Перші кроки канадської гідроенергетики

Починаючи з кінця 1800-х років в Канаді почали будуватися гідроелектростанції – від узбережжя до узбережжя. Так само, як будівництво національної залізної дороги допомогло підняти економіку Канади, так і розвиток гідроенергетики став вагомим фактором становлення сильної держави. Гідроенергетика дозволила канадцям задовольнити потреби в електроенергії та зробила їхній побут простішим і безпечнішим. Вона вдихнула життя у віддалені регіони, залучаючи туди промисловість та стимулюючи таким чином економічне зростання. Причому, все це завдяки поновлюваним джерелам енергії.

Першим прикладом використанням води для виробництва електроенергії стало водяне колесо, побудоване компанією Ottawa Electric Light на водоспаді Шодьєр у 1881 році. Отриману енергію використовували для живлення вуличних ліхтарів та місцевих млинів. А вже за декілька років ліхтарі на набережній Террас Дюфферін у місті Квебек яскраво світилися завдяки електростанції на водоспаді Монморансі, так само як і лампи Монреалю, що працювали на енергії станції на порогах річки Сент-Лоуренс. На півдні Онтаріо на водоспаді відкрилася найстаріша високонапірна гідроелектростанція в Канаді – ГЕС DeCew Falls 1, розроблена у 1898 році компанією Cataract Power для доставки електроенергії за понад 56 км до міста Гамільтон. Ця ГЕС і сьогодні – через 120 років – продовжує діяти.

Наприкінці ХІХ століття канадські та американські промисловці були вражені гідроенергетичним потенціалом Ніагарського водоспаду в Онтаріо та Шавініґан у Квебеку. Однак технологічної можливості транспортувати цю енергію на якусь значну відстань ще не існувало. Оскільки електроенергію можна було використовувати лише там, де вона вироблялася, промислові заводи будувались поблизу джерел електроенергії.

Компанія Shawinigan Water & Power Company змогла приборкати потенціал 400-кілометрової річки Сент-Моріс на початку 1900-х років. Завдяки збудованій ГЕС Shawinigan не лише народилося нове місто, але й до регіону було залучено декілька важливих галузей промисловості, включаючи целюлозно-паперову та алюмінієву. Врешті-решт, електроенергія з гідроелектростанції розподілялася на величезну територію. Завдяки «силі» води, тодішній Шавініган став одним з найбільш популярних та модернових міст країни.

Кілька компаній, наприклад алюмінієва Northern Aluminum Company, целюлозно-паперова Belgo-Canadian та твердосплавна Canada Carbide Company спрямували свої активи до Шавінігану саме через доступність води та електрики. Така модель розташування промислових потужностей поблизу води та гідроенергетичних об’єктів простежувалася у багатьох регіонах країни: на річці Нечако в Британській Колумбії, на річці Сагеней та на озері Сен-Жан у Квебеку, на Ніагарському водоспаді в Онтаріо та ін.

Перша передача електроенергії на далекі відстані в Канаді відбулася у 1897 році: станція Saint-Narcisse почала передавати енергію в місто Труа-Рів'єр, що знаходилося за 27 км. Через рік ГЕС Lower Bonnington на річці Котенай у південній частині Британської Колумбії почала передавати енергію аж за 51 км – на родовища золота, срібла, цинку та свинцю.

Активна розбудова у ХХ столітті

ХХ століття було свідком швидких нововведень та змін у розбудові гідроенергетики.

Генеруюча станція Pinawa, що була побудована у 1906 році на річці Вінніпег, стала першою гідроелектростанцією в Манітобі, що працювала весь рік. За 10 років з початку роботи ГЕС населення Вінніпег збільшилося вчетверо, що було найбільшим в історії міста розширенням. Крім того, вартість електроенергії впала з 20 центів за кВт-год до 3,3 цента. У провінції Манітоба і досі діє одна з найнижчих вартостей електроенергії у світі.

У 1920 році гідроенергетика давала 97% усієї електроенергії Канади. У 1923 році побудована ГЕС Great Falls на річці Вінніпег у Манітобі. У 1926 звели ГЕС Isle-Maligne – першу станцію в регіоні Сагей-Лак-Сен-Жан, що належала канадській металургійній компанії Rio Tinto Alcan.

Цікаво, що в цей же час в Україні зводилася перша ГЕС – Дніпровська. Її спорудження розпочалось у березні 1927 та вирішувало декілька проблем Придніпров′я: створювався потужний промислово-енергетичний центр, а також завдяки греблі ГЕС, що підняла рівень води у річці Дніпро на 37,8 м, утворилась можливість судноплавства від Чорного моря до Києва та вище. Вже 1 травня 1932 року було введено в експлуатацію перший гідроагрегат Дніпровської ГЕС. На той час потужність «первістка» гідроенергетики України становила 310 тис. кВт.

У 1936 році Манітоба навіть починає експортувати до США енергію, вироблену гідроелектростанціями. А у 1943 з’являється найбільша гідроелектростанція компанії Rio Tinto Alcan в Канаді – ГЕС Shipshaw у Сагей-Лак-Сен-Жан.

1940-1970-ті роки супроводжувалися сильним післявоєнним економічним зростанням та збільшенням населення. Гідроенергетика розбудовувалася не лише у Канаді, але й по всій Західній Європі, у Радянському Союзі, Північній Америці, Японії.

В Україні в цей час також активно розбудовуються ГЕС, що складуть «кістяк» гідроенергетики України: у 1951 почалися роботи з будівництва Каховської ГЕС; у 1954 – Кременчуцької, а у 1957 – Середньодніпровської ГЕС; Київську ГЕС побудовано в рекордно короткі строки з 1960 по 1968 роки; 1963 рік – це початок будівництва Київської ГАЕС; 1964 – Канівської, а 1973 – Дністровської ГЕС.

У 49-му в Канаді починається спорудження водосховища Нечако у провінції Британська Колумбія. В 1956 була зведена перша лінія електропередачі між провінціями Манітоба та Онтаріо. А через рік запрацювала перша гідроакумулююча станція Канади – ГАЕС Sir Adam Beck поблизу Ніагарського водоспаду.

Низька вартість отриманої гідроенергетикою електроенергії розглядалася як один з найкращих способів задоволення все більш зростаючого на неї попиту і була пов'язана з розвитком енергоємних виробництв, таких як алюмінієві плавильні та металургійні заводи.

Річки Манікуаган та Утардес у Квебеку мали величезний потенціал; але головним викликом було перенести електроенергію без втрат за сотні кілометрів до міст. Без можливості транспортувати не було сенсу розвивати гідроенергетику цих річок.

Поява можливості передачі електроенергії на далекі відстані відкрила нові ринки гідроенергетики. Хоча енергоємні галузі промисловості, такі як виплавка алюмінію або виготовлення целюлози та паперу, продовжували залишатися поблизу багатих на гідрогенергетичні об’єкти регіонів – таких як Морічі, Квебек або Сагей-Лак-Сен-Жан, віддалені міста також могли тепер отримувати електроенергію.

У 1965 році була побудована перша у світі лінія електропередач напругою 735 кВ довжиною близько 600 км, що з’єднала станції Manicouagan та Outardes з центральними районами міст Квебек та Монреаль. Через кілька років – у 1971, Манітоба почала розвиток високовольтної лінії постійного струму довжиною 900 км від Гіллама до Вінніпегу.

Ця технологія передачі високої напруги, що визнана одним з десяти головних інженерних досягнень Канади у ХХ столітті, здійснила революцію в енергетиці і дала можливість використовувати гідроресурси по всій території Канади. Технологія також застосовувалася у світі, наприклад, для лінії електропередачі, розробленої консорціумом канадських компаній у Венесуелі: між ГЕС Гурі та містом Каракас.

Відтак продовжують активно з’являтися нові гідроелектростанції по усій країні: ГЕС W. A. C. Bennett Dam у Британській Колумбії, ГЕС Daniel-Johnson у Квебеці, ГЕС Churchill Falls у Ньюфаундленд і Лабрадор. У 1973 році розпочалося будівництво грандіозного комплексу гідроенергетичних об’єктів «Затока Джеймс» на річці Ла-Гранд у Квебеку, що є каскадом 11-ти ГЕС потужністю 16000 МВт. За даними на 2008 рік цей комплекс забезпечував 25% усієї гідроенергетичної потужності Канади. Тут була зведена найбільша гідроелектростанція світу того часу – ГЕС Robert-Bourassa, генеруюча станція якої з 16-ма генераторами Френсіса знаходиться під землею. Встановлена потужність станції становить 5616 МВт, а водосховище має площу 2835 км². Головна гребля розташована на відстані 4,5 км від електростанції та має висоту 160 м. Водоскидну споруду станції довжиною 1,4 км ще називають Сходами Великанів.

У 1983 найдовша підводна кабельна лінія електропередачі з’єднала острів Ванкувер з континентом. У 1984 була введена в експлуатацію перша приливна електростанція в місті Аннаполіс-Роял у провінції Нова Шотландія.

У 1997 році 180 країнами світу, в тому числі й Канадою, був прийнятий Кіотський протокол – міжнародна угода про обмеження викидів в атмосферу парникових газів. Головна мета угоди: стабілізувати концентрацію парникових газів в атмосфері на рівні, який не допускав би небезпечного впливу на кліматичну систему планети. Але у 2011 році Канада вийшла з Кіотського протоколу. Торонто не схвалив внесені до документу нові зобов`язання промислово розвинених країн щодо скорочення викидів в атмосферу вуглекислого газу. Аналітики вважають, що країна не хоче завдавати збитків процвітаючому нафтовидобутку у так званих "нафтових пісках". Канада стала першою країною, яка скористалася своїм правом відмовитися брати участь у Кіотському протоколі.

Сьогодення та майбутнє

Джерела виробництва електроенергії в Канаді дуже різноманітні: природний газ, нафта, вугілля, атомна енергетика, біомаса, сонце, вітер та вода. Але саме гідроенергетика протягом багатьох років була провідним джерелом електроенергії для країни і її переважання триває до сьогодні. Наразі близько 475 гідроенергетичних об’єктів тут виробляють 355 ТВт-год на рік. Одна ТВт-год – це достатня кількість електроенергії для забезпечення потреб 40 000 будинків.

Гідроелектростанції Канади бувають найрізноманітніших типів та розмірів, починаючи від малих ГЕС – таких як Pickerton потужністю 70 кВт в Онтаріо, що забезпечує електроенергією лише кілька будинків, до дуже великих установок – таких як 5428 МВт ГЕС Churchill Falls в Лабрадорі, що виробляє достатньо енергії для освітлення трьох міст розміром з Ванкувер. Але, незалежно від розміру, усі вони є джерелами відновлюваної енергії.

Гідроенергетичні споруди Канади використовуються для декількох цілей: таких як судноплавство, рекреація, зрошення, боротьба з паводками, а також гідроенергетика.

Канада виробляє більшу частину своєї електроенергії за допомогою гідроенергетики з п'яти основних причин:

1. Доступність водних ресурсів.

2. Висока ефективність гідроенергетики.

3. Довгий термін служби електростанцій.

4. Конкурентна вартість виробленої електроенергії.

5. Електроенергія є «чистою» та отриманою з відновлюваних джерел.

Канада має розвинену гідроенергетичну мережу у всіх регіонах завдяки великій кількості річок. Найбільші провінції-виробники – це Квебек, Британська Колумбія, Манітоба, Онтаріо, а також Ньюфаундленд і Лабрадор, з показником у 95% від загальної генерації гідроенергетики Канади.

З розрахунку на душу населення Канада використовує у 20 разів більше електроенергії з «води», ніж в середньому у світі. Попереду лише Норвегія, що якимось чином генерує у 50 разів більше в середньому на душу населення. Численні прогнози щодо низьковуглецевого майбутнього передбачають, що Канаді необхідно буде додати в енергетичну мережу ще більше енергії «води» в найближчі десятиліття.

Але в той самий час активна розбудова гідроенергетики означає, що не настільки хороші успіхи Канади у виробітку енергії з інших відновлюваних джерел як то сонце, вітер, термальні підземні води та біомаса. Порівняно з Данією (24% енергії з не гідроенергетичних відновлювальних джерел), Португалією (16%) та Німеччиною (13%), Канада, наприклад, у 2016 році виробила крихітні 3%, що трохи нижче середнього світового показника. Очікується, що ситуація зміниться в найближчі роки, коли провінції та території активніше звернуться до інших відновлюваних джерел.

51% усієї енергії Канади використовується промисловістю, 23% – у транспортуванні. Житлові та комерційні потреби забирають 14%. Іншими словами, велика промисловість – шахти та нафтопереробні заводи, що використовують більшу частину електроенергії, часто є суб'єктами, що отримують пільги або субсидії на викиди.

Висока залежність промислового сектору від викопного палива означає, що в Канаді екстремальна кількість енергії в розрахунку на кожний долар ВВП. Хоча країна поступово зменшує кількість шкідливих викидів, їй все ще далеко до рівня «низьковуглецевих» економік Данії чи Великобританії.

Існуючі гідроелектростанції можуть не лише продуктивно працювати десятиліттями, але й з часом підвищувати ефективність завдяки модернізації. ГЕС та ГАЕС мають тривалий термін експлуатації, який до того ж можна продовжити за допомогою ремонту та реконструкції. Досі працює ГЕС Pointe du Bois – найстаріша діюча гідроелектростанція провінції Манітоба, що була побудована у 1909-1911 роках. А ГЕС Beauharnois у Квебеку нещодавно відзначила своє 75-ліття. До слова, славетна українська ДніпроГЕС цьогоріч святкуватиме своє 88-річчя.

На сьогодні Канада все ще має величезний гідроенергетичний потенціал – удвічі більший за теперішні потужності. Розвиток гідроенергетики планується та впроваджується по всій країні. Проєкти варіюються від великих до дрібних, від ГЕС до ГАЕС, із залученням як усталених і перевірених технологій, так і нових з використанням енергії припливів та хвиль.

Гідроенергетика також сприяє зміцненню економіки країни, створюючи десятки тисяч робочих місць для обслуговування та реконструкції гідроелектростанцій, що виливається у сотні мільйонів доларів щорічно. Тільки, наприклад, у 2006 році Hydro-Québec – канадська державна компанія, що відповідальна за виробництво, транспортування і збут електроенергії в Квебеці, здійснила ремонтні роботи на загальну суму $441 млн.

З моменту появи першого гідроенергетичного проєкту наприкінці ХІХ ст., гідроенергетика Канади сприяла побудові процвітаючої і багатої на енергію нації. Потужність води дає чисту електроенергію, тим самим підтримуючи розвиток промисловості та торгівлі. Це у свою чергу розвиває місцеву економіку шляхом покращення доступу до об'єктів охорони здоров’я, освіти та забезпечує підвищення якості життя загалом. Таким чином гідроенергетика продовжує робити внесок у майбутнє економічне зростання Канади, забезпечуючи чисту електроенергію як для побутового, так і для промислового використання.

Довідка: Укргідроенерго – провідна гідрогенеруюча компанія, що забезпечує енергетичну стабільність і безпеку України, сприяє соціальному, економічному розвитку та конкурентоспроможності держави. Серед пріоритетів компанії: енергоефективність та екологізація виробництва електроенергії, а також охорона довкілля та мінімізація впливу на навколишнє середовище. Укргідроенерго покриває пікові навантаження, регулює частоту і потужність мережі, а також створює мобільний аварійний резерв у об’єднаній енергосистемі України. ГЕС та ГАЕС забезпечують балансування ОЕС, у тому числі і для компенсації небалансів, створених виробниками за «зеленим» тарифом. До складу компанії входять десять станцій на річках Дніпро та Дністер: Київська ГЕС та Київська ГАЕС, Канівська ГЕС, Кременчуцька ГЕС, Середньодніпровська ГЕС, Дніпровська ГЕС-1 та Дніпровська ГЕС-2, Каховська ГЕС, Дністровська ГЕС та Дністровська ГАЕС. Канівська ГАЕС та Каховська ГЕС-2 знаходяться в процесі підготовки до будівництва.

За посиланнями можна ознайомитися з історією та фактами про гідроенергетику Ісландії, Норвегії, Бразилії, Венесеули, Японії.

Марина Мальон

За інформацією Waterpower Canada, Hydro Review, The Narwhal

Фото: @bchydro