1. Подготовка к проекту
Проект начинается сразу с двух сторон. На одной стороне у нас есть порт Дудинка, принадлежащая «Норникелю» Норильская железная дорога (НЖД) и аэропорт «Алыкель». Аэропорт расположен на расстоянии 36 км от центра Норильска. Он имеет статус международного и соответствующую бетонную ВПП длиной 2821 м и шириной 45 м. В период летних работ а/п принимает много рейсов со специалистами, а вахтовиков - круглый год. Многие строители здесь работают практически круглый год, за исключением дней, когда сильные морозы сопровождаются сильными ветрами. Продолжительность навигации в порту Дудинка на реке Енисей составляет всего 4 месяца в году. При этом глубина реки позволяет принимать суда, идущие по Севморпути. В отдельных случаях морские суда приходят зимой в сопровождении ледокола, дежурящего в Карском море неподалёку от пос. Диксон. Продолжительность обычного паводка составляет 1 месяц. Во время весеннего половодья вода заливает портовую инфраструктуру внизу у реки, поэтому часть оборудования (портовые краны) всякий раз поднимают на высокий берег.
Проект также должен опираться на енисейский порт Игарка, сам посёлок Игарка и аэропорт Игарка. Навигационные данные сообщают, что между портами Игарка и Дудинка 260 км. Порт Дудинка расположен ниже по течению, т. е. севернее Игарки. После распада СССР пос. Игарка стал депрессивным: его население уменьшилось с 18,1 тысячи человек в 1989 году до менее 3,5 тысяч на сегодня. Лесная промышленность перебралась в расположенный намного южнее Лесосибирск - красноярские власти не слишком заботятся о жителях Туруханского района. От а/п Игарка до центра посёлка 1,8, он расположен на о. Игарский и имеет бетонную полосу длиной 2513 м с шириной 46 м. Аэропорт способен принимать тяжёлые самолёты весом до 190 тонн. Он способен принимать большое количество вахтовиков.
Большинство объектов, включённых в проект «Арктическая синергия», находится недалеко от пос. Игарка. Новый отрезок ж. д. от аэропорта «Алыкель» до пос. Снежногорск должен войти в состав Норильской железной дороги (НЖД) и включает 2 участка. Первый – от а/п «Алыкель» до моста через реку Сиговая длиной 123 км, второй – от моста до пос. Снежногорск. Его длина: 23 – 25 в зависимости от выбранной трассы от аэропорта до р. Сиговая. Снежногорск тоже относится к Норильску. Сразу скажем, что НЖД является подразделением «Норникеля». В противном случае ж. д. должно было бы дотировать государство. В этом случае передача актива НЖД (т. е. «Норникелю») не наносит ущерба стране.
Большая часть объектов, включённых нами в проект «Арктическая синергия», находится близко или недалеко от пос. Игарка. Все они, начиная от порта Игарка, должны быть связаны между собой сетью ж. д., и названы нами Игарская железная дорога (ИЖД).
Говоря о цепи энергоинформационных узлов, мы исходим из того, что в регионе имеются две заполярные ГЭС. Хантайская (официально Усть-Хантайская) ГЭС в Снежногорске является самой северной в мире.
Снежногорск – это ПГТ в Норильском городском округе. Второй базовый объект — это Курейская ГЭС в Светлогорске. Посёлок Светлогорск, как и пос. Игарка относятся к Туруханскому району (Красноярского края). Оба посёлка, и обе ГЭС находятся за полярным кругом. Остальные звенья предстоит создавать с нуля.
2. Состав энергоинформационного узла
Каждый энергоинформационный узел включает ГЭС, АЭС, дата-центр, расчётные центр и посёлок для удобного проживания сотрудников.
Помимо генерации гидростанция обеспечивает жителей городка специалистов и АЭС чистой водой из водохранилища. Проектировщики АЭС для арктического региона знают о том, что там зимой, несмотря на наличие снега, не везде есть вода. Вырабатываемая ГЭС энергия нужна для работы систем АЭС, и этот источник генерации идеально подходит для атомной электростанции.
В задачу АЭС входит обеспечение энергией большого потребителя: дата-центра, а также расчётного центра. Размещение рядом с электростанцией даёт возможность экономить на передаче и трансформации энергии. Современный ЦОД (центр обработки данных) потребляет много энергии. На атомную станцию ложится важная социальная задача – обеспечение теплом городка, в котором живут сотрудники и члены их семей. У каждой АЭС тепла с избытком, и этим дармовым теплом зачастую просто греют воду в природном водоёме. Рачительные хозяева в арктической зоне АЭС должны, как минимум, подавать горячую воду на отопление, в сеть водоснабжения, бассейн для жителей, а в нашем проекте - даже строить теплицы. В Светлогорске когда-то были теплицы, но с появлением дефицита электроэнергии их разрушили. При наличии АЭС поблизости их бы не тронули. Доставляемые в Арктику овощи, несмотря на не лучшее качество, стоят очень дорого, и теплицы вместе с общественными бассейнами становятся лучшим проявлением заботы государства о своих гражданах.
В наше время центр обработки данных (ЦОД) в составе энергоинформационного узла – это важный стимул для принятия решения о его создании. Пока мы писали эту статью И. Дмитриев сообщил об интересе западных инвесторов к строительству АЭС вместе с ЦОДами на территории России. Но в России есть свои ЦОДы. Этот проект был задуман именно под них.
Норильский промышленный регион сегодня работает в состоянии энергодефицита. Для него заказаны и строятся 3-4 плавучих атомных тепловых электростанции (ПАТЭС) мощностью по 120 Мвт. Столь малые мощности погоды не сделают – Норильску и «Норникелю» нужна нормальная АЭС. Это на нынешний период. Рассчитываем на несколько одноблочных узлов на базе реакторной установки ВВЭР1200. Её номинальная мощность: 1150–1200 МВт, в зависимости от модификации. Тепловая мощность каждого блока: около 3200 Мвт – это много. На каждую реакторную установку, на каждый такой блок в «Росатоме» имеется смета. Плати и бери, но пользуйся с умом: используй тепло на пользу людям.
Присутствие расчётного центра в энергоинформационном узле упрощает задачу обмена данных между ЦОД и РЧ. На этот обмен приходится большая часть трафика данных. Обмен данных между ЦОД и потребителями можно вести по волоконно-оптической линии связи (ВОЛС), имея спутниковую связь в резерве. Строящаяся новая железная дорога должна нести ВОЛС, соединяя между собой энергоинформационные узлы между собой и Норильском.
В статье об Эвенкийской
ГЭС говорилось о том, что холодный климат позволяет экономить до 40% электроэнергии на охлаждении электронный систем ЦОД и расчётных центров (РЦ). В Заполярье системы охлаждения вообще не нужны. Единственный тёплый месяц в году, июль, вовсе не жаркий. Системы вполне могут охлаждаться снизу: холодом, идущим от вечной мерзлоты. Для этого достаточно иметь бетонный пол. Об этом мы ещё поговорим.
Название проекта «Арктическая синергия» родилось из сознательно созданного взаимодействия каждого элемента энергоинформационного узла: ГЭС, АЭС, дата-центра, расчётного центра, сотрудников и членов их семей. Людям должны быть созданы все условия для проживания в очень трудном климате.
3. Узел No 1, Снежногорск
Это не означает, первый узел должен быть запущен именно там, но Снежногорск должен получить АЭС если не первым, то вторым, потому что за его спиной стоит Норильский регион. После получения дополнительной генерации заказанные «Норникелем» плавучие АЭС могут быть переданы другим заказчикам – желающих их получить много.
Здесь уже имеется: Хантайская ГЭС, посёлок городского типа Снежногорск, ЛЭП в г. Норильск, зимник до Норильска (летом местами есть гравийные участки, а ближе к Норильску есть бетонное покрытие). Для справки: средняя скорость на зимнике и арктической гравийной дороге – около 20 км/ч. Имеется местный аэропорт, предназначенный для приёма лёгких самолётов, расположенный в 5 км от посёлка с асфальтобетонной полосой длиной 1600 м и шириной 60 м.
Как сказано выше, расстояние до аэропорта «Алыкель» 146 – 148 км по прямой. Предстоит построить новый участок ж.д., дата-центр и расчётный центр. Начиная от точки, где дорога подходит к территории аэропорта до самого Снежногорска – 146 км, если измерять прямыми участками. В том числе, от моста через р. Сиговая до посёлка 23 – 25 км. Этот отрезок по большей части идёт вдоль зимника на Норильск. У моста через р. Сиговая должна быть стыковка Норильской ж. д. с Игарской ж. д. Соединяющий НЖД с ИЖД может быть построен в последнюю очередь.
Выбрать подходящую под АЭС площадку на берегу Хантайского водохранилища здесь нетрудно. Рассчитываем, что критериям выбора будет соответствовать место, находящееся всего в 4 км от посёлка Снежногорск. Рядом проходит зимник на Норильск. Здесь же нами запланирована ветка ж. д., ведущая от моста через р. Сиговая к посёлку.
Близость к посёлку означает короткие линии теплоснабжения, а для сотрудников Снежногорской АЭС также короткий путь до рабочего места. ЦОД и РЦ можно разместить в одном здании в самом посёлке. На первом этаже без окон – залы с оборудованием и электронной аппаратурой, на втором размещается персонал центров, на 3 и 4 этажах – квартиры сотрудников. Входная лестница ведёт сразу на второй этаж – такой объект не боится быть заваленным снегом, а такое в Снежногорске возможно. Как сказано выше, бетонный пол первого этажа — это единственным элементом охлаждения электроники центров в тёплые недели краткого заполярного лета. Не исключено, что в морозные месяцы бетонные полы «погреба» придётся чём-то покрывать. Опыт Снежногорска покажет, нужно ли дополнительно что-то делать, и насколько можно рассчитывать на вечную мерзлоту. Дата-центр и расчётный центр могут быть разделены простой, ненесущей перегородкой.
На этой стадии мы не можем определить, насколько вырастет население посёлка Снежногорск. Весьма вероятно, что с учётом членов семьи оно превысит 4 тысячи жителей. В таком климате не нужны дачи, а лучшим местом для жилья можно признать тёплую отдельную квартиру. Для Снежногорска должно быть спроектировано и построено единое общественное здание, в котором размещается всё, что входит в понятие
общественное место: администрация, полиция, детские учреждения (ясли, детский сад, школа), поликлиника с аптекой, больница и роддом, спортивные и актовые залы, зал для семейных мероприятий, магазины, кафе, и т. д., включая железнодорожный и автобусный вокзалы. Каждой семье нужно предоставить собственный гардероб, чтобы они могли оставлять в нём свою тёплую верхнюю одежду. Зимой, выйдя из поезда или автобуса люди должны иметь возможность сразу же попасть внутрь тёплого здания. В здании общественного центра (ОЦ) может также быть гостиница. Важно не только продумать планировку ОЦ в Снежногорске, но использовать приобретённый опыт в других узлах энергоинформационной цепи. Накопленный опыт можно и нужно использовать в дальнейшем в других арктических посёлках, где имеется атомная генерация. Если Снежногорский энергоинформационный узел появится первым, то этот опыт должен быть использован в Игарке.
Наконец, 3600 Мвт реакторной установки ВВЭР1200 может также хватить на завод железобетонных изделий (ЖБИ). В производстве ЖБИ используется пар и тепло. Логистика в Заполярье дорогая, а бетонными плитами можно мостить улицы в посёлке, дорогу, изготавливать плиты для фундамента – в тех местах скальные породы часто выходят на поверхность. Это облегчает задачу строительства домов и железных дорог.
4. Узел No 2, Игарка
Хантайское водохранилище довольно большое. Его площадь – 2230 км². Длина с севера на юг – около 160 км (при ширине не более 9 км). Полный объём водохранилища при нормальном подпорном уровне (НПУ) - 25,55 км³. Мёртвый объём, остающийся в чаше постоянно – 11,52 км³. Хантайское водохранилище по объёму лишь немного уступает самому крупному в России Шушенскому водохранилищу при НПУ – его полный объём равен 31,34 км³. Хантайское водохранилище — это огромный резервуар чистейшей воды, собирающийся с плато Путорана. Исключением является период бурного таяния снега.
Южная часть Хантайского водохранилища довольно близка к посёлку Игарка. От удобного залива на берегу водохранилища до центра Игарки всего 27 км. Считаем возможным возвести в абсолютно спокойной зоне сразу два атомных энергоблока: 2-й и 3-й. Расстояние между выбранным нами местом и центром посёлка Игарка составляет 27 км по прямой. Если измерять расстояние от порта Игарка, то оно составит 28 км по прямой. Это и есть первый участок Игарской ж. д. На расстоянии примерно в 16 км от порта (12 км от площадок для энергоблоков) предусматривается станция Игарка-узловая и посёлок с таким же названием. От ст. Игарка-узловая в северном направлении 84 км до моста через р. Сиговая (64 км до моста через р. Хантайка), а до аэропорта «Алыкель» - 207 км по прямой. При этом участок до р. Сиговой может быть построен в завершение проекта «Арктическая синергия». В юго-восточном направлении от Игарки-узловой 91 км до пос. Светлогорск, где должен появиться узел No 3. Подробнее о нём ниже.
От Игарки-узловой до Музея вечной мерзлоты 14 км. Рядом с музеем предполагается построить общественный центр (ОЦ) с вокзалом. Второй ОЦ нужно строить рядом со ст. Игарка-узловая. Отличие между двумя ОЦ состоит в том, что на верхних этажах этого общественного центра в пос. Игарка-узловая должны быть квартиры для сотрудников Игарской АЭС независимо от того, сколько там появится энергоблоков, дата-центра и расчётного центра. ГЭС в этом узле отсутствует, а вода забирается из Хантайского водохранилища. ЦОД (дата-центр) и РЦ должны располагаться в охраняемой зоне рядом с атомными энергоблоками. Смены будут доставляться рабочим поездом, курсирующим между ОЦ «Игарка-узловая» и объектами, входящими в состав узла. Также, как дата-центр в Снежногорске, ЦОД рядом с Игарской АЭС должен быть соединён с Норильском по идущей вдоль железной дороги ВОЛС. Дублирование по телевизионной связи.
В период строительства Игарской ж. д., блоков АЭС, ЦОД и РЦ вахтовики должны размещаться в городке строителей в пос. Игарка-узловая. Из-за этого общественный центр (ОЦ) «Игарка-узловая» должен стать одним из первых объектов вместе с портом Игарка.
С началом работы 2-го, а затем 3-го энергоблока их тепло начнёт использоваться для обогрева обоих общественных центров. Сначала – ОЦ «Игарка-узловая», затем ОЦ «Игарка». Рядом с ОЦ «Игарка-узловая» должна быть построена угольная котельная, которая будет
позже передана ИЖД и станет резервной. После того, как заработает первый из блоков Игарской АЭС, можно начинать строить большие теплицы в пос. Игарка-узловая. После введения в эксплуатацию другого блока, в пос. Игарка появятся свои теплицы. Большие теплицы Игарки-узловой должны поставлять продукцию в Норильский регион.
Здесь, в пос. Игарка-узловая на дешёвом тепле и паре от АЭС можно было бы построить свой завод ЖБИ, но с учётом того, что Норильский регион специализируется на добыче медно-никелевой руды и выплавке металлов, было бы ошибкой везти куда-то (в основном за границу) медные болванки, если центрам обработки данных, расчётным центрам и проч. нужно столько изделий из меди. В условиях, когда неподалёку от Норильска будет достаточно генерации для изготовления силовых и сетевых кабелей, медных шин, радиаторов и компонентов систем охлаждения, экранов (из медной ленты и фольги), элементов систем заземления, проводов для обмоток генераторов и трансформаторов, токопроводов, контактных элементов и разъёмов, компонентов систем защиты автоматики и т. д. было бы неверно продолжать это делать. Помимо преимущества в близкой логистике АЭС даёт дешёвое тепло и пар. В технологическом процессе это можно использовать для предварительного подогрева перед отжигом (100 – 150 градусов достаточно) и для сушки, что приведёт к улучшению качества продукции. В условиях ограничения количества работников на Заводе медных изделий в Игарке-узловой можно изготавливать только то, что поддаётся автоматизации и, в каких-то случаях, использовать полуавтоматический процесс. В любом случае, нерачительно импортировать перечисленные изделия из Китая. Если российская продукция у себя дома дороже китайской, то это должно стать основанием для изменения налогового законодательства. По российским законам те же медные болванки, идущие в Китай, не облагаются НДС, тогда как внутренний потребитель вынужден платить этот налог. Концентрат идёт за границу исключительно из-за возвращения НДС его экспортёру – не чьи-то козни, а собственные законы превращают Россию в чей-то сырьевой придаток. Должно быть наоборот. Более того, стремясь привлечь зарубежного импортёра, некоторые устанавливаю для него пониженную цену. Те, кто создаёт выгодные условия для экспорта сырьевой продукции должны осознать, что потребляющий отечественное сырьё и полуфабрикаты производитель платит налоги в свой стране, пополняя бюджет своей страны. Российский производитель тоже будет платить дома, если перестать его дискриминировать.
Медные полуфабрикаты могут отправляться по Енисею в Красноярский регион, а после постройки железной дороги до портов в Енисейском заливе изделия из региона могут идти по Севморпути по всему миру. Глубина Енисея позволяет заходить морским судам в порт Игарка также, как в Дудинку. В период навигации, пусть и короткой, изделия из Игарки могут идти во все порты мира.
Посёлку и порту Игарка нужно уделять больше внимания ещё потому, что наступит время, когда к левому берегу Енисея подойдёт Северный широтный ход (СШХ). При Сталине СШХ строили высокими темпами, и его завершение приближалось. По тогдашнему проекту железная дорога должна была выйти с запада к селу Ермаково на левом берегу реки. О мосте через широкий Енисей никто тогда не думал: грузы в Игарку должны
были идти по воде или по зимнику через реку. В наше время появились предложения вывести СШХ к Игарке, Дудинке и даже к Туруханску.
Считаем, что переход через Енисей, когда его строительство станет целесообразным, нужно использовать современную технологию «погруженный тоннель» (immersed tunnel). В России эта технология ещё не применялась. Нужно исходить из того, что погруженный тоннель нужно укладывать чуть выше Игарки, где Енисей ещё довольно глубок, а морские суда не заходят. В этом случае бетонный тоннель на дне не будет мешать речному судоходству, т. к. у речных судов меньшая осадка. Погруженный тоннель хорош тем, что его можно одновременно использовать для автомобильного и железнодорожного транспорта, прокладки разного рода кабелей, труб и проч. В связи с этим обращаем внимание на участок реки у южной оконечности о-ва Игарский с выходом на берег в Игарской протоке. Заодно соединить остров, на котором находится а/п «Игарка» с берегом. Продолжая этот путь, наши потомки выйдут на плато Путорана. Когда это произойдёт, неизвестно, но проект США должен это учесть.
5. Узел No 3, Светлогорск
Если узел No 1, Снежногорск проектируется с учётом привязки к Норильску, то проект узла No 3 исходит из его связи с Игаркой.
На берегу Курейской ГЭС у Светлогорска можно построить сразу 2 атомных энергоблока. Ближайшие к Игарке (Игарке-узловой) подходящие площадки находятся в 5 и 6 км к западу от центра посёлка. По отношению к пос. Светлогорск эти площадки находятся за плотиной, и вокзал с общественным центром можно было бы построить там же у плотины. Плотина находится на расстоянии 86 км от Игарки-узловой. Но мы склоняемся к тому, что жителей Светлогорска нужно уважать, и потому нужен мост через вытекающую из плотины реку Курейку. В варианте с мостом до узкое место отделяет от
Плотина Курейской ГЭС находится на расстоянии 86 км по прямой от Игарки-узловой. До узкого места на реке 88 км по прямой, и ещё 3 км до ОЦ «Светлогорск» с вокзалом. Специалистов 4-го и 5-го блоков проекта «Арктическая синергия» будут доставлять на смены рабочим поездом. Мост через р. Курейку у Светлогорска ещё пригодится, когда придёт очередь продлить Игарскую ж. д. Туруханска. Не будем сейчас говорить о создании других энергоинформационных узлов. В первую очередь это зависит от того, начнётся ли строительство грандиозной плотины Эвенкийской ГЭС. Если этот проект отодвинут вправо, то для надёжности и устойчивости энергетики всего региона желательно иметь ещё хотя бы одну ГЭС. В своё время «Ленгидропроект», предшественник «РусГидро», создал проект небольшой Усть-Курейской ГЭС, створ которой расположен всего в 29 км от Светлогорска ниже по течению Курейки. Мощность небольшая – всего 120 Мвт, но на месте притока р. Мундуйки должен образоваться глубокий залив, удобный для строительства ещё пары атомных энергоблоков. Если разумно подойти к этому вопросу, то мост через р. Курейку нужно строить выше будущего водохранилища новой ГЭС, и ниже Светлогорска. Расстояние по прямой от Игарки-узловой до моста равняется 86 км, но до Светлогорска остаётся ещё 9 км. Под такой вариант площадки под атомные блоки имеются на берегу залива восточнее посёлка; расстояния до них - 3 и 4 км километра, соответственно. В случае принятия проекта Усть-Курейской ГЭС в Светлогорске появится завод по производству ЖБИ.
Что касается тихих ЦОД и расчётного центра в Светлогорске, то их можно строить в самом городе, либо передать под них освободившиеся здания после перемещения той или иной организации в общественный центр (ОЦ). Ну и теплицы: как без свежих овощей при наличии дешёвого тепла и пара?
Наконец, в случае принятия положительного решения о строительстве небольшой Усть-Курейской ГЭС, появляется возможность завести там под одну крышу всё жильё в посёлке вместе с общественным центром. Умный городок может дать опыт для проектирования лунного поселения.
Заключение
По проекту «Арктическая синергия» формируется устойчивая максимально надёжная сеть генерации и потребления электроэнергии на основе трёх ГЭС (из которых две работающие) и нескольких АЭС, в зависимости от потребностей владельцев крупных потребителей: «Норникеля», регионов Норильска и Игарки вместе с центрами обработки данных. Большие потребители, ЦОДы и расчётные центры, обеспечиваются энергией непосредственно, без постройки линий электропередачи.
Проект предусматривает утилизацию избыточного тепла АЭС для решения социальных и производственных задач: отопления жилья, общественных центров, теплиц, заводов ЖБИ и производства медных изделий для тех же ЦОДов и РЦ. Это даёт синергию между электростанциями, центрами обработки данных, расчётных центров и людьми – специалистами, которые их обслуживают, и их семьями. Помимо общественных центров в Снежногорске, Светлогорске и, возможно, в небольшом новом городке у р. Курейки, где может возникнуть новая ГЭС, похожие ОЦ создаются в Игарке и Игарке-узловой. Этот посёлок тоже нужен, также как Игарская ж. д. и продление Норильской ж. д.
Важная сторона проекта: включение в «Арктическую синергию» людей, проживающих в трудных условиях Сибирского Заполярья.
Нужно особо отметить экономию и максимальную надёжность, которую получают владельцы ЦОД и РЦ из-за отсутствия ЛЭП. Сюда можно добавить высокую загрузку АЭС, использование их низкопотенциального тепла в интересах людей, региона и ряда производств. Нужно добавить то, что постройка железных дорог обеспечивает сжатые сроки осуществления всего проекта, и расширяет территорию активной деятельности, превращая регион в Норильско-Игарский, и способствует его развитию. Попутно территория вокруг Игарки выводится из состояния депрессии. Волоконно-оптическая связь (ВОЛС) связывает все объекты проекта «Арктическая синергия» между собой, Норильском и Большим миром, а спутниковая связь выступает резервом.
Недостаток Заполярья, низкие температуры и вечная мерзлота, превращаются в преимущество: с их помощью решаются проблемы, связанные с необходимостью охлаждения аппаратуры ЦОД и РЦ. Это даёт неоспоримые преимущества. Другие недостатки Заполярья, полярная ночь и долгие сутки в сумерках, отчасти решаются с помощью создания общественных центров, которые дают людям больше возможностей для социализации и времяпровождения.
Национальный проект «Арктическая синергия» соответствует нашим приоритетам, которые включают социальную поддержку населения, импортозамещение, цифровизация, развитие Севера и Сибири. Упомянутая в статье железная дорога, связывающая Норильский регион с портами в Енисейском заливе и Северным морским путём, а также Северный широтный ход (США) прямого отношения к данному проекту не имеют. Это две следующих цели: ближняя и дальняя.