Woda

Elektrownie wodne wykorzystują energię potencjalną i kinetyczną wody do wytwarzania energii elektrycznej:

W Unii Europejskiej przyjmuje się następujący podział elektrowni wodnych:

  • małe elektrowni wodne: moc zainstalowana do 10 MW
  • duże elektrownie wodne: moc zainstalowana powyżej 10 MW

Pod względem technicznym wyróżnia się:

  • elektrownie przepływowe
  • elektrownie na zbiornikach o okresowym regulowaniu przepływu
  • elektrownie w kaskadzie zwartej
  • elektrownie pompowe i elektrownie z członem pompowym

Energetyka wodna w Polsce

Według danych URE na koniec roku 2012 w Polsce działało 770 elektrowni wodnych o łączne mocy 966 MW. W porównaniu do roku 2011 nastąpił wzrost o blisko 15 MW. Od lat w wielu krajach UE i na świecie, a także i w Polsce woda jest dominującym źródeł energii wytwarzanej ze źródeł odnawialnych.

Historia, potencjał i perspektywy rozwoju elektrowni wodnych w Polsce:

Większość polskich zasobów hydroenergetycznych skupionych jest w obszarze dorzecza Wisły, zwłaszcza jej prawobrzeżnych dopływów. Dogodne warunki do budowy małych elektrowni wodnych istnieją w Karpatach, Sudetach, na Roztoczu, a także na rzekach Przymorza. Istotne znaczenie ma również potencjał Odry. Posiada potencjał energetyczny pod warunkiem jej spiętrzenia. Można tego dokonać za pomocą tam, zapór lub jazów. Takie spiętrzenia na rzekach o dużym przepływie (takich jak np. Wisła) wymagają budowy dużych obiektów (sztucznych zbiorników), które z jednej strony wykorzystuje się do regulowania poziomu wód w rzekach np. podczas powodzi, ale z drugiej strony wywodują one zmiany w ekosystemie rzek. Odmiennie jest w wypadku małych elektrowni wodnych (MEW), które nie wymagają budowy wysokich piętrzeń (wystarczy stosunkowo niewielki jaz, piętrzący wodę na wysokość już około 1,5-2 m), a co za tym idzie minimalizuje się oddziaływanie na środowisko. Mała elektrownia wodna nie wymaga budowy sztucznego zbiornika wodnego (wykorzystują tylko taką ilość wody, jaka w danym momencie płynie w rzece).

Małe elektrownie wodne wywodzą się z pracujących niegdyś na rzekach kół wodnych, służących do napędzania młynów, a także tartaków, foluszy, kaszarni itp. Ich stosowanie datuje się od V w. p.n.e. , a na ziemiach polskich znane są od wieku XIII. Z czasem, z uwagi na małą wydajność kół wodnych, zastąpiono je turbinami wodnymi. Zainstalowanie turbiny wodnej w miejsce koła wodnego pozwalało uzyskiwać kilkakrotnie większą moc przy tych samych warunkach wodnych. Prędkość obrotowa turbiny jest jednak zbyt duża, aby można ją było wykorzystać bezpośrednio do napędzania maszyn. Stąd w turbinie wytwarzana jest energia elektryczna.

Niestety, proces zastępowania młynów wodnych elektrowniami został w okresie powojennym w Polsce zatrzymany. Jak wskazuje poniższe zestawienie w latach 30. ubiegłego wieku w Polsce funkcjonowało około 8 tysięcy obiektów wykorzystujących energię wody. Dziś jest ich zaledwie 770 i ponad 81% istniejącego potencjału technicznego wód na terenie naszego kraju pozostaje niewykorzystane.

źródło: Towarzystwo Rozwoju Małych Elektrowni Wodnych

Z publikacji Europejskiego Stowarzyszenia Małej Energetyki Wodnej (ESHA) pt. Jak zbudować małą elektrownię wodną? Przewodnik inwestora (publ. rok. 2010) wynika, że wykorzystanie technicznego potencjału małych elektrowni wodnych w krajach europejskich wynosi średnio około 47%, a w Polsce zaledwie 19%. Pod tym względem Polska zajmuje jedno z ostatnich miejsc w Europie.

Według danych ESHA w europejskim sektorze hydroenergetycznym możliwe jest zwiększenie produkcji rocznej z około 41 TWh (dane z roku 2006) do blisko 80 TWh poprzez modernizację istniejących i budowę nowych elektrowni wodnych. W Polsce istnieje możliwość ponad pięciokrotnego wzrostu produkcji w elektrowniach wodnych o mocy do 10 MW - z 900 GWh (dane z roku 2006) do ponad 5 TWh w przyszłości.

W dokumentach strategicznych, takich jak Polityka Energetyczna Polski do 2030 roku oraz Krajowy Plan Działań w zakresie energii ze źródeł odnawialnych rozwój energetyki wodnej przewidywany jest głównie w oparciu o wykorzystanie do produkcji energii elektrycznej istniejących urządzeń piętrzących. Z wykazu sporządzonego przez Krajowy Zarząd Gospodarki Wodnej wynika, że w Polsce istnieje ponad 14 tysięcy obiektów piętrzących (o wysokości piętrzenia powyżej 0,7 m) stanowiących własność Skarbu Państwa. Stopień hydroenergetycznego wykorzystania tych piętrzeń wynosi zaledwie 4,5%.

źródło: Prezentacja pt. Inwentaryzacja stopni piętrzących, M. Kowalczyk, KZGW, Konferencja Dziś i jutro energetyki wodnej w Polsce i UE, Renexpo, Warszawa, 18.10.2012

Korzyści wynikające z rozwoju energetyki wodnej:

  • Tworzenie źródeł generacji rozproszonej
  • Odbudowa i poprawa eksploatacji infrastruktury gospodarki wodnej
  • Wzrost retencji i mikro retencji wraz z funkcją przeciwpowodziową
  • Budowa przepławek dla ryb (9/10 przepławek w Polsce budowanych jest przez operatorów elektrowni wodnych)
  • Budowa przystani kajakowych
  • Ochrona dóbr kultury (projekt Gościnna Elektrownia)
  • Odtwarzanie szlaków wodnych, łowisk, rozwój agroturystyki

Bariery w rozwoju energetyki wodnej w Polsce:

  • Podstawową barierą rozwoju jest niczym nieuzasadniona polityka KZGW, ograniczenia jeśli nie całkowite zablokowanie przed udostępnieniem stopni wodnych inwestorom. KZGW do tej pory zinwentaryzował około 14 tysięcy stopni wodnych, które potencjalnie mogą służyć do budowy MEW
  • Brak dostępu do informacji o potencjalnych lokalizacjach MEW
  • Żmudne, długotrwałe i skomplikowane procedury środowiskowe
  • Bariery finansowe, w tym także w trakcie eksploatacji
  • Konieczność wypełniania przez operatorów MEW zobowiązań poza-energetycznych na rzecz:
    1. gospodarki wodnej (utrzymywanie rzek, utrzymywanie stopni wodnych, utrzymywanie urządzeń wodnych) na rzecz ochrony przyrody (budowa przepławek dla ryb)
    2. na rzecz turystyki (budowa przepraw dla kajaków)
    3. na rzecz ochrony zabytków i dziedzictwa kulturowego (wymogi konserwatorów zabytków nakładane na etapie remontu, ale również w wypadku nowo budowanych obiektów)
  • Dodatkowe obciążenia fiskalne np. podatek od nieruchomości w wysokości 2% wartości budowli od wybudowanych przepławek dla ryb (to często kilkadziesiąt tysięcy złotych rocznie).