Экологические проблемы современных гидроэлектростанций

Основные достоинства гидроэлектростанций (ГЭС) - низкая себестоимость вырабатываемой электроэнергии, быстрая окупаемость (себестоимость примерно в 4 раза ниже, а окупаемость в 3-4 раза быстрее, чем на тепловых электростанциях), высокая маневренность, что очень важно в периоды пиковых нагрузок, возможность аккумуляции энергии.

Но даже при полном использовании потенциала всех рек Земли можно обеспечить не более четверти современных потребностей человечества. В России используется менее 20% гидроэнергетического потенциала. В развитых странах эффективность использования гидроресурсов в 2-3 раза выше, т.е. здесь у России есть определенные резервы. Однако сооружение ГЭС (особенно на равнинных реках) приводит ко многим экологическим проблемам. Водохранилища, необходимые для обеспечения равномерной работы ГЭС, вызывают изменения климата на прилегающих территориях на расстояниях до сотен километров, являются естественными накопителями загрязнений [1].

Гидротехническое строительство, связанное с перераспределением стока, созданием водохранилищ с огромными запасами воды и значительными глубинами, затоплением пахотных угодий и лесов, оказывает влияние на природную среду непосредственно или косвенно.

В водохранилищах развиваются сине-зеленые водоросли, ускоряются процессы эфтрофикации, что приводит к ухудшению качества воды, нарушает функционирование экосистем. При строительстве водохранилищ нарушаются естественные нерестилища, происходит затопление плодородных земель, изменяется уровень подземных вод [2].

Также с водохранилищами связываю основные экологические проблемы: эрозия береговой линии водохранилищ, переформирование берегов, дна, устьевых участков рек, впадающих в водохранилища, формирование баров; появление на акватории водохранилищ запасов плавающей древесины вследствие береговой эрозии; изменения уровня грунтовых вод; изменения температурного режима водной массы и окружающей среды, повышенная влажность, появление интенсивных и продолжительных по времени туманов; дополнительные потери воды на испарение; изменения качественного состава воды в водохранилище; изменения растительного и животного мира [3].

Более сложны и взаимосвязаны вторичные проблемы, последствия которых проявляются через многие годы после завершения строительства водохранилищ, их во многих случаях трудно предсказать с достаточной научной обоснованностью. К примеру, в период заполнения водохранилища (в течение 2-3 лет) качество воды заметно ухудшается по всем показателям. В дальнейшем снижаются потоки веществ, связанные с переработкой берегов и диффузией затопленных почв и растительности, и устанавливается стационарный гидрохимический режим.

Более перспективным является сооружение ГЭС на горных реках. Это обусловлено более высоким гидроэнергетическим потенциалом горных рек по сравнению с равнинными реками. При сооружении водохранилищ в горных районах не изымаются из землепользования большие площади плодородных земель.

В последние годы в России растет интерес к строительству малых гидроэлектростанций (МГЭС), представляющих собой бесплотинные ГЭС, мощность которых не превышает 30 МВт, а мощность единичного гидроагрегата составляет менее 10 МВт. Такие ГЭС, в свою очередь, делятся на: микро-ГЭС (мощностью от 1,5 до 100 кВт); малые ГЭС (мощностью от 100 кВт до 30 МВт). Примеры малых ГЭС в России: Республика Тыва – МГЭС установленной мощностью 168 кВт; Республика Алтай – МГЭС мощностью 400 кВт; Камчатская область – ГЭС-1 мощностью 1,7 МВт на реке Быстрая, каскад Толмачевских ГЭС [4].

Одним из главных преимуществ малых гидроэлектростанций – отсутствие плотины у таких сооружений, что позволяет избежать негативных последствий, связанных с перекрытием русла и затоплением территории.

Перечень потенциальных источников энергии для малой гидроэнергетики необычайно широк. Это небольшие реки, ручьи, естественные перепады высот на озерных водосбросах и на оросительных каналах ирригационных систем. Турбины малых ГЭС можно использовать в качестве гасителей энергии на перепадах высот питьевых и других трубопроводов, предназначенных для перекачки различных видов жидких продуктов.

По мнению экспертов, основное назначение МГЭС в ближайшие годы будет заключаться в замещении завозимого в удаленные регионы России органического топлива (в первую очередь – дизельного) с целью снижения расходов федерального бюджета и повышения эффективности и энергетической безопасности энергодефицитных регионов. Строительство МГЭС производится на охраняемых природных территориях и в местах с достаточно стабильным режимом водности малых водотоков.

Сегодня во всем мире обсуждается вопрос, являются ли ГЭС возобновляемыми ресурсами энергии. В ряде стран гидроэлектростанции уже считаются возобновляемыми ресурсами энергии, хотя именно так было полвека назад, так как считалось, что они ничего не сжигают, вода циркулирует, значит, воздух не загрязняется. В современной экологии подход изменился, потому что ГЭС вредят речным рыбам и сокращают объемы потока воды. Возобновляемыми ресурсами энергии считаются солнце, мощность ветра, биомассы и системы, использующие геотермальную энергию [5].