(аспирант), (научный сотрудник), (зам. директора ПРЦВШ (филиал) РГУИТП)
АНАЛИЗ ПОТЕНЦИАЛЬНЫХ ВОЗМОЖНОСТЕЙ ПОЛУЧЕНИЯ ЭНЕРГИИ ЗА СЧЕТ ЭНЕРГИИ МАЛЫХ РЕК ПЕНЗЕНСКОЙ ОБЛАСТИ
г. Пенза Пензенский филиал РГУИТП
Гидроэнергетика – отрасль, использующая энергию, сосредоточенную в потоках водных масс в русловых водотоках и приливных движениях. Чаще всего используется энергия падающей воды. Для повышения разности уровней воды, особенно в нижних течениях рек, сооружаются плотины. В данной статье рассматривается перспектива развития малой гидроэнергетики Пензенской области и корректировки энергетического баланса региона.
Территория Пензенской области расположена в лесостепной правобережной части Среднего Поволжья, на западном склоне Приволжской возвышенности, междуречном Волго-Донском пространстве, в бассейнах верхнего течения рек Суры, Хопра, Мокши, Вороны, Выши и их притоков; характеризуется привлекательным многообразием рельефных, почвенных и климатических условий, растительного и животного мира. Площадь Пензенской области составляет 43,3 тыс. км2, из которых 10 тыс. км2 покрыто лесными массивами, 6 тыс. км2 заняты оврагами, балками, крутыми склонами и пойменными террасами рек. Эта особенность области весьма перспективна для рассмотрения перспектив развития малой гидроэнергетики. Остальная территория области используется для земледелия.
Из возвышенностей выделяются Сурско-Мокшанская возвышенность и Керенско-Чембарская гряда с полого-увалистой равниной в западной части области.
Современный рельеф характеризуется наличием плоских возвышенных водоразделов, хорошо разработанными и широко распластанными речными долинами. Общее превышение водоразделов над руслами рек составляет 115–143 м.
Восточная часть области – высоко приподнятая возвышенность, расчлененная речной и овражно-балочной сетью с её глубиной вреза 130 – 160 м. Водоразделы плоские со сложными очертаниями. Рельеф имеет структурно-ступенчатый характер с плоскими водораздельными пространствами. Долины рек узкие и глубокие имеют ассиметричное строение.
Самый высокий рельеф находится на Сурском водораздельном плато (отрог Сызранской гряды), расчлененном глубокими долинами правобережных притоков Суры: Качимки, Метлей, Шкудимки, Тешняра, Катмиса, Уранки, Юловки, Ишимки, Вяди, Айвы и Инзы. Эта территория имеет сложные очертания и высокое положение в рельефе (200 – 300 м абс.). Наибольшая абсолютная высота в истоковой части Суры составляет 300 – 310 м. Рельеф многообразный, склоны неравномерно покатые овраги и балки, крутые, обрывистые, холмообразные поднятия образуют горные гряды и плоскогорья с иногда выраженными вершинами. Преобладают сосновый, дубовый и лиственные леса.
Территория области характеризуется недостаточным и неустойчивым увлажнением с колебаниями годового количества атмосферных осадков ± 35 – 40 %, но более умеренным климатом по сравнению с Самарской, Саратовской и Волгоградской областями.
В целом территория области имеет сложный и многообразный рельеф и ландшафт, во многом напоминающий Прикарпатье, значительную геоморфологическую расчлененность, сравнительно развитую речную сеть с живописными террасным, пойменным строением, большое разнообразие почво-грунтов, растительного и животного мира, что создает благоприятные условия для создания зон отдыха, охотничьих и рыболовных угодий, развитие туризма при высокоразвитой инфраструктуре, высокопродуктивном сельском хозяйстве и при условии развития экологически чистой гидроэнергетики.
Территория области отличается широко-развитой системой основных водоносных горизонтов используемых подземных вод и гидрогеологических разрезов территории области, которую объединяет Сурско-Хоперский большой артезианский бассейн.
Речной сток ориентировочно составляет 5 - 5,5 км3 ежегодно, объем весеннего стока в расчетный по водности год составляет 1,9 - 2,2 км3 (считается самый маловодный из каждых пяти лет).
В целом гидрологический режим рек Пензенской области изучен недостаточно. В области проведена инвентаризация рек, составлены унифицированные водохозяйственные паспорта на речные бассейны к началу 90-х годов ХХ столетия и требуется их корректировки.
Речная сеть практически полностью формируется внутри области и представлена тремя основными водными системами:
1. Волжской (река Сура с притоками);
2. Донской (реки Хопер и Ворона с притоками);
3. Окский (реки Мокша, Вад и Выша), фактически тоже Волжский.
Всего в области насчитывается 297 рек длиной от 10 до 297 км. Общая протяженность этих рек составляет 8 145 км. Малые реки являются притоками рек Суры, Хопра, Мокши, Вороны и Выши.
Сура является основной водной артерией области, имеет 144 притока, из которых наиболее крупные Кадада – 150 км, Уза – 188 км, Пенза – 78 км, Шукша – 84 км, Айва – 81 км, Инза – 123 км.
Хопер – левый приток Дона имеет 38 притоков, а его протяженность в пределах области составляет 185 км. Из притоков Хопра самыми крупными являются Сердоба длиной 103 км, Арчада длиной 67 км, Колышлей длиной 73 км.
Ворона имеет протяженность 94 км, а общая протяженность притоков 646 км. Наиболее крупные из них – Большой Чембар длиной 111 км и Сюверня длиной 38 км.
Мокша – вторая по величине река области имеет 45 притоков общей протяженностью 1596 км. Наиболее крупные из притоков реки Мокши: Вад – 78 км, Атмис – 144 км, Варежка – 68 км.
Выша – правый приток реки Цны имеет протяженность с притоками 759 км, из которых самые крупные притоки: Раевка – 66 км, Буртас – 57 км, Орьев – 51 км.
На территории Пензенской области находится 106 водохранилищ емкостью более 1 млн. м3, общей емкостью 882 млн. м3, из которых самое крупное Сурское водохранилище емкостью 560 млн. м3.
Имеются характеристики основных рек и их бассейнов в части их общей длины в границах области, площади водосбора, скорости речных вод в тысячах м3/сутки, м3/сек, а также сводные показатели водохранилищ и прудов и зеркальной площади по районам области. Требуется уточнение перечня и основных характеристик водохранилищ в части их характеристик, размера плотин, водосбросных сооружений, донных водовыпусков (диаметра и протяженности) по районам области.
Стоит отметить, что в России имеются организации, которые специализируются на разработке, серийном изготовлении, комплектной поставке и монтаже микро ГЭС мощностью от 3 до 100 кВт и гидроагрегатов для малых ГЭС единичной мощностью от 100 до 5 000 кВт (5 МВт). Основные технические решения, использованные при создании оборудования, выполнены на уровне изобретений и защищены патентами. Для региональных и местных администраций целесообразно при создании местных ГЭС заключать договора (контракты) на выполнение полного комплекса работ: о разработки схем использования гидротехнических ресурсов, бизнес-планов и проектов строительства ГЭС в первую очередь на имеющихся плотинах и до изготовления, монтажа и пуска в эксплуатацию оборудования микро и малых ГЭС стоимостью до 25 000 руб./кВт. Отдельно решаются вопросы установки электрооборудования, строительства местных ЛЭП и согласования с нагрузкой потребителей с учетом необходимости постоянной загрузки малой ГЭС.
В целом целесообразно разработать Комплексную Региональную Программу эффективного использования гидроэнергетических ресурсов малых рек Пензенской области со строительством широкой сети микро ГЭС и малых ГЭС как для фермерских хозяйств, так и для сел и деревень, районных центров и поселков, зон отдыха, туризма с одновременным строительством при необходимости очистных сооружений, систем водоснабжения, оросительных систем и питьевых водоводов, максимально используя уже существующие плотины после их ревизии.
В настоящее время г. Пенза и районы Пензенской области обеспечены собственной электрической энергией, производимой ТЭЦ-1 (385 МВт), ТЭЦ-2 (16 МВт) г. Пензы и ТЭЦ-3 (13 МВт) г. Кузнецка только на 46 %. Т. е. в целом муниципальные образования Пензенской области являются дотационными. Критическое состояние основной энергетической системы РАО «ЕЭС России» из-за сильной изношенности оборудования и связанный с этим процесс постоянного выбытия энергооборудования вместе с мощностями вырабатываемой ими энергии, а также малый объем вновь вводимой мощности в год, т. е. на порядок меньше по сравнению с советским периодом, например 0,4 - 0,6 ГВт электрической энергии в последние годы вместо 6 - 12 ГВт в советское время в год определяет рост потребности в электроэнергии над её генерацией. Кроме того, существующая энергосистема РФ отличается низкой эффективностью, и требуется глубокая ее модернизация и перевод ее на современные технологии, а с учетом ожидаемого истощения в ближайшие 20 - 30 лет основных запасов нефти и газа требуется проводить модернизацию энергосистемы России на новых альтернативных источниках энергии. Если учесть, что процесс крупного перевооружения энергосистемы России займет по продолжительности более 10 - 15 лет, то развитие муниципальных образований как в Пензенской области, так и в других дотационных по энергетике регионах России практически приостановится («заморозится») на долгий срок. Практическим выходом из критического состояния кризисной энергетики России в самое ближайшее время является переход на интенсивное развитие в муниципальных образованиях малой энергетики, которая приобретает как за рубежом, так и в нашей стране широкую популярность и технико-экономическую целесообразность.
Возможность практической реализации проекта развития малой гидроэнергетики на территории Пензенской области обеспечивается уже имеющимся заделом в виде 105 имеющихся плотин на реках Пензенской области объемом в 861 млн. куб. м воды, что позволит с минимальными затратами получить электроэнергию с общей мощностью до 15 – 15 МВт на I этапе. При дальнейшем комплексном развитии малой гидроэнергетики со строительством широкой сети микро ГЭС или малых ГЭС можно обеспечить общую вырабатываемую мощность до 500 МВт с одновременным решением целого ряда вопросов водоснабжения, мелиорации, развитой системы отдыха, туризма, рыбоводства, рыболовства и охоты, надежным обеспечением электроснабжением фермерских хозяйств, сел, районных центров при достаточно низких ценах за 1 кВт электрической мощности, повышения надежности реализации инновационных проектов в области развития муниципальных образований.
На строительство малой ГЭС на реке Сура в Республике Мордовия в районе с. Ковылкино организацией ОАО «Мостотряд № 20» г. Пензы (на имеющейся плотине) с установкой двух гидроагрегатов мощностью по 330 кВт, подводящих и отводящих труб, строительства здания для электрооборудования было затрачено 35 млн. руб. или 53 000 руб./кВт.
С учетом представленных выше материалов по гидроресурсам Пензенской области, наличия 105 плотин бизнес-план целесообразно составлять после принятия решения по сооружению малой ГЭС с привязкой к конкретной плотине.
Энергия малых рек является одним из основных перспективных ВИЭ в Пензенской области. Кроме того, целесообразно использование его совместно с другими местными источниками энергии, такими как энергия ветра, солнца и биологических отходов. Таким образом, оптимизация комплексного использования местных энергетических ресурсов является актуальной задачей, решение которой способно улучшить энергетический баланс региона и, частично, способствовать решению экологических проблем.
Статья подготовлена в рамках реализации проекта «Исследование возможностей комплексного использования местных возобновляемых ресурсов для организации эффективного энергоснабжения региона» ФЦП «Научные и научно-педагогические кадры инновационной России ( гг.)».
Список литературы.
1. Ресурсы и эффективность использования возобновляемых источников энергии в России / , , и др. – С. Пб.: Наука, 2002. – 314с.\
2. Удалов источники энергии. Новосибирский государственный технический университет, 2009. – 444 с.
3. Официальный портал Правительства Пензенской области http://www. *****/
