Гідроелектростанції як зброя: віртуальна та реальна

Олексій Василюк та Євген Симонов

Гідроелектростанції (ГЕС) на дамбах становлять небезпеку як у воєнний, так і в мирний час. Сьогодні головним об’єктом для занепокоєння в Україні є Дніпровський каскад гідроелектростанцій (з водосховищ якого живиться дві третини населення країни). Прорив хоча б однієї з дамб каскаду може спровокувати гуманітарну катастрофу, загибель людей і масштабні руйнування. У цій статті ми розберемо військові аспекти ризиків гідроенергетики.

Велика гідроенергетика України

На сьогоднішній день в Україні збудовано десять гідроелектростанцій з великими дамбами, в тому числі Дніпровський каскад з шести дамб і гідроелектростанції (ГЕС) на річках Південний Буг, Дністер і Теребля (сумарна встановлена потужність – 4730 МВт), а також три гідроакумулюючі гідроелектростанції (потужністю 1487 МВт). Хоча ці електростанції складають лише 11% потужностей енергетичного сектору, вони важливі для енергомережі як джерело гнучкої електроенергії для покриття пікових навантажень.

Судячи з матеріалів зустрічі в Лугано (Швейцарія), яка відбулася в липні 2022 року для обговорення післявоєнного відновлення України, гідроенергетика наразі зазнала найменшої військової шкоди в енергетичному секторі. Крім того, лише 7% гідроенергетики контролюється російськими окупантами, серед яких Каховська ГЕС, де зараз працюють лише три з шести турбін. «Укргідроенерго» подало позов до Європейського суду з прав людини (ЄСПЛ) проти Росії, вимагаючи відшкодування збитків за зруйновані два агрегати Каховської ГЕС, а також за недобудовану вітрову електростанцію на острові Зміїний у розмірі 17 млрд грн. Для порівняння, за даними Ukraine Recovery Conference Materials, у червні було окуповано понад 90% вітрових електростанцій .

Ще одна ГЕС на річці Оскіл (потужністю 4 МВт) була підірвана, щоб уповільнити наступ російської армії на Харків, і зараз знову перебуває під контролем України. На жаль, знищення саме цієї малої ГЕС є досить актуальним для жителів Східної України. Саме Оскільське водосховище забезпечує стабільне водопостачання всього Донбасу.

Незважаючи на відносно «незначні» відомі втрати на сьогоднішній день, не слід вважати, що дамби гідроелектростанцій є найбільш безаварійним джерелом енергії у воєнний час. Дамби та греблі використовувалися як зброя масового знищення протягом усієї світової історії, іноді з жахливими наслідками, які можна порівняти з результатом атомних ударів чи килимових бомбардувань.

Історія близька і далека

Найбільш руйнівною повінню в історії стало руйнування каскаду дамб на Хуанхе 9 червня 1938 року під час Другої японо-китайської війни. Коли звільнена річка влилася в старе русло, було затоплено 70 000 км², 500 – 800 тис. цивільних у сільській місцевості загинуло, а ще 3 мільйони стали біженцями. Наслідуючи стародавніх гідравлічних воїнів, генерал Чан Кайші намагався перерізати ворожі комунікації, але йому це не вдалося, і його нова столиця Ухань пала через три місяці.

Найтрагічнішою аварією мирного часу стало руйнування в 1975 році повінню дамби Баньцяо в китайській провінції Хенань. Вода з прорваного водосховища Баньцяо зруйнувала 62 дамби вниз за течією. Загалом внаслідок повені загинуло 26 тис. осіб, ще 145 тис. померло пізніше через голод і епідемії. Було зруйновано 5 960 000 будинків.

Власний історичний досвід України зміцнює та посилює сучасні страхи. Підрив радянськими військами Дніпровської гідроелектростанції (ГЕС) під час Другої світової війни став несподіванкою для сучасників. Українські історики вказують на значні втрати серед мирного населення та відступаючих радянських підрозділів (за найбільшою оцінкою понад 100 тис. осіб, див. відео). Бомбардування дамби під час відступу радянської армії завжди сприймалося як трагедія. Навіть нещодавнє обмежене підтоплення берегів Дніпра в Києві внаслідок інтенсивного скиду води з електростанції 12 жовтня викликало хвилю скарг стурбованих громадян.

Жителів понизь не переконують офіційні заяви Укргідроенерго про те, що «дамби, спроектовані та побудовані в 1960-х роках зі значним запасом міцності та стійкості проти загроз (в т.ч. військових) – це масивні гідротехнічні споруди, які нелегко зруйнувати чи суттєво пошкодити за допомогою ракети». А публічна погроза про те, що Компанія «розцінює поширення необґрунтованих оцінок катастрофічних наслідків гіпотетичного прориву дамби Київської ГЕС як сумнівну, недоречну та навіть потенційно шкідливу діяльність, спрямовану на роздування паніки…», не залишає сумнівів у тому, що Компанія вважає найкращим способом вирішення проблеми саме припинення її обговорення.

У будь-якому випадку, руйнівна сила води, що випливає з руйнування дамб, міцно закріпилася як військова тактика у свідомості багатьох людей. Навіть у класичних творах літератури (від всесвітньо відомих книг Дж. Р. Р. Толкіна до української літературної класики, як-от «Захар Беркут» І. Франка) є чимало фінальних батальних сцен, у яких результат битви вирішується руйнуванням греблі.

Поточні «досягнення»

Атаки дамб почалися в перші дні російського вторгнення. Ще 26 лютого російські війська намагалися захопити дамбу Київської ГЕС. Коли напад було відбито українськими збройними силами, по ній була завдано перший ракетний обстріл, хоча ракета не досягла своєї цілі. Незважаючи на те, що дамби ГЕС показали певну стійкість до ударів високоточними ракетами, вони залишаються одними з першочергових цілей, оскільки їх руйнування може докорінно змінити оперативну обстановку на полі бою та підірвати моральний дух противника. Це стало причиною російських атак на відносно невелику дамбу Карачунівського водосховища в Кривому Розі 12-13 вересня. На сьогоднішній день це єдиний відомий випадок успішного ракетного удару по дамбі. Аналітики називають кілька цілей такого удару: часткове затоплення міста, позбавлення жителів і найпотужнішої (на той час) металургійної промисловості водопостачання або перешкоджання переправі українських військ через річку Інгулець, де на півдні України йшов контрнаступ. Пошкодження було усунене протягом 48 годин. Наш аналіз супутникових знімків Sentinel показав, що рівень води в Карачунівському водосховищі внаслідок цих подій не знизився.

Моделювання показало, що в гіршому випадку прорив дамби затопить кілька районів Кривого Рогу. Пошкодження є обмеженими, коли відбувається лише часткове руйнування конструкції та своєчасний ремонт у порівнянні з тим, що можна очікувати у випадку повного прориву дамби.

Неодноразові ракетні обстріли ЗСУ мосту Каховської ГЕС (захопленого російськими військами), схоже, підтверджують впевнену оптимістичну оцінку Укргідроенерго щодо стійкості греблі до них.

Проте руйнування дамби навряд чи буде стояти на порядку денному ЗСУ – з її допомогою вони планують переправитися на лівий берег Дніпра. Наприклад, у серпні Збройні сили України застосували високоточний ракетний удар зруйнувавши міст через судноплавний шлюз Каховської ГЕС, що ускладнило транспортування вантажів, але жодним чином не вплинуло на цілісність дамби.

Усі інші серйозні прориви дамб і гребель (наприклад, ті, що сталися в гирлі Ірпіня та на річках Оскіл і Жеребець) були результатом навмисного пошкодження, спричиненого відступаючими військами (як і під час Другої світової війни прорив дамби ДніпроГЕС). Як показали нещодавні події на Кримському мосту, масштабні пошкодження інфраструктури можуть бути завдані далеко за лінією фронту.

Проросійська влада Херсонської області активно звинувачує ЗСУ в прагненні зруйнувати дамбу Каховської ГЕС. Але націлювання на цю дамбу, швидше за все, розглядатиметься як хід відступаючого ворога. За даними українського уряду, у жовтні, через багато часу після замінування підконтрольної Росії дамби Каховської ГЕС, Російська Федерація почала активну інформаційну кампанію про «жах» можливого масштабного підриву дамби під час боїв за Херсон і спонукали місцеве населення переселятися з правого берега Дніпра до Олешок і Голої Пристані на лівому березі. Між тим, у разі прориву дамби саме ці ділянки лівобережжя, розташовані в заплаві, найбільше постраждають від підтоплення. Крім цих населених пунктів і численних прирічкових дачних сіл, можуть постраждати національний природний парк «Олешківські піски» і частина Чорноморського біосферного заповідника.

Свідчення багатьох експертів і наш аналіз показують, що повне руйнування дамби не вигідне жодній із сторін, а пропагандистська експлуатація загрози її підриву набагато вигідніша російській стороні. Зокрема, ЗМІ наполягають на тому, що осушення Каховського водосховища призведе до катастрофи, залишивши Запорізьку АЕС без охолодження.

Постфукусімські стрес-тести, проведені по всій Європі у 2011 році, показали, що, незважаючи на те, що осушення водосховища знизить довгострокову надійність системи водопостачання, рівень автономного ставка-охолоджувача ЗАЕС (який містить понад 40 мільйонів кубічних метрів води) залишиться незмінним у середньостроковій перспективі. Експерти також зазначають, що зараз, коли Запорізька АЕС зупинена, потреба у воді мінімальна.

Водночас панічна атмосфера, пов’язана із загрозою «прориву дамби ГЕС», могла дозволити ротацію російських військ під прикриттям цивільних мігрантів, а в разі відступу навіть без повного руйнування дамби – Російська Федерація може повністю порушити транспортне сполучення через річку або припинити виробництво електроенергії на ГЕС.

У разі повного обвалу дамби повінь змиє окуповані російською армією ділянки лівого берега, а зниження рівня води у водосховищі всього на чотири метри призведе до припинення водопостачання Північно-Кримського каналу.

Тим не менш, існує значний ризик того, що події розвиватимуться нелогічно та/або не в об’єктивних інтересах сторін. Це означає, що небезпека руйнування дамби воюючими сторонами збережеться до кінця війни.

Ядерна ескалація

У вересні-жовтні погрози знищити великі греблі досягли «ядерної фази» з точки зору пропаганди. Російські ЗМІ неодноразово звинувачували Україну в намірі знову підірвати ДніпроГЕС. Однак із висвітлення стає зрозуміло, що це навіть не помилка Фрейда, а відверта загроза.

5 жовтня Московський комсомолець опублікував інтерв’ю з експертом, директором Науково-технічного центру вибухостійкості Московського державного інженерно-будівельного університету Олександром Комаровим. У статті робиться спроба викрити всю підступність «провокації, спланованої Україною та США», зазначаючи, що «гідроелектростанції в принципі вразливі. ДніпроГЕС, звичайно, не витримає ядерного удару; воно розвалиться. Гігантська водяна хвиля помчить вниз за течією – значне лихо. Якщо одна ГЕС у каскаді зруйнується, ефект доміно, ймовірно, призведе до того, що всі дамби вниз за течією також почнуть падати… Найнеприємнішим є те, що ця оцінка є правдоподібною і завуальовано пояснює, що станеться, якщо ядерна зброя буде використана стороною, яка нею володіє.

У кращому випадку ця кампанія в десятках російських ЗМІ є просто спробою посіяти паніку в містах на Дніпрі. У гіршому випадку це публічне попередження про можливий розвиток подій.

Аварії, передбачені в планах і описані в підручниках

Про потенційну небезпеку прориву ДніпроГЕС чи інших дамб в Україні говорилося неодноразово, і в мирний час профільні відомства незмінно уникали обговорення, звинувачуючи стурбованих науковців у паніці. Ці ж агентства позичили мільйони доларів у міжнародних донорів на ремонт гідроелектростанції та її дамб.

У детальному огляді наслідків прориву дамби містяться дані про можливі катастрофічні затоплення в разі аварій на Київській, Канівській, Кременчуцькій, Дніпровській та кількох інших менших ГЕС. У статті правильно зазначено, що шкода для здоров’я населення та епідеміологічна шкода від повеней порівнянна зі шкодою, спричиненою безпосередньо хвилею прориву, але відкладена в часі.

Дані про ці наслідки в контексті російської агресії містяться в нещодавньому звіті про водну безпеку України. Першоджерелом статті є довоєнний підручник Миколи Хилька «Екологічна безпека України: Навчальний посібник» (видання 2017 р.). Інструкції щодо евакуації у разі прориву дамби вимагають розміщення на сайтах міськадміністрацій, розташованих нижче за течією від ГЕС. Ось приклад такої інструкції з переліком територій, що підлягають підтопленню в Запоріжжі у разі прориву дамби на Кременчуцькій ГЕС. Також на одному із запорізьких сайтів є корисні поради, що робити, «якщо надійшла інформація про загрозу підтоплення та евакуацію»:

• «Відійти у визначену безпечну зону або на підвищену місцевість у встановленому порядку;
• Взяти документи, коштовності, речі першої необхідності, продукти харчування на 2-3 дні;
• Перемістити предмети з зони затоплення на верхні поверхи;
• Перед виходом з дому вимкнути електрику, воду, газ;
• Піднятися на верхні поверхи, якщо немає можливості евакуюватися. Якщо будинок одноповерховий, в якості укриття використовувати горище. Залізти на дерево або на дах. Залишатись там до прибуття допомоги;
• Якщо потрапили у воду, зняти важкий одяг і взуття. Знайти поблизу предмети, які могли б допомогти утриматися на воді;
• Сигналізувати рятувальникам, щоб вони вас швидше знайшли».

Імовірність аварії, пов’язаної з проривом кожної окремої великої дамби в мирний час, порівняно невелика, але все ж вона значно перевершує багатотисячні жертви і руйнувань у випадку «малоймовірної» аварії. Найкраще це явище можна зрозуміти на прикладі атомної електростанції, коли наслідки всього двох аварій ставлять під сумнів цілу світову індустрію з тисячами діючих реакторів.

Війна експоненціально збільшує ймовірність таких катастрофічних подій, роблячи греблі гідроелектростанцій одним із найнебезпечніших об’єктів інфраструктури для жителів прилеглих районів.

Багато гідро- бід

Катерина Гнєдіна та Павло Нагорний перераховують катастрофічні наслідки аварій і терористичних актів на гідроелектростанціях як давно визнаний основний фактор вразливості дамб у статті про перспективи розвитку гідроенергетики в Україні від жовтня 2022 року. Однак їх (і багатьох інших авторів) набагато більше хвилює ширший спектр факторів уразливості та проблем для ГЕС і їхніх водосховищ:

• Будівництво та обслуговування гідроелектростанцій потребує постійно зростаючих фінансових ресурсів, насамперед міжнародних кредитів, що робить гідроелектростанції неконкурентоспроможними порівняно з альтернативними джерелами;
• Час, необхідний для будівництва нових потужностей ГЕС і ГАЕС у рази більший, ніж для інших видів виробництва електроенергії;
• Місцеве населення критично ставиться до ГЕС і активно протестує проти їхнього будівництва;
• Зі збільшенням забруднення води накопичені стоки водойм стають осередками екологічної катастрофи;
• Фрагментація та зміни річкових екосистем призводять до зникнення риби та інших водних організмів, у тому числі комерційно важливих видів;
• Водночас водойми стають місцем поширення небезпечних немісцевих видів риб, молюсків, медуз тощо.
• Також відсутність протоку призводить до масштабного розвитку у водоймах «цвітіння» синьо-зелених водоростей, що в свою чергу призводить до загибелі риби;
• Зміни клімату та посилення посух вже призводять до падіння виробництва ГЕС, і ця тенденція буде тільки погіршуватися.

Поза воєнним контекстом кожна із зазначених вище «мирних» проблем ставить під сумнів доцільність не лише створення нових ГЕС, а й продовження терміну експлуатації низки існуючих об’єктів.

Для України дефіцит води через зміну клімату може стати останньою краплею, коли справа доходить до майбутніх рішень. Знаючи, що загальне виробництво та доступна потужність гідроенергетики будуть швидко падати, будівництво нових гідроелектростанцій є чистим божевіллям.

Що стосується кліматичних змін, директор Укргідроенерго Ігор Сирота бачить порятунок у створенні гідроакумулюючих гідроелектростанцій (ГАЕС), які менш залежать від потоку води в річці. Судячи з інтерв’ю, у нинішніх умовах будівництво нових ГЕС не є пріоритетом для держкомпанії.

Але всі заплановані місця для нових ГЕС і ГАЕС (на основі планів радянських часів) знаходяться в межах заповідних територій, або історико-культурних об’єктів. В усіх випадках плани будівництва чи розвитку існуючих ГАЕС в Україні викликають засудження експертного середовища та громадський протест.

Усі існуючі та заплановані ГАЕС в Україні припускають фрагментацію природних водотоків, тоді як у світі активно розвиваються менш екологічно проблемні ГАЕС «замкненого циклу», де верхня та нижня водойми не перекривають річки.

Дослідники з Австралійського національного університету опублікували «Глобальний атлас замкненого циклу накопичення гідроелектроенергії» з аналізом потенціалу ГАЕС. В Атласі перелічено 616 818 місць, придатних для електростанцій «замкненого циклу», здатних накопичувати 23 мільйони гігават-годин енергії, що в десять разів перевищує всі уявні потреби світових енергосистем. Творці Атласу намагалися уникнути розміщення їх у межах національних природоохоронних територій, але підкреслюють, що їхні результати вимагають детальної оцінки впливу на біорізноманіття та соціальних і культурних цінностей, а також розгляду поточних потреб у розвитку енергетичної системи для вибору відповідних місць для подальшого проектування.

Іншою широко використовуваною альтернативою встановлення нових ГАЕС є переобладнання існуючих ГЕС у ГАЕС, переважно у зв’язку із заміною або встановленням додаткового обладнання. Після модернізації ГЕС отримують можливість перекачувати воду з нижнього водосховища назад у верхнє протягом ночі для виробництва електроенергії в години пік. Загалом у гідроенергетиці є можливості для розгляду нових, більш прогресивних технічних рішень, які одночасно підвищують надійність і зменшують соціальну та екологічну шкоду.

Уроки воєнного часу для гідроенергетики

Війна продемонструвала ризики великих дамбових споруд як небезпечної інфраструктури, руйнування якої можливе під час бомбардувань, боїв і диверсій. Значна частина мешканців України проживає вздовж великих річок, зарегульованих дамбами, і тому наражається на ці ризики. Крім матеріальних ризиків, існує психологічний вплив великих гідроелектростанцій, що знаходяться вище за течією, є потужним дестабілізуючим фактором для жителів, особливо під час війни. Цим занепокоєнням активно користується російська пропаганда.

Звичайно, велика дамба є небезпечною і проблемною інфраструктурою навіть у мирний час, і її прорив є лише одним з десятка істотних факторів ризику. Зміни клімату, ймовірно, зроблять будівництво нових ГЕС непривабливим, а продовження роботи старих викличе ще більше запитань у суспільства. Вода, річки та ландшафти річкової долини є найціннішим суспільним ресурсом, з гострою конкуренцією між багатьма видами користування та екологічними вимогами. Отже, використання річки для виробництва енергії (яку можна виробляти багатьма іншими способами) суперечить пріоритетним екологічним і соціально-економічним цілям.

У нинішній ситуації енергетичний сектор України стикається з комплексною та всеосяжною трансформацією. У наступних статтях ми розглянемо питання, які ставить війна перед відновлюваною енергетикою в Україні та її енергетичним сектором, який швидко інтегрується в європейський ринок.