Как японцы собирались эксплуатировать корейские приливы

В Южной Корее теперь самая мощная приливная электростанция в мире. Она расположена в заливе Сихва, в 40 км к юго-западу от Сеула и западнее города Ансан. Это впечатляющее сооружение. Дамба электростанции имеет протяженность 12,7 км, площадь отгороженного залива — 56,5 кв. км. Мощность приливной электростанции 254 МВт, среднегодовая выработка 550 млн кВт·ч электроэнергии.



Первоначально дамбы построили для того, чтобы создать водохранилище пресной воды, да забыли про канализацию. Сброс сточных вод привел к быстрому ухудшению качества воды. Для решения проблемы сделали отверстие в дамбе, метод показал свою эффективность, и в 2003 году началось строительство приливной электростанции, которая одновременно выполняла роль водопропускных сооружений. Турбины работали при приливе, а при отливе энергия не вырабатывается. Такой режим работы был выбран для улучшения водной циркуляции и водообмена, который при каждом цикле составляет около 25% объема отгороженного залива.


Но у современных южнокорейских энергетиков были предшественники, правда, неполиткорректные — японцы. Именно при японской власти в Корее появился первый, весьма детально разработанный проект приливной электростанции.

Юрист-энергетик

В марте 5-го года Сёва (1930) Департамент коммуникаций Генерал-губернаторства Кореи выпустил небольшую брошюру «Чоурёку Хатсуден» («Приливная энергия»).

Почему департамент коммуникаций? Потому что у него были разнообразные функции. В них входили: почта и почтовые денежные переводы, страхование, телеграф, телефон, морская навигация, а также гидроэлектроэнергия и даже развитие авиации. Этот департамент осуществлял надзор за морскими линиями, судами, моряками, а также за электроэнергетическим и газовым бизнесом. Вот так была устроена японская администрация в Корее в то время.

В то время начальником Департамента коммуникаций был Сайдзо Ямамото (山本犀蔵), скорее всего, однофамилец знаменитого адмирала. Этот чиновник мало чем известен, но он относился к элите японской администрации. В 1910 году он окончил юридический факультет Токийского университета, потом работал в префектуре Токио и Министерстве внутренних дел. Однако, судя по всему, административная карьера у него не задалась. Ямамото оказался в префектуре Гумма, расположенной в гористом и поросшем лесом регионе. После Токио это была сущая ссылка.

Потом ему удалось вернуться в Токио и некоторое время работать в правительственных структурах, в частности в Законодательном бюро Кабинета министров Японии. В 1924 году Ямамото оказался в Корее, в январе 1928 года занял пост начальника Департамента коммуникаций Генерал-губернаторства Кореи, который он возглавлял до декабря 1933 года. Впоследствии он был директором Объединенной энергокомпании Западной Кореи, Корейской компании электропередач, а также Корейской радиовещательной корпорации.

Когда и при каких обстоятельствах он умер — так и осталось неизвестным. Не исключено, что в конце войны. В 1945 году ему должно было быть 59 лет.

В общем, интересный поворот от юриста и законодателя к электроэнергетике. Видимо, Ямамото изначально тяготел к технике, но был вынужден в силу семейных обстоятельств учиться на юриста. В пучины электроэнергетики он погрузился только после того, как сделал административную карьеру.

Возможно, где-то в архивах сохранилось больше сведений об этом человеке, или в Японии живут его родственники, сохранившие документы. Но пока нам придется ограничиться краткой биографической справкой.

Разные варианты приливной электростанции

Сайдзо Ямамото имел серьезный интерес к энергетике, раз проявил внимание к столь экстравагантному проекту, как строительство приливной электростанции. Причем не просто проявил, а разработал его в нескольких вариантах и напечатал результаты работы отдельной брошюрой.


Сейчас приливные электростанции проектируют в основном на основе проточных гидрогенераторов, использующих силу приливного течения. Но у японцев был другой подход. Рассмотрев варианты, в том числе способ использования приливного течения, способ подъема поплавка, способ сжатия воздуха, они остановились на использовании приливных прудов.
Суть этого метода в том, чтобы использовать не только энергию приливных течений, но и энергию сброса воды, как на обычной ГЭС. У метода было несколько вариантов.

Первый (А). Во время прилива вода заполняет пруд, затем во время отлива вода сбрасывается через гидроагрегаты.
Второй (В). Во время прилива вода, заполняющая пруд, пропускается через гидроагрегаты, а затем, в период пика прилива, заполняет пруд. Во время начала отлива вода сбрасывается сначала через гидроагрегаты, а потом остатки через водопропускные шлюзы.

Теперь более сложные схемы, в которых используется высокий и низкий пруды.

Третий (С). В начале отлива вода из высокого пруда сбрасывается через агрегаты в низкий, а затем, к пику отлива, сброс из высокого пруда идет через гидроагрегаты, а из низкого пруда — через водопропускные шлюзы. В начале прилива вода пропускается в оба пруда через агрегаты, а в период пика прилива — через агрегаты в низкий пруд, через шлюзы в высокий пруд.

Четвертый (D). После пика прилива вода пропускается в низкий пруд через агрегаты, потом идет сброс через агрегаты из высокого пруда в низкий. Около пика отлива вода сбрасывается из высокого пруда через агрегаты, а из низкого — через шлюзы. В начале прилива идет сброс из высокого пруда через агрегаты. Затем, в середине прилива, снова идет сброс из верхнего пруда в нижний через агрегаты, и в период пика прилива идет пропуск воды в нижний пруд через агрегаты, а в верхний — через шлюзы.


В чем разница? В том, что приливная электростанция с одним прудом имеет цикл работы 6 часов 25 минут, имеет теоретическую энергию 308 тысяч лошадиных сил в час и может выдать мощность 12,3 тысяч лошадиных сил. Четвертый вариант с двумя прудами имеет цикл работы в 25 часов, теоретическую энергию 230 тысяч лошадиных сил в час и может выдать мощность 9,2 тысячи лошадиных сил. Второй вариант на 25% менее мощный, но зато он выдает электроэнергию практически постоянно.

Самый мощный вариант был второй: 536 тысяч лошадиных сил в час при мощности 21,5 тысяч лошадиных сил. Он давал мощности на 74,4%, но при этом имел цикл работы в 10 часов.

В данном случае можно было выбрать между вариантом более мощным, но с неравномерной выработкой, и вариантом менее мощным, но с более равномерной выработкой электроэнергии.

Судя по приложенному проекту, японцы выбрали вариант менее мощный, но с более равномерной выработкой. Приливная электростанция состояла из двух рабочих прудов, комплекса гидротурбин и генераторов, а также системы шлюзов — четырех рабочих и двух дренажных. Рабочие шлюзы перепускали воду из моря в пруды, между ними и обратно. Структурно очень похоже на сердце.

Гидроэлектростанция — сложная, как орган

Проект приливной электростанции располагался на бойком месте: к северу от Инчхона и к западу от Сеула, недалеко от устья реки Ханган, у юго-восточного побережья острова Канхвадо, примерно в 16 км к северо-востоку от аэропорта Инчхон. Остров отделяет от материка довольно широкая протока, не то пролив, не то река, и вот на ее берегу и располагалось то самое место.

Местная топография сильно изменилась по сравнению с японскими временами, потому что многие мелководные заливы корейцы отгородили дамбами, осушили и разместили на них поля.


Но все же место узнаваемое. Комплекс гидротурбин и рабочих шлюзов должен был располагаться к западу от пролива между двумя мелкими островками, не поименованными даже на корейской карте. Дамба, отгораживавшая с востока высокий пруд, должна была идти от этих островков к острову Хвансандо, и от него еще севернее, до острова Канхвадо. Дамба, отгораживавшая низкий пруд, должна была идти до западной оконечности острова Сеодо, а оттуда поворачивать на запад до острова Домгёмдо, у которого располагался дренажный шлюз низкого пруда.

Таким образом, приливная волна, подходившая к этому месту с юга, сначала заполняла низкий пруд, а потом — высокий пруд. Высокий пруд заполняла вода, которая текла по протоке на юг. В момент прилива более плотная соленая морская вода создавала что-то вроде жидкой дамбы, и пресная вода, накапливаясь за ней, перетекала через дренажный шлюз в высокий пруд. При отливе воду высокого пруда можно было срабатывать как в низкий пруд, так и в протоку. Получалась ГЭС периодического действия.

Причем колебания были значительными. Высота прилива достигала 31,1 футов (9,4 метра), в среднем — 14,8 футов (4,2 метра).

Высокий пруд был рассчитан на высоту воды между 75 и 100 футами, причем его объем возрастал с 407,2 тысяч кубометров до 2263,7 тысяч кубометров. Низкий пруд был рассчитан на высоту воды от 65 до 90 футов, его объем возрастал с 396,5 тысяч кубометров до 1968,3 тысяч кубометров. Площадь была у них сравнительно небольшая: высокий пруд — 776 гектаров, а низкий пруд — 735 гектаров.

Был еще резервный пруд, расположенный к западу от острова Домгёмдо, предназначенный для принятия воды в особо высокие приливы. В изначальном проекте его не было, он появился при разработке вариантов. Резервный пруд был рассчитан на высоту воды от 95 до 108 футов, его объем мог достигать 2887,2 тысяч кубометров, а площадь его составляла 985 гектаров.


Длина насыпи для высокого пруда составляла 3,3 км, для низкого пруда — 6 км. Всего 9,3 км. Насыпь для резервного пруда — 12 км. Всего требовалось возвести 21488 метров насыпи. Ширина насыпи составляла 5,5 метров, причем она выкладывалась из мешков с землей и с обоих сторон обкладывалась мешками с камнями. Методы строительства были самые простые и рассчитанные на применение ручного труда и простейших транспортных средств.

Электростанция была оборудована четырьмя рабочими шлюзами с 53 затворами, суммарной площадью сечения 837 кв. метров, а также были сделаны два дренажных шлюза, в которых было 38 затворов, с суммарной площадью сечения 459 кв. метров.

Что касается оборудования электростанции, то в них гидротурбин больше, чем генераторов. На низком напоре было 42 турбины, на высоком напоре — 14 турбин. Генераторов было по 7 на каждый напор. Таким образом, на каждый генератор низкого напора приходилось 6 турбин, а на каждый генератор высокого напора — 2 турбины. Они, видимо, собирались друг над другом на одном валу генератора, а система подачи воды к турбинам предусматривала весьма точную регулировку расхода.

Турбины низкого напора выдавали 4956 лошадиных сил, а генераторы низкого напора — 4060 киловатт. Турбины высокого напора — 10584 лошадиных сил, генераторы высокого напора — 8680 киловатт. Всего 12740 кВт.


Судя по всему, это было сложное устройство, требовавшее нетривиальных навыков при управлении. Оператору этой приливной электростанции нужно было чувствовать движение приливной воды, направление течения, в соответствии с этим открывать и закрывать затворы, чтобы пропускать воду через турбины и шлюзы, обеспечивая заполнение прудов и срабатывание воды. Под управлением оператора должен быть 91 затвор, и нужно было переключать их, играя на пульте почти как на клавиатуре органа, смотря то на сигнализацию уровня воды, то в графики — своего рода партитуру. Вместо звука — электрическая энергия, от которой сияли в Корее «лампочки императора».

Это чисто японский подход. Мы бы в жизни не придумали бы такую сложную систему. Надо признать, господин Ямамото был совсем не лишен недюжинного таланта в понимании сложных инженерных систем, даром что юрист.

Не выдержал конкуренции

Стоимость приливной электростанции оценивалась в 8,4 млн иен, что было довольно порядочно, но при этом электростанция по расчетам выходила прибыльной. При цене в 2 сен за кВт·ч она давала бы 549 тысяч иен, а при цене в 3 сен за кВт·ч — 943 тысячи иен чистой прибыли в год. Окупаемость примерно девять лет.

Проект не был реализован, видимо, по экономическим причинам. Во-первых, низкая мощность за такие немалые деньги. В северной части Кореи можно было построить гидроэлектростанцию крупнее и мощнее за такие же деньги. Во-вторых, основные потребители электроэнергии находились на севере Кореи, и, насколько можно судить, возникали трудности с передачей, поскольку тогда сети были слабо развиты. По всей видимости, этот проект ориентировался на энергоснабжение Кейдзё (Сеула), от которого находился сравнительно недалеко. Но, видимо, пал жертвой конкуренции с угольными электростанциями, которые были мощнее и дешевле в постройке, а угля в Корее добывалось много. Приливные ресурсы западного побережья Кореи в удобных местах с высотой приливов 20–25 футов (6–7,5 метров) оценивались в 1 млн кВт. Такую же мощность речные ГЭС и угольные электростанции могли дать быстрее, дешевле, да и проще.

В-третьих, видимо, веским фактором стала и техническая сложность проекта, оборудования приливной электростанции, и особенно сложность управления, которая предъявляла очень высокие требования к подготовке операторов. Обычные речные гидроэлектростанции были намного проще в своем техническом оснащении и в управлении.

Надо полагать, по этой причине Ямамото не вернулся к этому проекту, несмотря на то, что потом занимал руководящие должности в энергетических компаниях.

Этот нереализованный проект приливной электростанции интересен с точки зрения характеристики японской администрации в Корее и проводимой ею политики. Да, надо признать, в японском генерал-губернаторстве Кореи работали люди с новаторским мышлением, продвигавшие то, что в те годы казалось фантастикой.