Гидроэлектростанции: достоинства и экологические проблемы. Страны Содружества независимых государств (СНГ) обладают огромными гидроэнергорессурсами, которые оцениваются в 3,94 трлн кВтч/год, из них экономический потенциал составляет 1,09 трлн к Вт-ч/год. К настоящему времени гидропотенциал страны освоен примерно на 20%.
Роль этого вида производства энергии очень велика: выработка электроэнергии на ГЭС обходится относительно дешево; ГЭС незаменимы для моментального покрытия пиковых нагрузок в энергосистемах. Их работа не вызывает химического загрязнения природной среды, водохранилища ГЭС можно использовать для орошения, рыболовства, судоходства, водоснабжения, в рекреационных целях. Гидроузлы ликвидировали во многих районах опасность весенних наводнений. Подсчитано, что получение электроэнергии на теплоэлектростанциях европейской части России в таком же количестве, которое дает только Волжский каскад ГЭС, привело бы к ежегодному поступлению в атмосферу 38 млн т диоксида углерода, 0,2 млн т оксидов азота, 0,22 млн т золы.
В то же время с эксплуатацией ГЭС связано много сложных эко-логических проблем.
• Под водохранилища ГЭС отчуждаются большие площади земель, в т. ч. лучших в сельскохозяйственном отношении. Около 88% общего числа водохранилищ в нашей стране сооружены в условиях равнин; используемые на ГЭС напоры достигают 15—25 м, а площадь зеркала акваторий — десятки тысяч кв. км. В этих условиях удельная плотность затопления составляет от 5 до 15 км2 на каждую тысячу кВт установленной мощности ГЭС. Подготовка ложа водохранилищ будущих ГЭС велась поспешно, с нарушением экологических требований. Из-за того, что полная вырубка лесов ложа могла отодвинуть сроки ввода ГЭС на несколько лет, она была признана нецелесообразной и поэтому не проводилась. Через несколько лет эксплуатации наступает расплата за такую «экономию»: из-за загнивания леса водоем становится практически непригодным для живых организмов и для судоходства (появление топляков — полузатопленных бревен), ухудшается качество атмосферного воздуха.
На горных реках строительство ГЭС резко снижает перспективы затопления земель.
• Крупные водохранилища оказывают заметное влияние на локальные климатические условия. Зимой устанавливаются густые холодные туманы, что вызвано сбросом через турбины относительно теплых донных вод водохранилища. На обширных пространствах крупных водоемов нередко возникают сильные ветры, вызывающие волнение воды, штормы, которые затрудняют судоходство и промысловый лов рыбы.
• На горных реках с крутым падением русла и узкими ущельями накопление больших объемов воды нарушает и без того неустойчивое равновесие блоков земной коры. Как следствие, в районах крупных гидроузлов довольно часты небольшие землетрясения, а иногда происходят и относительно сильные, например, в горах Италии, Индии.
Крупные гидроэнергетические сооружения в потенциале несут в себе опасность крупных катастроф. Ежегодно в мире происходит более трех тысяч аварий на различных плотинах, из них каждая седьмая — в странах СНГ. При аварийном разрушении плотины возникает так называемая волна прорыва, которая затапливает огромные территории и приносит большой материальный и экологический ущерб. Критерий остроты масштабов последствий зависит от высоты волны прорыва, от того, насколько она превышает максимальную высоту в створе плотины, а также от времени добегания гребня волны прорыва. Особенно большая потенциальная опасность существует для рек, на которых сооружены каскады гидроэлектростанций (Волга — И, Днепр — 6 и т. д.).
• Образующиеся водохранилища на равнинных реках существенно замедляют скорость обмена вод. Так, до зарегулирования Волги полный обмен воды в реке осуществлялся за 30—40 дней, а после создания каскада водохранилищ на это требуется в 4—5 раз больше времени. Потому санитарное состояние водоемов ухудшается из-за снижения интенсивности паводков и половодий.
• Плотины ГЭС преграждают путь на нерест проходным рыбам, резко ухудшают состояние нерестилищ, поскольку снижение скорости воды способствует заилению. Как следствие, резко уменьшилось количество рыб ценных промысловых пород. Многолетние наблюдения говорят о том, что количество рыбы, уничтожаемой на водозаборах ГЭС, многократно превышает то, что дают все рыбные предприятия страны. Для борьбы с указанными явлениями на современных плотинах строятся дорогостоящие рыбопроходы и рыбоподъемники, создаются искусственные нерестилища.
Перспективы малой гидроэнергетики. Малые гидроэлектростанции практически не изменяют природные условия, не затапливают большие земельные площади и даже снижают пики половодья, улучшают водообмен и аэрацию. МГЭС, как считают специалисты, могут служить надежным маневренным резервом и промышленных предприятий.
Небольшие плотины на реках не столько нарушают, сколько оп-тимизируют гидрологический режим рек и прилежащих территорий.
Их можно рассматривать как пример экологически обусловленного природопользования, мягкого вмешательства в природные процессы. Водохранилища, создававшиеся на малых реках, обычно не выходили за пределы русел. Они гасят колебания воды в реках и стабилизируют уровни грунтовых вод под прилежащими пойменными землями. Это благоприятно сказывается на продуктивности и устойчивости как водных, так и пойменных экосистем.
Имеются расчеты, что на мелких и средних (длиной от 10 до 200 км) реках, которых в Беларуси более 10 тысяч, можно получать не меньше энергии, чем на современных крупных ГЭС. Созданы турбины, позволяющие получать энергию, используя естественное течение рек без строительства плотин. Такие турбины легко монтируются на реках и при необходимости перемещаются в другие места. Хотя стоимость получаемой на таких установках энергии заметно выше, чем на крупных ГЭС, ТЭС или АЭС, но высокая экологичность делает целесообразным ее выработку.