ГЭС на Ниагарском водопаде. Часть 3. Современность

В первой и второй частях рассказа об истории гидроэнергетики на Ниагарском водопаде рассказывалось о ГЭС, построенных в 19 и начале 20 века, которые к настоящему времени выведены из эксплуатации. Сегодня речь пойдет о ГЭС и ГАЭС, эксплуатируемых там и в настоящее время.

ГЭС Robert Moses – крупнейшая гидроэлектростанция на Ниагарском водопаде. Фото отсюда

Начнем с ГЭС на американском берегу. Как мы помним, 7 июня 1956 года старейшая и крупнейшая на тот момент на американском берегу ГЭС Schoellkopf была разрушена мощным оползнем. Реакция на это событие была поистине молниеносной – в крайне сжатые сроки было принято решение о строительстве новой, более мощной гидроэлектростанции. Строительство началось уже 17 марта 1957 года, еще до официального утверждения проекта Конгрессом США, состоявшегося в августе того же года.

Строительство ГЭС Robert MosesФото отсюда

Строительство велось по инициативе и под руководством Энергетического управления штата Нью-Йорк, которым в те годы руководил Robert Moses; его имя и было впоследствии присвоено новой ГЭС.
Новая гидроэлектростанция весьма сильно отличается от того, что строилось на Ниагарском водопаде ранее. Во-первых, это целый гидроэнергетический комплекс, включающий помимо ГЭС Robert Moses гидроаккумулирующую электростанцию (ГАЭС) Lewiston. Во-вторых, сама ГЭС расположена на 7 с лишним километров ниже водопада, что позволило использовать падение не только водопада, но и порожистого участка реки за ним, и соответственно увеличить напор на турбинах.

Сооружения ГЭС Robert Moses и ГАЭС Lewiston

Головным сооружением комплекса является водоприемник, расположенный на Ниагаре выше водозабора старой ГЭС Адамса и примерно в 4 км выше водопада. Из него вода попадает в два безнапорных тоннеля, сечением 14х20 м и длиной около 7 км каждый. Для сравнения, тоннели берегового водосброса Саяно-Шушенской ГЭС имеют сечение 10х12 м и длину 1,13 км каждый.

Строительство тоннелей. Фото отсюда

Тоннели проходят прямо под городом Ниагара-Фолс и заканчиваются выходными порталами, из которых вода попадает в специальный водоем, имеющий двоякую функцию: с одной стороны, он служит напорным бассейном ГЭС Robert Moses, с другой стороны – нижним бассейном ГАЭС Lewiston. В здании ГЭС Robert Moses установлено 13 гидроагрегатов общей мощностью 2525 МВт (первоначально мощность составляла 2400 МВт, но в 2006 году, после замены гидроагрегатов, мощность станции увеличилась), вода к которым поступает к водоводам диаметром 8 м каждый.

ГЭС сегодня. Фото отсюда

ГАЭС Lewiston имеет мощность 300 МВт, в ее здании установлено 12 обратимых гидроагрегатов. Верхний бассейн площадью 7,7 км2 создан искусственно, кстати для его создания пришлось изъять земли у индейской резервации (за плату, конечно). Индейцы были против, дело дошло до Верховного суда США и завершилось в пользу энергетиков. Режим работы у ГАЭС довольно интересный – ночью, когда энергопотребление минимально, а водозабор из реки как раз максимален, электроэнергия вырабатываемая ГЭС Robert Moses идет на закачку воды в верхний бассейн ГАЭС. Ну а в пиковое время вода сбрасывается вниз, последовательно работая на турбинах ГАЭС и ГЭС.

ГЭС и ГАЭС (на заднем плане) с высоты птичьего полета. Фото отсюда

Весь этот огромный гидроэнергетический комплекс, на момент сооружения крупнейший по мощности в западном мире, был спроектирован и построен за 4 года – 28 января 1961 года состоялась официальная церемония открытия ГЭС Robert Moses. После открытия этой ГЭС, старейшая ГЭС Адамса была закрыта – работа этой устаревшей и неэффективно использующей воду станции стала бессмысленной.

Теперь переместимся на канадскую сторону.

В 1917 году началось строительство новой гидроэлектростанции на канадской стороне Ниагары. В отличие от ранее построенных станций, принадлежащих частным инвесторам, эта ГЭС строилась государственной Гидроэнергетической комиссией Онтарио, возглавляемой Сэром Адамом Беком (Sir Adam Beck). Кстати, постепенно эта госструктура скупила все частные ГЭС на канадской стороне Ниагарского водопада и ныне называется Ontario Power Generation.

ГЭС Sir Adam Beck 1 в разрезе. Фото отсюда

Новая ГЭС, первоначально имевшая название Chippawa-Queenston, расположена напротив американской ГЭС Robert Moses. Для подвода к ней воды пришлось вырыть 20-километровый деривационный канал, причем первые 6 км канала представляют собой реконструированное русло реки Уэлленда, которую на этом участке заставили течь вспять – вместо того, чтобы впадать в Ниагару, она теперь забирает из нее воду.

Профиль канала на разных участках. Фото отсюда

Канал в процессе строительства. Фото отсюда

Гидроагрегаты ГЭС вводились в эксплуатацию с 1922 по 1930 год, всего установлено 10 гидроагрегатов общей мощностью 498 МВт. В 1950 году ГЭС было присвоено имя Адама Бека и в настоящее время она известна как ГЭС Sir Adam Beck 1.

Машинный зал ГЭС Sir Adam Beck 1. Фото отсюда

В 1950-1954 годах была введена в стой вторая очередь гидроэнергетического комплекса Sir Adam Beck. Конструктивно, она очень схожа с ГЭС Robert Moses – точно также в составе комплекса имеется ГАЭС с искусственным верхним бассейном, выполняющая те же функции, вода из Ниагары забирается в два тоннеля (диаметр 14 м, длина 9 км), напорный бассейн одновременно служит нижним бьефом ГАЭС. Правда, канадские ГЭС и ГАЭС несколько меньше американских: ГЭС Sir Adam Beck 2 имеет мощность 1499 МВт (16 гидроагрегатов), а ГАЭС – 174 МВт (6 обратимых гидроагрегатов).

ГЭС Sir Adam Beck 1 и 2. Фото отсюда

Комплекс ГЭС и ГАЭС Sir Adam Beck

Распределение воды между ГЭС регулируется специальным соглашением, неоднократно пересматривавшимся. Согласно его последней редакции, с апреля по октябрь ГЭС отбирают в дневное время половину воды Ниагары, оставшаяся вода проходит через водопад, обеспечивая его туристическую привлекательность. В ночное время, а также зимой, когда туристов немного, на турбины ГЭС подается ¾ стока реки. Кстати, уменьшение стока через водопад благоприятно сказывается на его состоянии, существенно снижая интенсивность размыва горных пород.
Для распределения воды между ГЭС было построено специальное регулирующее сооружение – низкая плотина, так называемая International Control Dam, частично перекрывающая реку с канадского берега

Водозаборные сооружения ГЭС Sir Adam Beck с канадской стороны. Фото отсюда

Они же, вид сверху.

В настоящее время, канадские ГЭС используют около 80% выделенной им квоты речного стока, что лимитируется пропускной способностью канала и тоннелей. В 2005 году началось строительство третьего тоннеля, длиной 10,2 км и диаметром 14,4 м, который позволит увеличить выработку электроэнергии на ГЭС Sir Adam Beck на 1,6 млрд. кВт.ч. в год. 13 мая 2011 года проходка тоннеля была завершена, ввод его в эксплуатацию намечен на 2013 год.

Репортаж о строительстве тоннеля.

Более ста лет на Ниагарском водопаде строятся гидроэлектростанции. Начав со смешных по современным меркам установок, гидроэнергетика развилась до гигантских электростанций общей мощностью более 5000 МВт, вода к которым подается по пяти тоннелям и одному каналу. В настоящее время ГЭС на Ниагарском водопаде производят 25% электроэнергии, потребляемой в штате Нью-Йорк и провинции Онтарио – и это чистая энергия.

ГЭС на Ниагарском водопаде в 1927 году…

…и сейчас.