Кыргызстан обладает огромными запасами гидроресурсов, поэтому стратегией развития энергетического комплекса страны, бедной на нефть и газ, является максимальное использование этих ресурсов путем строительства как крупных, так и малых ГЭС. Строительство крупных ГЭС требует привлечения достаточно огромных инвестиций и длительные сроки строительства, то малые ГЭС в этом отношении более привлекательны и наиболее эффективны с точки зрения затрат финансовых средств, сроков строительства, возможности быстрого возврата средств, позволяют достаточно эффективно и локально обеспечить электроснабжение потенциальных потребителей.

Вместе с тем, население страны растет, объем вырабатываемой электроэнергии не хватает. Только в этом году страна до 4,0 млрд. кВт.ч импортировали из соседних стран. Помимо прямых экономических убытков такое положение серьезным образом влияет на деловой и инвестиционный климат в стране. Для ускоренного наращивания энергетических мощностей внимание уделяется малым ГЭС и другим источникам ВИЭ. Благодаря этому за последние пять лет количество действующих малых ГЭС выросло вдвое. В перспективе 2030 г., наряду с крупными, предусмотрено строительство более 60 малых ГЭС.

Однако, традиционный опыт сооружения малых ГЭС, запущенные в разных регионах страны в последние годы, показывает, что не всегда обеспечивается гарантированная выработка электроэнергии в условиях высокогорья, многие малые ГЭС являются сезонными. Зимой, когда резко растет потребность в электричестве, выработка энергии из-за морозов резко падает так же, как и в летнее маловодье. Влияние таких негативных факторов можно избежать за счет поиска и применения других вариантов, позволяющих круглогодично использовать потенциал малых рек и каналов, особенно в равнинных условиях.

Во многих странах в текущий момент идет интенсивная работа по созданию новых технологий и оборудования с приемлемой ценой для использования рек и каналов равнинных зон. Равнины с более мягкими природно-климатическими условиями, обилием малых водотоков более приспособлены для создания генерирующих мощностей у водных источников. Вместе с тем, энергетический потенциал слабонаклонных равнинных малых рек совершенно не исследован в научном плане, и остается пока неосвоенным. Особенно это касается искусственных каналов, имеющие в своем составе водозаборы, распределительные и узлы, отстойники воды и др., столь необходимые для строительства малых ГЭС.

В контексте вышеизложенного, в рамках реализации распоряжения КМ КР за № 582 от 03.10.20.23 г. начаты исследования НИЦ «КОНАС» КГТУ в этом направлении. Исходя из результатов предварительно исследования, наш выбор сделан в пользу энергодефицитного и густонаселенного Чуйского региона КР. Численность населения области, включая жителей г. Бишкек составляют до 2,5 млн. человек, это третья часть населения всей страны. Чуйская область занимает ведущее место, как в аграрном секторе, так и в промышленности. Наибольшее количество малых рек и каналов также находятся здесь. Несмотря на такое положение, кроме Аламединского каскада малых ГЭС и нескольких построенных новых станций малой мощности отсутствуют другие ГЭС, использующие энергетический потенциал реки – Чу и каналов.

В этой связи, на данном этапе по результатам проведенных исследований на суд общественности выносится следующие пути строительства малой ГЭС на равнинных каналах, на примере, обводного Чуйского канала:

Первое. Генерация электроэнергии с использованием гидроэнергетических установок (ГЭУ) с погружным гидросиловым оборудованием. Это предложение было апробировано нами за счет трансфера и адаптации южнокорейской технологии на готовом фронте воды обводного Чуйского канала (ОЧК-1), который берёт своё начало от распределительного узла, размешенного чуть ниже от водосброса Быстровской ГЭС в Кеминском районе.

Гидрологический режим ОЧК-1 в течение ирригационного срока постоянен, фактический расход воды в период полива с апреля и по ноябрь почти не меняется. Вдоль магистрального канала имеется готовая инфраструктура в виде: ЛЭП, технологической дороги трансформаторной подстанции, а также размещены потенциальные потребители. Наличие готового фронта в виде бетонного канала прямоугольного сечения, инфраструктура, водоток с постоянным режимом течения воды в течение 7-8 месяцев, делают продвижение проекта, связанного со строительством малых ГЭС на ОЧК-1 не просто целесообразным, а крайне необходимым.

В силу невысокой стоимости и быстроты монтажа свободно-поточные ГЭС могут работать персонально – на конкретного потребителя, находящегося недалеко от источника энергии. Другие потребители, находящиеся ниже или выше по течению, могут получать необходимую им энергию с помощью таких же установок рядом с собой. Таким образом, электроснабжение децентрализуется, и не требуется протягивания дорогих многокилометровых ЛЭП с большими потерями, отчуждением земли под опоры и т. д.

Вместе с тем, в осенне-зимний период на 4-5 месяцев канал перекрывается. Отсутствие воды в осенне-зимний период приводит к длительному простою ГЭУ, влияющий в конечном счете на эффективность генерации электроэнергии.

Согласно результатам исследования, в этот период действующая ГЭС продолжает работать на пониженном расходе воды. Водоток на выходе из станции перенаправляется, при перекрытом канале, на сброс в реку. Использование пониженного расхода воды до основного канала в зимний период позволить в какой-то мере снизить простой оборудования. Для этого, ГЭУ с погружными турбинами должны обладать мобильностью – возможностью переноса в другое место. Такое предложение вполне реализуемо при модернизации южнокорейской ГЭУ. Она должна быть разбираемой и легкой по конструкции.

Второе предложение основано на использовании отдельных участков ирригационного канала. При строительстве малых ГЭС возникает необходимость в повышении их производительности за счет наращивания количества устанавливаемых модулей вдоль и поперек водотока воды.

Использование агрегатов таких конструкций в единичных количествах не дает экономического эффекта из-за значительной стоимости самих агрегатов и металлоконструкции ГЭУ. Масштабирование таких ГЭУ эффективно при наличии мест их размещения каскадным способом. В этом отношении ОЧК-1 идеален для строительства малых ГЭС, а наращивание количества устанавливаемых модулей вдоль и поперек течения водотока по всей длине канала позволяет достичь больших суммарных мощностей, соразмерных с мощностями средних/крупных ГЭС.

В контексте выше изложенного предлагается продолжить НИОКР в плане модернизации существующей конструкции ГЭУ с разработкой новых типов агрегатов, приспособленных для работы в диапазоне высоких расходов и сверхнизких напоров. В этом диапазоне параметров водотока, также представляет интерес применения ГЭС шнекового типа и др. Попутно следует рассмотреть вопросы использования автономных источников энергии для решения других задач, например, для машинного подъема воды из канала, генерации тепла для использования в коммунально-бытовых и промышленных объектах и т.п. Генерацию нужного объема электроэнергии предлагается достигать путем каскадного наращивания количества гидро-турбинного оборудования в канале, этому способствует его протяженность и постоянный режим водотока в течение 7-8 месяцев.

Ограничение воды в остальные месяцы можно преодолеть за счет технологии аккумулирования используемого водного ресурса на участке канала, занимаемой каскадом ГЭС. Это технология сравнительно «нова» для страны. Для ее реализации потребуется два накопительного бассейна с насосной станцией, качающей воду с нижнего на верхний бассейн. В качестве последнего могут быть использованы как сам канал, так и существующие гидросооружения вдоль него.

Третье. Объектом пристального внимания может служить планируемый к строительству канал ОЧК-2. Согласно схеме строительства, ОЧК-2 будет расположен параллельно существующему, протяженность такого канала будет равна 22 км. Гидрологический режим течения воды в ОЧК-2, как и в ОЧК-1 в течение ирригационного срока будет постоянен, проектный расход воды в период полива с апреля и по ноябрь принят, равным 75 м3 /сек.

Изучение местности вдоль трассы будущего канала показало, что до и после Быстровской ГЭС имеются отдельные участки, приемлемые для сооружения ГЭС других типов. Это участки отводных каналов для сброса воды, поступающей на ГЭС и ОЧК-1, в реку Чу, и левая сторона от действующей ГЭС, где планируется прокладка ОЧК-2. Рельеф местности с перепадом уровня до 30 метров поблизости с действующей ГЭС идеален для строительства каскада ГЭС как свободно-поточного, так и шнекового типов. После небольшой корректировки еще нереализованного проекта ОЧК-2, можно приспособить этот объект для двоякого (ирригационного и энергетического) назначения.

Таким образом, предложения, предлагаемые к реализации, не начинаются с нуля. Фактически, существуют уникальные заделы по строительству малых ГЭС в равнинных условиях. Совместная их реализация позволят сэкономить временные и финансовые ресурсы, минимизировав инвестиционные риски, связанные с неопределенностью на местах. Это шанс на готовом водном фронте в сжатые сроки, с минимальными рисками с привлечением инвестиций локально решать проблему электроснабжения энергодефицитной и густонаселенной территории страны.

Реализация данного проекта станет отправной точкой для масштабного освоения как гидроэнергетического потенциала малых рек и каналов, так и решения проблем, связанных с рациональными схемами размещения малых ГЭС новой конструкции на магистральных каналах водохозяйственных объектов с попутным решением ряда актуальных проблем в этой и других сферах.

Такой задел, аналогов которого в стране пока нет, позволит получить неоценимый научно-обоснованный материал в оценке перспектив использования малых рек республики для размещения на них ГЭС и оценке реальных возможных мощностей использования их гидроресурсов.

В целом решение поставленной задачи фактически позволит отработать все технические, расчетные, проектные, эксплуатационные и финансовые вопросы на основе научно-обоснованного подхода в деле последующей организации производства технологического оборудования и масштабного внедрения низконапорных малых ГЭС на практике.

Для реализации такого проекта потребуются: решительные меры и поддержка со стороны Кабинета министров КР, связанное с привлечением к финансированию различных инвестиционных фондов, грантовых и бюджетных средств, выделяемых на НИОКР для целевого финансирования; оперативное рассмотрение и решение вопросов на местах, возникающих в процессе продвижения проекта.

Арстанбек Асанов , д.т.н., профессор