Снижение экологического ущерба от гидроэлектростанций
Исследователи из кафедры биологии водных систем Технического университета Мюнхена (TUM) проанализировали вред для рыб, изменения в их поведении и влияние на водную среду на шахтной ГЭС на реке Лойзах в Баварии. Исследование показало факторы, которые следует учитывать при строительстве таких станций для минимизации воздействия на окружающую среду.
Шахтная ГЭС — новый тип гидроэлектростанции. Турбина и генератор размещены в шахте в русле реки выше водослива. Вода поступает в шахту, вращает турбину и возвращается в реку через водослив. Часть воды проходит над шахтой и водосливом. В водосливе есть отверстия для миграции рыб вниз по течению, что должно снижать их попадание в турбину. Для движения вверх по течению предусмотрены стандартные рыбопропускные сооружения.
Исследование проводилось на ГЭС в Гроссвайле. Результаты опубликованы в Renewable and Sustainable Energy Reviews.
Стандартизированные испытания
Исследователи выпустили несколько тысяч рыб восьми типичных для Баварии видов выше ГЭС. После прохождения станции рыбы отлавливались сетями и изучались на предмет травм, включая рентген для выявления внутренних повреждений. Также использовались датчики для измерения сил, воздействующих на рыб.
Из выпущенных и повторно отловленных ниже ГЭС рыб:
- 21% прошли через отверстия в водосливе,
- 75% — через турбинную шахту,
- 4% — через боковые рыбопропускные сооружения.
Решетка, закрывающая шахту, пропускала более крупных рыб (длиной более 30 см), чем предполагалось.
Средняя смертность для всех видов рыб, прошедших через турбину, составила 13%. Наибольшая смертность (44%) зафиксирована у плотвы при низкой нагрузке на турбину. Наименьшая (менее 1%) — у хариуса и кумжи при высокой нагрузке. Значительное число рыб получили травмы.
Из пойманных диких рыб 47% прошли через отверстия в водосливе, 35% — через шахту, 18% — через рыбопропускные сооружения.
Факторы для улучшения
Исследователи выделили факторы для минимизации рисков для рыб при строительстве и эксплуатации шахтных ГЭС:
- Обеспечение достаточного потока воды через отверстия в водосливе. Более крупные и дополнительные отверстия облегчат миграцию рыб вниз по течению.
- Зазоры между прутьями защитной решетки должны быть менее 20 мм. Регулярный ремонт решетки минимизирует попадание рыб в шахту.
- Использование турбин с меньшим воздействием, чем использованная на станции в Гроссвайле турбина Каплана. Если это невозможно, следует избегать работы турбины при низкой нагрузке, так как это наносит больший вред рыбам.
- Конструкция участка ниже водослива, куда попадают рыбы, должна исключать риск травм, включая достаточную глубину воды для амортизации.
- Вход в шахту должен быть на одном уровне с руслом реки.
Изменения условий в реке
Строительство ГЭС привело к увеличению глубины реки выше водослива и снижению скорости течения. Это ухудшило условия обитания для видов, типичных для текучих вод.
Снижение насыщенного кислородом водообмена в интерстициальной (гравийной) экосистеме русла — жизненно важной среды для многих организмов — привело к сокращению численности мелких водных организмов.
«Тщательный анализ всех факторов имеет решающее значение»
Исследование шахтной ГЭС — часть масштабного проекта по анализу восьми ГЭС пяти различных типов. Проект показал, что сложно сделать общие выводы о том, какой тип ГЭС наиболее экологичен. Масштаб воздействия зависит от конкретного водоема, видов рыб, а также технологических компонентов: типа турбины, общего дизайна и режима эксплуатации.
«Наши выводы демонстрируют необходимость более дифференцированного подхода при строительстве и реконструкции ГЭС в будущем. Тщательный анализ всех факторов имеет решающее значение для минимизации ущерба экосистеме», — говорит руководитель исследования проф. Юрген Гайст.