И Попов - Пути в незнаемое

Вот гидроэнергия, в особенности энергия рек, — иное дело. Она и достаточно концентрирована, и способна (по крайней мере, теоретически) полностью удовлетворить нынешние потребности планеты. На практике, увы, все выглядит не столь радужным. Есть масса препятствий для полного включения в оборот имеющегося потенциала гидроэнергии. Хотя бы такое: потребность в энергии растет быстро, а гидроэлектростанции строятся медленно, темп прироста их мощностей не поспевает за нуждами промышленности и городов. Или еще более серьезное «но»: полноводные реки текут в основном по равнинам, приходится строить громадные водохранилища, чтобы поднять уровень воды, — значит, приходится затапливать плодородные земли. Серьезны помехи рыболовству. Да и выработка электроэнергии оказывается неравномерной, засушливое лето пребольно бьет не только по полям, но и по водохранилищам.

Трезвый подход к рекам заставляет признать, что даже при самых благоприятных условиях ГЭС смогут дать лишь около двадцати процентов необходимой сегодняэнергии, — в будущем, значит, цифра эта окажется намного меньше. В настоящее время плотины становятся символом не только электричества, а и запасов пресной воды — той самой воды, недостаток которой ощущается все острее и в промышленных и в сельскохозяйственных районах. Придет время — судя по всему, оно уже гораздо ближе, чем предполагают, — когда решающую роль в выборе места для плотины будут играть соображения уже не энергетиков, а специалистов водного хозяйства.

И если уж говорить о перспективах, то с точки зрения экономики постоянно (и очень быстро!) увеличивается роль иных гидравлических электростанций — аккумулирующих. В особенности потому, что мощнее становятся тепловые и атомные станции, энергетические системы в целом.

График потребления электроэнергии горбат: максимум мощности, например, зимой — между шестью и семью часами вечера, а в районе двух — четырех часов ночи образуется глубокая впадина, большинство людей спит, и непрерывно работающих предприятий не так уж много. Конечно, ниже какого-то определенного уровня, называемого базисом, выработка энергии не падает. Известное число электростанций всегда действует в базисном режиме, на своей номинальной мощности. Это самый экономичный режим. Затем идут полупиковые станции, которые то увеличивают свою мощность, то уменьшают, но не прекращают работы никогда. А завершают иерархию пиковые — станции, задача которых все время «молчать» и вступать в дело после того, как полупиковые исчерпают свои резервы.

Растут города, поднимаются новые заводы, увеличивается население, — все размашистее качается маятник от максимума к минимуму. Мы объединяем отдельные энергосистемы в Единую энергетическую систему страны, линии электропередачи пересекают государственные границы (объединенная система «Мир», в которой участвуют энергосистемы европейских стран — членов СЭВ, тому великолепный пример). Но чем мощнее и выгоднее такой союз, тем выше пики и глубже провалы — суточный, недельный, сезонный…

Расчеты говорят: самая дешевая электроэнергия та, которую дают базисные станции. Полупиковая — дороже, пиковая — очень дорога. Атомная электростанция, например, будет вырабатывать конкурентоспособную по цене энергию только в том случае, если находится в базисной части графика. Да и тепловые не любят маневров мощностью, чем крупнее блок (привязанные друг к другу котел, турбина и генератор), тем менее склонен он работать спустя рукава. Двухсотмегаваттный способен сбросить от силы половину номинала, трехсотмегаваттный — сорок процентов. Это если в топке котла горит газ или мазут. А когда топливо — уголь (случай наиболее типичный), маневр совсем ограничен: тридцать процентов — и конец, иначе блок войдет в опасно неустойчивый режим. В еще худшем положении агрегаты самых выгодных станций — теплоэлектроцентралей, их электрическую мощность удается снизить не более чем на пятнадцать процентов. В дополнение ко всем неприятностям работа на пониженной мощности делает электроэнергию заметно дороже, так как расходуется больше топлива на выработанный киловатт-час.

Вот в таких-то условиях и демонстрирует свои великолепные качества гидроаккумулирующая станция. Ночью, в провале графика, ее генераторы действуют в режиме двигателя, потребляют энергию тепловых электростанций (теперь уже и полупиковые станции переходят в базисную часть!), а турбины становятся насосами. Они гонят воду в бассейн, расположенный в нескольких десятках или даже сотнях метров над машинным залом ГАЭС. А когда наступает пик потребления, вода стекает в нижний бассейн, по пути вращая турбины и вырабатывая электроэнергию. Пиковая энергия обычно стоит вчетверо дороже провальной, а если пиковую вырабатывает ГАЭС, цены сравниваются, не отличаясь от стоимости провальной. В итоге экономические показатели энергосистемы в целом существенно улучшаются. Ведь аккумулирующая станция возвращает семьдесят процентов энергии, затраченной на подъем воды. Это самый лучший способ хранения такого скоропортящегося продукта, как электричество, — тем более когда речь идет о тысячах мегаватт.

До сих пор ГАЭС сооружались в горных, на худой конец сильно холмистых районах: нужно куда-то поместить верхний бассейн. Сейчас детально разрабатываются проекты «наоборот» — подземных, опущенных на добрую тысячу метров водоприемных камер и спрятанных там же машинных залов, трансформаторных подстанций и другого хозяйства. Дорого? Ничего подобного. Столько же, сколько создание верхнего бассейна на такой же высоте, — этот бассейн не просто лужа воды… Конечно, масштабы строительства внушительны, но они не выходят за пределы возможностей современной техники. Еще одно достоинство подземных ГАЭС — они могут быть стандартными, сооружаться по типовым проектам, что совершенно недоступно на поверхности, где все, от строителя до конструкторов турбин и генераторов, подлаживаются под условия, диктуемые рельефом местности, и каждая электростанция получается уникальной. Считается, что, если на одной площадке разместить атомную, тепловую и гидроаккумулирующую станции (или только атомную и аккумулирующую), удастся заметно снизить капитальные затраты, в некоторых случаях сэкономить каждый пятый рубль.

В нашей стране, гидроресурсы которой колоссальны, среди специалистов долго бытовало мнение, что Единой энергетической системе нет нужды в гидроаккумулирующих станциях: пики потребления, мол, покроют обычные ГЭС и пиковые тепловые станции. Такие люди словно забывали, что нужно куда-то девать энергию ночных провалов, что практика многих стран уже ясно показала: на каждый мегаватт установленной мощности энергосистемы требуется иметь две десятых мегаватта мощности ГАЭС — и тогда себестоимость электроэнергии станет минимальной. Сейчас положение изменилось, строится мощная ГАЭС под Ленинградом, другая подобная станция — под Москвой, гидротехники разрабатывают проекты новых и новых…