4. Эколого-экономические показатели ГЭС
и каскадов ГЭС
Как источники энергии реки в Беларуси использовали издавна посредством сооружения многочисленных водяных мельниц и других гидросиловых установок, для которых возводились плотины простейшего типа, обеспечивавшие поддержание небольших подпоров воды - высотой до 2-х и 3-х м. К 1941 г. на территории Республики Беларусь действовало более тысячи водяных мельниц. Некоторые из них затем реконструировались в мелкие гидроэлектростанции.
В послевоенные годы средняя мощность строившихся ГЭС из года в год увеличивалась: от 30 кВт установленной на одной ГЭС мощности, вводимой в эксплуатацию в 1945-1949 гг., до 120 кВт. В 1953 г. была введена в эксплуатацию ныне действующая крупнейшая в Беларуси Осиповичская ГЭС на р. Свислочь мощностью 2175 кВт. Всего в республике в начале 1960-х годов действовало около 180 ГЭС общей мощностью 21 МВт с годовой выработкой электроэнергии в средний по водности год 88 млн. кВт-ч. Сельское хозяйство Беларуси в 1959 г. получило от ГЭС около 20% всей потребленной им электроэнергии'. Однако дальнейшее развитие малой гидроэнергетики прекратилось в конце 1950-х годов в основном из-за представившейся возможности подключения сельских потребителей электроэнергии к государственным энергосистемам, а большинство построенных малых ГЭС затем было выведено из эксплуатации или разрушено, в основном из числа мелких мощностью до 100 кВт., принадлежавших колхозам.
В настоящее время в Республике Беларусь действует два десятка малых ГЭС, большая часть из которых восстановлена, начиная с 1992 года, из числа ранее заброшенных. Их показатели приведены в таблице 1. Показатели использования экономического гидроэнергопотенциала рек Беларуси в сопоставлении с аналогичными показателями сопредельных стран представлены в таблице 2 согласно данным Мирового атласа гидроэнергетики, относящимся к 2003 г. [The2003 WorldAtlas& IndustryGuide. - TheInternationalJournalonHydropower& Dams, 2003]. Как следует из этой таблицы, в республике пока освоено примерно 3% располагаемого экономического гидроэнергопотенциала, тогда как в Литве 30%, Польше 44%.
Таблица 1 Действующие гидроэлектростанции
| Область | Река | ГЭС | Установленная мощность ГЭС, кВт |
| 1 | 2 | 3 | 4 |
| Брестская | Логозва | Логозвинская | 100 |
| Витебская | Дрисвята | Богинская | 630 |
| Нища | Клястицкая | 520 | |
| Улла | Лепельская | 320 | |
| Туровлянка | Гомельская | 260 | |
| Черница | Добромысленская | 210 | |
| Лу комка | Лукомльская | 150 | |
| Гродненская | Мол чад ь | Гезгальская | 620 |
| Россь | Волпянская | 500 | |
| Свислочь | Войтовщизна | 200 | |
| Гавья | Жемыславльская | 200 | |
| Молчадь | Новоселковская | 200 | |
| Ошмянка | Рачунская | 200 | |
| Лоша | Яновская | 150 | |
| Минская | В илия | Вилейская | 1630 |
| Свислочь | Гонолес | 300 | |
| Югна | Селявская | ПО | |
| Могилевская | Свислочь | Осиповичская | 2175 |
| Друть | Чигиринская | 1500 | |
| Друть | Тетеринская | 370 | |
| Всего | 10345 |
Таблица 2 Освоение гидроэнергоресурсов в Республике Беларусь и сопредельных странах
| Показатели | Страна | ||||
| Беларусь | Литва | Польша | Украина | Россия | |
| Экономический гидроэнергопотенциал, млрд. кВтч/год | 1.3 325 | 1.5 375 | 7 1750 | 16.5 4125 | 852 213000 |
| МВт | |||||
| Общая установленная мощность действующих ГЭС. МВт | 10 | 113 | 770 | 4731 | 44700 |
| Использование экономического гидроэнергопотенциала, % | 30 | 44 | 115 | 21 | |
В таблице 3 приведены приемлемые по эколого-экономическим показателям возможные новые ГЭС на реках Беларуси, створы и водоподпорные отметки которых определены в результате исследований, проведенных в ЦНИИКИВР в 1997-2000гг. по заданиям ГНТП «Природопользование и охрана окружающей среды».
Таблица 3 Эколого-экономические показатели возможных ГЭС
| Река | Расстояние до устья, км | Напор,м | Мощность, кВт | Площадь водохранилища. км2 | Показатель глубоковод-ности | 3/N. долл./кВт | ||||||
| Притоки Западной Двины | ||||||||||||
| Друйка | 6.4 | 14,5 | 1730 | 2.8 | 1,80 | 694 | ||||||
| Вята | 1,1 | 23,5 | 920 | 2.0 | 5.67 | 1272 | ||||||
| Сарьянка | 6.6 | 8,0 | 670 | 1,0 | 1.00 | 821 | ||||||
| 17.3 | 14,2 | 1000 | 6,2 | 3,13 | 1000 | |||||||
| Дрисса | 53.8 | 7,6 | 3270 | 6,6 | 1,64 | 725 | ||||||
| 86,5 | 6,6 | 1630 | 1.1 | 1.75 | 479 | |||||||
| Свольна | 49.3 | 7,6 | 900 | 6,2 | 1,30 | 1556 | ||||||
| Нища | 0.6 | 10.2 | 1270 | 3,0 | 1.73 | 850 | ||||||
| Диена | 8.5 | 9.7 | 7750 | 8,4 | 1,47 | 623 | ||||||
| Мнюта | 2,4 | 10,5 | 740 | 3,4 | 2,40 | 1649 | ||||||
| 36,5 | 5,0 | 250 | 0,3 | 2,00 | 960 | |||||||
| Березовка | 1,9 | 10,0 | 550 | 3.0 | 1,00 | 1727 | ||||||
| Зарежанка | 28,0 | 10,0 | 290 | 2,0 | 1,26 | 2172 | ||||||
| Ушача | 1.0 | 12,1 | 1000 | 1,7 | 2,40 | 780 | ||||||
| Оболь | 12,3 | 12,6 | 2240 | 5,9 | 2,28 | 992 | ||||||
| Туровлянка | 2.2 | 5.0 | 430 | 0.2 | 1.00 | 558 | ||||||
| Улла | 9.4 | 9,7 | 2970 | 9.3 | 1.27 | 832 | ||||||
| Усвейка | 22,2 | 7,5 | 260 | 2,0 | 1,50 | 2346 | ||||||
| 45.0 | 11,8 | 330 | 1,6 | 1.67 | 1848 | |||||||
| Лукомка | 13,1 | 9,6 | 630 | 1,4 | 1,33 | 1032 | ||||||
| Кривинка | 8.5 | 6,7 | 240 | 0,8 | 1,33 | 1292 | ||||||
| Лучеса | 15,8 | 10,6 | 2470 | 22,0 | 2,28 | 2178 | ||||||
| РекибассейнаНемана | ||||||||||||
| Неман | 598,0 | 6.4 | 15180 | 55,3 | 2,82 | 1136 | ||||||
| Вилия | 234,6 | 9,6 | 11600 | 9,3 | 1,84 | 501 | ||||||
| 279,2 | 9,7 | 8890 | 11,0 | 1,93 | 549 | |||||||
| 347,1 | 7,0 | 4770 | 18,2 | 2,12 | 900 | |||||||
| Страна | 29,8 | 7,0 | 420 | 0.3 | 4,00 | 833 | ||||||
| 42.9 | 12.1 | 350 | 1,3 | 1,50 | 1571 | |||||||
| Щара | 57,0 | 6,0 | 2200 | 27,0 | 1.00 | 2518 | ||||||
| РекибассейнаДнепра | ||||||||||||
| Днепр | 1310,0 | 7.6 | 24410 | 366,3 | 1,50 | 2712 | ||||||
| 1410,0 | 5.6 | 9210 | 115,3 | 1,20 | 2742 | |||||||
| 1671.3 | 4.7 | 5520 | 5,3 | 1,41 | 681 | |||||||
| 1715.0 | 4,7 | 4920 | 4.1 | 2,42 | 652 | |||||||
| Березина | 227.8 | 6.0 | 5030 | 74,8 | 1.28 | 2512 | ||||||
В этой таблице приняты обозначения: 3 -суммарные капитальные затраты по водохранилищу и гидроузлу ГЭС; N - установленная мощность ГЭС. Принятый показатель глубоководности есть отношение площади глубоководной (с глубиной более 2 м) к площади мелководной части акватории водохранилища при нормальном подпорном уровне воды в нем.
Из анализа структуры капитальных затрат в ГЭС следует, что основной вклад в стоимость их строительства обычно вносят затраты на создание их водохранилищ в долинах равнинных рек - от 35 до 50 и более процентов. Поэтому за счет поиска вариантов сокращения площади затепления прилегающих к руслу реки земель возможно существенно улучшить эколого-экономические показатели гидроэнергетических объектов. В этом отношении представляется рациональным строительство многоступенчатых русловых каскадов малых ГЭС с гидравлически связанными подпорными бьефами как альтернатива созданию традиционной водохранилищной ГЭС [Патент Российской Федерации № 2039189. Способ использования энергии водотока, выдан по заявке ЦНИИКИВР.- БИ, 1995, № 19]. При этом достигается энергетическое использование реки на более протяженном ее участке преимущественно без выхода подпорных уровней воды из берегов русла. Благоприятными для реализации таких каскадов являются участки рек с достаточным возвышением берегов русла над меженным уровнем воды в реке. В таблице 4 приведены характеристики русловых каскадов ГЭС, возможных на притоках Западной Двины, в сопоставлении с водохранилищной ГЭС (при п = 1, где п - количество ступеней в каскаде) на том же притоке.
При создании каскада представляется возможность поочередного строительства его ступеней, начиная с нижележащей ГЭС на реке. Это позволяет за счет освоения мощности и выработки электроэнергии на вводимой ступени повысить экономическую эффективность каскада в сравнении с традиционной ГЭС, на которой создание напора сосредоточивается в одном створе.