Я включаю свет, открываю ноутбук и начинаю набирать эту статью. На кухне закипел чайник, в соседней комнате негромко мурлычет телевизор, из ванной раздается писк — стиральная машинка закончила цикл… Электричество открыло людям все мыслимые достижения цивилизации комфорта. И в то же время нанесло немыслимый ущерб природе, в особенности — водным ресурсам. Сегодня мы расскажем о том, как на речных обитателей влияют, казалось бы, самые безопасные источники электричества — гидроэлектростанции.
Текст: Евгений Сямин
ГЭС: маленькие и большие
Самую первую в мире гидроэлектростанцию построили в 1882 году в американском городе Аллтоне, в Висконсине. Она выдавала мощность около 12,5 киловатт — этого бы хватило, чтобы одновременно зажечь около 150 лампочек или включить 5 электрочайников. Сегодня самая мощная ГЭС с мощностью более 22,5 ГВт расположена в китайской провинции Хубэй на реке Янцзы. Эта электростанция называется «Три ущелья» и считается самым крупнейшим по массе искусственным сооружением в мире. Только бетонная плита плотины высотой в 181 метров весит более 65,5 млн тонн. Интересный факт: запуск этой плотины привел к подъему воды в образовавшемся водохранилище на высоту до 175 метров — почти 40 млрд тонн! Это повлияло на момент инерции Земли и снизило скорость ее вращения, увеличив продолжительность дня на несколько микросекунд.
Экологи по-разному оценивают воздействие этой гидроэлектростанции на окружающую среду. С одной стороны, запуск этой мощнейшей ГЭС позволил отказаться от множества теплоэлектростанций, сжигающих для выработки электричества более 30 млн тонн угля. Ученые подсчитали, что с запуском «Трех ущелий» выбросы парниковых газов в атмосферу сократились почти на 100 млн тонн ежегодно. С другой, плотина замедлила течение реки Янцзы, что привело к ее загрязнению практически по всему руслу. В свою очередь, это привело к уменьшению веса промысловых видов рыб и сокращению их популяции, а некоторые эндемики — например, китайский речной дельфин, осетр и речной аллигатор — признаны вымершими или находящимися на грани вымирания. В 2011 году китайские власти признали, что проект нанес серьезный социальный и экологический ущерб, и обещали выделить более 18 млрд долларов на устранение последствий.
«Зеленое» перемирие
Рассуждения о влиянии деятельности людей на природу занимали умы философов еще на рубеже XIX-XX веков. В своей книге «О рабстве и свободе человека» русский философ, семикратный номинант на Нобелевскую премию Николай Бердяев писал, что, «борясь с необходимостью природы, человек создал цивилизацию, воздух которой удушлив, нормы которой не дают свободы движения», что техника отрывает человека от природы, что настанет день, когда природа будет покорена машинам. Человек сможет управлять миром, но… человека больше не будет.
Русский философ умер в 1948 году, не увидев последствий промышленной индустриализации: озоновые дыры, вырубленные леса, пятна нефти в морях, реки, перечеркнутые линиями плотин и гидроэлектростанций… Всем этим мы расплатились с природой за то, чтобы иметь возможность включать свет и пользоваться розетками в квартире, читать интересные статьи в интернете, летать на отдых или по делам в другой город, жить в комфортных и удобных домах. Казалось, война человека и природы закончена полным поражением последней, а наградой победителю стал рафинированный домашний мирок. Но сегодня человечество постепенно приходит к мысли, что победа оказалась пирровой, люди тоже проиграли, и в этой войне необходимо ставить точку.
Перемирие человека и природы привело к развитию и внедрению «зеленых» технологий — устройств и сооружений с экономным потреблением ресурсов, минимальным воздействием на природу, окружающую и городскую среду. И новые проекты гидроэлектростанций реализуются уже с учетом внедрения природосберегающих технологий и компенсаций воздействия на природу. В России за минимизацией вредного воздействия ГЭС на водные биоресурсы следит Росрыболовство. В прошлом году ведомство подписало соглашение о сотрудничестве с российской гидрогенерирующей компанией ПАО «РусГидро», которая управляет большинством гидроэлектростанций страны. В рамках этого соглашения будут построены производственные мощности по искусственному воспроизводству водных биоресурсов и выпуск рыбной молоди в водохранилища по всей стране.
Восстановлению… подлежит
Сотрудничество Федерального ведомства и «РусГидро» уже привело к позитивным результатам в рыбной отрасли. Стороны договорились организовывать взаимодействие дочерних обществ «РусГидро» и территориальных управлений и подведомственных учреждений Росрыболовства, в том числе для реализации «дорожных карт», и при необходимости создавать совместные рабочие группы.
Как отметил заместитель министра сельского хозяйства России — руководитель Росрыболовства Илья Шестаков, комплексное соглашение с такой крупной компанией о компенсации экологического ущерба водным ресурсам — пилотный проект, и он будет реализовываться в масштабах всей страны. Так, в рамках этого сотрудничества в Магадане уже начато строительство рыборазводного завода, в реки Магаданской области выпущены десятки тонн молоди редких лососевых пород.
Соглашением в том числе предусмотрена и комплексная работа по восстановлению запасов бассейна реки Волга, где в прошлом году ситуация с нерестом была признана худшей в истории наблюдений. Из-за низкого уровня воды в волжских водохранилищах на время нереста выживаемость молоди составила только 1,7%! «Это почти катастрофа. В самом грубом приближении — это тысячи тонн невыжившей рыбы», — комментировал тогда заместитель главы Федерального агентства по рыболовству Василий Соколов.
В этом году Жигулевская, Саратовская и Волжская ГЭС увеличили пропуск воды для обеспечения нереста рыбы в Волго-Ахтубинской пойме на период нереста рыбы. Общий объем пропуска воды в пойму был оценен в 105 куб. км, что соответствует среднемноголетним значениям и существенно превышает объем пропуска в половодье 2019 года, составивший 70 куб. км. Экологи довольны: высокий уровень воды в Волге обещает удачный нерест рыбы.
ГЭС: за и против
Мнения экологов о пользе и вреде ГЭС меняются чуть ли не ежегодно. Тезисы как сторонников, так и противников гидроэлектростанций обоснованы и резонны. Истина же, как обычно, находится где-то посередине. Строительство плотин безусловно приводит: к трансформации речных экосистем и негативно сказывается на многообразии и численности водных животных; к вынужденному переселению значительного числа людей из зон затопления, затоплению обширных пахотных земель. В то же время строительство ГЭС позволяет снижать долю тепловых электростанций, которые производят электричество за счет сжигания ископаемых и выбрасывают в воздух миллиарды тонн углекислого газа и других вредных веществ. А в засушливых регионах плотины являются инструментом решения проблем наводнений и засух, обеспечения ирригации для нужд сельского хозяйства, снабжения населения питьевой водой, интенсификации использования водного транспорта.
Компромисс между предполагаемыми вредом и пользой сегодня является основным фактором при строительстве ГЭС и оценке их размеров. Практически все исследователи сходятся во мнении, что время гигантомании в гидроэнергетике прошло, будущее — за малыми ГЭС с комбинированными источниками возобновляемой энергии.
«Малые ГЭС относительно безвредны для окружающей среды. Ситуация с большими ГЭС намного сложнее и хуже. Во-первых, для их строительства требуются серьезные изменения в ландшафте. Часто для строительства ГЭС затапливают города и поселки, а это само по себе влечет за собой загрязнение окружающей среды. Во-вторых, в затопленных местах меняется экосистема. В-третьих, водохранилища гидроэлектростанций выделяют метан — газ, парниковый эффект которого в 25 раз больше, чем парниковый эффект углекислого газа. В-четвертых, большие ГЭС — это препятствия для движения и размножения рыб», — рассказывает старший научный сотрудник Центра экономического моделирования энергетики и экологии РАНХиГС, кандидат экономических наук Татьяна Ланьшина.
Малые ГЭС относятся к разряду электростанций с установленной мощностью от 100 до 30 тыс. кВт. Они практически не изменяют природные условия: при их строительстве не затапливаются большие земельные площади, снижаются пики половодья, улучшается водообмен и аэрация. При этом станция в 1000 кВт может обеспечить электроэнергией населенный пункт с 10 тыс. жителей или завод по выпуску 100 тыс. кубометров железобетонных конструкций в год. Для такой гидростанции необходимо обеспечить подачу воды со скоростью всего 10 куб. м/с и напором 12 м.
Еще одним ноу-хау может стать сооружение бесплотинных ГЭС. В традиционной гидроэнергетике используют энергию падающей воды (то есть потенциальную), возникающую благодаря созданию перепада уровней воды. В бесплотинных ГЭС применяются свободнопоточные гидротурбины, использующие кинетическую энергию потока воды. И стоимость, и время монтажа таких электростанций значительно меньше, а размеры модулей относительно невелики. Поэтому свободнопоточные ГЭС могут работать персонально — на конкретного потребителя, находящегося недалеко от установки. Такие агрегаты вполне могут использовать лишь часть русла водотока, оставляя свободную часть для судоходства и беспрепятственной миграции рыб. Электроснабжение децентрализуется, отпадает необходимость возведения дорогих многокилометровых ЛЭП с большими потерями.
Что дальше?
Безусловно, развитие цивилизации невозможно без огромных объемов выработки электроэнергии. Все сферы промышленности сегодня постепенно переходят на электричество, включая транспорт и производство тепла. По оценкам энергетических компаний к 2050 году доля электричества в глобальном потреблении энергии может выйти на первое место, обогнав углеводородное топливо.
И сегодня важно, чтобы электричество будущего было максимально «зеленым», а его производство — максимально чистым и безболезненным для окружающей среды.
