Строительство ГЭС: Саяно-Шушенский гидроэнергетический комплекс
Значимость и уникальность энергокомплекса
Саяно-Шушенский комплекс занимает ведущее место в гидроэнергетической системе страны, поскольку является самым важным компонентом в покрытии пиковых нагрузок не только в энергосистеме Сибири, но и всей России. Основными потребителями вырабатываемой им энергии являются такие крупнейшие предприятия, как Кузнецкий ферросплавный завод, Новокузнецкий, Красноярский, Хакасский и Саяногорский алюминиевые заводы. Последний потребляет три четверти генерируемой энергии. Кроме того, комплекс запитывает железные и угольные рудники, «Абаканвагонмаш», множество предприятий, занятых в лёгкой промышленности.
Энергокомплекс включает Саяно-Шушенскую ГЭС, Майнский гидроузел и береговой сброс. Непосредственно Саяно-Шушенская ГЭС находится в посёлке Черёмушки — пригороде Саяногорска. Станция носит имя Петра Непорожнего — крупнейшего энергетика СССР, бессменного министра электрификации страны на протяжении 23 лет. Юридически ГЭС входит в состав «РусГидро».
Станция относится к высоконапорному приплотинному типу. Установленная мощность десяти генераторов ГЭС достигает 6,4 ГВт, средняя выработка в год — 24 млрд кВт·ч. Впрочем, ограничение пропускной способности ЛЭП в полноводные годы не позволяет подавать в энергосеть всю вырабатываемую энергию, что приводит к холостому сбросу воды и недополучению до 2 млрд кВт·ч. Арочно-гравитационная плотина станции достигает в высоту 245 метров, в ширину — 1,074 километра. От основания до гребня толщина плотины сужается со 106 до 25 метров.
Майнская ГЭС, мощность которой составляет 321 МВт, а годовая выработка — 321 тыс. кВт·ч, расположена ниже основной станции по течению Енисея. Основная функция Майнского гидроузла — обеспечение постоянного уровня воды при глубоком регулировании нагрузки в энергосистеме со стороны Саяно-Шушенской ГЭС. Таким образом, Майнская ГЭС выступает в роли контррегулятора и сглаживает колебания уровня Енисея. В свою очередь, береговой водосброс, находящийся на правом берегу Енисея в пяти километрах от Саяно-Шушенской ГЭС, был возведён с целью пропуска особо мощных паводков.
Между плотиной основной станции, береговым водосбросом и непосредственно зданием ГЭС был создан водный объект — Саяно-Шушенское водохранилище. Полный его объём составляет 31,34 (полезный — 15,34) км3. Площадь зеркала достигает, по разным оценкам, от 621 до 679 квадратных километров.
Саяно-Шушенскому комплексу принадлежит целый ряд мировых рекордов, а некоторые его особенности по-настоящему уникальны. Вот лишь некоторые интересные факты:
- Саяно-Шушенская станция имеет самую большую установленную мощность среди российских ГЭС, а в мире по данному показателю она занимает седьмое место. Напомним, станция входит в топ-10 ГЭС мира.
- Плотина комплекса является самой высокой в России и внесена в Книгу рекордов страны.
- Кроме того, Саяно-Шушенская плотина есть и в Книге рекордов Гиннеса, куда её вписали как самое надёжное в мире гидротехническое устройство.
- Плотина гравитационно-арочного типа в широком створе реки — единственная в мире. Её строительство в условиях сурового климата стало сложнейшим проектом, до сих пор не имеющим мировых аналогов.
- В плотину при строительстве заложили более 9 млн кубометров бетона, чего вполне достаточно для строительства шоссе Санкт-Петербург–Владивосток.
- Береговой водосброс Саяно-Шушенской ГЭС обеспечивает самый большой в мире показатель объёмов холостых сбросов половодья.
- Технология возведения машинного зала Саяно-Шушенской ГЭС на базе перекрёстно-стержневой конструкции была применена впервые в мировой отрасли строительства гидроэлектростанций.
- Здание машинного зала рассчитано на противодействие семибалльному, конструкция плотины — восьмибалльному землетрясению.
- К 1986 году ГЭС выработала 80 млрд кВт·ч электроэнергии, полностью возместив таким образом затраты на её строительство.
Стройка национального масштаба
Проект Саяно-Шушенского комплекса разрабатывался в ленинградском филиале института «Гидропроект». Специалисты, работавшие над этой задачей, пришли к выводу о том, что арочно-гравитационная плотина будет являться оптимальным решением для станции. Такой проект, как оказалось, опередил время. В 1961 году экспедиция института прибыла в район будущего строительства. По результатам её работы в 1962 году для размещения плотины выбрали Карловский створ Енисея. Строительный участок организовали в 1966 году, будущий городок энергетиков начали возводить годом позже.
В 1968 году началась отсыпка первого котлована станции, а в 1970 году в него заложили первый кубометр бетона. Спустя восемь лет, в декабре 1978 года, был запущен первый гидроагрегат. Десятый и последний генератор станции начал работать уже семь лет спустя. Проект можно было считать реализованным. Параллельно, с 1979 по 1987 годы, велось строительство Майнской ГЭС. Но тем не менее, жизнь вносила свои коррективы и на этом строительные работы не закончились. В 1988 году Минэнерго СССР, после ряда разрушительных паводков, начало рассматривать возможность строительства дополнительного водосброса. Последнее стартовало лишь в 2005 году. Испытания возведённого водосброса провели за три дня, в сентябре 2010 году. Объект был готов к октябрю 2011 года.
Возведением Саяно-Шушенского комплекса была занята в буквальном смысле вся страна. Статус Всесоюзной стройки он получил в 1967 году. Было привлечено большое количество молодёжи. К 1979 году только число студентов, работающих на стройплощадках станции, достигло 1,7 тыс. человек. Знаменательным событием того периода являлось заключение «Договора двадцати восьми» от 1974 года. В соответствии с соглашением, был создан координационный совет, деятельность которого направили на сокращение сроков выполнения проекта, выявление и использование резервных возможностей организаций, занимавшихся строительством и его обеспечением. В 1979 году к договору были подключены уже 170 предприятий и организаций.
Специально для новой ГЭС создавалось новейшее мощное оборудование. Следует отметить, что всё оно было отечественного производства. Крупнейшие агрегаты — гидротурбины — поставлял Ленинградский металлический завод, гидрогенераторы — объединение «Электросила», а «Запорожтрансформатор» обеспечил станцию трансформаторами. Рабочие турбинные колёса были доставлены морем — через Северный ледовитый океан. При этом путь оборудования от производителей до верховья Енисея составил 10 тыс. километров. Сжатые сроки вынуждали специалистов искать и разрабатывать оригинальные решения. К примеру, установка временных рабочих колёс на двух первых турбинах дала стране лишние объёмы электроэнергии — 17 млрд кВт·ч. Впрочем, быстрые темпы выполнения плана приводили не только к положительным результатам, но и к серьёзным проблемам, которые иногда сдвигали работы на несколько шагов назад и нивелировали достигнутые результаты.
Нельзя не упомянуть об уникальной трамвайной линии энергокомплекса. Во время возведения ГЭС, с целью доставки оборудования и материалов на стройплощадки, была положена временная железная дорога из Абакана. По этой магистрали также курсировал состав, перевозящий строителей. После того как станция была запущена, большую часть железной дороги — 30 километров — разобрали, оставив лишь трёхкилометровый участок однопутного типа из посёлка городского типа Черёмушки до станции. Была проведена электрификация участка, после чего по нему пустили трамвай. После этого посёлок получил статус самого маленького населённого пункта России с трамвайной линией. Кроме того, линия является единственной в России, проезд по которой бесплатный. Трамваи осуществляют рейсы друг за другом, поскольку маршрут не имеет колец или разворотов для манёвра. От походной станции ветка продолжается вплоть до электроцеха машинного зала, куда трамваи доставляют при необходимости ремонта.
Примечателен ещё один факт — строительство Саяно-Шушенской ГЭС дало положительный эффект для сельского хозяйства региона. С началом работ была возведена насосная станция, которую начали использовать в том числе и для орошения сельскохозяйственных земель региона. До 1963 года данную функцию выполняла практически единичная в своём роде Уйская ирригационная система. Вода подавалась без использования насосов и электроэнергии на два десятка километров. Аналогичная инфраструктура существует лишь в Аргентине. Система была построена в двадцатых годах по принципу сообщающихся сосудов. На речке Уй обустроили плотину из камня, от которой вода подводилась к акватории Енисея и перебрасывалась на его правый берег по трубе протяжённостью 200 метров. Канал разветвлялся на водоводы, от которых по шестикилометровому трубопроводу вода подавалась непосредственно на поля. Сейчас от системы, необходимость в которой отпала после запуска насосной станции, остались лишь руины.
От первых аварий до настоящей катастрофы
Как и любой глобальный проект высокой степени сложности, процесс строительства и эксплуатации станции был уязвим для нештатных ситуаций и ошибок. К сожалению, жёсткие сроки строительства станции, определённые советским руководством, привели к спешке при принятии и реализации проектных решений. Задача выполнения плана во что бы то ни стало была более приоритетной в сравнении с необходимостью обеспечения надёжности и безопасности работы объекта. В частности, наполнение водохранилища перед пуском первого гидроагрегата ввиду спешки производилось без возможности сброса воды. Кроме того, из-за проблем технического плана не был уложен достаточный объём бетона в водосбросную плотину. Эти и другие ошибки привели к серьёзным последствиям.
Так, половодье 1979 года застало комплекс врасплох — пропуск паводка был проведён в неуправляемом режиме и к маю здания станции и первый агрегат оказались затопленными. Второе половодье 1985 года привело к разрушению большей части дна водобойного колодца, что стало следствием неудовлетворительного ремонта. Восстановленный колодец был вновь подвержен разрушительному действию стихии в 1988 году. С 1990 года началась усиленная фильтрация воды через плотину вследствие образования трещин из-за несогласованности действий при проведении работ при строительстве объекта.
Поскольку повторное цементирование значимого эффекта не дало, в 1993 году была привлечена к сотрудничеству французская компания Soletanche с целью использования её технологии для заделки повреждений плотины с применением эпоксидных материалов. Опытные работы, завершившиеся в 1997 году, дали основания полагать об эффективности такой методики. В 1998–2002 годах для заделки трещин применялся уже отечественный материал. Всего было потрачено 334 эпоксидного состава. В 2003 году для предотвращения аварий, подобных имевшим место в прошлом, было принято кардинальное решение — о строительстве упомянутого выше берегового водосброса.
На этом беды станции не закончились, впереди предстояло самое страшное. 17 августа 2009 года на ГЭС случилась катастрофа, связанная со внезапным разрушением второго гидроагрегата из-за повреждения креплений крышки турбины, и мгновенным затоплением машинного зала. Тогда погибли 75 человек, в основном сотрудников компаний-подрядчиков, занятых в ремонтных работах. Были повреждены несколько гидроагрегатов, а вследствие утечки масла — нанесён большой экологический ущерб Енисею. От поставок электроэнергии отключили основных потребителей. Работа станции была полностью восстановлена лишь к ноябрю 2014 года. Пронедра писали ранее, что команду на повторный запуск станции дал лично Владимир Путин.
Вред и польза Саяно-Шушенского водохранилища
Проблемы возникали не только на строительных площадках, но и в самом регионе, что было неизбежно при реализации такого масштабного и сложного проекта. Без разрушительных последствий для населения и окружающей среды не обошлось. Создание, в частности, крупного водного объекта — Саяно-Шушенского водохранилища — не могло не повлиять на хозяйственную деятельность и природу в регионе. В частности, было затоплено 35,6 тыс. гектаров сельскохозяйственных участков, пришлось переселить в другой район жителей города Шагонара, в котором находились 2,717 тыс. зданий и сооружений.
В зоне затопления оказался и лес с суммарным объёмом древесины в три миллиона кубометров. Решение не считаться с наличием древесины в зоне будущего водохранилища было принято в связи с разбросанностью лесных массивов и труднодоступностью древесины для добычи из-за крутых склонов берега Енисея. Очистку территории от леса произвели только в озёрной части водного объекта, в районах промысла рыбы и отстоя судов. В период эксплуатации водохранилища древесина объёмом более двух миллионов кубометров всплыла, а позже из этого количества 600 тыс. кубометров материала затонули вновь. Всплывшее сырьё собирается прямо в акватории, уже извлечено из воды около 900 тыс. кубометров дерева. В дальнейшем оно, ввиду непригодности для других целей из-за низкого качества, используется путём переработки в древесный уголь. В перспективе планируется наладить производство топливных пеллет.
На гибели леса негативное влияние искусственного водохранилища не закончилось. После запуска станции вследствие сброса тёплых вод в реке образовалась полынья, не замерзающая в холодное время года. Расположенные рядом территории стали периодически подтапливаться. Для защиты города Минусинска от паводковых явлений возвели защитные дамбы. В радиусе двух километров вокруг русла реки в нижнем бьефе влажность воздуха в районе выросла, появились туманы, континентальность климата снизилась. Озёрный участок (пятая часть водохранилища) при регулировании стока заполняется в августе и пересыхает к ноябрю. В результате создаётся заболоченная низменность, непригодная для ведения хозяйства. Данная проблема может быть устранена с помощью отсечения участка с помощью строительства плотины водонапорного типа.
В 1976 году в рамках выполнения экологических компенсационных мероприятий, а также для изучения степени влияния водохранилища на окружающую среду был обустроен Саяно-Шушенский биосферный заповедник, площадь которого составила 3,904 тыс. квадратных километров. Руководство последнего придерживается мнения о том, что строительство энергетического комплекса не вызвало катастрофических изменений в природе. Создание водохранилища, с другой стороны, принесло ряд дополнительных положительных моментов, в числе которых — появление крупной популяции водоплавающих птиц в районе незамерзающего участка. Кроме того, непосредственно вода в водохранилище является высококачественной. Это позволило организовать рыбоводство, в основном направленное на выращивание форели.
Станция в кино и культуре
Сама Саяно-Шушенская станция и масштабные события, связанные с ней, нашли отображение в кино и культурном сегменте в целом. Ещё во время строительства комплекса велась кинохроника событий, которая запечатлела такие ключевые моменты, как перекрытие реки Енисей, а также паводок 1979 года и ввод в эксплуатацию турбины № 1. На территории уже возведённой станции в 1982 году снимался художественный фильм «Требуются мужчины» о работе бетонщиков. В 2019 году выйдет на экраны кинофильм о трагедии 2009 года. В частности, «Русская фильм группа» приступает к созданию ленты «Второй гидроагрегат», посвящённой аварии на ГЭС. Бюджет картины составит 800 млн рублей. Создатели фильма рассчитывают на поддержку «РусГидро». Руководство компании уже ознакомилось со сценарием.
С трагическим происшествием 2009 года связаны и два памятника. Первому из них, посвящённому строительству станции, приписывают мистическую связь с трагическими событиями, поскольку он был открыт ещё за год до аварии. Скульптурная композиция включает импровизированную трещину, в которую, по замыслу создателей, волей человека загоняется стихия. Изображены и русалки в волне, а по мнению местных жителей — это, скорее, тонущие женщины.
Сразу после открытия монумент посчитали недобрым знаком. Людская молва не заставила себя ждать после катастрофы — заявлялось, что беду напророчил памятник. Второе тематическое скульптурное произведение было создано уже после аварии в честь её ликвидаторов. Памятник установили в Черёмушках. На самой станции существует специальный музей, посвящённый её строительству и эксплуатации. Тем не менее, в связи с закрытостью ГЭС, посещение музея возможно только через экскурсионные бюро и лишь по согласованию с руководством и службой безопасности станции.
Более чем полувековая хронология строительства, эксплуатации и совершенствования Саяно-Шушенского комплекса, невероятные усилия тысяч людей и сотен предприятий, направленные на реализацию эпохального проекта возведения самой мощной ГЭС России — всё это сложно уместить в несколько скупых страниц текста. Тем не менее, мы надеемся на то, что сумели показать хотя бы маленькую частичку большой истории рождения важнейшей гидроэлектростанции страны.
