Бразилия является одной из самых “гидроэнергетических” стран мира, по суммарной мощности ГЭС она находится на втором месте, уступая лишь Китаю. Гидроэлектростанции общей мощностью более 100 ГВт обеспечивают более 70% энергопотребления страны.
Исторически, гидроэлектростанции строились главным образом в южной и западной части Бразилии, в бассейнах рек Парана и Сан-Франциску. Но к концу 1980-х гидроэнергетический потенциал здесь был уже в целом освоен, и взоры бразильских гидроэнергетиков обратились к бассейну крупнейшей реки мира – Амазонки.
Бассейн Амазонки обладает огромным гидроэнергетическим потенциалом, который при этом далеко не прост в освоении. Амазонка и ее притоки являются в основном равнинными реками, и для того, чтобы избежать огромных площадей затопления, необходимо очень тщательно выбирать створ. Другая проблема – большая удаленность мест размещения потенциальных ГЭС от центров потребления. И наконец, сложные условия строительства – отсутствие инфраструктуры, сельва с жарким и влажным климатом.
Проведенные изыскания позволили найти два створа на крупном притоке Амазонки – реке Мадейра. Для понимания, расход воды в устье этой реки составляет 30500 м3/с – что на треть больше, чем у Енисея, самой многоводной реки России. В среднем течении реки, недалеко от границы с Бразилией, на реке имелись порожистые участки, позволявшие построить две мощные ГЭС с небольшими площадями затопления.
Строительство двух гидроэлектростанций, получивших названия Санто-Антонио и Жирау, было начато в 2008 году, уже в 2012 году были пущены первые гидроагрегата, а на полную мощность ГЭС были выведены в 2016 году. Мощность ГЭС Санто-Антонио составляет 3580 МВт, Жирау – 3750 МВт. Схожесть природных условий привела к тому, что основные конструктивные решения обеих ГЭС близки.
Стремление минимизировать площади затопления привело к концепции очень низконапорных гидроэлектростанций, с напором 13,5 – 15 м. Это, в свою очередь, обусловило выбор горизонтальных капсульных гидроагрегатов, причем крупнейших в мире в своем классе. А значительные расходы воды в реке привели к тому, что таких гидроагрегатов понадобилось много. Очень много!
На ГЭС Санто-Антонио установлены 50 гидроагрегатов мощностью по 71,6 МВт, на ГЭС Жирау – столько же, но мощностью 75 МВт. Чтобы их разместить, на ГЭС Санто-Антонио имеется сразу четыре (!) здания ГЭС, на Жирау обошлись тремя. Впечатляет и пропускная способность водосбросов – 84 000 м3/с на Санто-Антонио и 82 000 м3/с на Жирау.
Нестандартные решения потребовались и для выдачи мощности ГЭС. Для этого в западную часть Бразилии была проложена двухцепная ЛЭП постоянного тока напряжением ±600 кВ, позволяющая передавать по каждой цепи 3150 МВт. Ее длина составляет 2500 км – на тот момент она была самой длинной ЛЭП постоянного тока в мире, да и сейчас входит в тройку лидеров.