Цена прибыли: как ГЭС становятся бомбой замедленного действия
Гидроэлектростанции (ГЭС) давно рекламируются как один из столпов «зеленой» энергетики — надежные и «экологически чистые» источники энергии. Однако за этим фасадом скрываются серьезные и зачастую недооцененные риски, способные привести к масштабным катастрофам. Недавние трагедии, такие как прорыв плотины Се-Пиан Се-Намной в Лаосе в 2018 году, Сардобинской ГЭС в Узбекистане в 2020 году и разрушение ГЭС Тиста-III в Индии в 2023 году, служат мрачным напоминанием о том, что вода, удерживаемая гигантскими бетонными сооружениями, несет в себе колоссальную разрушительную силу.
Особую тревогу у специалистов вызывают так называемые «слабо регулируемые каскадные ГЭС». В отличие от крупных гидроэлектростанций с огромными водохранилищами, способными накапливать воду в течение сезонов, эти объекты имеют ограниченную емкость, которой хватает лишь на суточное регулирование. Они часто строятся в виде каскада — цепочки гидроэлектростанций на одной реке. Такая конфигурация создает эффект домино: авария или даже просто экстренный сброс воды на одной, верхней, станции может вызвать цепную реакцию, перегружая нижестоящие плотины и многократно увеличивая риск катастрофического прорыва.
Фундаментальная проблема эксплуатации таких ГЭС заключается в неразрешимом конфликте интересов, который ставит на одну чашу весов экономическую выгоду, а на другую — безопасность миллионов людей. Операторы ГЭС стремятся получить максимальную прибыль, поддерживая высокий уровень воды в водохранилище для большей выработки электроэнергии. Руководство энергосистемы требует от ГЭС гибкости для сглаживания пиков потребления и компенсации нестабильной выработки ветряных и солнечных станций. А службы, отвечающие за безопасность плотин, наоборот, настаивают на поддержании низкого уровня воды, чтобы иметь достаточный резервный объем на случай внезапных паводков, вызванных экстремальными осадками, которые становятся все более частыми из-за изменения климата.
Когда операторы ГЭС в погоне за прибылью или по требованию энергосистемы поддерживают высокий уровень воды в верхнем бьефе (уровень воды перед плотиной), они сознательно сокращают так называемый «запас безопасности». Ученые вводят такой показатель, как «аварийное время» — время, за которое водохранилище переполнится и вода хлынет через гребень плотины, если приток будет максимальным, а сброс — минимальным. Оптимизация ради экономической выгоды сводит это «аварийное время» к минимуму, не оставляя диспетчерам ни времени, ни возможностей для реагирования в чрезвычайной ситуации. Фактически, каждый дополнительный рубль, заработанный на высокой воде, уменьшает шансы на предотвращение катастрофы.
Эти тревожные выводы подтверждаются новым научным исследованием, опубликованным в международном журнале Renewable Energy. Группа ученых разработала сложную двухуровневую математическую модель, которая имитирует управление каскадом ГЭС с учетом всех конкурирующих задач: максимизации дохода, обеспечения стабильности энергосети и минимизации риска переполнения плотины. Модель анализирует наихудшие сценарии, используя методику «условной стоимости под риском» (CVaR), и наглядно демонстрирует, что повышение экономической эффективности напрямую ведет к снижению безопасности и увеличению рисков для энергосистемы.
Ситуация усугубляется все более активной интеграцией в энергосистему ветряной и солнечной энергетики. Их непостоянная и труднопрогнозируемая выработка заставляет использовать ГЭС в качестве «балансирующего» инструмента. Гидростанции вынуждены работать в еще более рваном и непредсказуемом режиме, часто меняя мощность, что создает дополнительную нагрузку не только на оборудование, но и на систему управления водными ресурсами. Это постоянное маневрирование водой ради стабильности сети еще больше обостряет конфликт с требованиями безопасности, превращая плотины в заложников энергетического рынка.
Наибольшую опасность представляет именно каскадный характер расположения таких станций. Модель показывает, как стремление к выгоде на головной ГЭС каскада приводит к повышенным сбросам, которые создают критическую нагрузку на нижележащую станцию, чьи возможности по регулированию еще меньше. В условиях сильного паводка это может привести к неконтролируемой цепной реакции. Таким образом, локальная ошибка управления или экономически мотивированное рискованное решение на одной станции может стать причиной масштабной катастрофы, затрагивающей огромные территории вниз по течению реки.
Исследование безжалостно вскрывает опасную иллюзию абсолютной безопасности и «зелености» гидроэнергетики. Погоня за экономической выгодой и растущие требования нестабильных современных энергосистем превращают многие ГЭС, особенно слабо регулируемые, из источника чистой энергии в потенциальную «бомбу замедленного действия». Это требует коренного пересмотра подходов к управлению гидроэлектростанциями, где безусловный приоритет должен быть отдан безопасности, даже если это пойдет вразрез с сиюминутными экономическими интересами.
