Гидроэлектростанции уже полтора столетия помогают получать чистую электроэнергию. Они не выбрасывают вредных веществ в атмосферу и при этом могут обеспечивать электричеством целые регионы. Разбираемся, как связаны современные ГЭС и древние водяные колеса, когда появилась первая подобная станция и как из энергии водного потока образуется электричество
Текст: Ольга Филимонова
Люди научились использовать силу воды еще до нашей эры. Около пяти тысяч лет назад уже существовали водяные колеса с лопастями или ковшами на ободе — простейший вариант гидравлических двигателей. С их помощью сначала поднимали воду на нужный уровень, затем научились присоединять к колесам механизмы, которые необходимо было привести в движение.
В 1878 году английский изобретатель Уильям Джордж Армстронг запустил первую в мире гидро-электростанцию. Ее мощности хватало лишь на одну дуговую лампу. Но уже в 1881-м на Ниагарском водопаде заработала ГЭС, способная питать 16 ламп. К концу 1880-х на территории США насчитывалось уже более двухсот подобных станций. Мощность их была невелика по сравнению с современными, но позволяла освещать большие пространства и обеспечивать работу сложных механизмов. Первая ниагарская ГЭС до наших дней не сохранилась, но энергию самого мощного водопада Северной Америки продолжают использовать и по сей день. Сейчас там работает крупная электростанция имени Роберта Мозеса.
В России первая ГЭС появилась в 1892 году на Алтае, на реке Березовке. Ее мощность составляла 200 киловатт. Агрегат питал электричеством оборудование для отвода воды из шахт Зыряновского рудника. Количество электростанций в конце XIX — начале XX века быстро росло, а после революции был составлен государственный план электрификации — знаменитый ГОЭЛРО. Согласно ему, за 10–15 лет нужно было построить 10 ГЭС общей мощностью более 500 мегаватт. Первой из них стала Волховская станция в Ленинградской области, ее запустили в 1926 году. Она работает по сей день и считается старейшей действующей в России.
Осмотреть Красноярскую ГЭС можно в ходе нашего круиза Байкальская сказка, Рыбинская ГЭС — одна из достопримечательностей другого нашего постоянного тура Серебряный маршрут.
Одной из самых крупных «коммунистических строек» в Советском Союзе стала Волжская ГЭС в Волгоградской области. В 1960-е годы она была крупнейшей электростанцией такого типа в мире. Волжская ГЭС стала частью Волжско-Камского каскада — самой крупной транспортно-водно-энергетической системы в Европе. Помимо Волжской, в нее вошли 11 ГЭС на Волге, Каме и Шексне: Жигулёвская, Чебоксарская, Рыбинская и другие.
Сейчас в России более ста ГЭС. Крупнейшая из них — Саяно-Шушенская, расположенная на реке Енисей: ее мощность — 6400 мегаватт. А самая большая ГЭС мира, китайская «Три ущелья», почти в четыре раза мощнее: 22 500 мегаватт.
Принцип работы всех плотинных гидроэлектростанций примерно одинаков. Чтобы турбина не останавливалась, нужно создать мощный и равномерный напор воды. Естественного течения рек для этого недостаточно, к тому же в разное время года скорость движения воды в них меняется. Поэтому для стабильной работы электростанции строят плотину: она перегораживает русло, перед ней река разливается и образует водохранилище. А за плотиной уровень воды остается прежним — за счет этой разницы создается постоянный напор.
Когда затворы плотины подняты, водный проток идет через них и приводит в движение гидротурбину. Механическая энергия предается на гидрогенератор, и он вырабатывает электричество, которое поступает на распределительные устройства, а потом подается по проводам линии электропередач.
Не для всех гидроэлектростанций строят плотины. Например, на горных реках с большим уклоном такие сооружения должны быть очень высокими и обходятся слишком дорого. В таких случаях здание ГЭС возводят в стороне от реки, а воду к нему подводят по специальным подземным каналам. Подобные станции называются деривационными. Больших водохранилищ для них обычно не строят, но рядом располагаются специальные бассейны, позволяющие регулировать напор.
Кроме выработки электричества, у ГЭС есть и другие задачи: плотины защищают территории от наводнений, с их помощью налаживают систему полива растений на полях. В водохранилищах разводят рыбу или устраивают на них пляжи и места для отдыха. А некоторые водохранилища и плотины становятся популярными у туристов достопримечательностями.
Волховская ГЭС
В городе Волхове Ленинградской области находится старейшая действующая ГЭС России, запущенная еще в 1926 году. Сейчас экскурсоводы показывают посетителям здание станции в стиле конструктивизм, смотровую площадку на берегу реки Волхов, оборудование машинного зала и саму плотину со шлюзами. Некоторые экскурсии включают также посещение дома-музея Генриха Графтио — инженера, который создал проект Волховской ГЭС.
Рыбинская ГЭС
Гидроэлектростанцию рядом с городом Рыбинском построили в 1940-х годах. Ее плотина перекрыла сразу две реки: Волгу и Шексну. Во время войны Рыбинская ГЭС снабжала электричеством всю Москву и Московскую область. Работает она по сей день, а здание электростанции в стиле сталинский ампир стало местной достопримечательностью: к нему устраивают экскурсии на теплоходах. Кроме того, рядом с плотиной можно увидеть самый большой памятник Рыбинска — монумент «Мать-Волга». Он изображает женщину в длинном платье: одна ее рука вытянута в сторону водохранилища и проплывающих мимо кораблей, другая сжимает свиток с чертежами.
Красноярская ГЭС
Плотина Красноярской ГЭС — известная достопримечательность в окрестностях города Дивногорска. В 1997 году ее изображение даже попало на 10-рублевую купюру. Здесь можно увидеть единственный в России судоподъемник, при помощи которого корабли преодолевают плотину электростанции. А недалеко от ГЭС находится смотровая площадка «Царь-рыба» с памятником енисейскому осетру. Это одно из самых популярных туристических мест в Сибири.
Саяно-Шушенская ГЭС
Самая мощная ГЭС России находится на реке Енисей, недалеко от Саяногорска. На ее плотине можно побывать с экскурсией: гостям показывают турбину, водосброс, через который уходят излишки воды, машинный зал, где установлены электрогенераторы, и другое оборудование. С нескольких смотровых площадок открываются виды на холмистые берега Енисея, саму реку и Майнское водохранилище. Также посетители могут увидеть памятник «Покорителям Енисея» и побывать в музее, посвященном истории строительства ГЭС
Волжская ГЭС
В 1958 году Волжскую ГЭС ввели в эксплуатацию, и до 1963-го она была крупнейшей в мире. Сейчас это нижняя ступень Волжско-Камского каскада, которая не только производит электричество, но и помогает организовать судоходство, подачу воды и орошение полей. Во время экскурсии по Волжской ГЭС можно увидеть ее здание, две плотины — земляную и бетонную, рыбоподъемник, благодаря которому сохраняется естественная миграция рыбы в Волге. Сооружения электростанции украшены монументальными мозаиками советских времен.
Чиркейская ГЭС
Самая мощная электростанция на Северном Кавказе с самой высокой в стране плотиной арочного типа — Чиркейская ГЭС в Буйнакском районе Дагестана: такие сооружения часто строят в горной местности, чтобы уменьшить их давление на окружающую породу. Высота Чиркейской плотины превышает 232 метра. Для туристов Чиркейская ГЭС открылась недавно — в 2021 году. Сейчас там можно увидеть тоннельный водосброс, похожий на гигантскую бетонную воронку, и посмотреть сверху на ущелье, по которому течет река Сулак. А еще туристы обращают внимание на необычный бирюзовый цвет воды в водохранилище: она приобретает такой оттенок из-за высокого содержания меди.
Новосибирская ГЭС
Это единственная гидроэлектростанция на реке Оби и первое из подобных сооружений на территории Сибири. Запустили ее в 1957 году. Здание ГЭС сейчас относится к архитектурным памятникам и охраняется государством. Во время экскурсии гости узнают интересные факты из истории создания гидроэлектростанции, прогуляются по берегу Новосибирского водохранилища, а затем смогут увидеть оборудование машинного зала, пульт управления турбинами и даже побывать внутри действующего энергоагрегата.
За каменной стеной
Гидроэлектростанции — закрытые объекты, попасть на которые обычно можно только по специальным пропускам. Но на некоторых из них для посетителей устраивают экскурсии. Ищем на карте России самые интересные электростанции, где можно увидеть действующее оборудование, памятник Матери-Волге, советские мозаики и плотину, в свое время изображенную на 10-рублевой купюре.
Фото: legion-media, Елена Иценко / Фотобанк Лори, Сайга / wikimedia.org, Александр Курганов, Виктор Карасев / Фотобанк Лори