Малогидроэнергетическое. История.

engineering_ru — 09.11.2020 О незаметных и забытых ветеранах энергетики.

Следует сразу признать, электричество было известно еще при царе. И даже более того, были известны многие промышленные электроустановки и бытовые электроприборы. Даже многотарифные счетчики и энергосберегающие лампочки! А раз были электроприборы, к ним пришлось строить и электростанции, чтоб замкнуть цепь. Потому, что в разомкнутой цепи ток не идет - вот и пришлось строить. Электростанции были в крупных, некрупных, совсем уже уездных городах, усадьбах и больших особняках, на шахтах, на некоторых заводах... В смысле, электричество было, но уж очень неравномерно. И да, на многих заводах и в мастерских оно появлялось с некоторым запозданием относительно городов. Все просто: в городе электрический свет, несмотря на все предубеждения относительно его неприродности, вредности для зрения и чрезмерной яркости (по-моему, подобное нытье я слышал и через сотню лет, вот совсем недавно!), был несравнимо проще в использовании, безопаснее и дешевле свечного, керосинового или газового освещения. На фабрике и в мастерской же станки и машины можно было или переводить на электричество от собственной паровой машины или полудизельного мотора, или по-старинке крутить механоприводом от той же паровой машины или полудизельного "болиндера" токмакской сборки. И выигрыш тут был ну очень неочевиден, а иногда и вообще оказывался проигрышем.



Короче говоря, электричество было и электростанции тоже. Многие из них представляли собой мини-ТЭС с паротурбинной установкой (мини - по нынешним временам; тогда это были вполне полноценные электростанции, особенно на фоне остальных); еще больше - приводились паровой машиной или локомобилем (не трактором, а портативной паровой машиной с колесами для перевозки лошадью - весьма популярное решение в хозяйствах, недостаточно крупных для полноценных стационарных машин). Так, например, в Сумах в 1902 году местный предприниматель построил небольшую электростанцию. Два локомобиля в 75 и 100 поней, две динамо-машины (о генераторах я буду писать отдельно) в 50 и 75 КВт плюс нефтяной двигатель (калильный, полудизель и так далее) в 80 поней и динамо в 50 КВт. Эта электростанция обеспечивала шесть городских улиц 250В постоянного тока.

Ну и (мини) ГЭС, конечно же

Увы, старые ТЭС сохранились разве что в виде "индастрил-модерновых" зданий в исторической части городов, здания от паровых укажут, разве что, краеведы, а вот ГЭС не только сохранились, но и размножились до невозможности. Как же так получилось?


Немного в сторону. Использование энергии воды началось еще задолго до электричества. Естественно, в первую очередь вспоминается водяная мельница с характерным колесом. Да, именно водяная мельница и натолкнула на идею, чем еще можно вращать генератор. Нет, не колесом. Водяной турбиной. Да, к концу уже в начале 19-го века крупные мельницы по виду и по сути мало чем отличались от электростанций.

Вот примерно так выглядят остатки мельничного турбоагрегата. Это, правда, крупорушка, но я честно смотрел - в здании мельницы все то же самое, просто в худшем сохране и менее фотогеничное.



Так что идея прикрутить динамку вместо машины была очевидной. Но популярности это решение не имело.

К 1917 в России было аж 78 ГЭС с 16 мегаваттами на всех. Для сравнения, гидроустановок с механоприводом было около 2000 и 90 мегаватт на все плюс отдельно 40000 (ВААГГГ!!!) установок на водяном колесе по 10 поней каждая.

Почему так? Ну, мини и микро-ГЭС (а из тех 78 аж 2 были больше мегаватта; это совсем немного) здорово отличаются как от своих крупных собратьев так и от тепловых установок. В первую очередь - нестабильностью выработки. Да, паровая электростанция требует угля (что не мешало топить локомобильные установки отходами производства и бросовым топливом), но выдает энергию тогда, когда она нужна, а не тогда, когда может. У гидростанции, да на небольшой речке (а справиться с большой - сложно на грани невозможности), поток сильно меняется в течение года. Так к концу лета он может и вовсе прекратиться, а весной, с подъемом воды - нет, не угадали, СНОВА ПРЕКРАТИТЬСЯ! Потому, что в нижнем бьефе, под плотиной, уровень оказываеся немногим меньше, чем в верхнем. Ну и плюс, перемены после каждого дождика и теленка на водопое.

7 ноября 1917 Октябрьская революция, разговоры о которой уже навязли у всех в ушах, наконец-то произошла (вроде бы, из-за усталости караула главного орудия крейсера "Аврора", но это не точно) и Ленин, захватив телеграф, обнаружил там спрятавшихся механикусов из "Общества электрического освещения 1886 года". Они и рассказали о своей мечте о всеобщей электрификации и пообещали Ленину за содействие - патент на электролампочку. А поскольку патент на "лампочку Ильича" действовал только на территории Советской России, нужно было ускоренно расширять покрытие страны электросетями.



И уже в 1918г Ленин написал, что следует обратить особое внимание на электрификацию промышленности и транспорта и применение электричества к земледелию. А в 1919 было построено 47 мини-ГЭС на 1,6 МВт суммарно. +10% за год! И это было только начало! В 1920 под лозунгом "Коммунизм - это советская власть плюс электрификация всей страны" был принят план ГОЭЛРО, который предусматривал постройку еще десяти только крупных ГЭС на 640 МВт общей мощностью.



В этом же году к Ленину приехал известный фантаст футуролог Уэллс. ГОЭЛРО оказался слишком сильным даже по его представлениям: "Дело в том, что Ленин, который, как подлинный марксист, отвергает всех утопистов, в конце концов сам впал в утопию, утопию электрификации. Осуществление таких проектов в России можно представить себе только с помощью сверхфантазии. В какое волшебное зеркало я бы ни глядел, я не могу увидеть эту Россию будущего".


Здесь и далее я буду рассматривать и описывать украинские мини-ГЭС по вполне очевидным причинам:
Во-первых их и так намного больше, чем я смог посетить (по причинам, описанным чуть ниже и по вполне эндуро-дорожным причинам)
Во-вторых, я весьма смутно представляю географию и прочую политэкономию России и ее регионов, так что я не только Самару с Саратовом перепутаю, но и вообще удивлюсь "а где это?". И, соответственно, оценить перспективы "залить земли водой, чтоб создать напорное водохранилище" против "залить их же бетоном и построить парковку" я не смогу.
В-третьих, тут и первого со вторым хватит.

Но ради интереса могу предложить:

Колвицкая ГЭС. После вывода из работы растащена местными жителями.


Ну так вот, ГОЭЛРО и электрификация.
Обычно здесь сразу переходят к описанию постройки больших плотин, всяческих "человек сказал Днепру" и так далее, но мы все-таки взглянем в незаметную за сиянием праздничной иллюминации ДнепроГЭСа и ЭсХара "длинный хвост" маленьких и незаметных станций. Они не столь прославлены и, в общем-то, не слишком известны, но их роль сложно переоценить. Сейчас, в эпоху единых энергетических систем, когда электричество со станции в полутысяче километров может охлаждать пиво в сельском холодильнике, сложно представить себе электрику столетней давности.

Большие электростанции - это хорошо. Это заводы по производству чугуния (чтоб выйти на уровень 1913 года), танков (чтоб капиталистические хищники не растащили весь чугуний), освещение городов (в которых живут рабочие, производящие чугуний и танки)... Как-то однобоко получается, не находите? Проблема в том, что электроэнергию мало сгенерировать, ее еще нужно передать потребителю. Да, это проще, чем механическую, но все равно - как? Ах, проводами? А какими? Чисто для информации, весь алюминий вредитель Туполев уже извел на обшивку своих самолетов. А алюминиевый завод появится только в 1932 году. Медью? Советский Буратино был не настолько богат. А, напомню, одной советской власти мало. И электрификация нужна всей страны. Всей, а не только пары десятков промышленных центров. И в плане ГОЭЛРО было отдельно указано:
"возможно широкое использование водной энергии для нужд мелких установок мощностью не превышающей 1-2 тыс. л.с., а в большинстве случаев - ограничивающейся сотнями и даже десятками л.с.", причем, "многие работы могут быть выполнены самим населением в такое время, когда сельское хозяйство не требует большого количества рабочих рук".




В 1924 в Украине работали 24 мини-ГЭС (4 МВт суммарно) в 1929 - уже около 150 (8,4 МВт). Ну так вот, в эти же времена были построены Букская (1929; 565КВт; заброшена),



Вознесенская (1929; 840КВт; заброшена),





Первомайская (1000КВт; работает),



Сутысская(1927; 1000КВт; работает; хотел посетить),



Корсунь-Шевченковская (1934 1650КВт; работает; не доехал),



к ней же Стеблевская (2,8МВт, тоже не дотянул) и Дыбненская (560 КВт, тоже).






В 35-37 вводились уже станции поменьше: Березовская (108 кВт), Белоусовская (88 кВт), Клебанская (64 кВт), Писаревская (160 кВт), Потусская (32 кВт), Шумская (120 кВт) и ище куча помельче. Перед войной пошла уже совсем мелюзга на десяток-полтора киловатт. Их настроили почти сотню. Зачастую под такую электростанцию брали отвод от турбины существующей мельницы. Или от существующей плотины мощной мельницы. Я видел утверждения о микростанциях на водяном колесе и генераторе с крузака, но надежных подтверждений не обнаружил. Возможно, столь орочьи конструкции и встречались в этих краях, но тут уже нужно рыть намного глубже представимого для меня уровня. Я могу предположить, как отличить подобную ГЭС от руин мельницы, но, за вычетом лобового опроса старожилов, это должна быть редкая удача, например, в виде надписи "ГЭС" на руинах здания с отводом на колесо. Все остальное, включая рюмки изоляторов может быть следами перевода водяной мельницы на электрику.



Вроде бы немного на фоне все того же ДнепроГЭСа, который в одну харю на порядок превосходил всю мощность всех станций на любом мыслимом форсаже. Тем не менее, например, Корсунь-шевченковский энергокомплекс питал несколько колхозов, МТС, сахарных заводов, мельниц и текстильную фабрику (заметьте, насколько отличается от крупных станций!).
А академики всерьез рассматривали проекты так называемой "электропахоты".



Электротрактор, я думаю, представить смогут все, а вот с электропахотой придется немного сложнее. В целом это комплекс электролебедок по краям поля, которые таскают небольшой плуг. Очередное прожектерство?

Ну, начнем с того, что подобной схеме на тот момент хорошо, если полвека не исполнилось. Разработана она была еще в прошлом веке для локомобилей и паровых тракторов. Трактор тяжелый и сильно утрамбовывает почву, а локомобиль вообще неспособен передвигаться. В общем, схема дурная, но отработанная. Особенно в условиях, когда тракторов не хватает.



Теперь второе. Энергия. Хватит ли того ручейка для замены трактора? Тут еще проще. Даже очень мощный гусеничный "Большевик" (Хольт/котэпиллер в мире) имел двигатель в 75 коней. Обычные же трактора, привычные по картинкам и фильмам (те самые, с сидушкой за колесом) редко были мощнее 20 л.с. Даже при лобовом переводе из лошадиных сил в киловатты, оказывается, что весьма средняя электростанция может соревноваться с лучшим трактором. А если пересчитать ДВСные киловатты в электрические с учетом тяговых характеристик и того, что лебедка заякорена намертво, а трактору нужно еще и не буксовать... И еще перемножить это на вопросы топлива, капремонтов и квалифицированного персонала - ответ на вопрос "насколько безумным был этот прожект" становится не столь однозначным.
Вместе с "электропахотой" испытывались и проекты электротракторов, но без какого-либо успеха.





А потом развернулись мощные тракторные заводы, МТС, а в сельпо завезли электрочайники и тема электропахоты заглохла.

Вторая война дважды прокатилась по Украине и все, что не было уничтожено при отступлении советской армии (а уничтожался преимущественно крупняк типа ДнепроГЭСа), было выжжено отсупающим вермахтом (вот тут счет заявлений о взорванных и сожженных колхозных ГЭС идет потоком). Впрочем, второй раз взорвать днепроГЭС не смогли и большинство мощных (от полумегаватта) электростанций, посещенных мной ранее - тоже уцелели. Впрочем, следует признать, что количество подтвержденно довоенных ГЭС, уцелевших хотя бы в виде руин, можно пересчитать по пальцам.


Мне даже интересно, какими же технологиями обладали коммунисты, но у меня расход на порядки выше.

Забавный эпизод: В Троянове мини-ГЭС была построена немцами в годы войны. На немецких агрегатах она и работала после войны.



В послевоенный период появился-алюминий алюминий так и не появился. В смысле, где-то он был, но до ЛЭП так и не дошел. Так что мини-электростанции начали строить с даже не утроенной силой.



В общем-то, подавляющее большинство станций построены как раз в послевоенные годы. Так только в 45-46гг было построено 293 мелкоГЭС на 5 с лишним мегаватт общей мощности. Опять же началось переоборудование мельниц, особенно мощных, на турбине. Хотя и мельницами на водяном колесе не брезговали - электричество требовалось и срочно. Конструкции были примитивными - чаще всего отвод ремнем; реже - собственная турбина; еще реже - постройка электростанции с нуля.

Пример послевоенных станций (до них я таки добрался): На плотину существующей мельницы пристроена электростанция (белое здание) с собственной турбиной. Архитектурный стиль - не, не слышали. Это Соколецкая, есличе. На Южном Буге. Как запрячь мощную и полноводную реку и микростанцию - попробуйте угадать.





Давидовская (снова пристроена к мельнице)




Перегоновская



Дубовская



Васильковская



И еще сотни станций. Отличить их несложно: крайне примитивная архитектура машзалов , лишенная каких-либо декоративных элементов. Довоенные все-таки хотя бы имитировали "сталинский ампир", а дореволюционные отличались тем самым "индастриал-модерновым" стилем.

Началось широкое строительство ГЭС на прикарпатье.





Правда, в 1969 после чудовищного паводка большинство прикарпатских мини-станций было попросту сметено.


Снова вспомнили об электроплуге. На этот раз в виде более привычного электротрактора. Дело в том, что у электроплуга был трудноустранимый недостаток - ТРОС. Лопнувший трос - штука опасная и разрушительная. Трактор в этом смысле гораздо привычнее. Но трактору нужно топливо, для топлива - нефть, а с нефтью, как бы это сейчас не звучало, был определенный дефицит. В общем, прожект был более-менее адекватным.

Вполне ожидаемо, первые прототипы были лобовой конверсией существующей техники. СХТЗ-НАТИ получил 38 КВт электродвигатель и катушку с кабелем в 750 метров длиной. Для работы требовалась полевая подстанция или генератор.



В таком исполнении трактор мог обработать до 60 гектаров, а с дополнительной кабельной тележкой - и за 200.



Но у кабель-трактора были и недостатки. Да, кабель. Даже сейчас на машинах с кабель-катушками этот самый кабель - слабое место. Но кабель начала 50-х годов и современные кабели - это даже не небо и земля. Это земля и космос. Прочность и износостойкость изоляции с появлением современных полимеров возросли просто несопоставимо. Кроме того, сделать еще один шаг и построить генератор в виде прицепа к трактору конструктора не смогли. А без него трактор нужно было буксировать к месту работ другим тягачом. Короче говоря, система была оригинальная и даже работоспособная, но только в условиях полного отсутствия конкуренции (что-то в этом есть глубоко исконное, не пойму только, что).
А потом в СССР открыли новые месторождения нефти...


В 50-е годы появились два новых фактора:
Первый - с ориентацией на мощные "межколхозные" ГЭС Украине был, в общем-то знаком; напомню, электрификация начиналась с достаточно мощных станций. К ним были построены Ладыжинская и Глыбочокская станции по 7,5 мегаватт каждая. Но, что было важнее, одновременно происходила модернизация существующих станций с установкой более совершенных турбин и генераторов (ну и заменой прочего довоенного обвеса, характеристики которого у любого электрика вызовут тоску и депрессию). Дело в том, что даже полноценные мини-ГЭС первых поколений строились все-таки на существующих образцах гидроагрегатов, не всегда подходящих по оборотам, качеству регулировки и т.п. Кроме того, разработка и расчет турбин за два десятка лет шагнули вперед. Гидроэнергетика - штука такая, в которой доли процента КПД оборачиваются миллионными результатами, а минимальная ошибка приводит к тяжелым потерям.

Короче говоря, промышленность начала серийный выпуск гидроэнергетических турбин. С генераторами ситуация была сложнее. Для мини-станций действительно выпускались серийные генераторы, но проблема была в большом разнообразии самих станций и их мощностей. В общем, зацепленный клиновым ремнем за турбину стандартный генератор с "дизеля" тоже был вполне нормальным решением. Да и с крузака системы "зис". Это позвоблило выдавить из довоенных станций (напомню, спроектированных людьми и построенных прямыми руками) еще 10-20% мощности. А это 50-100КВт, еще одна небольшая станция. Кроме того, теория мини-ГЭС тоже получила и заказ и пинок к светлому будущему, так что новые станции более полно использовали энергию воды не только за счет агрегатов, но и, например, конструкции всего водовода.

Второй фактор же выглядел многообещающе, но фактически стал приговором практически всей малой энергетике. В 1954 алюминий все-таки появился были отменены ограничения по электрификации сельских районов и подключений к крупным энергосистемам - и локальные электростанции массово потеряли свое значение. И вместе с укрупнением станций начался процесс демонтажа, вывода из эксплуатации и просто забрасывания колхозных ГЭС. Забрасывались как довоенные, так и свежепостроенные, с еще не обсохшей краской станции - без какой-либо консервации и сохранения. Эпоха локальной энергетики закончилась. Из почти 1000 станций до 80-х годов уцелело меньше полусотни.
Еще раз обращу внимание: 50-60-е стали эпохой кратковременного расцвета малых ГЭС, когда одновременно сошлись и потребность, и технология, и теория. Через десяток лет останутся только руины и книжки, подпирающие хромоногие столы.

Только в 1996 на мини-ГЭС снова обратили внимание.
И уже в 2000-х была реконструирована дюжина разнообразных станций - от 200К мелочи до мощной Корсунь-Шевченковской. А в 2009 был принят так называемый "зеленый тариф", который многими рассматривается и фактически является законным способом перекладывания денег из кармана государства в свой карман. Впрочем, учитывая рабочие характеристики мини-ГЭС, тариф разве что утроил рентабельность станций; она была неотрицательной и без него (в отличие от оверхайпнутых фотоэлектрических). Но эффект это оказало - в 2013 работающих станций было уже 84; к 17 году - за сотню и количество продолжает расти. Дополнительный эффект оказала децентрализация и, собственно, количество сохранившихся электростанций 50-60гг. Несмотря на десятилетия заброшенности, капитальные сооружения зачастую были в приемлемом для реконструкции состоянии. Из-за чего получился противоестественный результат: ГЭС, которые по всем правилам обладают чудовищными начальными капиталовложениями, можно запустить с минимальными затратами. Например, станция в Васильковке - 120 КВт за 6000000 грн. По профессиональным меркам это вообще ниачем. Особенно для нормальной русловой электростанции.

А навесить сифонную контейнерную станцию на дамбу - вообще почти ничего не стоит. Кроме того, современное нет, не оборудование, а состояние с электрификацией сел позволило прибегнуть к одной хитрости, сильно упрощающей управление станцией и делающей ее практически необслуживаемой. Но об этом позже.

Вновь задам вопрос: интересна ли тема? Стоит ли продолжать с конструкциями, оборудованием и прочими особенностями малых гидростанций?

Оставить комментарий

Популярные посты:

• Ранее
• Архив