МОСКОВСКИЙ ФИЗИКО-ТЕХНИЧЕСКИЙ ИНСТИТУТ ФИЗТЕХ-ШКОЛА РАДИОТЕХНИКИ И КОМПЬЮТЕРНЫХ ТЕХНОЛОГИЙ Реферат на тему: «Оренбургская гидроэлектростанция: История, значимость и философия развития» Выполнила: студентка гр. Б01-107б Земскова Елена Преподаватель: доц. УНЦ ГСН Клемешов Алексей Станиславович г. Долгопрудный 2024 г. Введение Рассуждая о важных памятниках научно-технической и инженерной мысли моей малой родины, хотелось бы уделить особое внимание Оренбургской гидроэлектростанции (Ириклинская ГЭС, Оренбургская ГЭС далее). Это объект, сыгравший значительную роль в развитии энергетического сектора России, обеспечив стабильное энергоснабжение для Оренбургской области. Строительство ГЭС в 1960 стало важным событием в истории энергетического сектора страны. Она не только обеспечила электроэнергией промышленность и бытовые нужды Оренбургской области, но и значительно повлияла на развитие других регионов, предоставив стабильные энергетические ресурсы для промышленности и сельского хозяйства. Оренбургская ГЭС стала частью энергетической системы СССР. Она обеспечивала и продолжает по сей день обеспечивать надежное снабжение таких крупных предприятий, как металлургические и химические заводы, ранее способствовала развитию и других отраслей промышленности, таких как сельское хозяйство и транспорт. Ее важность для СССР и ныне России заключается в укреплении безопасности страны. В условии индустриализации рос спрос на энергию, создание ГЭС было ответом на этот запрос и стало важным шагом на пути к модернизации энергетической инфраструктуры страны. Гидроэлектростанция также сыграла роль в стимулировании научноисследовательской деятельности в области гидротехники и энергетики. Она продемонстрировала возможности для эффективного использования водных ресурсов – экологически чистого источника энергии. Тем самым ГЭС стала примером применения передовых технологий того времени и замотивировала на развитие новых инженерных решений. Но чтобы оценить всю значимость этого объекта, необходимо детально рассмотреть многие аспекты его создания. В этом реферате мне хотелось бы пролить свет на то, какая ситуация обстояла в стране до появления ГЭС и что изменилось после, а также с какими проблемами и вызовами столкнулось ее строительство. 1. До Оренбургской ГЭС: запрос на строительство. В 1950-е годы СССР переживал бурный рост индустриализации и модернизации, для чего было необходимо огромное количество энергии. Оренбургская область располагается на стыке Европы и Азии, за счет чего в то время она стала важным промышленным центром, однако в области и близлежащих регионах энергетическая ситуация была сложной и требовала решительных мер. Развивались металлургические и химические заводы, нефтехимическая и машиностроительная промышленность, не теряло важность и расширялось и сельское хозяйство. Все это вело только к увеличению потребности в электроэнергии, которая не могла быть удовлетворена существующими источниками энергии. До появления Оренбургской ГЭС область имела ограниченные мощности для производства электроэнергии. В те годы основным источником добычи энергии были тепловые электростанции, работающие на угле и газе. Вопервых, такие источники не поспевали за быстрорастущей промышленностью и не могли обеспечивать для нее достаточное количество энергии. Во-вторых, такие станции требовали больших затрат на топливо, что, соответственно, делало их эксплуатацию дорогостоящей и экономически неэффективной. Существующие станции региона не справлялись с резким увеличением потребности в электроэнергии. В частности, с середины 1950-х годов металлургический завод «Металлист» Оренбургской области начал сталкиваться с проблемой нехватки электроэнергии. В этот период завод наращивал свои мощности, модернизировал оборудование и увеличивал объем продукции. Увеличение производственных мощностей шло в разрез с тогдашними слабыми источниками энергии, что привело к перебоям с электроснабжением. Эти перебои сказывались на скорости выполнения заказов и снижали производительность предприятия. Пример завода «Металлист» наглядно показывает нам, как отсутствие энергоснабжения может стать препятствием для роста промышленности. При обсуждении планов по строительству Оренбургской ГЭС энергетические нужды именно завода «Металлист», а также других крупных предприятий, таких как Оренбургский газоперерабатывающий завод и сельскохозяйственные объекты региона, рассматривались как один из главных факторов, требующих решения. Из-за дефицита энергии возникала проблема того, что Оренбургская область в значительной степени зависела от внешних поставок электроэнергии. Большая ее часть поступала от соседей – Башкирии и Казахстана, что создавало риски для стабильного снабжения в периоды высокого потребления и в целом было экономически невыгодным. Тут же остро вставал вопрос с обеспечением энергии в отдаленных районах региона, строительство в них тепловых станций было просто экономически нецелесообразным из-за высокой стоимости транспортировки топлива. Тут мы и пришли к запросу на оптимальное решение энергетического вопроса, стоявшего перед регионом. Одним из наиболее перспективных решений стало строительство гидроэлектростанции. Так гидроэнергетика в Советском Союзе 1950-х годов стала одним из приоритетных направлений в энергетической отрасли. Систематическое использование водных ресурсов для выработки электроэнергии позволяло не только решить проблему дефицита энергии, но и обеспечить более экологически чистый источник энергии, чем угольные или газовые станции. Преимуществом гидроэнергетики была и возможность регулирования воды в водоемах, что позволяло предотвратить или по крайней мере минимизировать последствия паводков. Река Урал является одним из крупнейших водоемов региона, ее потенциал для строительства Оренбургской ГЭС был очевиден. Таким образом, перед строительством Оренбургской ГЭС стояла задача обеспечить энергетическую безопасность региона, преодолеть зависимость от внешних источников энергии и обеспечить устойчивое развитие промышленности и сельского хозяйства. В ответ на эти вызовы было принято решение о строительстве гидроэлектростанции на реке Урал. 2. Создание Оренбургской ГЭС: проблемы и вызовы. Из-за энергетического дефицита региона и промышленного бума проект ГЭС рассматривался как стратегически важный. Преимуществом реки Урал было её географическое расположение и водный потенциал, который обеспечивал возможность строительства станции средней мощности. В проектировании станции участвовали ведущие советские гидроэнергетики, которые основывались на опыте строительства уже существующих крупных гидроузлов, таких как Днепрогэс. Однако из-за уникальных природных и географических условий региона требовались и новые нестандартные подходы. О них и поговорим. Река Урал характеризуется сезонными колебаниями уровня воды – это создавало трудности при проектировании плотины и водохранилища. Весной увеличиваются риски паводков, так как река сильно поднимается из-за таяния снегов. Летом и осенью уровень воды значительно снижается, что может повлиять на эффективность работы станции. Эти особенности потребовали разработки специальных инженерных решений для регулирования водных потоков. Также, как это часто бывает, строительство станции должно было уложиться в строгие временные рамки, так как вопрос электроснабжения региона стоял остро и не терпел отлагательств. Ускоренный темп работ стал вызовом для проектировщиков и строителей. Строительство ГЭС велось в условиях ограниченности материальных ресурсов. Страна только восстанавливалась после войны, а многие промышленные материалы, такие как сталь и бетон, распределялись более по приоритетным проектам. Помимо этого, район Оренбурга испытывал нехватку квалифицированных инженеров и строителей, поэтому на объект привлекали специалистов из соседних регионов. Возникала и социальная проблема. Для строительства водохранилища и возведения плотины потребовалось затопление части территории. Это повлекло за собой необходимость переселения местных жителей из прибрежных районов, что, конечно же, всегда сопровождается социальным напряжением. И все же команде создателей ГЭС удалось справиться со всеми вызовами и трудностями. Поговорим о том, какое же решение было найдено. Основой ГЭС стала бетонная плотина, которая позволяла контролировать уровень воды в реке и создавать запасы для выработки электроэнергии. При строительстве плотины необходимо было учитывать точные инженерные расчеты, чтобы учесть давление воды и сезонные изменения уровня реки. Удивляет и тот факт, что в условии коротких сроков работы по возведению плотины велись круглосуточно в несколько смен. При ГЭС также было создано водохранилище, которое впоследствии стало многофункциональным объектом. Оно решило проблему сезонных колебаний воды и позволило эффективно использовать реку для выработки энергии круглый год. В условиях нехватки квалифицированных специалистов, важную роль в строительстве сыграли простые местные рабочие. В проект были вовлечены десятки тысяч людей: не только уже квалифицированных инженеров и строителей, но и других специалистов, многие из которых прошли обучение уже непосредственно на объекте, что поспособствовало и росту квалификации рабочей силы в регионе. Оренбургская ГЭС была введена в эксплуатацию в 1955 году, спустя всего несколько лет после начала строительства. Это стало важным событием для региона и всей страны, символизируя успех советской инженерной мысли и способность народа решать сложные задачи в короткие сроки. 3. Описание объекта: конструкция, технологии и инновации Оренбургская ГЭС — это гидроэлектростанция средней мощности. Основные элементы станции: бетонная плотина, водохранилище, здание ГЭС, энергоблоки с турбинами и генераторами, а также система водосбросов и вспомогательная инфраструктура. Каждая часть объекта была разработана с учётом особенностей реки и местных природных условий. Рассмотрим каждый из них подробнее. • Бетонная плотина. Плотина является центральным элементом ГЭС. Её длина составляет несколько сотен метров, а высота — 43 метра. Конструкция выполнена из монолитного железобетона, что обеспечивает её прочность и устойчивость к высоким гидродинамическим нагрузкам. Основная функция плотины — создание перепада высот воды, необходимого для работы турбин, и регулирование водного режима реки. • Водохранилище. Водохранилище, образованное плотиной, играет ключевую роль в работе ГЭС. Оно служит резервуаром для выработки электроэнергии, а также выполняет важные функции в регулировании уровня воды в реке, предотвращении паводков и обеспечении водоснабжения для сельского хозяйства. Объём водохранилища позволяет накапливать достаточное количество воды для стабильной работы станции даже в периоды засухи. • Здание ГЭС: турбины и генераторы. Вблизи плотина расположено само здание ГЭС. В здании находится турбинный цех, где установлены гидротурбины и генераторы. Здесь установлены гидротурбины типа Kaplan, отличающиеся своей эффективностью и долговечностью, которые были изготовлены на одном из ведущих машиностроительных заводов СССР, и каждая из них имеет мощность, достаточную для обеспечения электроэнергией значительных промышленных и бытовых объектов. Турбины работают за счёт потока воды, поступающего под высоким давлением через специальные каналы. • Трансформаторы. Энергия, вырабатываемая генераторами, подаётся на трансформаторы, расположенные на подстанции ГЭС. Трансформаторы повышают напряжение и впоследствии передают электроэнергию в энергосистему региона. Этот процесс позволяет минимизировать потери энергии при её транспортировке. • Система водосбросов. Для предотвращения паводков и регулирования уровня воды в водохранилище была разработана система водосбросов. Она позволяет оперативно сбрасывать излишки воды, не повреждая конструкцию плотины. Особенность системы заключается в её способности справляться с сезонными колебаниями уровня реки. Уникальной особенностью Оренбургской ГЭС является её адаптация к климатическим условиям региона. В отличие от северных гидроэлектростанций, где большое внимание уделяется устойчивости к низким температурам, здесь приоритет был сделан на защиту от паводков и стабилизацию водного режима. Также при строительстве ГЭС были предприняты меры для минимизации негативного влияния на окружающую среду. Например, проект водохранилища предусматривал создание искусственных нерестилищ для рыб, чтобы сохранить популяции их видов в реке Урал. Таким образом Оренбургская ГЭС стала символом инженерного и технологического прорыва в регионе. Она объединила передовые на тот момент технологии и дала возможность региону стать более энергически независимым. Кроме того, ГЭС стала примером того, как уже существующие научно-технические достижения могут быть адаптированы к другим природным условиям. 4. Что стало после: влияние на регион и страну. Оренбургская ГЭС оказала существенное влияние на развитие региона и страны, значительно изменив энергетическую, экономическую и социальную ситуации. После введения в эксплуатацию Оренбургская ГЭС стала основным источником энергии для промышленных предприятий региона. Она позволила значительно улучшить производственные процессы на крупных металлургических, химических и других заводах, обеспечив их стабильным энергоснабжением. Это дало возможность развитию промышленности, увеличению производства, повышению эффективности предприятий при этом при меньших финансовых расходах. Введение ГЭС стало прорывом в решении проблемы энергоснабжения на юге России, где ранее наблюдались перебои с электричеством. Станция обеспечила необходимое количество энергии для промышленности и населения, а также стабилизировала водный режим, что имело важное значение для сельского хозяйства региона и безопасности местных жителей в принципе. Стабильное электроснабжение позволило развивать металлургию, химическую промышленность и сельское хозяйство. ГЭС обеспечила необходимую энергию для увеличения производственных мощностей в металлургической отрасли и способствовала улучшению условий орошения в сельском хозяйстве, повышая урожайность в засушливые годы. Оренбургская ГЭС — это не только важный объект энергетической инфраструктуры, но и значимая часть истории региона и страны. Память о гидроэлектростанции сохраняется в различных формах: через научные работы, исследовательские проекты, памятники и мемориальные доски, а также через научно-техническое наследие, связанное с ее строительством и эксплуатацией. 5. Оренбургская ГЭС: этические и экологические вопросы. Оренбургская ГЭС также демонстрирует и важность вопроса взаимодействия между человеком и природой. Природные ресурсы, такие как вода, играют ключевую роль в жизни человечества, и любые изменения, связанные с их использованием, неизбежно оказывают влияние на экосистемы и общество. Строительство и эксплуатация гидроэлектростанций, поднимает философские вопросы об ответственности человека за природу и о балансе между технологическим прогрессом и экологическими последствиями. Строительство и эксплуатация гидроэлектростанций напрямую связаны с изменениями в природной среде. В случае Оренбургской ГЭС создание водохранилища, изменение водного режима рек и потоков, а также вмешательство в местную флору и фауну становятся важными аспектами, которые необходимо учитывать. Вопрос в том, насколько такие вмешательства оправданы с точки зрения людей, которые извлекают из этого выгоду в виде энергии, и насколько они соответствуют идее «гармонии с природой». Философски это касается того, как человек воспринимает природу. С древних времен природа рассматривалась как нечто независимое и чуждое человеку. Но с развитием технологий, в том числе гидроэнергетики, человек стал способен изменять её, пусть и ненамеренно, не ставя на прямую себе таких целей. Эти изменения, в свою очередь, заставляют задуматься о возможности и целесообразности такого вмешательства. Можно ли оправдать вмешательство в экосистему ради улучшения качества жизни или улучшения энергетической ситуации? Этот вопрос остается актуальным и для современной гидроэнергетики. Гидроэнергетика часто воспринимается как "чистая" альтернатива традиционным источникам энергии, таким как уголь или нефть. Но несмотря на отсутствие прямых выбросов углекислого газа и загрязняющих веществ в атмосферу, ГЭС могут иметь серьезные экологические последствия. Водохранилища, созданные для поддержания работы ГЭС, могут изменять экосистемы, угрожать популяциям животных и растений, а также менять химический состав водоемов. Здесь перед создателями встает и философская задача, заключающаяся в том, чтобы сбалансировать преимущества, которые дает "чистая" энергия, с возможными последствиями для природы. Необходимо глубже понять, какие компромиссы мы готовы принимать в стремлении к прогрессу. Вопросы этики и устойчивого развития становятся ключевыми, когда речь идет о таких масштабных проектах, как Оренбургская ГЭС. Чистота технологий не всегда означает полное отсутствие негативных последствий для экосистемы. В философии технологий существует концепция "прибыль или последствия". Размышления о ГЭС заставляют нас оценивать, что важнее — выгода от электричества или тот экологический ущерб, который может быть причинен. В этом контексте Оренбургская ГЭС является хорошим примером того, как этот, на первый взгляд, нерешаемый парадокс, был решен. Возможно, конечно, частично. Но все же создатели позаботились о том, чтобы сохранить и природное наследие, создав, как уже упоминалось выше, нерестилище для рыб. Однако мы точно не можем ответить, как изменение водных потоков может сказаться на экосистемах, от них зависящих. Проектирование и строительство таких объектов, как Оренбургская ГЭС, несет с собой огромную ответственность для всех участников процесса. От инженеров и проектировщиков зависит не только успех реализации проекта, но и влияние на природную среду. Эти люди принимают решения, которые имеют долгосрочные последствия, и должны учитывать множество факторов: от потребности в энергии до влияния на природу. Это также поднимает вопросы о моральной ответственности научных работников за свои изобретения. Как проектировщики и строители могут гарантировать минимизацию вреда для природы? Какие этические принципы должны лежать в основе подобных решений? Это философский вопрос, который нужно учитывать не только на стадии строительства, но и при эксплуатации таких объектов. В последние десятилетия особое внимание уделяется концепции устойчивого развития, которая заключается в том, чтобы обеспечивать потребности нынешнего поколения, не ставя под угрозу возможность будущих поколений удовлетворять свои потребности. Гидроэнергетика, как важная часть энергетической системы, должна отвечать этим принципам. Однако необходимо учитывать, что даже "чистые" технологии, такие как гидроэлектростанции, могут иметь долгосрочные экологические последствия. Оренбургская ГЭС — пример того, как важен баланс между экономическим развитием и сохранением природы. Экологическая этика в данном контексте подразумевает принятие решений, которые минимизируют ущерб природе и учитывают интересы будущих поколений. 6. Память об объекте. После строительства ГЭС было опубликовано множество научных работ, посвященных и самой станции, и ее влиянию на региональную энергетику, экономику и экологию. Эти работы стали важным вкладом в развитие гидроэнергетики и водных ресурсов в России. Научные исследования продолжаются и в настоящее время, поскольку ГЭС остается важным объектом для анализа в области устойчивого использования природных ресурсов, улучшения технологий гидроэнергетики и разработки новых методов оптимизации работы таких объектов. Исследования также касаются вопросов экологии, стабилизации водного режима в регионе, а также влияния на флору и фауну, проживающую в районе станции и водохранилища. Эти исследования играют ключевую роль в формировании устойчивой политики эксплуатации гидроэлектростанций в условиях изменяющегося климата. Помимо всего прочего, Оренбургская ГЭС имеет свою историю, связанную с именами известных инженеров, проектировщиков и строителей. Чтобы сохранить память о людях, чье участие было ключевым в создании этого объекта, на территории станции установлены памятные доски, которые указывают на важность их вклада. На таких досках, как правило, указаны имена ведущих специалистов и организаций, принимавших участие в проектировании и строительстве ГЭС. Кроме того, памятники и мемориальные доски являются не только знаками уважения, но и образовательными элементами, которые напоминают о достижениях науки и техники в области гидроэнергетики. Именно поэтому Оренбургская ГЭС активно участвует в образовательных программах. На базе ГЭС проводятся экскурсии для студентов технических вузов и школьников, изучающих тему гидроэнергетики. Это не только практическое знакомство с реальным объектом, но и способ популяризации науки и технологий среди молодежи. Экскурсии помогают будущим инженерам и экологам понять, как работает гидроэлектростанция, какие технические и экологические проблемы решаются при её эксплуатации. С момента строительства и ввода в эксплуатацию ГЭС в 1967 году, этот объект стал важной вехой в истории Оренбурга и всего региона. Память об этом событии сохранена в исторических архивных материалах, таких как фотографии и документы, посвященные процессу строительства и запуску ГЭС. Все эти материалы хранятся в региональных архивах и музеях, чтобы будущие поколения могли оценить важность данного инженерного объекта и его вклад в развитие науки и техники. Заключение. Особое значение в современном обществе получила Оренбургская ГЭС, которая играет важную роль не только в рамках энергетической системы региона, но и на уровне всей страны. Реализация данного проекта стала возможной благодаря научным и инженерным достижениям, что отражает важность сотрудничества между этими областями знаний. Оренбургская ГЭС демонстрирует, как технические объекты могут оказывать влияние на экономическую и социальную сферы, способствуя развитию отраслей промышленности, сельского хозяйства и других сфер экономики. Кроме того, проектирование и эксплуатация данной гидроэлектростанции воздвигают философские вопросы, связанные с ответственностью человека перед природой и обществом. Создание таких объектов тесно связано с поиском баланса между технологическим прогрессом и сохранением окружающей среды, что подтверждает необходимость внимательного подхода к вмешательству человека в природные процессы. Развитие гидроэнергетики, несмотря на экологические риски, сопутствующие этому процессу, является важным шагом в направлении устойчивого и экологически чистого энергетического развития. Изучение опыта Оренбургской ГЭС позволяет понять, что сложные инженерные проекты, помимо технических достижений, могут представлять значимую веху в понимании взаимодействия человека с природой. Таким образом, рассмотренная гидроэлектростанция не только обеспечивает энергией, но и является примером того, как сотрудничество между технологиями, наукой и философией может способствовать общему благополучию и содействовать устойчивому развитию, охране экосистем и улучшению качества жизни общества.
