3. Кіші гидроэнергетика

Өзен суларының ағысы. Ағынды сулардың кинетикалық энергиясы орасан зор. Адамдар ғаламшарымыздың ірілі-ұсақты барлық өзен суларының энергиясын толық пайдаланатындай мүмкіндігі болса, онда олар 33 000 миллиард кВт/сағат электр энергиясын алған болар еді. Бірақ дүние жүзі елдері осыншама ұшан-теңіз энергияның не бары 5%-ын ғана пайдаланып отыр. Әрине, ағынды сулар, өзендер жер бетіне біркелкі таралмағаны белгілі, осыған байланысты әр елдің потенциалды гидроресурс қоры да әр түрлі. Мысалы, табиғи су энергиясы ресурстарына бай ел Норвегия мемлекеті болып табылады, оның әрбір тұрғынына ағынды судың 13 000 ватт энергиясы келеді екен, бұл көрсеткіш АҚШ-та 800, Канадада 1300 ваттан аспайды.

Негізінен атмосфералық жауын-шашыннан пайда болған өзен суларының энергиясы көбінесе олардың ағыс күшімен тығыз байланысты, яғни су ағыны артқан сайын оның энергиясы да артады. Ал су ағысының күшеюі жер бедеріне, яғни ылдиға немесе өрлігіне байланысты. Тау өзендерінің энергиясы күшті болатындығы да сондықтан. Жауын-шашынның едәуір бөлігінің мұхиттарға барып қосылуы жер бедерінің мұхиттарға барып қосылуы жер бедерінің ылдилы болып келуінен. Деректерге қарағанда, құрлықтың 800 мың шаршы километрі теңіз деңгейінен төмен, ал 150 миллион шаршы километрі теңіз бетінен жоғары жатыр. Сондықтан да барлық жылға, бұлақ, өзен сулары еңіс, яғни өзен, мұхит аңғарларына қарай ағады. Өзен суларының ағу шапшандығына қарай олардың энергия қуатының мөлшері анықталады.

Жалпы су энергиясын, әсіресе ағынды сулардың ресурстарын мейлінше мол пайдалану болашаққа энергия тапшылығын болдырмауға едәуір ықпал жасайды. Сөйтіп ғаламшарымыздың су ресурсы болашақтың бір тиімді энергия көзі болмақ [2].

Қазақстанның гидроәлеуеті айтарлықтай ауқымды және жылына шамамен 170 ТВт-ты құрайды, солардан бүгіндері жылына тек 23,5 ГВт өндіріледі (30%). Жалпы көлемде гидроэлектроэнергетиканың аздаған бірліктерінің ғана маңызы бар, олардың қуаттылығы 10 МВт-тан кем. Зерттеулердің қазіргі нәтижелері негізінде бүгіндері жалпы өндіру қуаттылығы 1868 МВт және электр энергиясын өндірудің орташа жылдық қуаттылығы 8510 ГВт болатын, кем дегенде 480 шағын гидроэлектростансалардың әлеуетті жобалары бар.

Қазақстанның негізгі гидроэнергетикалық ресурстары республиканың Шығыс және Оңтүстік-Шығыс өңірлерінде шоғырланған. Көптеген көлдеуіт оң жағалық сағалары бар Ертіс өзені, Бұқтырма, Уба, Үлбі және басқалары Шығыс Қазақстанның гидрографиялық желісінің негізін құрайды. Осы өзендер базасында республиканың негізгі гидроэлектростансалары салынған.

Оңтүстік-Шығыс Қазақстанның гидроэнергетикалық ресурстарын 2 бассейнге бөлуге болады: Іле өзені мен Балқаш және Алакөл көлдерінің шығыс жағалауы. Солардың бірінің өзендері Іле Алатауынан, ал екіншісі – Жоңғар Алатауынан және Тарбағатайдан ағады.

Оңтүстік-Шығыс Қазақстан өзендерінің жалпы көлемінің (874) тек 66 немесе 7,6% гидроэлектростанция құрылысы үшін пайдалануға болады. Соның ішінде Іле өзенінің бассейні бойынша 379-дан 25 (6,6%) өзен, ал бассейннің шығыс бөлігі бойынша Балқаш көлі мен Алакөл ойпатындағы 495 өзеннің 41 (8.3%) [8].

Айтарлықтай қуаттылықтағы гидроэнергетикалық құрылыс үшін өңірдің келесідей өзендерінің болашағы бар деп саналады: Іле, Шарын, Шелек, Қаратал, Көксу, Тентек, Хоргос, Текес, Талғар, Үлкен және Кіші Алматы, Өсек, Ақсу және Лепсі.

Іле өзенінде ірі Қапшағай ГЭС-і (364 МВт) салынған, Үлкен және Кіші Алматы өзендерінде қуаттылығы 61 МВт ГЭС сарқырамасы жұмыс істеп тұр [30].

Оңтүстік Қазақстан аумағында үш өзен жүйесінің ағысы орналасқан: Сырдария, Талас және Шу. Өлкенің жинақты потенциалды энергетикалық ресурстары 23,2 млрд. кВт/сағат көлемде деп анықталған, олардан Сырдария өзені сағасының үлесіне 43% немесе 10 млрд. кВт/с келеді екен.

Алайда Оңтүстік Қазақстанның барлық су ағыстарының республика аясында энергетикалық маңызы жоқ, олардың су ресурстары суландыру мен сумен жабдықтау үшін қолданылады.

Солтүстік және Орталық Қазақстанда су-энергетикалық ресурстардың минимумы бар, олардың үлесіне барлығы шамамен 3 млрд. кВт/сағат немесе республиканың потенциалды гидроэнергетикалық ресурстарының 1,7%-ы тиесілі.

Солтүстік Қазақстандағы гидроэнергетикалық ресурстардың негізгі үлесі Ишим өзені бассейніне келеді – 950 миллион кВт/сағат, Орталық Қазақстанда – Торғай үстіртіндегі өзендер тобына – 656 миллион кВт/сағат және Теңіз және Қарасор өзендері бассейніне – 478 миллион кВт/сағат. Бұл аумақтағы өзендердің энергетикалық потенциалы төмен болғандықтан, онда Сергеев су қоймасы базасында салынған ГЭС сияқты жалпы шаруашылық мақсаттағы гидро тораптар құрамындағы қуаттылығы шағын ГЭС құрылысын ғана салуға болады. Батыс Қазақстанға Каспий теңізіне құятын өзендер кіреді (Орал, Өзен, Ембі және басқалары), олардың су-энергетикалық әлеуеті 2,8 млрд. кВт/сағат деп бағалануда және олар негізінен өнеркәсіптік сумен жабдықтау, суландыру, балық шаруашылығы және кеме қатынасы үшін қолданылады [27].

Жалпы алғанда, Қазақстандағы қазіргі күні жұмыс істейтін ГЭС қуаттылығы 2068 МВт-ты құрайды, электр энергиясының жылдық өндірілуі 8,32 млрд. кВт/сағат.

Болашақта жаңа гидроқұрылыстың нақты нысандары Қапшағай ГЭС контррегуляторы ретінде пайдаланылатын, Шарын өзеніндегі Мойнақ ГЭС (300 МВт) және Іле өзеніндегі Кербұлақ ГЭС (50 МВт) болып табылады. Сол ГЭС құрылысының мүмкіндігі мен мерзімі Оңтүстік Қазақстанның электр энергиясы бойынша дефицитін 900 миллион кВт/сағатқа азайтуға мүмкіндік береді.

Қазақстанның дефицитті аумақтарында гидроресурстарды пайдаланатын электр энергиясының жаңа көздерінің құрылысы осы аудандарды энергетикалық тұрғыдан орнығуына және олардың энергисы артық басқа аумақтардан тәуелділігін азайтуға мүмкіндік береді.

Елдің оңтүстік аудандарында, ағыссыз ойпаттарда минералдануы жоғары жер асты сулары көп мөлшерде жиналады. Осы табиғи резервуарлардың суларын, оларды концентрацияның биіктігі бойымен тұзды ерітіндінің белгілі-бір таралуы есебінен сұйықтық конвенциясы жойылған күн энергиясын қабылдау үшін пайдаланып, сондай-ақ тұзды кәріз суларын тұщыландырудың келешегі бар. Ұсталған күн радиациясы электр энергиясын шығарады және жылумен жабдықтау үшін төмен потенциалды жылу шығарады. Отын-энергетикалық ресурстармен салыстырғандағы гидроэнергетикалық ресурстардың маңызды ерекшелігі – олардың үздіксіз жаңғыртылатыны. ГЭС үшін отынға қажеттіліктің болмауы ГЭС өндіретін электр энергиясының төменгі өзіндік құнын анықтайды. Сондықтан ГЭС құрылысына, орнатылған қуаттылықтың 1 кВт айтарлықтай қаржы салымына және құрылыс мерзімінің ұзақтығына қарамастан, аса үлкен мән берілуде және беріліп келеді, әсіресе бұл электр сыйымдылықты өндірісті орналастырумен байланысты болса.

Алайда ГЭС пайдалану тәжірибесі олардың теріс жақтарын да ашып берді. Су қоймалары өзендердің су алмасуына және өздігінен тазаруына әсер етеді. Плотиналар суда мекендеушілердің тіршілігін бұзады. Су ағысының режимінің өзгеруі дәстүрлі жайылымдық шабындықтардың жойылуына әкеп соғады, плотинаның суды тежеуі жақын маңдағы аумақтың су басып қалу қаупін тудырады. Осының барлығы сол аумақтардың экожүйелеріне әсер етері сөзсіз. Қазіргі кезде ГЭС-ке байланысты жасанды су қоймаларының қысымының жер қыртысының қабатында өтіп жатқан геологиялық үрдістерге әсері де зерттелуде.

Электр стансалардың басқа типтерімен салыстырғандағы ГЭС-тің кең танымал артықшылықтары: энергоресурстардың шығынсыз ұдайы жаңғыртылуы, жылдамдығының жоғарылығы, атмосфераны ластайтын шығарындылардың жоқтығы және отынның шығынының үнемділігі.

Нарықтық экономикаға өту отынның өзіндік құнын күрт өсіріп жіберді, соның салдарынан электр энергиясының тарифі де артты. Осының барлығы энергияның жергілікті жаңғыртылатын көздерін кеңінен пайдалынуға, атап айтқанда бұрыннан бар шағын ГЭС-ті қалпына келтіру мен жаңасын салуға деген ұмтылысты ынталандырады [8].