«Блакитні батареї» Японії: історія та сьогодення

«Блакитні батареї» Японії: історія та сьогодення

04-03-2020
Енергетична історія Японії почалася в кінці XIX ст. саме з гідроенергетики, але після Другої світової війни країна здебільшого перейшла на викопне паливо, а після нафтової кризи у 1970-х почала збільшувати кількість атомних електростанцій, що на деякий час стали основним джерелом енергозабезпечення аж до аварії на Фукусімській АЕС у 2011 році.
Після катастрофи використання атомної енергетики призупинилося майже повністю, а увага до відновлюваних джерел енергії – в тому числі до гідроенергетики – знову зросла. «Блакитні батареї», як часто називають широко розповсюджені в Японії ГАЕС, а також численні ГЕС не лише дають вагому частку електроенергії країні, але й допомагають стабілізувати енергетичну систему та забезпечують її гнучкість.

1890

1890-ті роки були епохою революційного «електричного» прогресу як на Заході, так і в країні сонця, що сходить. ГЕС Кідж вважається першою комерційною станцією Японії. В історії її створення чималу роль зіграв допитливий студент-інженер Токійського університету – Сакуро Танабе, що у 1881 році був відправлений до Кіото для обстеження земель. Він встановив, що рівень води озера Біва на 43 метри підноситься над місцевістю Кідж. Спираючись на цю дослідницьку роботу, Танабе захистив диплом під назвою «Проєкт будівництва каналу озера Біва». Згодом талановитого юнака запросили в Кіото як відповідального за будівництво каналу.

Варто зазначити, що спочатку канал зводили з метою переправ, водозабезпечення, зрошення та гасіння пожеж. Але з огляду на перші гідроенергетичні об’єкти, що саме почали з’являтися у світі, вже під час будівельних робіт було вирішено використовувати цей проєкт для виробництва електроенергії. Будівництво каналу розпочалося у 1885 році, а з 1890 по 1897 зводилася гідроелектростанція, оснащена 20 турбінами Пелтона, що забезпечували загальну потужність 1760 кВт.

На початку XX ст. була створена технологія передачі електроенергії на далекі відстані. У 1907 році в префектурі Яманасі почала функціонувати перша гідроелектростанція, що передавала енергію в Токіо за 75 км. А вже за декілька років – у 1914 – станція Інаваширо забезпечувала Токіо електроенергію, хоча знаходилася на відстані 225 км від міста.

З розвитком можливостей передачі електроенергії, зона обслуговування електростанції Кідж розширювалася. Але попит зростав радикально, тож у 1910 році на південній стороні станції було розпочато будівництво Кідж-2 з п'ятьма турбінами Френсіса загальною потужністю 4800 кВт. У 1914 тут були збудовані ще дві електростанції – Ебісугава та Фушімі, що збільшило загальну потужність вузла до 6400 кВт.

У 1920-х роках технологічний прогрес призвів до активного будівництва дамб та гребель. І хоча здебільшого вони були призначені для зрошення, зіграли вагому роль у подальшому розвитку гідроенергетики.

1930

Сакума ГЕС, Японія, Укргідроенерго, гідроенергетика України
ГЕС Sakuma, встановлена потужність 350 МВт, префектура Сідзуока, Японія (фото: Qurren)

Потреба в електроенергії зростала з року в рік, адже більшість промислових об'єктів стали залежними від «струму». В Кіото розуміли необхідність розширення виробництва недорогої електроенергії і вирішили побудувати електростанцію Кідж-3 потужністю 5700 кВт. Роботи тривали з 1932 по 1936 роки.

Тринадцять гідроелектростанцій, що функціонували в країні на 1935 рік, давали 55% усієї виробленої електроенергії.

У 40-х роках сільськогосподарські кооперативи сприяли розвитку малої гідроенергетики, щоб мати доступ до електроенергії в сільській місцевості.

Після закінчення Другої світової війни попит на електроенергію залишався високим. Активно розбудовувалися багатоцільові греблі з метою захисту від повеней, водопостачання та гідрогенерації. Уряд надав пріоритет великомасштабній гідрогенерації, частка якої зросла до 61% від загальної на 1955 рік зі встановленою потужністю 10 000 МВт, що було одним з найвищих показників у світі.

1970

Однак у 60-х роках, щоб задовольнити попит на електроенергію, Японія звернулася до нафти. На додачу до дуже низької тодішньої ціни на нафту, теплові електростанції було простіше будувати. Тому, хоча електроенергія ТЕС була трохи дорожчою: 10-17 ієн/кВт-год проти 8-10 ієн/кВт-год від гідрогенерації, виявилося, що нафта може краще впоратися зі зростаючим попитом.

В результаті, незважаючи на те, що гідроенергетична потужність удвічі збільшилася в період з 50-х до 80-х, частка виробітку від загалу зменшилася. Нафтова криза 1973 року виявила високу залежність від імпортного викопного палива та гостру енергетичну вразливість країни. Основним рішенням уряду щодо вирішення критичної ситуації було прискорення будівництва атомних електростанцій.

2000

Для вирішення питань енергетичної залежності та глобального потепління в кінці 1990-х - початку 2000-х років головна стратегія Японії полягала в збільшенні виробництва ядерної енергії. Частка гідроенергетики на той час становила близько 17%. Звичайно, з потужністю 34,270 МВт (17%) та 60 млн МВт-год (7%), що вироблялися у 2005 році, Японія як і раніше була однією з країн-лідерів гідроенергетики. Але більшість генераційних установок були збудовані ще до 80-х років. Починаючи з 90-х, гідроенергетичному сектору надавалося мало державної підтримки, але це не завадило компаніям будувати нові станції. З 1162 діючими на 2005 рік в Японії гідроелектростанціями, вважалося, що майже весь гідроенергетичний потенціал країни використаний. Можливості були лише у віддалених районах, де будівництво складне і, отже, економічно неефективне.

Гідроенергетика Японії, Укргідроенерго, гідроенергетика, гідроенергетика України

2011

Аварія на АЕС у префектурі Фукусіма у березні 2011 року стала переломним моментом для енергетики Японії. Напередодні – у 2010 – був прийнятий довгостроковий план галузі, в якому було зазначено, що до 2030 року в Японії більше половини електроенергії вироблятиметься атомними електростанціями. Частка запланованої генерації з відновлюваних джерел мала б становити близько 13%. Після аварії урядовцями було прийняте рішення до 2040 року закрити усі АЕС.

Але потреба в електроенергії нікуди не поділася, тож довелося пильніше придивитися до генерації з відновлюваних джерел, що змогла б гарантувати країні енергетичну незалежність та безпеку. Наприклад, геотермальної та енергії біомас, вітро-, геліо- та гідроенергетики.

Наразі в Японії реалізується програма державного фінансування приватних господарств, що встановлюють геліоелектричні системи або інші електрогенеруючі потужності з відновлювальних джерел. Також діє податок у розмірі 2% від тарифу на електроенергію, кошти від якого спрямовуються на розвиток саме «зеленої» енергетики.

Гідроенергетика Японії, гідроенергетика України, ГЕС України, Укргідроенерго
Найвища гребля Японії (186 м) The Kurobe Dam (фото: Qurren)

В цей час відкрилися нові можливості і для гідроенергетики, незважаючи на те, що потенціал для будівництва нових дамб та великих гідроелектростанцій, здається, вже повністю вичерпаний. Змушує звернути увагу на гідроенергетику і глобальне потепління, адже, порівняно з іншими відновлюваними джерелами, гідроенергетика не виділяє CO2 під час виробництва, а також має низькі показники викидів протягом усього терміну експлуатації станцій: 11 г CO2/кВт-год у порівнянні з 25 г вітрової генерації та 38 г сонячної.

Сьогодні ГЕС і ГАЕС загальною встановленою потужністю близько 50 ГВт – це головне джерело відновлюваної енергії Японії з показником майже 10% від загальної генерації. Потужність звичайних гідроелектростанцій становить близько 20 ГВт. Ще 3225 МВт дають більш ніж 1000 малих ГЕС, що функціонують в країні. Але більшість японських гідроелектростанцій – це ГАЕС потужністю 26 ГВт, що є одним з найбільших показників акумулюючих потужностей у світі. Велика кількість ГАЕС була збудована для зберігання енергії АЕС. Після початку згортання ядерної енергетики у 2011 року, ці станції все частіше використовуються для балансування змінної генерації відновлюваних джерел енергії.

2050

Основою енергетики Японії до 2050 року мають бути відновлювальні джерела. Такий напрямок затвердило міністерство країни. Також задекларований неухильний відхід від використання нафтопродуктів та вугілля.

У 1999 році на острові Окінава була введена в експлуатацію перша у світі гідроелектростанція, що працює на морській воді. Okinawa Seawater Pumped-Storage піднімає воду на висоту 136 м. Потужність установки – 30 МВт.

Японські вчені та інженери міркують над тим як максимально збільшити ККД подібних установок у майбутньому. Планується поєднати станцію з опріснювальною установкою, щоб отримувати не лише електроенергію, але й воду для зрошення сільськогосподарських угідь.

Японські гідроенергетики вважають, що з часом системи, подібні до окинавської ГАЕС, могли б стати ядром багатофункціональних комплексів з акумулюючою станцією, рибницькою фермою, опріснювальною системою для іригації з паралельним видобутком морської солі, а також з туристичним комплексом. І це все в одному місці. Правда, для реалізації такої сміливої задумки ГАЕС має отримувати електроенергію з альтернативних джерел. Наприклад, кажуть японці, з енергії припливів…

Пресслужба Укргідроенерго

Головне фото: ГАЕС Okukiyotsu, встановлена потужність 1600 МВт, префектура Ніїґата, Японія (фото: Qurren)

Використані джерела: ethw.orgfepc.or.jpeu-japan.eu.

Поділитися: