Анализ потенциальных возможностей получения энергии за счет энергии малых рек Пензенской области

(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. *****/