Як будували Дністровську ГАЕС

Зазвичай в Україні великі інфраструктурні проекти стають значними інфоприводами і за кожним успіхом та завершеним етапом уважно спостерігають ЗМІ, а за кожною графою витрат стежать журналісти-розслідувачі. Так, насамперед стається з великими об’єктами у столиці, також люблять писати про будівництво доріг і мостів, а також приділяють увагу різним питанням громадського транспорту. Проте є значні для економіки будівництва, які вражають масштабами, але залишаються маловідомим для широкого загалу. Зустрічайте третю статтю із циклу про великі інфраструктурні проекти України. Із неї ви дізнаєтесь про будівництво однієї з найбільших ГАЕС у світі — Дністровської.

Що таке ГАЕС?

Напевно, ви мало що чули про будівництво Дністровської ГАЕС. Думаю, навіть сам термін «ГАЕС» може бути маловідомим і не кожен зможе його розшифрувати. Саме тому статтю варто почати з пояснення, що таке ГАЕС взагалі. ГАЕС розшифровують як гідроакумулювальна електростанція. І на відміну від подібних абревіатур вона не виробляє електроенергію в тому розумінні, у якому ми звикли. Її головне завдання — балансувати електроспоживання в мережі як у пікові години, так і в нічний час, коли електроенергії споживають значно менше.

Так, наприклад, може виглядати режим роботи ГАЕС упродовж дня, де зеленим позначено роботу насоса, а червоним — роботу турбіни.

Пояснити буде зручно стандартною схемою ГАЕС.

Електростанції країни доволі чутливі до добових перепадів електроенергії. І коли населення спить і споживання значно знижується, вони теж змушені або регулювати свої процеси, або просто задарма витрачати ресурс, щоб утримувати баланс. Ще гірша ситуація в пікові години, коли електроенергії на всіх може не вистачити. Особливо важко перепади потреб електроенергії «переживають» атомні електростанції, а в Україні частка атомних електростанцій сягає половини від загальної. Проблему балансування потреб у електроенергії і розв’язують ГАЕС. Гідроагрегати електростанції (системи турбіни та генератора) працюють у часи низького рівня споживання і використовують надлишкову енергію, щоб накачати воду у величезні резервуари, розташовані значно вище рівня водойми. І навпаки, коли електроенергії в мережі не вистачає, то ГАЕС працює за звичайним принципом гідроелектростанції і спускає воду назад у водойму через турбіни, виробляючи електроенергію. Таким чином, легко регулюючи як роботу насосів, так і масштаби спуску води, можна легко регулювати кількість електроенергії в мережі. На даний момент це найдешевший спосіб, і кожна добудована черга ГАЕС економить чимало грошей. Проблема лише в тому, що подібну конструкцію можна побудувати далеко не всюди, вона вимагає величезних перепадів висот між водоймою та верхнім басейном і має відповідати низці екологічних вимог.

Незважаючи на очевидну економічну вигоду і багату на річки територію, в Україні зараз повноцінно діє лише одна ГАЕС — Київська, що розташована поряд із Вишгородом. Вона була побудована ще 1970 року і вже зараз сильно потребує реконструкції. Загальна потужність Київської ГАЕС — 235,5 МВт, що, як ви переконаєтесь пізніше, зовсім мало для сьогоднішніх потреб.

Також у системі з Южноукраїнською АЕС триває будівництво Ташлицької ГАЕС. Його розпочали ще 1981 року, але перший гідроагрегат запустили лише 2006-го, другий — уже наступного року, а ось третій ніяк не можуть добудувати і нині. Хоча проект був визначений як пріоритетний для галузі, але третю чергу досі не можуть завершити. Загалом передбачено встановлення 6 гідроагрегатів. Зараз потужність системи розрахована на 302/433 МВт.

Перша черга будівництва

Історію будівництва Дністровської ГАЕС варто почати з 1970-х років, коли на Дністрі була збудована Дністровська ГЕС. Таким чином, рівень русла Дністра став доволі контрольованим, небезпеку паводків у регіоні за дамбою було нейтралізовано. Проте цього було недостатньо для повноцінного будівництва ГАЕС. Щоб стабілізувати рівень водойми, за 20 кілометрів нижче за течією була збудована ще одна ГЕС, що теж отримала назву Дністровська, але з індексом 2. Перший агрегат якої було запущено 1999 року, а останній — 2002-го. Після встановлення останнього агрегату Дністровської ГЕС-1 установлена потужність електростанції стала 702 МВт, тоді як сумарна потужність ГЕС-2 була лише на рівні 40 МВт, а після запуску першого агрегату ГАЕС 2009 року вона взагалі впала до рівня 15МВт.

Проектування ГАЕС почалося разом із проектуванням ГЕС-2. Перший проект затвердили 1984 року, але ще 1983-го перший кубометр землі було урочисто знято з верхнього майданчика майбутнього об’єкта. Роботи там було багато, штучна верхня водойма ГАЕС мала стати найбільшою у Європі. Її площа мала становити 255 гектарів, а глибина — 15–30 метрів. Загальна місткість водойми — 35 млн куб. м води, 33 млн із них — корисні.

Нижня «подушка» водосховища завтовшки 1 метр і складається зі спеціальної геомембрани та суглинку, що не пропускає воду у ґрунт і не дає рости рослинам. Схили навколо водойми покриті понад 1800 датчиками, що цілодобово стежать, чи не витікає вода десь в іншому місті. Додатково на схилах і навколо водойми було побудовано цілу систему дренажу. Верхня дренажна штольня — завдовжки 1500 м і має на меті перехоплення водоносного горизонту та запобігання виходу води на схил. Нижня дренажна штольня — на 80 метрів нижче і покликана перехопити нижній водоносний горизонт.

За початковим проектом водойму мали будувати у 3 етапи, спочатку на 2,5 кубометрів води, потім до 15 кубометрів і останній етап мав довести водойму до проектних 30 кубометрів. Але через складні фінансові умови будівництво так розтягнулося, що перший етап був завершений лише напередодні 2010 року, що давало можливість працювати одному агрегату 2 години на добу, але цього було зовсім мало. Щоб не затягувати, 2013 року ухвалили рішення добудувати все одним махом. За підрахунками це давало величезну економію в майбутньому.

Паралельно з риттям водойми на верхньому майданчику було розпочато будівництво водоприймача, через який проходила би вода і потрапляла в систему підземних тунелів. Ширина водоприймача — 85 метрів, із яких 65 метрів — для пропуску води.

На відміну від Київської ГАЕС, де вода протікає через металеві водоводи, на Дністровський вирішили побудувати так звані напорні тунелі. Цей спосіб дорожчий і триваліший за часом, оскільки змушує застосовувати проходницькі щити, але тунелями штучно збільшується тиск води і мінімізується вплив на навколишнє середовище. За такого компонування водоводів сам машинний зал і турбіни теж доводиться розміщувати під землею. Загалом у проекті Дністровської ГАЕС 7 окремих водоводів, з’єднаних з окремими агрегатними шахтами. Висота вертикальної частини водоводу — 100 метрів, ще 400 метрів виконані горизонтально для відводу води до агрегатних шахт.

Будівництво на нижньому майданчику почали ще за радянських часів. Основні будівлі ГАЕС за проектом розташовані біля підніжжя схилу правого берега Дністра. Кожен із 7 гідроагрегатів ГАЕС розташований в окремій шахті глибоко під землею. Кожна шахта глибиною 50 метрів і діаметром 26 метрів. Усі 7 шахт мають спільну надбудову і фактично розміщені в одній будівлі. Їх спорудження почалося із шахти №1. Поряд із нею також паралельно будували монтажний майданчик.

Крім самої будівлі машинного залу та шахт для гідроагрегатів, паралельно проводили роботи над водоводами для відведення води та будівництвом самого бетонного водовипуску. Всього від шахт до річки вода проходить іще 120–150 метрів. Сама будівля водовипуску дуже схожа на свого «колегу» з верхнього майданчика, але має значно більші габарити. Ширина водовипуску становить 182 метри.

Ще в радянський період на будівництво постійно не вистачало грошей. Після отримання Україною незалежності ситуація лише погіршилася. 1993 року проект було переглянуто, а 1998-ку він пройшов додаткову експертизу швейцарської інжинірингової компанії Elektrowat Engineering Services Ltd, на замовлення Світового банку. Експертиза підтвердила технічну, технологічну, економічну та фінансову доцільність проекту. Однак через складну економічну ситуацію Світовий банк не наважився дати кредит ні в 1990-х, ні через 10 років.

Будівництво з регулярними простоями через недофінансування тривало до 2008 року, коли роль його підрядника було передано компанії «Укргідроенерго» і відбулося повне дофінансування спорудження першого гідроагрегату. Уже 21 грудня було здійснено його перший пробний пуск. І лише ще через 2 роки почалась його повноцінна промислова експлуатація.

2013 року наукова-технічна рада за участю декількох міністерств вирішила змінити деталі проекту з будівництва верхнього водосховища і добудувати його одним махом, а не поетапно, як це планували зробити раніше. За підрахунками комісії, це давало економію у 100 млн грн. За підрахунками об’єм верхнього водосховища сягнув свого максимального рівня в 41,43 млн метрів кубічних.

Паралельно з розширенням верхньої водойми йшло активне будівництво другого та третього гідроагрегатів. 20 грудня 2012 року був запущений другий гідроагрегат, а 21 грудня 2015 року відбувся пуск третього гідроагрегату, що, своєю чергою, завершило спорудження першої черги Дністровської ГАЕС. Повна водойма і три агрегати давали змогу працювати по 3,5–4 години на добу. Експлуатація лише трьох гідроагрегатів Дністровської ГАЕС уже на той час давала державі річну економію 1,1 млн тонн вугілля та 125 млн куб. м газу.

Безпосередньо на будівельних майданчиках першої черги було задіяно 2000 спеціалістів. Проте, крім будівельного майданчика, у зведенні ГАЕС була задіяна ціла низка вітчизняних та зарубіжних підприємств. Національна частка матеріалів на будівництві сягала 80%. Метал для станції відливали в Маріуполі, у Дніпрі формували металоконструкції, арматуру везли з Кривого Рогу і т.д. Особливу роль зіграли підприємства Харкова «Турбоатом» та «Електроважмаш», саме там виготовляли турбіни вагою у 1200 тонн. Діаметр турбіни — 6 метрів, вона складається з ротора (800 тонн) та стартера (400 тонн). І вся ця конструкція має обертатися під тиском води. Закордонні закупівлі складалися передусім з електрообладнання.

Крім робіт на самій станції, розвивали і структуру регіону. «Укргідроенерго» спільно з Новодністровською міськрадою 2011 року ввели в експлуатацію першу чергу районної лікарні. Також за рахунок «Укргідроенерно» була завершена газифікація Сокирнянського району. Для робітників станції паралельно будували житло та соціальні об'єкти, як-от Будинок культури.

Друга черга будівництва

На початку 2017 року розпочалося будівництво другої черги електростанції. Потужність нового гідроагрегату — 421 МВт у насосному режимі та 324 МВт у режимі генерації електроенергії. Це б підвищило загальну потужність ГАЕС до 1296 МВт, у насосному та 1684 МВт у генерувальному режимі. Саму установку знову замовили в Харкові у «Турбоатома» та «Електроважмашу». Загалом будівництво ще одного агрегату коштувало бюджету 4,4 млрд гривень.

Четвертий гідроагрегат планували добудувати в першій половині 2019 року. Але через брак фінансування запуск було перенесено на рік. Станом на другу половину 2019 року «Укргідроенерго» повідомляло про дефіцит фінансування будівництва у 2 млрд гривень.

Репортаж «Громадського». 2018 рік

У серпні 2019 року до ГАЕС прибув унікальний трансформатор Т-4, що став найпотужніших із використовуваних до цього в електроенергетиці України. Він був виготовлений на замовлення Запорізького заводу «Запорожтрансформатор». Його потужність становить 430 тисяч кВ-А, а вага — майже 330 тонн. Трансформатор буде перетворювати напругу у 330 кВт для електромережі України.

За планом уряду й «Укргідроенерго» всі 7 гідроагрегатів мають бути завершені 2026 року, але, з огляду на темпи фінансування та будівництва останніх років, такий план виглядає надто оптимістичним.

Після завершення будівництва потужність ГАЕС становитиме 2268 мВт у генерувальному режимі та 2947 МВт у насосному, і таким чином Дністровська ГАЕС матиме статус найбільшої ГАЕС у Європі та однієї з найбільших у світі. Ця потужність дасть змогу щороку економити країні 1,1 млн тон вугілля та майже 300 млн кубометрів газу. У грошовому еквіваленті це становить 5 млрд гривень! Однак, незважаючи на можливість окупитися за декілька років, ГАЕС уже десятиліттями продовжує страждати від недофінансування та низьких темпів будівництва.

Однак проект уже дав унікальний досвід як для української електроенергетики, так і для цілої низки вітчизняних підприємств. Деякі з них, як-от харківські «Турбоатом» та «Електроважмаш» отримали досвід виготовлення унікальних і надскладних систем, який можна використати для експортних замовлень у майбутньому.

Екологічний та політичний фактор

За словами екологів, будівництво ГАЕС несе в собі не лише позитивні фактори, адже зведення будь-яких гідроенергетичних об’єктів негативно впливає на водойми. Передусім погіршуються питні властивості води та біорізноманіття водойми, адже гідроенергетика руйнує цілі системи підводної фауни, переймаючи річки дамбами.

А останні роки різко стало питання рівня води у Дністрі. Через зміну клімату та діяльність людини рівень води в річці досяг критичного рівня. Екологи та гідроенергетики пояснюють це сукупністю факторів, як-от низької кількістю сніжного покриву в Карпатах та загальним зниженням кількості опадів, але в Молдові цим поясненням не дуже вірять. Справа в тому, що Дністер для Молдови відіграє ключову функцію, оскільки саме з нього відбувається більша частина водозабору країни.

Влітку 2016 року Дністер переносив 105–107 кубометрів води за секунду, що було вдвічі менше від звичного потоку і навіть менше санітарного порогу, який давав би змогу річці самоочищатися. У той час керівництво Молдови навіть звернулося до України, щоб ми збільшили спуск води із Дністровських ГЕС, але навіть це не допомогло розв’язати проблему.

Цікаво, що між Молдовою та Україною ще 2012 року було укладено угоду про спільне використання й охорону Дністра та інших річок, але Україна досі так і не ратифікувала документ. І, схоже, великого бажання робити це найближчим часом немає. Справа в тому, що українські водосховища теж недоотримують воду і для підтримки працездатності Україні доводиться контролювати воду Дністра й підтримувати її на відповідному рівні.

Канівська ГАЕС

На відміну від усіх інших видів електростанцій, ГАЕС дуже вимоглива щодо географічних особливостей. В Україні можна полічити на пальцях місця, де є можливість збудувати щось подібне. І, з огляду на дефіцит регулювальних потужностей в енергетиці України, на такі місця варто звертати увагу.

Одним з ідеальних претендентів на нову ГАЕС є Канівське водосховище. Особливості прибережного рельєфу та розміри самого водосховища дають можливість уже зараз почати будівництво. Навіть більше, 30 років тому Радянський Союз уже намагався робити перші кроки. Руїни деяких будівель можна зараз знайти на берегах Дніпра. За оцінками фахівців, Канівська ГАЕС може досягти потужності у 1000 МВт. Про відновлення будівництва в останні роки почала говорити і влада, але категорично проти виступають як екологи, так і місцеві мешканці. Йде мова про зникнення унікальних придніпровських ландшафтів та декількох історичних пам’яток.

У будь-якому разі проект Канівської ГАЕС — це окрема велика історія, а поки раджу переглянути матеріал від «Громадського».