Зеленчукская ГЭС—ГАЭС — гидроэнергетический объект, объединяющий в одном комплексе сооружений гидроэлектростанцию и гидроаккумулирующую электростанцию, использующий объединённый сток рек Большой Зеленчук, Маруха и Аксаут, перебрасываемых в реку Кубань. Расположена в Карачаево-Черкесии у п. Правокубанский Карачаевского района. Является крупнейшей электростанцией Карачаево-Черкесии и четвёртым по мощности объектом гидроэнергетики на Северном Кавказе, а также одной из трёх гидроаккумулирующих электростанций России. Обладает самой протяжённой (общей длиной 35,5 км) деривацией среди ГЭС России, а также, по состоянию на 2021 год — третьим по величине напором среди российских гидроэлектростанций (после Зарамагской ГЭС-1 и Гизельдонской ГЭС). Станция участвует в покрытии пиковой части нагрузки Объединённой энергосистемы Юга России, повышая надёжность работы энергосистемы и энергоснабжения потребителей и позволяя тепловым и атомным электростанциям функционировать в наиболее оптимальных режимах. Зеленчукская ГЭС-ГАЭС входит в состав Карачаево-Черкесского филиала ПАО «РусГидро».
Конструкция станции Зеленчукская ГЭС-ГАЭС представляет собой сложный гидроэнергетический комплекс, сочетающий в себе деривационную гидроэлектростанцию (ГЭС) с подводящей безнапорной деривацией и внутрибассейновой переброской стока, а также гидроаккумулирующую электростанцию (ГАЭС). Установленная мощность электростанции в турбинном режиме — , в насосном режиме — , проектная среднегодовая выработка электроэнергии — , в том числе в части ГЭС — , в части ГАЭС — , проектное среднегодовое потребление электроэнергии на заряд ГАЭС — .
Концепция ГЭС-ГАЭС подразумевает переброску в реку Кубань части стока рек Большой Зеленчук, Маруха и Аксаут с использованием перепада высот между этими реками и Кубанью. Далее переброшенные объёмы воды могут отбираться в Большой Ставропольский канал для целей орошения с попутным увеличением выработки (примерно на 240 млн кВт·ч) расположенных на канале гидроэлектростанций Кубанского каскада. Одновременно перепад высот между бассейном суточного регулирования и нижним бассейном (на правом берегу Кубани) используется для работы станции в режиме гидроаккумулирования. Конструктивно Зеленчукская ГЭС-ГАЭС разделяется на гидроузлы на реках Большой Зеленчук, Маруха и Аксаут, деривацию, напорно-станционный узел. Особенностью станции является рекордная для России протяжённость деривационного тракта — более 30 км, в том числе почти 10 км тоннелей.
Гидроузел на реке Большой Зеленчук Гидроузел на реке Большой Зеленчук расположен в 113,6 км от её устья и является головным сооружением станции, обеспечивая забор воды в деривацию в объёме 35 м³/с. Включает в себя следующие сооружения: земляная плотина длиной 670 м и максимальной высотой 12,4 м, отсыпана из гравийно-галечного грунта, имеет противофильтрационный экран из суглинка; водосброс, состоящий из входного оголовка и лотка с концевым консольным сбросом. Имеет два пролёта шириной по 10 м, перекрываемых сегментными затворами. Пропускная способность водосброса при НПУ — 456 м³/с; водозаборное сооружение пропускной способностью 35 м³/с, примыкает к водосбросу с правого берега, представляющее собой четырехпролётную бетонную конструкцию, оборудованную сороудерживающими решётками, с рыбозащитным устройством; рыбоход лестничного типа, представляющий собой железобетонный канал с перегородками, предназначенными для снижения скорости воды. Длина рыбохода 710 м, максимальный расход воды 7 м³/с; правобережная дамба обвалования длиной 150 м, отсыпана из суглинка; малую ГЭС «Большой Зеленчук» мощностью 1,26 МВт, включающую в себя водозаборное сооружение (расположенное на земляной плотине), два напорных водовода, здание ГЭС, отводящий канал. Сооружения гидроузла образуют небольшое водохранилище. Площадь водохранилища при нормальном подпорном уровне 0,456 км², полная ёмкость составляет 1,36 млн м³, полезная ёмкость отсутствует. Отметка нормального подпорного уровня водохранилища составляет 1012 м над уровнем моря.
Гидроузел на реке Маруха Гидроузел на реке Маруха расположен в 15,2 км от её устья и обеспечивает забор воды в деривацию в объёме 15 м³/с. Включает в себя следующие сооружения: земляная плотина длиной 745 м и максимальной высотой 12,25 м, отсыпана из гравийно-галечного грунта, имеет противофильтрационный экран из суглинка; водопропускной лоток, расположенный в теле грунтовой плотины, по которому проходит вода, перебрасываемая по деривации с реки Большой Зеленчук. Представляет собой закрытую железобетонную трубу сечением 3,5×4,5 м, длиной 904 м. Соединена с водозабором, после которого меняет конструкцию (из одноочковой становится двухочковой) и пропускная способность возрастает с 45 м³/с до 60 м³/с; водосброс с шугосбросом, состоит из входного оголовка и лотка с концевым консольным сбросом. Имеет два пролёта шириной по 10 м, перекрываемых сегментными затворами, а также пролет шугосброса шириной 6 м, перекрываемый клапанным затвором. Суммарная пропускная способность водосброса и шугосброса при НПУ — 517,8 м³/с. Водопропускной лоток пересекает водосброс по акведуку; водозаборное сооружение пропускной способностью 15 м³/с, оборудованное промывными галереями пропускной способностью 46 м³/с, примыкает к водосбросу с правого берега, оборудовано рыбозащитным устройством. Сооружения гидроузла образуют небольшое водохранилище. Площадь водохранилища при нормальном подпорном уровне 0,196 км², полная ёмкость составляет 0,58 млн м³, полезная ёмкость отсутствует. Отметка нормального подпорного уровня водохранилища составляет 1000,45 м над уровнем моря.
Гидроузел на реке Аксаут Гидроузел на реке Аксаут расположен в 14,6 км от устья реки Аксаут и обеспечивает забор воды в деривацию в объёме 20 м³/с. Включает в себя следующие сооружения: земляная плотина длиной 894 м и максимальной высотой 11,15 м, отсыпана из гравийно-галечного грунта, имеет противофильтрационный экран из суглинка; водопропускной лоток, расположенный в теле грунтовой плотины, по которому проходит вода, перебрасываемая по деривации с рек Большой Зеленчук и Маруха. Представляет собой закрытую двухочковую железобетонную трубу с сечением каждого отверстия 3,5×4,5 м, длиной 298 м. Соединена с водозабором, после которого её пропускная способность возрастает с 60 м³/с до 80 м³/с; водосброс с шугосбросом, состоит из входного оголовка и лотка с концевым консольным сбросом. Имеет два пролёта шириной по 10 м, перекрываемых сегментными затворами, а также пролет шугосброса шириной 6 м, перекрываемый клапанным затвором. Суммарная пропускная способность водосброса и шугосброса при НПУ — 517,8 м³/с. Водопропускной лоток пересекает водосброс по акведуку; водозаборное сооружение пропускной способностью 20 м³/с, оборудованное промывными галереями пропускной способностью 69 м³/с, примыкает к водосбросу с правого берега. Сооружения гидроузла образуют небольшое водохранилище. Площадь водохранилища при нормальном подпорном уровне 0,46 км², полная ёмкость составляет 1,19 млн м³, полезная ёмкость отсутствует. Отметка нормального подпорного уровня водохранилища составляет 996,55 м над уровнем моря.
Деривация В состав деривации Зеленчукской ГЭС-ГАЭС входит система каналов, тоннелей и дюкеров, по которым производится переброска части стока рек Большой Зеленчук, Маруха и Аксаут к напорно-станционному узлу. Состав сооружений деривации: канал Большой Зеленчук — Хуса-Кардоникская длиной 3,64 км с расчётным расходом воды 35 м³/с. В головной части на протяжении 1 км канал выполнен в виде закрытой железобетонной трубы размерами 3,8×3,5 м, далее открытого типа с креплением откосов гравийно-галечниковым грунтом. Реку Хуса-Кардоникская канал пересекает по насыпи, сток реки пропускается через водопропускную трубу; безнапорный туннель Хуса-Кардоникская — Маруха длиной 5,188 км, пропускной способностью 35 м³/с; безнапорный туннель Маруха — Аксаут длиной 1,755 км, диаметром 5,5 м, пропускной способностью 60 м³/с; отстойник длиной 900 м и шириной 40 м, расположен за гидроузлом Аксаут; двухпролётное аварийно-перегораживающее сооружение, расположенное за отстойником; рыбоход лестничного типа длиной 743 м, служащий для пропуска рыбы через сооружения гидроузла на реке Аксаут; канал Аксаут — Кардоник длиной 7 км, шириной по дну 16 м, полностью выполнен в открытой выемке, откосы закреплены щебнем и на некоторых участках железобетонными плитами; дюкер через реку Кардоник с входным и выходным оголовками, пропускной способностью 70 м³/с (40+30 м³/с). Состоит из двух ниток длиной по 3,729 км, диаметром 4 м (правая) и 3,24 м (левая). Правая нитка состоит из железобетонного и металлического участков, левая — полностью металлическая; канал Кардоник — Кубыш длиной 2,2896 км, с входным и выходным оголовками, проложен в открытой выемке; дюкер через реку Кубыш, пропускной способностью 70 м³/с (40+30 м³/с). Состоит из двух ниток длиной по 1,143 км, диаметром 4 м (правая) и 3,24 м (левая). Правая нитка состоит из железобетонного и металлического участков, левая — полностью металлическая; канал Кубыш — бассейн суточного регулирования, длиной 2,288 км, проложен в открытой выемке.
Напорно-станционный узел Деривация завершается напорно-станционным узлом, в состав которого входят сооружения, обеспечивающее как функционирование ГЭС (включая конечный участок деривации), так и весь комплекс сооружений в части ГАЭС. Его сооружения включают в себя: шлюз-регулятор на сопряжении деривационного канала и бассейна суточного регулирования; бассейн суточного регулирования (БСР), также выполняющий функцию верхнего бассейна ГАЭС, длиной 1250 м, шириной 400 м, площадью 350 тыс. м², полезной ёмкостью 1,85 млн м³, отметка НПУ 983 м, отметка УМО 977 м. Бассейн располагается в полувыемке-полунасыпи, дно закрыто суглинистым экраном и частично полиэтиленовой плёнкой; водоприёмник с двумя водопропускными отверстиями размером по 5×5 м, оборудованный сороудерживающими решётками и плоскими аварийно-ремонтными затворами; железобетонные напорные трубопроводы (2 нитки) диаметром по 5 м, длиной 423,5 м и 411,7 м; напорные деривационные тоннели (2 нитки) диаметром по 5 м и длиной по 2271,5 м; два уравнительных резервуара в виде металлических цилиндров диаметром 13,4 м и высотой 30,7 м с металлической трубой-стояком диаметром 5 м внутри, закрытых защитными ограждениями. Уравнительные резервуары соединены с деривационным тоннелем шахтами высотой 44 м; две вертикальные шахты высотой по 130,6 м и диаметром 4,5 м; два напорных тоннеля длиной по 542 м и диаметром 4,5 м, с развилками на гидроагрегаты; здание ГЭС-ГАЭС; два напорных водовода (дюкера) длиной по 230,4 м от здания ГЭС-ГАЭС к нижнему бассейну, проложенных по дну реки Кубань, с камерой аварийно-ремонтных затворов. Сечение водоводов на разных участках прямоугольное 4×4 м или круглое диаметром 5 м; двухпролётный водоприёмник нижнего бассейна с регулируемым водоспуском в русло Кубани, служащим для опорожнения нижнего бассейна; нижний бассейн площадью 143,4 тыс. м² и полезным объёмом 0,86 млн м³, расположенный на правой террасе реки Кубань. Отметка НПУ нижнего бассейна составляет 762 м, отметка УМО — 756 м. Бассейн образован выемкой грунта и железобетонными подпорными ограждающими стенами, дно бассейна забетонировано. Имеется автоматический аварийный водосброс, представляющий собой понижение подпорных стенок и лоток в русло Кубани, закреплённое железобетонными плитами.