Почему нет массового применения микроГЭС?

Навеяно одной предыдущей статьёй, автор которой, видимо, наивно считает, что проблема была в отсутствии технической возможности снимать энергию без плотины. Ну, мол, никто не догадался разместить винт в русле и брать профит, в этом-то и беда России.

На самом деле - нет. С идеей маломощных и бесплотинных ГЭС в разное время выступали очень разные изобретатели, они выступают сейчас, и, кажется, ещё долго будут выступать. 

Несмотря, что малая бесплотинная ГЭС выдвигает много не совсем тривиальных требований к машинерии (мусор в потоке воды, замерзание и ледоход, изменение русла и наносы, надёжность и обслуживание - там есть над чем хорошо подумать), все или почти все эти проблемы (некоторые из коих критичны для предлагаемого выше погружного винта) были решены. Многие из предлагавшихся идей были и есть более чем работоспособны, некоторые - просто отличны по технической идее и готовы к реализации. Кроме того, в очень многих случаях технически и экономически возможно и строительство плотины, с применением "нормального" высокоэффективного и относительно дешёвого генератора.

Так почему нет-то? Почему в 40-х-50-х годах прошлого века при Сталине в России было построено более 5000 таких малых ГЭС, которые питали колхозы? Почему потом все они... нет, не просто умерли сами, но многие были даже разрушены, со значительными трудозатратами разобраны плотины и никто не взялся восстановить? Почему никто не строит сверхмалых ГЭС несмотря даже на заявленную поддержку государства для таких проектов и относительно высокой цене энергии (которая продолжает дорожать)? 

Разве не здорово вложить свои скромные сбережения в пару в этакий ма-аленький и недорогой "свечной заводик", который работает без участия человека и приносит десяток-другой рублей в час (десяток-другой тысяч в месяц) практически пассивного дохода, который со временем будет лишь расти? Либо все люди поголовно идиоты, либо что-то в этой идее не так... Да, все люди бывают идиотами, но, всё же, не в этом случае.

Начну с технических причин.

1. Первое, что нужно понять, принять и прочувствовать - энергия малых рек НЕ постоянна. Ток их воды более постоянен, чем поток солнечного света на временах порядка суток, но критично зависит от погоды на временах порядка недель и месяцев. Дождь прошёл - ручей аж "кипит" и изображает из себя дитёнка Ниагары, нет дождей месяц - речушка пересыхает до вялой струйки на дне.

Малые реки критично зависят от сезона: зимой вода, которая питает реки, замерзает, осадки твёрдые, стока почти нет. Большие реки обладают большой инерцией, в их водосборах и водоносных слоях, которые их питают, в их руслах и промежуточных водоёмах (включая искусственные) накоплены кубокилометры воды. Малые реки же часто питаются верховодкой: нет жидкой воды, промёрз верхний слой почвы, замёрзли питающие ручьи - и всё, поступлений нет, река почти остановилась. Даже ручьи, которые питаются родниками не вечны: просто часть воды замерзает по пути, и всё, ша, дальше нескольких километров никто никуда уже почти не течёт, вода сама соорудила из себя же плотину, которой себя же и остановила. Дело не в том, что мелкая речка замерзает сверху, десяток сантиметров льда - мелочь для реки глубиной в пару метров, дело в том, что те незаметные струйки воды, которые по каплям сочились летом и подпитывали её прямо сквозь землю и ручейки - исчезли. Нет давления воды сверху по течению. Там больше нет потока, нет энергии воды, даже если река ещё не успела промёрзнуть вся. Нечего из этого потока зимой брать.

Такое непостоянство нужно всегда иметь в виду. Тут (на сайте) много было сказано про непостоянство выработки солнечных батарей, но если посмотреть в среднем по сезону, выработка солнечных батарей куда более предсказуема и усреднённо, и день ко дню. Не бывало так, чтобы настало утро, а солнце бы совсем не взошло (а если так когда-то случится, то уж явно недовыработка СБ будет наименьшей из всех проблем :)), что-то раз в 10 меньше от максимума на этот календарный день будет в самый пасмурный день. Мелкие реки же сплошь и рядом спокойно пересыхают так, что никакой генератор в русле из них извлечь энергию не сможет. Не то, что бы извлекал мало, нет же, ровный ноль. Непредказуемость летом, малая (или нулевая) выработка зимой.

Это большая инженерная проблема.

2. Весной ледоход и последующее таяние снегов превращает мелкую реку в конвеер, который тащит по руслу - и поверху, и по дну - большие и тяжёлые предметы - куски льда, ветки деревьев, гнилушки, камни, которые в быстром потоке имеют большую кинетическую энергию, могут запросто упираться одним концом, изображая из себя рычаг, делать навалы, самонагромождаться плотинами из хлипкой и неустойчивой большой массы, которая спокойно и запросто сносит целые мосты. Рассчитанные на это мосты! Просто и инженеры, конструирующие мост, иногда недооценивают силу какого-нить ручейка и то, во что он может превратиться по весне или по результатам ливня.

Это большая инженерная проблема.

3. В отличие от того, что привыкли думать люди, малые реки НЕ постоянны на протяжении десятилетий. Ладно, плотины бобров, бобров можно обидеть, плотину отобрать и разобрать. Это статья обслуживания, а не проблема. Проблема в том, что русла зарастают, где-то лес растёт, где-то срубается, не раз бывало так, что ферма начинала распахивать поля и у ручья увеличивался сток, а потом с полей начинали течь фосфаты, и русло ручья быстро зарастало в потоке халявных удобрений. Рыба есть? Она подъедает растения, очищая русло. Тяжёлой зимой рыба погибла? Через пять лет река потеряла половину стока, а выше по течению уже начала растекаться и заболачиваться... если всё так и оставить, там через 30 лет возникнет болото, а от реки останется ручеёк. Ручей, малая река - это сложная система, зависящая от биологии, геологии, от деятельности человека, от причуд погоды и климата. Крупные реки меняют свои русла тысячелетиями. Мелкие могут это сделать (и делают) за десятки лет, а в каких-то исключительных случаях могут и за годы. 

Это инженерная проблема.

4. Генератор, даже бесплотинный, не поставишь где угодно. Его нужно ставить в реке. И не просто в реке, а в определённом месте реки. От этого места нужно безопасно и надёжно вывести электроэнергию. Воздушная ЛЭП требует отчуждения полосы (да, даже изолированный кабель 220В по столбам) и соотвественного согласования правовых моментов, а потом ещё много внимания на обслуживание, Подземная - трудоёмка и капиталоёмка. Представьте, что нужно прокопать канаву на глубину промерзания + чуток запаса на расстояние, ну, хотя бы 5-7км, потом положить кабель по 1500р за метр (1500 000 за км) и закопать где-то в ненаселённой местности... и подумайте, а точно ли получившиеся таким образом 10 тысяч рублей в месяц - это именно способ заработка, а не выкидывания денег? Прибавьте к этому изменения водного режима мелкой реки, ведь запросто может случиться, что сегодня оно работает, а через 10 лет перестанет, обесценивая вложения. Что с этим делать? На этом фоне солнечная батарея, которая лежит прямо на Вашей крыше десятками лет и спокойно даёт ток прямо в дом уже не кажется ли такой уж плохой затеей? Ладно, это плохая затея, пусть, но как на этом фоне выглядит микроГЭС?

Это инженерная проблема.

И это далеко не весь перечень технических проблем, просто хотел показать, что изобретатели бесплотинных генераторов думают чуток не в ту сторону, рассуждают как турист, разбивший палатку на неделю, а не как должен думать инженер, строящий надёжную систему на десятилетия.

Теперь об экологии. Да, выше написал, что экология влияет на микроГЭС, но тут есть и обратное влияние.

1. Главное: ГЭС отбирает энергию от воды! Помните, у воды нет бесконечной энергии. Если вы "незаметно" отберёте её, вода не просто "станет течь медленнее", где-то выше по течению неизбежно повысится её уровень, даже если вы не видите это глазом! Где-то ниже её станет меньше, даже если вы этого не видите! И это не пренебрежимо малая фигня, "энергетический бюджет" у малых рек небольшой, если река течёт медленно, то и перепад высот там небольшой, вода-то подвижна. Вы чуть повысили где-то уровень воды, но на равнине 5 сантиметров перепада могут запросто означать сотни метров продвижения уровня верховодки или просто берега. Вам кажется, что это фигня, но вы имеете дело с экосистемой. Запросто можете убить даже несколько сотен гектаров леса, заболотить луг... или запустить воду в подвал какого-то коттеджа или верховодку в его колодец. И часть экосистемы в лице жителя этого коттеджа в конечном итоге придёт к источнику проблем для нанесения вам полной информации о случившемся, иногда прямо по лицу. Это экстремальный случай, но тоже случалось.

Травмы лица - это экологическая проблема.

2. "Безобидный" же более частый залив лугов при дождях с заболачиванием может иметь внезапный эффект в виде появления дикого количества комаров или - наоборот - падения кислорода и вымор рыбы с последующим исчезновением реки. С такими (неожиданными тогда) эффектами столкнулись многие колхозы, строившие себе колхозные ГЭС для лампочки Ильича (плюс пруд под рыбу, и вообще общего "жить стало лучше и веселей"). Оказалось, что может быть не только веселее, запросто может быть и обратный эффект. Например, хороший участок лесозаготовок с временным заболачиванием может превратиться в рассадник для вредителей которые выжрут кубокилометры леса вокруг, нанеся итоговый ущерб на миллиарды. И это бывало.

Это тоже всё экологические проблемы. Причём, не из тех, что выдуманы и абстрактны, а из тех, что запросто наносят фантастический ущерб ради копеечных прибылей. Экология - не гуманитарная (как некоторым кажется), а естественная дисциплина, а эколог - это не девочка с розовыми волосами и пачкой лозунгов, а усталый от многознания инженер, который имеет дело с обслуживанием сверхсложной системы с кучей дебильных пользователей. Системы, работы которой никто до конца не понимает, инструкции по обслуживанию к которой он с коллегами как-то вычислял и писал сам. Часто - по результатам некоторых особо эпических просёров.

Чтобы избежать таких исходов гидрогеологию проверяют специально обученные люди, составляющие сложные карты высот высокой точности, промеряющие стоки, определяющие площади водосборов, и вообще проделывающие кучу дополнительной работы. Их работа сложна и дорога, но необходима, чтобы не устроить местную, на несколько квадратных километров, экокатастрофу ради чьего-то "заработка" 5 рублей в час.

Юридические проблемы.

Их масса - см. Водный Кодекс. Я не силён в конкретно российском законодательстве по конкретному вопросу, но в целом там всё достаточно сложно, и причины этого объективны. Водные системы сложны, они связывают и затрагивают кучу экосистем. В населённых местах ошибки в их работе могут быть связаны с колоссальными экономическими потерями, потерями в качестве жизни людей и целых бизнесов. Поэтому существует сложная система проверок, лицензий и разрешений на строительство даже небольших гидроузлов и даже совсем малых по размерам объектов.