Промысловые ГЭС

Горнодобывающая промышленность - пионер в применении гидроэнергии в России
13.03.2018
Анна Марченко

В 2017 г. исполняется 125 лет со дня пуска первой гидроэлектростанции в России, построенной на Зыряновском руднике на Алтае. Случилось так, что до 1920-х в густонаселённых европейских районах России строились по большей части тепловые электростанции, а в отдаленных уголках Сибири, на Алтае и Урале рядом с рудниками и приисками - ГЭС. Именно из этих маленьких станций выросла современная отечественная гидроэнергетика.

Водяное колесо

Долгое время единственной энергетической базой развивавшегося российского мануфактурного производства были водяные колёса. На их основе создавались оригинальные гидротехнические конструкции для подъёма руды, выкачивания воды из шахт, приведения в движение вагонеток и различных механизмов.

К середине XVIII века на Урале и Алтае, где наиболее успешно развивалась горнорудная промышленность, начали появляться крупные гидросиловые установки. Одной из самых интересных и сложных стала установка, созданная в 1780-х водным мастером Козьмой Дмитриевичем Фроловым на Змеиногорском руднике (Алтай). Вода из реки Змеёвки, пущенная по подземному каналу длиной около двух километров, вращала огромное водяное колесо высотой с пятиэтажный дом и приводила в действие пильную мельницу, водоподъёмные установки, рудничный транспорт, рудоподъёмные машины Вознесенской и двух Екатерининских шахт, водоотливные, рудодробильные и рудопромышленные устройства. Необходимый для приведения в действие этой сложной машины напор воды создавался специально построенной плотиной длиной 128 м и высотой более 15 м. Эта гидросиловая установка для своего времени была непревзойдённым образцом гидротехнического инженерного искусства.

Подземное водяное колесо Козьмы Фролова на Змеиногорском руднике

К концу XVIII века в России было уже около 3000 мануфактур (металлургических, лесопильных, ткацких, бумажных и др.), использовавших водную энергию рек. Самые мощные известные водяные колёса диаметром 9,5 м и шириной 7,5 м были установлены на водопадах р. Наровы для Кренгольмской ткацкой мануфактуры.

Однако с появлением паровых машин простенькие, громоздкие и сравнительно маломощные вододействующие установки начали терять своё промышленное значение. И только к середине XIX века, после изобретения гидротурбины и электрического двигателя, гидроэнергия начала возвращать утраченные позиции в промышленности. Так, например, упомянутые выше водяные колёса Кренгольмской мануфактуры в 1860 г. были заменены турбинами мощностью 500 л. с., а в 1868 г. там же была установлена самая мощная на то время в мире турбина - 1300 л. с.

Из глубинки

Считается, что первая гидроэлектростанция в России была построена под руководством инженера Николая Николаевича Кокшарова на Рудном Алтае в 1892 г. Она предназначалась для шахтного водоотлива Зыряновского рудника. В бревенчатом здании были поставлены четыре агрегата мощностью по 50 кВт каждый, шкивами и приводными ремнями соединённые с водонапорным колесом. Полученная энергия использовалась для освещения производственных помещений, питания телефонной станции и, самое главное, для привода электронасосов, откачивавших воду из шахт.

Как же так произошло, что не в Центральной России, а именно на Алтае, в затерянном на окраине Российской Империи глухом уголке, появилось столь сложное и передовое по тем временам сооружение? Во-первых, стоит отметить, что Зыряновский рудник входил в зону «кабинетных земель», принадлежавших царской фамилии, поэтому получить государственные инвестиции на строительство ГЭС было не так сложно. Во-вторых, на Зыряновском руднике, как и на Змеиногорском, давно действовали собственные небольшое водохранилище и сложная гидросиловая установка - фактически была готова часть инфраструктуры для строительства ГЭС.

Вообще говоря, в горном деле и металлургии перед инженерами всегда вставали сложнейшие технические проблемы, требующие смелых решений. Именно в этих сферах рождались и воплощались самые передовые идеи. Поэтому неудивительно, что ГЭС строились на промыслах Урала, Восточной Сибири и под Петербургом. На Урале первые гидроэлектростанции появились в местах добычи железной руды, в частности, на Алапаевском месторождении бурых железняков. Мощность Алапаевской ГЭС, построенной в 1904 г., по тем временам была довольно велика - 560 кВт.

Однако в целом гидроэнергетика развивалась медленно, к 1916 г. Министерство земледелия России зарегистрировало всего 24 гидроэлектростанции мощностью 150 кВт и выше. Большая часть этих ГЭС была размещена на мелких речках в отдалённых районах и давала электроэнергию отдельным потребителям: фабрикам, курортам, монастырям, рудникам, а также золотым приискам, о которых читайте ниже.

Gold rush по-русски

Термин «золотая лихорадка» твёрдо ассоциируется с канадским Клондайком и американской Аляской, однако в России в 1820-х тоже случился настоящий золотой бум, когда правительство отменило государственную монополию на золотодобычу. Сначала «приискивать золотосодержащие руды и пески» в качестве эксперимента разрешили нескольким купцам из Тобольской, Томской, Енисейской и Иркутской губерний. А в сороковых годах XIX века всем гражданам было дозволено заниматься промыслом золота.

Конечно же, крупные предприниматели и простые старатели не упустили возможности застолбить за собой как можно больше золотоносных участков, а вскоре был обнаружен и истинный «сибирский Клондайк» - золотоносный район в бассейне р. Лены.

Золото в тех местах нашли в 1846 г., и поначалу его было настолько много, что добыча велась кустарным или артельным способом практически вручную или с минимальной механизацией. Однако вскоре рассыпное золото на поверхности иссякло, пришлось переходить на добычу с помощью колодцев и шахт.

В машинном зале ГЭС на р. Ныгри в конце XIX в.

Мелкие золотопромышленники и старатели быстро разорились, и большая часть приисков попала в собственность акционерной компании «Ленское золотопромышленное товарищество» («Лензото»), учреждённой в 1855 г. иркутскими купцами Басниным и Катышевцевым. Собственники «Лензота» активно внедряли на своих приисках новые технологии: именно там впервые была применена гидравлика, в 1861 г. начала действовать первая в районе конная железная дорога, а в 1865 г. - узкоколейка.

Тем не менее труд в шахтах был в основном ручным и чрезвычайно тяжёлым (люди нередко работали по колено в ледяной воде), да к тому же малоэффективным. Поэтому в конце 1880-х для повышения производительности главный управляющий «Лензотом» Леопольд Фердинандович Грауман предложил построить на Павловских приисках собственную гидроэлектростанцию и организовать водоотлив, а общее собрание компании выделило на эти цели 50 тыс. руб. Гидроэлектростанцию на р. Ныгри возвели всего за пять лет, довольно быстро по тем временам.

Электродвигатель прогресса

ГЭС, названная Павловской, дала первый ток 30 октября 1896 г. Это была первая в России гидроэлектростанция трёхфазного тока, способная выдавать высокое напряжение (до 10 кВ) для передачи по воздушным линиям на расстояние до 20 км. Павловская ГЭС работала только летом, а в зимнее время около неё устанавливали два паровых локомобиля мощностью по 25 л. с., которые обеспечивали освещение прииска, подъём песков и водоотлив. К 1898 г. на приисках у р. Ныгри заработала и первая электрифицированная железная дорога, предназначенная для перевозки песка на промывку. Электродвигатели начали применять на подъёмных и промывальных установках.

Первая в России электрифицированная железная дорога
была построена в конце XIX в. на прииске Надеждинском

Увидев преимущества электродвигателей перед силовыми гидроустановками, российские золотодобытчики начали ускоренно строить электростанции. В период с 1902 по 1915 гг. в Восточной Сибири, на реке Бодайбо, был построен каскад из пяти ГЭС общей мощностью 1897 кВт, а суммарная длина линий электропередачи составила 41 км.

В Средней Азии ГЭС появились значительно позже, чем в Сибири, но зато сюда, на р. Мургаб, была доставлена самая крупная для своего времени гидравлическая турбина, изготовленная в Риге. Она работала с 1910 г. в составе Гиндукушской гидроэлектростанции, поставлявшей электроэнергию для орошения земель, на которых выращивали фрукты для царского двора.

Генераторы Гиндукушской ГЭС на р. Мургаб

Как мы уже отметили, первые ГЭС в России строились на базе уже существовавших гидросиловых установок и ирригационных плотин. О масштабном освоении гидроресурсов страны тогда ещё не шло речи (оно началось в 1920-1930-х гг.), однако первые небольшие ГЭС продемонстрировали возможности эффективной электрификации горного производства с помощью гидроэнергии.

Об авторе: Анна Марченко - руководитель группы наблюдений за ГТС ООО «ЛУКОЙЛ-Экоэнерго».

Источник: Энерговектор

Читайте другие наши материалы