A világ egyik legnagyobb gátja

Brazília az 1960-as években virágzásnak indult. A gazdaság évente 10%-kal növekedett, és a népesség is rohamosan gyarapodott: az ország 70 milliós lakossága harminc év alatt 170 millióra növekedett, így Brazília a világ tíz legnépesebb országa közé került. Ez a növekedés az energiaszükségletekben is megmutatkozott. Az országnak nem volt annyi ásványi energiahordozója, amennyi átsegíthette volna a válságon, és az energia importra sem költhetett csillagászati összegeket. Ekkor valakinek remek ötlete támadt: miért ne használhatnák Brazília ingyenes, bőségesen rendelkezésre álló energiaforrását: a vizet.

A világ édesvízkészletének 10%-a Brazíliába található: az ország 40 ezer kilométernyi folyói körbeérnék a Földet. Ha e hatalmas vízkészletet vízerőművek révén ki lehetne aknázni, a költséges üzemanyagimport nélkül is fedezni lehetne az energiaszükségleteket. Brazília nagyban gondolkodott: az állam egyetlen hatalmas gát révén kívánta fedezni az ország energiaigényének jelentős hányadát. Egy ilyen hatalmas gátnak azonban nem könnyű ideális helyet találni: lényeges volt, hogy a folyó vízhozama megfelelő legyen a kívánt energia előállításához; keskeny partok között kanyarogjon, és a fekükőzet is megtartsa a gátfalak hatalmas súlyát.

Az Iguacu-folyó táplálja Brazília egyik legnagyobb vízesésrendszerét, ám itt csupán a gigantikus gát vízszükségletének egy nyolcada áll rendelkezésre. A mérnökök ötven helyszínt vizsgáltak meg egyenként, ám mindet elvetették.

A 4000 kilométeres Paraná Dél-Amerika második leghosszabb folyója, egyedül a hatalmas Amazonas előzi meg. A folyó egy szakaszon Brazília és Paraguay határán kanyarog. Egy Itaipu nevű térség közelében keskeny víz alatti szurdokon halad keresztül. A geológiai mérések szerint a helyszínen a fekükőzet is alkalmas volt a hatalmas súly megtartására, tehát a mérnökök megtalálták a tökéletes helyet. Ám volt egy hatalmas gond.

Politika
A szurdok Brazília és régi ellensége, Paraguay határa mentén húzódik. A két ország a 19. században elkeseredett háborút vívott egymással. Paraguay elvesztette területének felét, és a lakosság felét lemészárolták. A két nép között száz év elteltével sem szűnt meg a bizalmatlanság.

1966-ban megkezdődtek a két ország közötti tárgyalások: a gátépítés munkálatai hét évig a levegőben lógtak. A hatalmas energiakészletek csábító ereje végül ellenállhatatlannak bizonyult. 1973. április 26-án Paraguay végül aláírta az egyezményt, az Itaipu-gát zöld utat kapott.

Áldozatok
A világ legnagyobb vízerőmű-gátja azonban áldozatokat is követelt: a hatalmas erőmű táplálásához kiterjedt gazdasági területeket és erdőket kellett elárasztani. Emberek tízezrei vesztették el otthonukat és több ezer állatfaj élőhelye tűnt el örökre. Az Itaipu projekt számára azonban már nem volt visszaút.

Részben azért is esett a választás erre a völgyre, mert ritkán lakott. A brazíliai oldalon azonban 600 négyzetkilométernyi mezőgazdasági terület és több ezer kisgazdaság volt, míg a paraguay-i parton 470 négyzetkilométernyi esőerdő helyezkedett el, amely több ezer fajnak adott otthont. Akkoriban kezdődtek világszerte a környezetvédelmi mozgalmak, a rendszabályok és a jogi előírások azonban nem voltak olyan szigorúak, mint ma.

Folyóelterelés
Az erőművet a hatalmas Parana energiája táplálja és a cél: energiabőség a két ország számára. A több milliárd fontos költségvetést a brazil állam és külföldi befektetők biztosítják. A mérnökök megtalálták a folyót és a helyszínt, amely ideális a gát számára, az építés előtt azonban a folyót el kell terelniük több ezer éve megszokott útjáról, majd végül vissza kell engedniük a medrébe. A part talajába hatalmas elterelő csatornát vájtak. Ebbe terelték a folyót az építkezés idejére. A 80 méter mély, 2 kilométeres csatorna a történelem eddigi legnagyobb elterelő csatornája. Három évvel az ásás megkezdése után a mérnökök készen álltak a csatorna beton záró falainak felrobbantására: 1978. október 20-án reggel nyolc órakor a folyó dübörögve foglalta el új medrét. Az Itaipu mérnökei jelentős eredményt értek el: elterelték Dél-Amerika egyik legnagyobb folyóját.

A munka oroszlánrésze
A Paraná teljes elterelése után kezdetét veheti a munka oroszlánrésze – az Itaipu-gát hatalmas falainak felhúzása.

A vízerőmű gátak úgy termelnek energiát, hogy a lezúduló víz nagy sebességgel meghajtja a turbinákat. Minél magasabb a gát, annál nagyobb a szintkülönbség, tehát annál több energia termelődik. Az Itaipu mérnökei tudták, hogy a víznek 100 métert kell esnie a beígért, rekordnak számító energiamennyiség előállításához. A meder azonban csupán 50 méter mély. A megoldás: másodlagos gátakat kell építeni. Így a kellő mértékben megnövelhető a központi fő betongát magassága, ez azonban azt jelenti, hogy a gátrendszer 7 kilométeren keresztül kígyózik majd a völgyben.

A mérnökök kétségbeesve keresték a munkaerőt. A Paraná völgye azonban távoli és ritkán lakott vidék. A legnagyobb város, Foz do Iguacu is csupán apró határtelepülés. A legközelebbi nagyváros Sao Paulo 1000 kilométerre fekszik.

Végül több tízezer munkást szállítottak buszokkal a térségbe Brazília minden szegletéből. Nekik azonban iskolákat, kórházakat, templomokat, óvodákat kellett építeni, vagyis mindent, amire egy nagyvárosban szükség van. Egész lakónegyedek épültek kifejezetten a gát dolgozói számára. a rohamosan gyarapodó embersereg étkeztetését hatalmas gyártósorok segítségével oldották meg. Foz do Iguacu városa szédítő mértékű növekedésnek indult. Egyszerre mintegy harmincezer munkás lepte el ezt a jelentéktelen kisvárost.

A gátaknak ki kell állniuk: a mögöttük húzódó tározó hatalmas víztömegének nyomását. Ahol a domborzat engedi, a gátak egyszerű falak, amelyeket beépítenek a környező sziklákba, Itaipuban azonban a gátnak önmagában kellett megállnia, mert nem kedveznek a terepviszonyok. Az épülő gát tehát kizárólag önnön súlyára számíthatott. A mérnökök az ilyet „súlygát”-nak nevezik: az elv szerint olyan nehézre kell építeni, hogy a víz ne tudja elmozdítani. Egy gát azonban csak annyira jó, amennyire az alapja, vagyis a fekükőzet teherbírásának is hatalmasnak kell lennie.

Egy tömör betongát a szükségesnél jóval súlyosabb lenne, ráadásul felesleges többletköltséggel járna megépíteni, ezért a gát a terveik szerint üreges lesz. Ez a megoldás azzal jár, hogy azonos mennyiségű beton felhasználásával szélesebbre építhető a gát alapja, és csökkenthető a falak lejtésszöge, így a gát ott lesz a legerősebb, vagyis az alapnál, ahol a víz nyomása a legnagyobb lesz. Ezenkívül az áramfejlesztő berendezéseket is magában a gátban helyezhetik el.

Nem várt nehézség
Hirtelen leálltak a munkálatok. A felmérés során alkalmasnak ítélték a fekükőzetet, a mérnökök most mégis rábukkantak egy morzsalékos kőzetből álló gyenge rétegre, amely olyan, mint egy szuvas fog, 20 méter mélyen. A mérnökök attól tartottak, hogy ez nem tartja meg a gát súlyát, és ha folytatják az építkezést, a gát összedől.

Alagutakat fúrtak a kőzetbe, hogy a mérnökök megvizsgálhassák a gyanús réteget. A munkások tétlenül várták, hogy a mérnökök és a geológusok előálljanak a megoldással. Végül kiötlöttek egy tervet: a morzsalékos kőzetrétegre nem lehet építeni, de magát a réteget talán ki lehet cserélni. A mérnökök fogorvos módjára kitisztítják a gyenge kőzetréteget, majd extra szilárd betonnal töltik ki az üreget. Az ötlet bevált, a többletmunka azonban hónapokig tartott és újabb 10 millió fonttal növelte a költségeket.

A mérnökök számára azonban nem a munka léptéke okozta a legnagyobb fejtörést: ha a hagyományos módon öntik ki ezt a hatalmas betonmennyiséget, a tömbök nem kötnek meg rendesen. A kötésben lévő betonban a cement reakcióba lép a vízzel, miközben hő fejlődik. A kisebb betontömbök belső hőmérséklete hamar lecsökken, és a tömbök gyorsan megkötnek. Az ilyen hatalmas tömbök belseje azonban jóval hosszabb ideig forró marad. A felszínük ellenben gyorsan kihűl és megköt, így több száz repedés keletkezik, amelyek végzetesen meggyengítik a betont. És nem ez az egyedüli probléma: a térségben a hőmérséklet gyakran meghaladja a 40 Celsius fokot. Ha egy hatalmas tömb a napon szárad, hőmérséklete a 90 Celsius fokot is elérheti, ami szintén gyengülések és repedések keletkezéséhez vezet.

A mérnökök hosszasan törték a fejüket, majd előálltak a megoldással: hűtés, méghozzá ipari méretekben. Két hatalmas hűtőüzemben hűtöttek le minden gramm betont. Jeges vízzel mosták és hideg levegővel fújták az anyagot. Jégdara felhasználásával 4 fokos középhőmérsékleten tudták tartani a betont. A hűtési munkálatok hatalmas méreteket öltöttek: a két hűtőüzem kapacitása 50 ezer háztartási hűtőgépének felelt meg.

Az építkezés alatt több ezer kilométerről szállították a helyszínre a cementet: húszpercenként érkeztek a negyventonnás teherautók az új szállítmánnyal.

Negyvenezer ember dolgozott olyan ütemben, amellyel 55 percenként fel lehet húzni egy 20 emeletes épületet. A munkálatok végéhez közeledve pedig ez a tempó még tovább fokozódott.

A Channel ajánlata: Különleges építmények – a világ legnagyobb gátja Az Itaipú-gát Földünk legnagyobb vízierőműve, amelyet világszerte a mérnöki kreativitás bravúrjaként tartanak számon. A National Geographic filmjében tanúi lehetünk, hogy a mérnökök tervei alapján negyvenezer brazil és paraguayi munkás miként alakítja át gyökeresen a természeti környezetet a Paraná folyó felső szakaszán: a feszített tempójú építkezés során elterelik a világ hetedik legnagyobb folyóját, kitelepítik az érintett régióban élő sokezer embert és állatot, és több millió tonna beton felhasználásával gigantikus tározót építenek a Paraná vizének visszaduzzasztására. A National Geographic Channel Különleges építmények sorozata olyan mérnöki csodákkal ismerteti meg a nézőket, melyek megtervezése és kivitelezése néhány évtizeddel ezelőtt még teljességgel elképzelhetetlen lett volna. Az aktuális rész december 3-án (csütörtökön) 18 órakor tekinthető meg.

Környezet
Amikor a gát befejezése és a völgy elárasztása előtt elkezdődött a visszaszámlálás, a természetvédők is hozzáláttak a vadállatok evakuálásához. Ezzel egy időben kezdetét vette a több mint 8500 család átköltöztetése. Hosszas tárgyalások és bírósági ügyek keretében mindenkivel sikerült megegyezni a kártérítések ügyében. Voltak, akik pénzt kaptak, és voltak, akik hasonló ingatlant és birtokot egy másik helyen. A családok némelyike nemzedékek óta élt és gazdálkodott a Paraná-völgyben. Sokak számára lesújtó érzés volt örökre elhagyni az otthonukat.

A következő mozzanat azonban rendkívül kritikus.

Az Itaipu-gát megtelt víztározója olyan nyomást fejt majd ki a gátfalakra, mintha négyezer buldózer tolná szakadatlanul. Egy nagyobb gát átszakadása mindig hatalmas katasztrófát jelent, mert a kiszabaduló víztömeg pusztító hullámban söpör végig a folyón, és hatalmas károkat okoz. Víztömeg söpörne végig a Parana-völgyön. A hullám elérhetné az 50 kilométeres óránkénti sebességet, és a legmasszívabb épületek kivételével mindent elpusztítana, ami az útjába esik. A halálos áldozatok számát az befolyásolná, hogy idejében értesülnének-e a völgyben élők a közelgő árhullámról.

1982 októberében, hét évvel a munkálatok megkezdése után elérkezett a nagy nap. Lezárták az elterelő csatornák hatalmas zsilipkapuit. A Paraná visszatérhetett eredeti medrébe. A víz átömlött a zárógátakon és a tározóba áramlott. Innen már nem volt visszaút.

Ahogy emelkedett a vízszint, egyre nagyobb nyomás nehezedett a hatalmas betonfalakra. A víz mélysége a tározóban 14 nap alatt érte el a maximális 100 métert. Mindenkit kilakoltattak az ártérről, mégis voltak, akik itt maradtak, hogy végignézzék, ahogy a víz ellepi a házukat. Ahogy lassan emelkedett a vízszint, apró szigetek keletkeztek. De csak rövid időre, mert néhány óra múlva ezek is eltűntek a tározó víztükre alatt.

Egy ideig azonban ezek jelentették a rémült állatok utolsó mentsvárát. Az állatok egy idő után már csak a fák tetejére menekülhettek az emelkedő víz elől, ami az őket menteni próbáló csapat számára is veszélyeket rejtett. Egyre emelkedett a vízszint, és ahogy a csónakkal a fák lombjai között haladtak, a mentők nem tudták, mi vár rájuk a levelek között. Kisebb karmolásokat és harapásokat leszámítva azonban a mentőknek sikerül megúszniuk a súlyosabb sérüléseket. Napokig folytatódott a mentés, miközben folyamatosan emelkedett a vízszint. Két hét múlva pedig örökre víz alá került a tágas Paraná-völgy.

A gát hatalmas falai visszatartják a vizet, ám a mérnököknek most meg kellett állítaniuk a szintemelkedést. Ha a víz átcsap a gáton, meggyengülhetnek, sőt meg is repedhetnek a falak, ami katasztrofális következményekkel járna.

A gát peremén fontos elvezető csatorna, úgynevezett túlfolyó található. Ez a fürdőkád túlfolyójának óriási változata: ez akadályozza meg az áradást, ha túl magasra emelkedik a vízszint. Csupán az a különbség, hogy ennek a túlfolyónak másodpercenként 64 millió liternyi vízzel kell megbirkóznia.”

Itt azonban nem volt lehetőség próbára: a túlfolyó első használata már élesben történt. 1982 októberében a mérnökök a zsilipkapuk felhúzásával hamarosan megnyitották a túlfolyót. A benne dübörgő víztömeg 22-szer nagyobb, mint a Niagara vízesés. Ezzel tehát Brazíliában található a világ legnagyobb ember alkotta vízesése.

A következő kilenc évben az Itaipu építésének végső fázisa is megvalósult: kezdetét vette az erőmű építése a kész betonfalak belsejében. Helyére került a tizennyolc hatalmas tápvezeték, amely a turbinákhoz vezeti a vizet. Maguk a turbinák 800 tonnát nyomnak. Olyan hatalmasak, hogy speciális járművek kellettek a szállításukhoz.

Az Itaipu-gátnál termelt áram jelentős hányadát Sao Paulo és Rio de Janeiro nagyvárosai kapják, ám mindkettő több mint ezer kilométerre fekszik a gáttól. Ezért felállították a brazil tájon végigkígyózó hatalmas távvezeték hálózatot. A gáttól kiinduló elektromos vezetékek olyan hosszúak, hogy egymáshoz illesztve másfélszer körbeérnék a Földet.

A turbinák egymás után keltek életre, és 1991 áprilisában az Itaipu lett a bolygó legnagyobb teljesítményű vízerőműve: az itt termelt áram 24 millió Rio de Janeirói és Sao Paulói lakos energiaigényeit elégíti ki. Tíz évig zökkenőmentesen folyt a termelés.

Áramszünet
Egészen 2002. január 21-én délután 1 óra 30 percig, amikor az Itaipu 18 turbinája közül 13 minden jel nélkül leállt. Az Itaipu mérnökei tanácstalanok: mi történhetett?

Rióban és Sao Paulóban megbénult az élet. A kialudt közlekedési lámpák 50 kilométeres kocsisorokat okoztak. Bezártak a metrók, az emberek liftekben ragadtak, az irodák, az otthonok és a gyárak sötétségbe borultak.

Vajon mi okozhatta ezt a világvégeszerű áramkimaradást? A villanyszerelők kétségbeesett keresés után végre rábukkantak a probléma forrására: meghibásodott az egyik vezeték, így a villamoshálózati rendszer képtelen volt megbirkózni az Itaipuban termelődő energia mennyiséggel, ezért kikapcsolt a biztosíték, leállítva a hatalmas gát teljes áramfejlesztő rendszerét.

Az ügyben vizsgálatot indítottak, és 8 milliárd fontot költöttek a villamoshálózati rendszer korszerűsítésére, hogy megelőzzék a további áramszüneteket. A brazil városok lakossága azonban – ha csak egy délután idejére is – megtapasztalhatta, mennyire rá vannak utalva az Itaipuban termelt energiára.

Az Itaipu-gát 20 év múlva is rendkívüli alkotásnak számít és a közelmúltban egy mérnökcsapat a Modern Világ Hét Csodája közé választotta. Ma Brazília energiakészletének 90%-át vízerőmű gátak állítják elő. Az ilyen gátak révén lendülhetett fel a brazil városok és ipar fejlődése, és az ország távoli vidékein élőkhöz is így juthatott el az elektromos áram.

A vízenergiáért azonban nagy árat kell fizetni. Világszerte egyre többen figyelnek fel a vízerőmű gátak okozta környezeti károkra. Az Itaipunál látható fák korhadt csonkjai mindenkit arra a völgyre emlékeztetnek, amely örökre elveszett. És arra is figyelmeztetnek, hogy milyen hatalmas árat fizetett Brazília lakossága az energiáért.