«Если бы Нижнекамское водохранилище подняли до 64 метров, Казанка не обмелела бы»

Поднятие уровня воды до 64 метров поможет развитию судоходства

Тема наполнения Нижнекамского водохранилища, созданного в 1979-1981 годах, но так и не наполненного до отметки так называемого нормального подпорного уровня (НПУ) – 68 метров в Балтийской системе высот (БС), неожиданно актуализировалась.

Пресс-службы Минэнерго России и Президента Татарстана синхронно сообщили о состоявшейся 9 ноября в Москве рабочей встрече министра Николая Шульгинова с руководителем республики Рустамом Миннихановым. На совещании в том числе был рассмотрен и «вопрос целесообразности повышения уровня наполнения Нижнекамского водохранилища для увеличения загрузки Нижнекамской ГЭС». Подробности встречи не раскрывались.

Позднее представитель компании «Татэнерго» Айрат Мардиханов подтвердил, что поднятие отметки действительно обсуждается, но не до НПУ, а до отметки в 64 метра БС. Это предложение, ранее инициированное самой компанией, рассматривалась в январе 2020 года на совещании в Минэнерго РФ и было поддержано всеми участниками. Но сейчас у «Татэнерго» как собственника ГЭС и наиболее заинтересованной стороны в этом вопросе появился влиятельный соратник – Минтранс РФ, которому повышение уровня водохранилища нужно «в интересах судоходства».

«Понятно, что поднимать до 68 метров – просто даже с этической точки зрения не совсем корректно с нашей стороны лоббировать», – сказал Мардиханов, отметив, что за последние 30 лет в зоне затопления водохранилища возникли «незаконным способом населенные объекты».

«Инициативу даже не мы проявляли. Инициативу проявил Минтранс Российской Федерации, он говорит, что судоходство ограничено на Каме по этой причине. Нужно срочно поднимать (уровень водохранилища, – прим. Т-и). Поэтому Минтранс вышел с инициативой», – заявил Мардиханов.

Информационное агентство «Татар-информ» направило соответствующий запрос в Министерство транспорта России, однако на момент публикации ответ не поступил.

В Минэнерго РФ же ИА «Татар-информ» заявили, что вопрос о повышении уровня воды в Нижнекамском водохранилище «по сути является дискуссией между неэнергетическими водопользователями».

Газета «Коммерсант» ранее со ссылкой на источники в судоходном сообществе сообщала, что поднятие уровня воды до 64 метров БС действительно поможет, прежде всего, развитию судоходства на данном участке Камы, где глубина в летний период падает до трех метров, что ниже норматива в 3,6 метра. А по реке перевозится много нефтепродуктов и минудобрений на экспорт, а также значительный объем строительных грузов внутри Татарстана.

«Посмотрите, что происходит с Казанкой, она вся обмелела»

Нижнекамская ГЭС – последняя ступень Камской ветки Волжско-Камского каскада и единственная крупная ГЭС в России, входящая в состав регионального энергохолдинга.

С самого запуска в 1979 году станция работала при пониженной отметке водохранилища – 62 метра БС. В 2001 году уровень был поднят до 63,3-63,5 метра БС, в 2003 году правительства Татарстана, Башкортостана и Удмуртии (до Пермского края вода может дойти только при наполнении до 68 метров) согласились на это изменение, а в 2015 году оно было закреплено в обновленных Правилах использования водных ресурсов (ПИВР) Нижнекамского водохранилища, утвержденных Росводресурсами.

Для взятия новой высоты ПИВР снова придется менять, и заказчиком такой работы могут стать только Росводресурсы, которые и управляют режимами работы всех водохранилищ в стране – объектами федеральной собственности. Потребуется и небольшая реконструкция шлюза, но Росморречфлот готов на эти затраты.

При этом техническое задание на разработку новых правил Росводресурсы смогут выдать только после оценки возможного влияния нового уровня на территории Удмуртии, Пермского края и Башкирии. Эти регионы уже не одно десятилетие последовательно выступают против поднятия уровня водохранилища до проектной отметки – как минимум без проведения дорогостоящих работ по берегоукреплению, а также экологических экспертиз, геологических и гидрологических изысканий и даже опросов населения, районы проживания которого могут попасть под затопление.

Однако, по словам Айрата Мардиханова, против подъема уровня всего на 70 см соседние республики сейчас не возражают. «64 метра – уровень, при котором для регионов никакого отрицательного эффекта не будет, никаких затоплений населенных и промышленных объектов, которые были построены за это время, не предвидится. Улучшится судоходство, сельское хозяйство, водоснабжение Нижнекамска, который испытывает скачки при водоснабжении», – говорит представитель «Татэнерго».

Кроме того, даже такое промежуточное решение – подъем до 64 метров – позволит получить дополнительную регулирующую емкость в объеме более 1 куб. км, что поможет улучшить водный баланс на Нижней Волге в целом.

«Посмотрите, что происходит с Казанкой, она вся обмелела. Это тоже в том числе по причине нехватки регулирующей емкости водохранилища. Если бы мы Нижнекамское водохранилище подняли до 64 метров и выше, сейчас Казанка бы не обмелела, Куйбышевское водохранилище бы не обмелело, был бы нормальный уровень. Это глобальная проблема не только декарбонизации, просто нехватка регулирующей емкости воды, воды не хватает. Сейчас уровень Каспийского моря упал более чем на 1 метр и подпор у них снизился, и все больше и больше Астраханской и Волгоградской области нужно сбрасывать водные ресурсы. И вот тот бы 1 кубический километр, который бы мы имели на Нижнекамском водохранилище, мы бы сейчас обеспечили для Астраханской и Волгоградской областей. Поэтому крайне необходимо поднять уровень водохранилища», – сказал представитель «Татэнерго».

По оценкам компании, потенциальный рост выработки на Нижнекамской ГЭС за счет подъема уровня водохранилища приведет и к снижению стоимости электроэнергии для товаропроизводителей Татарстана. Впрочем, радикально ситуация в электроэнергетике республики вряд ли сильно изменится. Но и преуменьшать позитивные стороны от достижения 64-метровой отметки не стоит.

«Нижнекамскую ГЭС в советские годы просто не успели достроить»

Проектные изыскания на Каме проводили, начиная с 1930-х годов. Тогда для строительства Нижнекамского гидроузла было выбрано два участка – в Камских Полянах и у Набережных Челнов. К концу 1950-х предпочтение было отдано последнему. Там исследовали семь предполагаемых створов, в итоге плотину решено было расположить в наиболее подходящем по геологии месте «выклинивания» Куйбышевского водохранилища Жигулевской ГЭС, в 281 км от устья Камы и на 280 км ниже Воткинской ГЭС. Камская ветка Волжского каскада тогда уже практически сформировалась – пуск первого гидроагрегата Камской ГЭС произвели в 1954 году, Воткинской – пять лет спустя.

Строить Нижнекамскую ГЭС начали в 1963 году, но в начале 1970-х годов работы здесь замерли из-за переброски всех сил и средств на возведение КАМАЗа.

Перед запуском первого гидроагрегата в 1979 году водохранилище наполнили до отметки 62 метра БС – это был минимум, при котором турбины могли крутиться, а суда проходить через шлюз. Это традиционная схема запуска любой ГЭС: работа на пониженной отметке, которую все тогда считали временной, позволяла прямо в ходе продолжающегося монтажа гидроагрегатов окупать затраты на строительство объекта. Но в случае с Нижнекамской, а также Чебоксарской ГЭС «РусГидро», которую строили одновременно, но на Волге, в этой схеме произошел сбой.

Изначально планировалось, что водохранилище заполнят до НПУ к середине 1980-х. Потом – к пуску последнего, 16 гидроагрегата в 1987 году. Но так и не дождались. А в 1990 году из-за экологических протестов и политических пертурбаций парламенты Татарстана и Башкирии вообще утвердили «политическое» решение о сохранении 62-метровой отметки. Так временное стало постоянным.

«К сожалению, и Нижнекамскую, и Чебоксарскую ГЭС в советские годы просто не успели достроить. В конце 1980-х причина была банальна – кончились деньги. Но руководство страны с плановой экономикой признать этого не могло, нужны были другие причины. И они нашлись: проекты остановили под предлогом необходимости дополнительной экологической оценки по требованию регионов», – вспоминает профессор кафедры гидроэнергетики и ВИЭ НИУ МЭИ Расим Хазиахметов. В разные годы он руководил «Татэнерго», работал в РАО «ЕЭС России», а также входил в топ-менеджмент «РусГидро».

Каждый дополнительный сантиметр напора – это около 1 млн кВт∙ч электроэнергии

Повышение уровня воды требует и Чебоксарское водохранилище. У этого проекта мощный лоббист – госхолдинг «РусГидро». Но даже этой крупнейшей в стране гидроэнергетической группе компаний не удалось за прошедшие десятилетия сдвинуть вопрос с мертвой точки. В Минэнерго России ИА «Татар-информ» заявили, что вопрос повышения текущей отметки Чебоксарского водохранилища – 63 метра БС – из-за рисков затопления объектов инфраструктуры и земель различного назначения (промышленные, сельскохозяйственные) на территориях Нижегородской области и Республики Марий Эл даже не рассматривается.

А вот «Татэнерго» есть чем гордиться: за счет того, что уровень Нижнекамского водохранилища удалось поднять почти на 1,5 метра, последние 20 лет гидроэнергетикам для регулирования стал доступен хоть и небольшой, но полезный объем воды (0,77 куб. км). Обывателю разница в метр-полтора может показаться несущественной, но для Нижнекамской ГЭС эта «прибавка» открыла возможности для суточного и даже недельного регулирования. До этого водохранилище, не обладая полезной емкостью, могло использоваться только в транзитном режиме.

«Минимальная отметка для нас сегодня – 62,7 метра, максимум – 63,5 метра, возможны форсировки и до 63,8 метра, но только в период пропуска паводков. Сезонный диапазон регулирования у ГЭС – всего 1,1 метра, но в обычных условиях нам доступно всего 50 см. Это мизер, у большинства крупных станций возможности регулирования могут доходить до пяти-шести метров. Мы же в сутки «сливаем» по 10-15 см. Работаем «по воде» – сколько пришло, столько и пропустили. Поэтому мы очень сильно зависим от того, как нас поддержат в работе Жигулевская и Воткинская станции», – объяснял специфику работы станции в интервью изданию «Кислород.ЛАЙФ» главный инженер Нижнекамской ГЭС Рамиль Марданов.

На Нижнекамской ГЭС установлены 16 вертикальных гидроагрегатов с поворотно-лопастными турбинами. По проекту каждый из них должен был развивать мощность 78 МВт – но при расчетном напоре 12,4 метра, довольно низком, но типичном для равнинных станций Волжско-Камского каскада. Однако если сверху на работу станции влияют две ступени Камской ветки, то снизу Нижнекамское водохранилище подпирает Куйбышевское – при его высоком заполнении рабочий напор гидроагрегатов ГЭС падает до 8-10 метров (только при полностью сработанном водохранилище Жигулевской ГЭС напоры на Нижнекамской могут достигать 12,5 метра). Снижается напор и тогда, когда другие станции более активно работают, например в половодье. А каждый дополнительный сантиметр напора – это около 1 млн кВт-ч дополнительной ежегодной выработки электроэнергии.

Пока Набережные Челны и весь Татарстан спят, в водохранилище копят воду

За 40 лет эксплуатационному персоналу Нижнекамской станции пришлось научиться филигранно использовать паводковую и меженную приточность, которая отличается крайней неравномерностью год от года. А также управлять одними из самых больших в мире рабочих колес турбин, рассчитанных на максимальный напор в 18,5 метра, при напоре даже в 4,17 метра – этот минимум был зафиксирован в 2001 году.

Из-за этих особенностей установленная проектная мощность Нижнекамской ГЭС, равная 1248 МВт (больше всех в Камской ветке каскада), используется не более чем наполовину, а КПД гидроагрегатов по причине уменьшенного напора – на 4-5% ниже расчетного. Станция работает с 7 утра и до 22 часов: на ночь, когда потребление резко снижается, турбины замолкают. И, пока Набережные Челны и весь Татарстан спят, в водохранилище копят воду для того, чтобы и на следующий день выдавать необходимую людям и предприятиям электроэнергию.

Такой режим не позволяет эффективно использовать ГЭС в качестве маневренного источника. «Вся суть гидроэлектростанции – в том, что она отдает мощность в часы пиковых нагрузок. Мы выдаем на треть меньше, чем могли бы. Очевидно, что тепловым станциям приходится эту недостачу компенсировать. Но пиковые нагрузки бывают значительные, поэтому дефицит покрывается закупками за пределами республиканской энергосистемы», – объяснял «Кислород.ЛАЙФ» заместитель главного инженера по эксплуатации, техническому обслуживанию и сервису Нижнекамской ГЭС Сергей Шорин.

По данным энциклопедии «Вода России», «при современных пониженных отметках уровня водохранилища выработка Нижнекамской ГЭС примерно в два раза ниже проектной». За четыре десятка лет эксплуатации ГЭС выработала суммарно более 60 млрд кВт∙ч, а могла бы – при НПУ в 68 метров – как минимум на треть больше. Среднегодовая выработка должна была бы доходить до 2,7 млрд кВт∙ч, но при НПУ 63,3 метра ГЭС получила возможность выдавать в сеть не более 1,8 млрд кВт∙ч в год, в зависимости от водности. Это примерно две трети от того, сколько Татарстан потребляет в течение одного зимнего месяца.

Для сравнения: суммарное потребление электроэнергии в энергосистеме республики по итогам 2020 года превысило 29 млрд кВт∙ч (на 5% меньше, чем годом ранее), при этом собственная генерация составила 23,7 млрд кВт∙ч (на 17,7% меньше выработки 2019 года). Дефицит в 5,3 млрд кВт∙ч был покрыт за счет перетока из смежных энергосистем. И такая картина остается неизменной уже долгие годы: являясь одним из наиболее экономически развитых регионов страны, Татарстан входит в топ-10 и самых энергодефицитных. Потребление будет только расти. Очевидно, что если бы Нижнекамская ГЭС заработала на полную мощность, объем закупок электроэнергии можно было бы существенно снизить.

По некоторым расчетам, неполная загрузка ГЭС – это до 500 тыс. тонн условного топлива в год, которые приходится сжигать на тепловых станциях, и порядка 960 тыс. тонн выбросов в СО2-эквиваленте. Цифры эти, возможно, и не совсем релевантные, но очевидно, что столь крупный объект генерации, да еще и «зеленой», в Татарстане используется совершенно неэффективно.

Судоходные сооружения на самой ГЭС были построены практически полностью

В отличие от многих крупных ГЭС Нижнекамская не строилась в комплексе с мощным потребителем – КАМАЗ обеспечивал себя сам, за счет собственной крупной ТЭЦ. Она задумывалась как межсистемный транзитный энергоузел, через который пойдут перетоки между энергетическими системами Средней Волги и Урала. Одна высоковольтная линия напряжением 500 кВ протянулась с ГЭС до Заинской ГРЭС, вторая – до подстанции «Удмуртская».

Гидроузел должен был стать одним из важнейших звеньев Волжско-Камского каскада ГЭС, поэтому его ни в коем случае нельзя рассматривать в отрыве от этой крупнейшей в Европе транспортно-водно-энергетической системы. Все ее элементы – комплексного назначения. Любое водохранилище всегда создается для решения целого комплекса задач, и служит в интересах не только энергетики, но и транспорта, хозяйственно-питьевого и промышленного водоснабжения, рыбного хозяйства и рекреации.

Появление Нижнекамского гидроузла по факту помогло только в организации мостовых переходов через Каму для автомобильного и железнодорожного видов транспорта, которые соединили индустриальное Закамье со столицей республики – Казанью, а центр страны – с Сибирью. Грузопассажирская ветка «Агрыз – Круглое Поле», а также участок федеральной автомагистрали М7 «Волга», проложенные по гребню плотины, действуют с 1982 года.

А вот в обеспечении сквозного судоходства по Каме гидроузел свою роль до конца так и не выполнил. Планировалось обеспечить непрерывный глубоководный путь по Каме от Соликамска до устья реки, ликвидировав мелководный участок от Куйбышевского водохранилища до Воткинской ГЭС, по которому не могли даже в межень пройти крупнотоннажные суда с большой осадкой (до сих пор Воткинской станции приходится увеличивать среднесуточные попуски воды из водохранилища, что снижает ее используемую пиковую мощность почти на 300 МВт).

Но даже при НПУ 63,3 метра тяжелые суда могут подниматься по реке только до Сарапула, а дальше приходится перегружать все содержимое трюмов в фуры и отправлять по автодорогам. При этом судоходные сооружения на самой ГЭС были построены практически полностью и выглядят впечатляюще – одноступенчатый двухниточный шлюз с причальными сооружениями, низовой подходной канал с ограждающей правобережной дамбой нижнего бьефа и аванпорт.

Водохранилище активно «цветет», заболачивается и эвтрофицируется

На примере Нижнекамского и схожего с ним Чебоксарского гидроузлов можно наблюдать, чем чревато недостроенное водохранилище озерно-руслового типа. Рукотворные моря – это доступные резервуары чистой пресной воды, которую можно использовать и для водоснабжения прилегающих городов, и для развития рыбного хозяйства. Но только когда они наполняются до проектных отметок и стабилизируются. Недостроенное же водохранилище становится настоящей «биологической бомбой».

При НПУ 62 метра площадь двухметровых мелководий на Нижнекамском «море» превышала 539,4 кв. км, или почти половину от общей площади зеркала. При поднятии уровня до 63,3 метра удалось сократить эту долю до 30% (381,9 кв. км), но все равно это против всех норм и правил (по СанПиН должно быть 15-20%). При этом и средняя глубина на нынешней отметке составляет всего 3,3 метра. Водохранилище активно «цветет», заболачивается и эвтрофицируется. А качество воды – то, ради чего во многом все и затевалось, – остается низким и совершенно не подходящим для питьевого водоснабжения. Учитывая, что коммунальные стоки из городов и сбросы предприятий, в том числе сельскохозяйственных, сливаются сюда же, при столь обширных площадях мелководий, которые летом прогреваются, а зимой – промерзают до дна, водоем просто не справляется с разбавлениями. Он не способен самоочищаться. Еще в 2005 году «Самарагидропроект» прогнозировал, что способность к этому и «нормативные биоценологические элементы полноценного водоема» возможны только при НПУ хотя бы в 66 метров.

Застыло на любительской стадии рыбоводство – вылов оценивается в 300-400 тонн в год. Тогда как, по оценкам татарского отделения Государственного научно-исследовательского института озерного и речного рыбного хозяйства, при подъеме уровня воды до 66 метров общий промысловый запас увеличился бы по сравнению с нынешним в 11,8 раза, а при выходе на проектный НПУ – в 14 раз.

Но самая серьезная проблема – разрушение всей инфраструктуры, построенной в ходе подготовки ложа водохранилища до отметки НПУ 68 метров. Это и дамбы инженерных защит сельхознизин, нефтяных месторождений и городов в трех республиках Поволжья, и причалы судов, и водозаборы промышленных и коммунальных предприятий. Конечно, сделано тогда было не все и не полностью. Но то, что все-таки построили, за минувшие десятилетия сильно поизносилось и давно требует существенной реконструкции. Причем вне зависимости от того, будет ли заполняться водохранилище до проектной отметки или не будет. Еще в 2006 году самарский «Волгаэнергопроект» в обосновании инвестиций проекта достройки водохранилища до разных отметок отмечал, что из-за разрушения откосов защитных дамб на нефтяных месторождениях, население Набережных Челнов и других поселений, расположенных на побережье водохранилища, «постоянно проживает под угрозой экологической опасности»: «Последствия возможных аварий на нефтяных месторождениях, эксплуатируемых в таких условиях, скажутся и на экологической обстановке Куйбышевского водохранилища».

Поднятие уровня водохранилища до 64 метров зафиксирует базу для инвестрешений

Перед «Татэнерго» в ближайшие годы неизбежно встанет и вопрос модернизации Нижнекамской ГЭС, первым гидроагрегатам которой уже исполнилось 40 лет. Гидросиловое оборудование, спроектированное под работу при других напорах, избыточно для нынешних отметок. Турбины и генераторы придется менять, на Чебоксарской ГЭС «РусГидро» этим уже занимается. По некоторым расчетам, для эффективной работы при НПУ 63,3 метра ГЭС могло бы хватить и 12 гидроагрегатов из 16.

Промежуточное решение – поднятие уровня водохранилища до 64 метров – зафиксирует базу для дальнейших инвестиционных решений. И не только для гидроэнергетиков, но и для всех остальных бенефициаров регулирования водными ресурсами в каскаде.

Впрочем, в Минэнерго РФ ИА «Татар-информ» высказали мнение, что решение о целесообразности повышения уровня Нижнекамского водохранилища может быть принято только после проведения комплексной работы по оценке возможных рисков социально-экономического характера, зон затопления и необходимости проведения превентивных защитных мероприятий.

Для этого планируется выполнение научных исследований по оценке влияния водохранилища при отметке 64 метров БС «на территории соответствующих субъектов РФ, по определению местоположения береговой линии и корректировке границ водоохраной зоны и прибрежной защитной полосы, границ зон затопления (подтопления), включая определение попадающих в такие зоны объектов инфраструктуры, необходимости проведения мероприятий по защите населения и территорий от затопления (подтопления)».

«Кроме того, ввиду затопления заповедных земель особо охраняемых природных территорий необходимо изменение природоохранного законодательства в части возможности их изъятия и перевода в другую категорию. Также потребуется согласование мероприятий с соседними регионами. Только проведение проектно-изыскательских работ даст ответ на вопрос об объеме финансирования всех мероприятий, необходимости реконструкции гидросооружений, объеме увеличения выработки Нижнекамской ГЭС», – отметили в ведомстве.

Водохранилище нужно либо обустраивать под нынешнюю отметку, либо поднимать его уровень

Остается открытым вопрос, поднимут ли когда-нибудь уровень до изначальной проектной отметки? По данным энциклопедии «Вода России», в долгосрочной перспективе (10-15 лет) это маловероятно: «Этот вариант признается экологически неприемлемым в связи с затоплением и подтоплением многих десятков тысяч гектаров ценных сельскохозяйственных угодий. По оценкам региональных экологических экспертов, только экономический ущерб при повышении отметки уровня водохранилища в 1,5-2 раза превысит доходы от увеличения выработки электроэнергии на Нижнекамской ГЭС. Кроме того, возможны и экологические ущербы, которые крайне трудно оценить в денежном эквиваленте».

Такое решение потребует и существенных компенсаций на переселение людей. По приблизительной оценке, на это может потребоваться более 100 млрд рублей.

«В свое время деньги на расселение были выделены, но дома снести не успели и люди вернулись обратно. В постсоветский период был утрачен контроль по выдаче земельных участков в зоне затопления. И если Башкирия и Татарстан не так сильно строили в зоне, отведенной под водохранилище, то в Удмуртии по берегам Камы выросло огромное количество поселков», – рассказывал «Кислород.ЛАЙФ» Сергей Шорин.

В любом случае, решение вопроса необходимо. «Как кто-то сказал по данному вопросу: “Не может быть беременности длительностью в 40 лет, необходимо “рожать” окончательное решение”. Водохранилище нужно либо обустраивать под нынешнюю отметку со строительством берегозащиты, укреплений и дренажных систем. Но тогда это будут просто вложения в обустройство на пониженной отметке без решения вопросов регулирования стока и создания каких-либо механизмов окупаемости вложений. Либо необходимо поднимать уровень водохранилища до проектной отметки и готовить зону затопления по-новому, с учетом мирового опыта минимизации негативных последствий. Для этого потребуется реализация комплекса адекватных и эффективных природоохранных мероприятий, которые обеспечат минимизацию негативных экологических воздействий с соответствующими затратами на сохранение природы. Более того, потребуется и новый подход к решению социальных проблем, коммуникаций с населением и адекватных компенсаций», – подчеркивает эксперт по устойчивому развитию гидроэнергетики Артур Алибеков.

 Александр Попов