пятница, 22 января 2016 г.

Бетонная стена на реке Замбези

Не форматная статья о тяжелой ситуации с монументальным инженерным сооружением (плотиной гидроэлектростанции) в мало кому интересной стране (Замбия) в Южной Африке. И что самое страшное, адекватных путей решения (читайте денег) данной проблемы в стране нет и не предвидится. Рассматриваемая ситуация также демонстрирует, как «бесконечная» (по мнению многих) энергия рек, может когда-нибудь заканчиваться. И африканская страна с тропическим климатом, где около 95% электроэнергии вырабатывалось с помощью гидроэлектростанций, начинает строить тепловую электростанцию, работающую на угле. Но обо всём по порядку…

Замбия. Немного о стране.

Республика Замбия – это государство в Южной Африке, не имеющая выхода к морю. Население страны составляет 14,2 миллиона человек. Площадь территории – 752,6 тысяч квадратных километров (70-ая страна в мире по занимаемой площади). Столица государства – Лусака с населением более 1,7 миллионов человек.
Замбия (желтым цветом) и её "соседи" на карте Африки
Самостоятельность страна получила в 1964 году, когда британский протекторат Северная Родезия провозгласил независимость и сменил название на современное. В это же время страну возглавил Кеннет Каунда, который и управлял Замбией до 1991 года. Его эпоха правления, называемая специалистами эпохой «строительства гуманизма», в которой преобладал социалистический тип хозяйства, привела страну к бедности: Замбия стала одним из самых беднейших государств в мире. По оценкам экспертов, более 80% населения этого государства сейчас живут за чертой бедности.
В 1991 году страна перешла к многопартийной системе. Параллельно с изменением политического строя в стране стала также меняться и экономика: Замбия начала переход к частному предпринимательству, что обеспечило определенный рост экономики страны.
Основой промышленности страны является медная промышленность. Данная горнодобывающая отрасль начала развиваться в колониальный период. В настоящее время страна также экспортирует нефть, в том числе рафинированную медь в Китай. Помимо меди в Замбии добываются цинк, серебро, золото, кобальт, селен и мрамор. Также в стране представлена обрабатывающая промышленность (сельскохозяйственное сырье), производство бумаги и сборка автомобилей.
Основные направления экспорта – Швейцария, ЮАР, Китай, США и Танзания. В данные страны Замбия поставляет медь, кобальт, электричество и табак.


Бетонный гигант Замбии

Более 95% необходимой электроэнергии Замбии получает от гидроэлектростанций (ГЭС), самой крупной из которых в стране является ГЭС Кариба на реке Замбези в районе ущелья Кариба на границе с Зимбабве. Строительство данной ГЭС с плотиной было спланировано руководством Федерации Родезии и Ньясаленда (сегодня – Малави), и осуществлялось итальянской компанией Impresit еще в колониальное время с 1955 по 1959 годы по проекту французского конструктора Койна де Беллиер. Дополнительное время заняло непосредственно строительства гидроэлектростанций – вплоть до 1977 года. Общая стоимость строительства плотины и ГЭС в переводе на современные деньги составила $480 миллионов. При их сооружении только по официальным данным умерло 86 мужчин, а смертей детей и женщин никто в том время не считал...
Архивные кадры времен строительства плотины в ущелье Кариба. (фото из wikipedia.org)
Изначально идея по строительству ГЭС с плотиной принадлежит руководителям британской колонии Северная Родезия (сегодня – Замбия). В 1953 году они решили возвести данное гидросооружение полностью на своей территории на реке Кафуэ (самый большой приток Замбези). Электроэнергия от запланированной ГЭС должна была обеспечить северные районы Замбии – Коппербельт, где находились основные рудники по добыче меди. Реализация данного проекта оказалась бы менее грандиозной и затратной, но правительство британской колонии Южная Родезия (одна из самых богатых колоний в том регионе, сегодня – Зимбабве), настаивала на строительстве дамбы с ГЭС в ущелье Кариба на границе колоний. В итоге был принят к реализации именно вариант, на котором настаивало руководство Южной Родезии.
Архивные кадры времен строительства плотины в ущелье Кариба. (фото из wikipedia.org)
Примечательно, что после обретения Замбией независимости в 1964 году страна всё же построила запланированные ГЭС на крупнейшем притоке Замбези: ГЭС в Верхнем ущелье на реке Кафуэ (Kafue Gorge Upper Power Station, сооружена в 1967-1973 г.г., 6 гидроагрегатов по 150 МВт – суммарно 900 МВт электрической мощности) и Дамба Итежи-Тежи (Itezhi-Tezhi Dam, построена в 1974-1977 г.г., 2 агрегата по 60 МВт – суммарно 120 МВт).
Маршрут реки Замбези в Южной Африке
Основу ГЭС в ущелье Кариба составляет колоссальная бетонная плотина арочного типа с двумя искривлениями общей высотой 128 метров и длиной 579 метров. К слову сказать, что данная плотина не входит в ТОП-100 современных электроэнергетических гидросооружений, однако на те времена и для того региона её возведение явилось уникальным достижением.
Плотина сформировала водохранилище Кариба площадью 5400 квадратных километров, длиной 280 километров и максимальной глубиной 97 метров. Общая вместимость водохранилища составляет около 185 кубических километров воды.
При создании данного искусственного водохранилища были переселены более 57 тысяч человек народности Тонга по обоим берегам Замбези из Северной и Южной Родезии. При переселении люди не получили никакой компенсации. До сих пор переселенные семьи и их потомки живут далеко за чертой бедности.

Две самостоятельные электростанции – ГЭС Кариба

С двух сторон плотины были установлены электростанции: с южной стороны, принадлежащие Зимбабве 6 гидроагрегатов с установленной электрической мощностью по 111 МВт (суммарно 666 МВт), с северной стороны – шесть замбийских гидроагрегатов: два по 180 МВт, четыре по 150 МВт (суммарно 960 МВт). Общая установленная мощность обеих ГЭС на плотине Кариба составляет более 1,6 ГВт, однако даже такая установленная мощность не позволяет данной ГЭС входить в ТОП-100 современных гидроэлектростанций по своей суммарной установленной мощности. Годовая выработка электроэнергии на ГЭС составляет около 6400 ГВт∙ч электроэнергии.
Работающий водосброс на плотине ГЭС Кариба
Южная электростанция находится в эксплуатации с 1960 года. В процессе эксплуатации данной ГЭС все шесть гидроагрегатов были модернизированы с увеличением единичной установленной электрической мощности с 111 МВт до 150 МВт, тем самым увеличив суммарную установленную мощность «южной» электростанции ГЭС Кариба – до 750 МВт. В 2013 году было объявлено о планах увеличения мощности данной ГЭС на 300 МВт. Ориентировочная стоимость указанной модернизации ГЭС – $319 миллионов. В качестве инвестора по данному проекту уже выступили китайские подрядчики. Инвесторы из Азии были привлечены в рамках политики Зимбабве «посмотрите на Восток», после имевших место конфликтов страны с Западными странами. В середине 2014 года китайские строители приступили к модернизации ГЭС на южной стороне плотины, а окончание указанных работ намечено на 2019 год.
"Южная" ГЭС на плотине Кариба
Северная электростанция, как упоминалось ранее, была введена в эксплуатацию лишь в 1977 году. По проекту на ней были установлен 4 гидроагрегата с электрической мощностью по 150 МВт. Два гидроагрегата по 180 МВт были введены в работу лишь в декабре 2013 года.

Экологические проблемы

Возведение подобного гидросооружения не могло не сказаться на экологии региона. В процессе строительства дамбы с 1958 по 1961 годы было перемещено на другие территории более 6000 крупных животных. Данная операция получила символичное название – «операция Ной» по имени библейского праведника.
Плотина ГЭС Кариба контролирует более 90% от общего стока воды реки Замбези. Из-за этого происходит резкое изменение флоры и фауны вниз по течению реке Замбези, по сравнению с районом водохранилища.
 Водохранилище Кариба
В 2008 году специалисты оценили, что сильный дождь может привести к выбросу воды из плотины, что заставило бы эвакуировать по меньшей мере 50 тысяч человек вниз по течению реки Замбези.
Однако уже в марте 2010 году после открытия шлюзов на плотине из-за переполненного водохранилища потребовалась эвакуация около 130 тысяч человек, живущих в пойме реки Замбези вниз по течению после плотины Кариба.
В марте 2014 года была организована техническая конференция по обсуждению главных проблем плотины ГЭС Кариба. В своих докладах специалисты сообщили, что основание, на котором установлена плотина существенно ослаблено и появляется реальная возможность разрушения дамбы, если не будут предприняты необходимые меры по её ремонту и реконструкции.
Аналогичную информацию представили журналисты BBC в своей статье от 3.10.2014, когда сообщили, что «ГЭС Кариба находится в аварийном состоянии». Они отметили, что плотина построена в 1959 году на твердом базальтовом основании. Но за более чем полвека сбрасываемая с плотины вода образовала внушительных размеров «кратер» на дне водоёма у основания дамбы. Инженеры бьют тревогу и предупреждают, что без срочного ремонта, плотина ГЭС просто на просто рухнет, и тогда мощный поток воды, подобно цунами, разрушая всё на своем пути, пронесется по долине реки Замбези, достигнув за несколько часов территории Мозамбика, где также выведет из строя плотину самой мощной гидроэлектростанции в Африке – Кахора-Баса (общая установленная электрическая мощность указанной ГЭС – 2075 МВт). Тем самым будет остановлено около 40% всех мощностей гидроэлектростанций во всей Африке. Поток воды окажет влияние на многочисленных представителей флоры и фауны в долине реки Замбези, а также поставит под угрозу более 3,5 миллионов человек, живущих на указанных территориях.

Истощающиеся запасы воды в долине Замбези и как следствие проблемы с электроэнергией

Водохранилище ГЭС Кариба в конце прошлого года было наполнено менее чем на 14% от своего максимума. Для сравнения – в позапрошлом году в это же время – на 51%, а в середине ноября прошлого года на ~21%.
Уменьшение водных запасов связано как с засухой, в том числе из-за явления Эль-Ниньо, так и с ростом водопотребления в Замбии и Зимбабве. Более половины регионов страны в последние годы получают осадков ниже климатической нормы во время ежегодного сезона дождей.
Уровень воды в декабре 2015 года в водохранилище Кариба составлял 477,57 метров над уровнем моря при минимуме в 475,5 метров, необходимом для обеспечения работы гидроагрегатов на ГЭС. Дефицит генерации в Замбии на конец года составлял около 1 ГВт – т.е. почти половину от пикового максимума электропотребления всех потребителей страны. Жилой сектор и малый бизнес периодически подвергаются специальным веерным отключения (плановые отключения электроэнергии) на срок до 14 часов в сутки.
Правительство Замбии предпринимает определенные меры по организации резервных источников генерации, например, дизель-генераторы на 200 МВт из Мозамбика на передвижных платформах. Параллельно строиться угольная тепловая электростанция на 300 МВт. Но для комплексного решения проблемы необходимы существенные средства, которых сейчас стране катастрофически не хватает: на мировых рынках значительна упала цена на медь – главный экспортный товар Замбии, из-за чего уже закрыты некоторые шахты и уволено более 10 тысяч горняков. Горнодобывающие компании, которые всё еще продолжают функционировать, часто вынуждены закупать более дорогую импортную электроэнергию.
Плотина ГЭС Кариба. Архивное фото
Министр энергетики Замбии Дора Силия заявляет, что данная ситуация является очень тяжелой и из-за «чрезвычайно опасного» минимума воды в водохранилище ГЭС Кариба, гидроагрегаты на данной электростанции вообще могут быть полностью остановлены. Поэтому Дора Силия будет «просить Богов, чтобы те послали обильные дожди и заполнили водохранилище Кариба». Однако как бы все это не привело к прорыву дамбы, в первую очередь из-за описанного ранее плачевного состояния плотины…