Elektrownie wodne to królowe odnawialnych źródeł energii. W 2019 roku odpowiadały za 6,4% produkcji prądu na świecie. Za nimi uplasowały się – wiatr z wynikiem 2,2%, Słońce 1,1%, 0,9% inne źródła energii (łączone – geotermia, biomasa, energia fal etc.) oraz 0,7% biopaliwa. Największe elektrownie wodne potrafią wygenerować moc na poziomie ponad 20 GW. W zestawieniu 10 najmocniejszych elektrowni na świecie aż 9 to właśnie elektrownie wodne. Norwegia uzyskuje aż 98% potrzebnej energii elektrycznej, wykorzystując moc wody, a kraje takie jak Wenezuela, Brazylia czy Kanada czerpią w ten sposób aż 50% swojego zapotrzebowania energetycznego. A jak to wygląda w Polsce?
Na czym polega pozyskiwanie energii elektrycznej z wody?
Elektrownia wodna pozyskuje energię elektryczną na drodze zamiany energii potencjalnej płynącej wody (rzeki), na energię mechaniczną (w turbinie), a następnie dzięki generatorowi – w energię elektryczną. Istnieje kilka typów elektrowni wodnych:
- zaporowe – nadbudowujące zaporę, która umożliwia spiętrzenie wody (ilość energii, jaką może uzyskać elektrownia wodna zależna jest od wysokości spadku wody),
- szczytowo-pompowe – konstrukcje tego typu pompują wodę do wyżej położonych zbiorników w okresie, kiedy zapotrzebowanie na energię jest mniejsze i uwalniają ją, gdy zapotrzebowanie się zwiększa,
- przepływowe – wykorzystujące naturalny przepływ wody (najefektywniej wypada to oczywiście w punktach naturalnych spadów),
- pływowe – bazują na energii potencjalnej wody morskiej spiętrzanej w czasie pływów.
Większość polskich elektrowni wodnych to elektrownie szczytowo-pompowe.
Elektrownie wodne a polskie zasoby hydroenergetyczne
Zasoby hydroenergetyczne Polski określane są na 23,6 TWh, z czego realnie można byłoby wykorzystać 13,7 TWh rocznie, a aktualnie wykorzystuje się około 12%. Aż 45,3% z tych wyliczeń przypada na Wisłę, 43,6 dorzecza Wisły i Odry, 9,8% zaś na samą Odrę. Całość mocy zainstalowanych w Polsce hydroelektrowni wynosi nieco ponad 2100 GWh, z czego około 1400 GWh uzyskiwane jest dzięki elektrowniom szczytowo-pompowym. Eksperci szacują, że największy potencjał dla produkcji energii elektrycznej przez hydroelektrownie wykazują regiony południowej Polski (tereny górskie) i północne (dzięki istniejącej już infrastrukturze).
Największe elektrownie wodne w Polsce
W Polsce nie posiadamy szczególnie imponujących hydroelektrowni i największemu z naszych obiektów daleko do światowego podium. Nic nie wskazuje też na to, by ten stan rzeczy miał się kiedykolwiek zmienić. Z jednej strony ukształtowanie terenu Polski nie zachęca do podobnych inwestycji (nakłady finansowe względem uzysku energii byłyby niewspółmierne), z drugiej zaś zaleca się odchodzenie od rozwiązań typu zapora wodna ze względu na jej ekologiczną inwazyjność. Jak jednak wygląda lista najbardziej imponujących polskich hydroelektrowni?
- Elektrownia Żarnowiec to największa elektrownia wodna w Polsce. Technologicznie obiekt wpisuje się w elektrownie szczytowo-pompowe i osiąga moc 716 MW. Budowę rozpoczęto w 1973 roku, a zakończono w roku 1983.
- Elektrownia Porąbka Żar jest drugą co do wielkości elektrownią wodną w Polsce i także wpisuje się technologicznie w rodzaj szczytowo-pompowy. Generuje moc na poziomie 500 MW. Jej budowę zakończono w 1979 roku. Elektrownia jest udostępniona do zwiedzania.
- Elektrownia w Solinie to tak naprawdę zespół dwóch elektrowni – Solina oraz Myczkowce – który osiąga moc 200 MW. Plany wybudowania podobnego obiektu powstały już w 1920 roku, jednak ze względu na brak funduszy budowę przerwano w 1925 roku. Ostatecznie prace konstrukcyjne zaczęto ponownie w 1956 roku. Myczkowce oddano do użytku w 1961 roku, Solinę zaś w 1968 roku. Na początku XXI wieku obiekt przeszedł modernizację, dzięki czemu udało się zwiększyć jego moc ze 136 MW do 200 MW. W 2015 roku zapora w Solinie została pokryta muralem w technice clean (reverse), polegającej na czyszczeniu części płaszczyzny w celu uzyskania rysunku.
- Elektrownia Włocławek to największa elektrownia wodna przepływowa w Polsce, chociaż w ogólnej klasyfikacji plasuje się dopiero na 4. miejscu z mocą 162 MW. Obiekt uruchomiono w 1969 jako wstęp do całej serii inwestycji zwanej Kaskadą Dolnej Wisły, która zakładała powstanie w sumie 8 zapór na odcinku od Warszawy do Gdańska. Na skutek jej wybudowania powstało na Wiśle zaporowe Jezioro Włocławskie. Inwestycja ta odpowiada za wymarcie populacji ryb wędrownych: łososia, certy, troci i węgorza w dorzeczu Wisły.
- Elektrownia Żydowo to elektrownia pompowo-szczytowa i wykorzystuje do swojej pracy jeziora Kamienne i Kwiecko, których różnica poziomów lustra wynosi około 80 metrów. Dzięki spadkowi połączonemu trzema stalowymi rurociągami o pięciometrowej średnicy uzyskuje moc 150 MW. Plany podobnego projektu pojawił się już w latach 30. XX wieku. Ostatecznie zaczęto budować ją jednak dopiero w 1964 roku, a uruchomiono ją w 1971 roku. Elektrownia jest dostępna dla turystów.
Czy Polska powinna inwestować w elektrownie wodne?
Przyjęło się myśleć, że każda elektrownia bazująca na odnawialnych źródłach energii jest rozwiązaniem ekologicznym. Tymczasem, jak wskazuje nawet przywołany tutaj przykład Elektrowni Włocławek, także obiekty wykorzystujące OZE mogą mieć katastrofalny wpływ na środowisko. Wpływ elektrowni wodnych na krajobraz oraz migrację zwierząt to ogromny problem. Zapora skutecznie uniemożliwia swobodne przemieszczanie się i rozmnażanie wielu gatunków ryb i małż.
Kluczem do inwestycji w podobne obiekty wydaje się drobiazgowa analiza zysków i strat. Każda megawatogodzina energii wytworzonej w instalacji OZE, jaką jest również hydroelektrownia, oznacza uniknięcie emisji 1 264 kg dwutlenku węgla i 15,825 kg emisji równoważnej dwutlenku siarki. Warto jednak zaznaczyć, iż najnowsze badania pokazują, że zbiorniki zaporowe mogą stanowić źródło emisji metanu. Jego ilość zależy od tego, gdzie położona jest elektrownia i lokalnych specyfikacji wód, niemniej są to zwykle ilości znaczące w kontekście wpływu gazów cieplarnianych na środowisko.
Jakiej mocy należałoby się spodziewać po elektrowni, by móc uznać ją za ekonomicznie (zarówno pod względem finansowym, jak i ekologicznym) wartościową? To sprawa bardzo indywidualna, jednak wydaje się, że warunki naturalne panujące w kraju nad Wisłą po prostu podobnym inwestycjom nie sprzyjają. Dużo sensowniejszy wydaje się projekt wykorzystania części polskich źródeł geotermalnych oraz skupienie się na tym, jakie możliwości energetyczne oferuje nam Słońce oraz wiatr.
