГЕС;
• будівництво нових міні-ГЕС в районах децентралізованого енергопостачання;
• будівництво міні-ГЕС в регіонах централізованого енергопостачання на наявних перепадах водосховищ та водотоків;
• нове будівництво з концентрацією напору.

Мала енергетика України через її незначну питому вагу (0,2%) в загальному енергобалансі не може суттєво впливати на умови енергозабезпечення країни. Однак експлуатація малих ГЕС дає можливість виробляти близько 250 млн. кВт*год електроенергії на рік, що еквівалентно щорічній економії до 75 тис. тонн дефіцитного органічного палива.

За оцінками Світової енергетичної ради, економія органічного палива за рахунок малої гідроенергетики у загальному виробництві енергії на 2020 рік буде складати 69 та 99 млн. т у.п. для відповідно мінімального та максимального варіантів розвитку.

 

3. Аналіз ефективності малої гідроенергетики України.

 

  Значні енергетичні ресурси малих річок (загальні - 2300...2400 МВт, технічні - 1600...1700 МВт, першочергові - 600...700 МВт) практично не використовуються. Розрахунки показують, що розвиток малої гідроенергетики в Україні забезпечить надійне енергопостачання споживачів промислового і житлово-комунального господарства сіл та районних центрів, інтенсивний розвиток сільського господарства, поліпшить стан соціальної сфери та екології. Для регіонів Західної України впровадження МГЕС дасть значний вклад в енергозабезпечення.

Для малої гідроенергетики характерна технологічна освоєність одержання електроенергії, висока надійність та гарантійність, економічна конкурентноздатність, наявність водосховищ, високі екологічні властивості, зацікавленість місцевих органів влади і населення.

Конкурентноздатність малої гідроенергетики може зацікавити інвесторів різних форм власності.

Визначено заходи по впровадженню об'єктів малої гідроенергетики (загальна потужність 610 МВт):

• відновлення старих МГЕС;
• будівництво МГЕС на існуючих водоймищах України та ірігаційних каналах;
• використання водотоків технічних та комунальних систем водопостачання і водовідведення;

МГЕС в нових створах на річках Західної України, які одночасно будуть виконувати функцію боротьби із паводками.

Відібрано проекти, які можуть забезпечити створення найбільш характерних і показових демонстраційних об'єктів (сумарна потужність 7,31 МВт). Ці демонстраційні об'єкти можна відбудувати в стислі строки (1998-1999 рр.), по них вже проведено попередні дослідження, визначено замовників, проектні і будівельні установи, постачальників обладнання, є також активна підтримка з 6оку обласних адміністрацій.

Для першочергового впровадження на першому етапі реалізації Програми розвитку гідроенергетики України у 1998-2000 роках відібрано 2 найважливіші проекти за напрямом "Мала гідроенергетика":

• відновлення малих ГЕС на річках Гнилий Тикач та Гірський Тикач (Черкаська обл.);
• МГЕС на р. Збруч (Хмельницька і Тернопільська обл.).

Відповідно до оцінок науково-технічного і виробничого потенціалу малої гідроенергетики обсяги впровадження до 2010 року становитимуть 617 МВт, загальна економія паливно-енергетичних ресурсів при цьому становитиме 16,9 млн. т у.п.