ENERGIA Z WODY
Woda – ciecz, bez której nie ma życia na Ziemi. „Oczywista oczywistość” – jak by to stwierdził jeden z polityków. Niewątpliwym truizmem jest jeszcze to, że woda była i jest od ponad stu lat źródłem energii elektrycznej. Pierwsza elektrownia wodna została zbudowana w 1882 roku w Appleton (Wisconsin - USA) na rzece Fox. Dostarczała energię do fabryki produkującej papier. Było to dwa lata po pokazie, na którym Thomas Edison po raz pierwszy zademonstrował publicznie wytwarzanie światła elektrycznego.
Oczywiście nie każda woda i nie w każdym miejscu może być wykorzystana do produkcji energii elektrycznej. Elektryczność powstaje dzięki poruszaniu przez wodę urządzenia zwanego turbiną, połączonego bezpośrednio z prądnicą. Turbina to wydajniejsza wersja dawnego koła wodnego. Jest ona tak zaprojektowana, aby uzyskać od będącej w ruchu wody możliwie jak najwięcej energii. Jej źródłem może być jedynie woda będąca w ruchu i w dodatku o względnie stałym przepływie. Stąd zamiana jej energii potencjalnej na kinetyczną możliwa jest tylko w określonych warunkach.
RODZAJE ELEKTROWNI
Ze względu na sposób doprowadzenia wody do turbiny wyróżniamy rozmaite rodzaje elektrowni wodnych:
- elektrownie przepływowe - mogą pracować prawie bez przerwy. Ilość produkowanej przez nie energii zależy jednak od ilości wody przepływającej akurat w rzece, elektrownie przepływowe nie posiadają bowiem zbiornika wodnego.
- elektrownie zbiornikowe (regulacyjne) - wykorzystują zgromadzoną wodę w zbiorniku. Jest w mniejszym stopniu niż przepływowa uzależniona od ilości energii, dostarczanej w danym momencie przez wodę. Może też reagować na zmieniające się zapotrzebowanie na energię i dostosowywać się do sezonowych wahań ilości przepływającej wody.
- elektrownie szczytowo-pompowe - posiadają dwa zbiorniki wodne: górny i dolny. Funkcje zbiorników górnych mogą pełnić zarówno zbiorniki sztuczne, jak i naturalne, na przykład jeziora, jako zbiorniki dolne wykorzystywane są zaś jeziora, spiętrzone doliny rzek, stare sztolnie kopalniane i specjalnie zbudowane zbiorniki sztuczne. W okresie małego zapotrzebowania na energię elektrownia przepompowuje wodę ze zbiornika dolnego do górnego, gromadząc w ten sposób potencjalną energię.
Wykorzystaniu energii wód śródlądowych najbardziej sprzyjają tereny górskie. Lokalizacja elektrowni na równinie wymaga budowy dużej zapory i zbiornika wody powodującego zalanie dużych terenów. Skutki zalania odczuwa także środowisko naturalne. Zwierzęta i ptaki tracą swe siedliska, a wysokie zapory, budynki elektrowni, kanały i rurociągi nie pozostają bez ujemnego wpływu na krajobraz. Oprócz takich minusów dochodzi jeszcze fakt, że zapory wodne „stoją na drodze” rybom, wędrującym w okresie godowym w górę rzeki. Działanie elektrowni wpływa również na jakość wody, może powodować podwyższenie temperatury i obniżenie zawartości tlenu. Związane z funkcjonowaniem elektrowni wodnej pogorszenie się jakości wody negatywnie oddziałuje na rośliny wodne.
MAŁE BARDZIEJ POPULARNE
Uwarunkowania środowiskowe spowodowały, że hydroelektrownie podzielono na „małe elektrownie wodne” w skrócie MEW o mocy poniżej 5 MW (w krajach skandynawskich i Szwajcarii o mocy poniżej 2 MW a w Stanach Zjednoczonych o mocy poniżej 15 MW ) i „duże elektrownie wodne” - powyżej podanych mocy. Podział jest istotny, gdyż MEW zaliczane są do niekonwencjonalnych, odnawialnych źródeł energii. Natomiast duże elektrownie wodne są tak na świecie rozpowszechnione (20% światowej produkcji energii elektrycznej), iż są traktowane często jako konwencjonalne źródło energii. Znaczny stopień ingerencji w środowisko naturalne powoduje, że nie są zaliczane do ekologicznych źródeł energii.
Budowa dużych zbiorników wodnych to nie tylko negatywne strony, lecz również zalety. Zbiorniki wodne stanowią sztuczne zbiorniki retencyjne, chronią przed powodziami. Mogą również służyć do nawadniania pól, stanowić ośrodki sportów wodnych lub gospodarki rybnej.
W ostatnich latach ze względu na wysokie koszty inwestycyjne, długi okres budowy i niekorzystny wpływ na środowisko, nastąpił zastój w budowie dużych elektrowni wodnych. Stały wzrost kosztów paliw kopalnych powoduje, że MEW stają się bardziej rentowne.
ZALETY
W tworzeniu niewielkich elektrowni wodnych może być wykorzystany potencjał istniejących rzek, rolniczych zbiorników retencyjnych, systemów nawadniających czy też kanałów przerzutowych wody. Uregulowania prawne, w tym prawo unijne, nakazujące zakup wyprodukowanej w MEW energii elektrycznej przez Zakłady Energetyczne, stanowić mogą stały przychód dla właściciela.
Do głównych zalet MEW, oprócz małej ingerencji w środowisko naturalne, można zaliczyć:
- stosunkowo krótki okres projektowy i budowlany - od 1 do 2 lat (wyposażenie dostępne powszechnie, a technologia dobrze opanowana),
- wysoka niezawodność i długa żywotność urządzeń,
- małe koszty eksploatacyjne (wymagają nielicznego personelu i mogą być sterowane zdalnie),
- rozproszenie w terenie skraca odległość przesyłu energii i zmniejsza związane z tym koszty.
UBOGIE ZASOBY
Energetyczne zasoby wodne Polski są ubogie (wykorzystanie potencjału zaledwie w 11%) ze względu na niezbyt obfite i niekorzystnie rozłożone opady, dużą przepuszczalność gruntów i niewielkie spadki terenów.
Posiadamy kilka „dużych elektrowni wodnych”. Należą do nich: Żarnowiec (716 MW), Porąbka – Żar (500 MW), Porąbka (12,6 MW), Tresna (21,5 MW), Solina (200 MW), Myczkowce (8,3 MW), Dychów (79,5 MW), Włocławek (160 MW i Rożnów (56 MW).
W zakresie energetycznego wykorzystania wód istnieje możliwość wykorzystania również wód oceanicznych. Morze Bałtyckie, jedyne morze do którego ma dostęp Polska, nie dysponuje odpowiednim potencjałem. Jak już zaznaczyłem, źródłem energii może być tylko woda będąca w ruchu i w dodatku o względnie stałym przepływie. Takie warunki spełniają akweny morskie, w których występują pływy powodowane przyciąganiem Księżyca oraz fale o dużym potencjale.
Na angielskim, francuskim i hiszpańskim wybrzeżu Oceanu Atlantyckiego energię pływów wykorzystywano już w XI wieku, gdy zmagazynowana za niewielkimi zaporami woda służyła do napędzania kół wodnych, mielących ziarna. Pierwsza, jednocześnie największa elektrownia pływowa świata, została uruchomiona w 1966 roku we Francji przy ujściu rzeki La Rance do kanału La Manche. Oprócz oczywistych pozytywnych cech, elektrownie tego typu nie są również obojętne dla środowiska. Zaburzają równowagę ekosystemów – zarówno wodnych, jak i przybrzeżnych. Oprócz tego woda morska powoduje szybką korozję urządzeń.
Stąd wniosek: nie ma niestety możliwości uzyskiwania energii bez jednoczesnej ingerencji w naturalne warunki środowiskowe.
Ryszard Jerosz