Elektrownie wodne to obiekty energetyczne, które wykorzystują energię wody do produkcji energii elektrycznej. Ich działanie opiera się na przetwarzaniu energii kinetycznej lub potencjalnej wody na energię mechaniczną, a następnie na energię elektryczną. W ostatnich latach elektrownie wodne zyskały na popularności jako odnawialne źródło energii. Jednak oprócz niewątpliwych zalet, posiadają także pewne wady. W niniejszym artykule przyjrzymy się bliżej zarówno pozytywnym, jak i negatywnym aspektom funkcjonowania elektrowni wodnych.
Czym są elektrownie wodne?
Elektrownie wodne wykorzystują naturalny spadek wody (rzeka, strumień) lub sztuczny spadek (zapora, zbiornik) do uruchomienia turbin, które napędzają generator prądu. Wyróżnia się dwa podstawowe typy elektrowni wodnych:
- Elektrownie przepływowe - wykorzystują naturalny nurt rzeki. Nie wymagają budowy zapór.
- Elektrownie zbiornikowe - wymagają sztucznych zbiorników wodnych, utworzonych przez zbudowanie zapory.
Zasada działania elektrowni wodnych jest prosta - im większy spad wody, tym więcej energii kinetycznej, którą można zamienić na prąd. Dlatego lokalizacje z dużymi różnicami poziomów wody są najlepsze do budowy tego typu obiektów.
Jakie są zalety elektrowni wodnych?
Elektrownie wodne mają szereg znaczących zalet, które decydują o ich popularności. Do głównych z nich należą:
- Odnawialność - elektrownie wodne wykorzystują niewyczerpalne zasoby wody.
- Niskie koszty eksploatacji - po zbudowaniu koszty uzyskania energii są niewielkie.
- Brak emisji gazów cieplarnianych - to czysta, zeroemisyjna energia.
- Wysoka wydajność - sprawność dobrych elektrowni wodnych sięga 90%.
- Możliwość szybkiego reagowania na zapotrzebowanie.
- Wieloletnia żywotność - nawet ponad 100 lat.
Czytaj więcej: Elektrownia wodna: Potencjał w Polsce.
Czy elektrownie wodne są przyjazne dla środowiska?
Elektrownie wodne uważane są za jedno z najbardziej ekologicznych źródeł energii. Jednak w praktyce ich wpływ na środowisko bywa złożony. Z jednej strony nie emitują szkodliwych gazów, z drugiej ingerują w naturalny ekosystem rzek. Do potencjalnych zagrożeń należą:
- Zaburzenie migracji ryb przez zapory.
- Zmiany w funkcjonowaniu ekosystemu rzecznego.
- Możliwość zwiększenia emisji metanu z zalanych obszarów.
- Zagrożenie dla gatunków wodnych i nadbrzeżnych.
Odpowiednio zaprojektowane elektrownie wodne starają się zminimalizować tego typu skutki dla środowiska.
Jakie są wady budowy elektrowni wodnych?
Oprócz kwestii ekologicznych, elektrownie wodne mają także inne wady, na które warto zwrócić uwagę:
- Wysokie koszty budowy - zwłaszcza elektrowni zbiornikowych z zaporem.
- Konieczność odpowiedniej lokalizacji - poszukiwanie obszarów o dużych różnicach poziomów.
- Wrażliwość na zmiany hydrologiczne - w okresach suszy produkcja energii spada.
- Ograniczenia w regulacji - elektrownie wodne mają trudności z elastycznym dostosowaniem produkcji.
Gdzie w Polsce znajdują się największe elektrownie wodne?
Polska ma stosunkowo niewielki, jak na skalę europejską, potencjał hydroenergetyczny. Mimo to funkcjonuje kilkanaście większych elektrowni wodnych. Do najważniejszych należą:
- Elektrownia Włocławek - największa w Polsce, zainstalowana moc 160 MW.
- Elektrownia Solina-Myczkowce - zbiornikowa, 112 MW.
- Elektrownia Rożnów - jedna z najnowocześniejszych, 96 MW.
- Elektrownia Porąbka-Żar - 88 MW.
- Elektrownia Czchów - 74 MW.
- Elektrownia Żarnowiec - 72 MW.
Jaki jest koszt budowy i eksploatacji elektrowni wodnej?
Koszty związane z elektrowniami wodnymi można podzielić na:
- Nakłady inwestycyjne - czyli koszt budowy, wynosi ok. 4-8 mln PLN na 1 MW mocy.
- Koszty stałe - personel, konserwacja, ubezpieczenie - ok. 2-5% nakładów rocznie.
- Koszty zmienne - głównie podatki i opłaty - ok. 2-5% przychodów rocznie.
Okres zwrotu inwestycji w elektrownię wodną wynosi zwykle 15-25 lat. Największą część kosztów stanowi budowa, późniejsza eksploatacja jest relatywnie tania.
Jak działają elektrownie wodne - budowa i zasada pracy
Podstawowe elementy każdej elektrowni wodnej to zapora lub jaz, upust wody, turbina wodna oraz generator prądotwórczy. Proces produkcji energii wygląda następująco:
- Piętrzenie wody za pomocą zapory lub jazu.
- Odprowadzenie wody na turbinę poprzez upusty.
- Uderzenie wody o łopatki turbiny - energia kinetyczna zamienia się w mechaniczną.
- Obroty turbiny napędzają generator - następuje konwersja na energię elektryczną.
Najprostsze elektrownie wodne składają się tylko z turbiny i generatora. Te bardziej złożone dodatkowo wykorzystują zapory, zbiorniki, upusty czy rurociągi.
Czy warto inwestować w budowę nowych elektrowni wodnych?
Czy rozwój hydroenergetyki jest dziś opłacalny? Odpowiedź nie jest prosta. Z jednej strony odnawialność i niskie koszty eksploatacji przemawiają za tym rozwiązaniem. Jednak wysokie koszty początkowe, kwestie środowiskowe oraz niewielki potencjał wielu rzek stanowią barierę. Niemniej modernizacja i rozbudowa istniejących już obiektów wydaje się sensowną inwestycją dla Polski.
Podsumowanie - czy elektrownie wodne to dobra inwestycja?
Podsumowując, elektrownie wodne mają zarówno swoje wady jak i zalety. Z jednej strony dostarczają czystą energię elektryczną bez emisji gazów cieplarnianych i przy niewielkich kosztach bieżącej eksploatacji. Jednak wysokie nakłady inwestycyjne, zagrożenia dla środowiska oraz ograniczony potencjał niektórych rzek stawiają pod znakiem zapytania opłacalność nowych inwestycji. Modernizacja i rozbudowa istniejących już obiektów wydaje się rozsądnym kompromisem pozwalającym zwiększyć udział tego typu odnawialnych źródeł energii w bilansie energetycznym Polski.
