Polska do 2030 roku musi wytwarzać energię pochodzącą w przynajmniej 32% ze źródeł odnawialnych. Czy energia wodna będzie dobrą alternatywą dla paliw kopalnych?
Z artykułu dowiesz się:
- Jaką rolę odgrywa energia wodna w Polsce i jakie jest jej wykorzystanie?
- Na czym polega działanie elektrowni wodnej?
- Czy energia wodna to opłacalne przedsięwzięcie? Jakie są jej wady i zalety?
- Jakie są największe elektrownie wodne na świecie?
Energia wodna jest powszechnym sposobem pozwalającym wytworzyć energię elektryczną. Przyczynia się zarówno do zmniejszenia zanieczyszczenia środowiska, jak i do zaoszczędzenia paliw naturalnych. Co jeszcze powinieneś o niej wiedzieć?
Wykorzystanie energii wodnej w Polsce
Na samym początku należy wspomnieć, że energia wodna należy do największych na świecie źródeł niskoemisyjnej energii elektrycznej. Odpowiada za 16% całkowitej produkcji i 43% niskoemisyjnej. Pomimo wielu inwestycji w budowy farm fotowoltaicznych czy wiatrowych, to właśnie elektrownie wodne należą do najpopularniejszych na świecie źródeł energii odnawialnej. Na czym, jednak polega wykorzystanie energii wodnej w Polsce? W naszym kraju funkcjonuje ponad 750 elektrowni wodnych. Większość z nich należy do małych elektrowni wodnych, czyli MEW o maksymalnej mocy 5 MW. W 2020 roku energia wodna w Polsce była produkowana przez 343 hydroelektrownie, które wytworzyły ponad 146 GWh (stanowiło to 43% energii wyprodukowanej przez wszystkie działające instalacje OZE). Oprócz tego małe elektrownie wodne są również reprezentowane przez wiele mikroinstalacji OZE, których maksymalna moc wynosi 50 kW. Biorąc pod uwagę przytoczone wcześniej dane, można stwierdzić, że Polska ma duży potencjał rozwoju zielonej energii z wody. Z tego względu nasz kraj będzie dążyć do wykorzystania potencjału małych elektrowni wodnych.
Największe elektrownie wodne w Polsce:
- Elektrownia Wodna Żarnowiec – moc 716 MW.
- Elektrownia Wodna Porąbka-Żar – moc 500 MW.
- Elektrownia Solina – moc 200 MW.
- Elektrownia Żydowo – moc 167 MW.
- Elektrownia Wodna Włocławek – 160,2 MW.
Należy również dodać, że wielkoskalowa energetyka wodna pełni bardzo ważną funkcję regulacyjną w systemie elektroenergetycznym. Niestety, mimo tego MEW należą do jednostek wytwórczych centralnie dysponowanych. Ich produkcja ma charakter sezonowy lub zmienny. Sytuacja ta wiąże się z ich główną funkcją, jaką jest retencja wody. To właśnie ona determinuje sposób pracy elektrowni wodnej. Należy więc dodać, że w przypadku transformowania polskiej energetyki w kierunku źródeł niskoemisyjnych, MEW nie odegrają głównej roli.
Budowa i sposób działania elektrowni wodnej
Zasada działania elektrowni wodnych zależy od ich rodzaju. Mimo tego można przytoczyć ogólne funkcjonowanie elektrowni tego typu. Bazują one na wykorzystaniu energii kinetycznej płynącej wody. Działanie elektrowni polega na spiętrzeniu wody przy użyciu różnorodnych zapór. Spiętrzona w ten sposób woda znajduje ujście do rur, po czym z dużą prędkością ląduje w turbinie, powodując obrócenie się jej łopat. W ten sposób energia kinetyczna jest transformowana w energię mechaniczną. Następnie trafia do generatora, który zamienia ją w energię elektryczną. Ostatnim etapem całego procesu jest przekazanie wyprodukowanego prądu do sieci elektroenergetycznej. Na początku wspomnieliśmy o rodzajach elektrowni wodnych. Teraz przytoczymy kilka z nich. Elektrownie wodne można podzielić zarówno ze względu na technikę pozyskiwanej energii, jak i jej źródło (np. rzeka, morze, sztuczna zapora).
Energetykę wodną dzielimy na:
- elektrownie regulacyjne/zaporowe – ich działanie polega na budowie wysokich zapór umożliwiających spiętrzenie wody (najczęściej są budowane w okolicach sztucznych zbiorników wodnych, a także w pobliżu jezior),
- elektrownie pływowe – bazują na cyklicznych zmianach poziomu wody w ocenach oraz morzach, a także na energii pływów i prądów morskich (obecnie są najrzadziej wykorzystywanym sposobem na pozyskiwanie energii — wiąże się to głównie z wysokimi kosztami infrastruktury),
- elektrownie przepływowe – korzystają z siły płynących rzek (najwyższą efektywność wykazują w miejscach, w których dochodzi do naturalnego spadku wody)
- elektrownie szczytowo-pompowe – dzięki nim możliwe jest dostosowanie produkcji energii do obecnego zapotrzebowania energetycznego — (gdy jest większe, woda zostaje uwolniona, a jej energia generuje prąd) i analogicznie (gdy zapotrzebowanie jest mniejsze, wodę pompuje się do naturalnego lub sztucznego jeziora).
Wady i zalety elektrowni wodnej
Elektrownie wodne wydają się opłacalnym przedsięwzięciem. Jednak, czy aby na pewno? W poniższej tabeli znajdziesz ich wady oraz zalety.
| Zalety | Wady |
| dbanie o klimat – energia pozyskana z wody nie zanieczyszcza środowiska (w tej sytuacji nasza gospodarka do 2030 roku będzie mogła spełnić strategię klimatyczną). Energia wodna oczywiście nie zagwarantuje tego w 100%, jednak praca takiej elektrowni będzie bardzo pomocna. | ingerencja w środowisko naturalne – wiąże się głównie z utrudnieniem wędrówki ryb, które zmierzają na tarło, a także z likwidacją miejsc lęgowych ptaków (to przyczynia się do zmniejszenia liczby ich populacji) |
| mogą stanowić zabezpieczenie przeciwpowodziowe dzięki możliwości gromadzenia wody w zbiornikach retencyjnych | mogą prowadzić do zakłóceń sejsmicznych |
| wytworzenie energii elektrycznej jest kilkukrotnie tańsze w porównaniu do tradycyjnych elektrowni | nakłady inwestycyjne mogą być wyższe niż w przypadku tradycyjnych elektrowni |
| wykazują wyższą efektywność niż elektrownie konwencjonalne | możliwość emisji szkodliwego metanu i przesiedlania ludzi |
Z jednej strony inwestycja w elektrownię wodną to dobry ruch, jednak z drugiej — niekoniecznie. Biorąc pod uwagę ich wady oraz zalety trudno jest jednoznacznie stwierdzić, czy ich budowa jest opłacalna, czy też nie.
Największe elektrownie wodne na świecie
Jak wcześniej wspomnieliśmy — energia odnawialna wodna nie jest tak popularna, jak energia słoneczna, czy wiatrowa. Mimo tego to właśnie pierwsza z nich generuje największą moc. Jednak elektrownia wodna to również spore wyzwanie pod kątem zaawansowania technicznego. W dziesiątce największych obiektów tego typu na świecie przeważającą częścią stanowią właśnie elektrownie wodne. Największą z nich jest Tama Trzech Przełomów wybudowana na rzece Jangcy w Chinach. Jej moc wynosi 22,5 GW, wysokość — 181 metrów, długość — 2,5 kilometra, a szerokość u podstawy — 115 metrów. Dane te robią dosyć spore wrażenie. Rocznie w zaporze tej produkuje się aż 87 TWh energii elektrycznej. Dla porównania — liczba ta odpowiada mniej-więcej połowie zużycia energii elektrycznej w całej Polsce w podobnym okresie. Należy dodać, że budowa Zapory Trzech Przełomów wywarła istotne zmiany, zarówno w obrębie klimatu, społeczeństwa, jak i samej planety. Na drugim miejscu znajduje się zapora i hydroelektrownia Itaipu (w latach 1989-2007 była największą elektrownią wodną na świecie) — mieści się na rzece Parana na granicy Brazylii i Paragwaju. Itaipu dysponuje mocą 14000 MW. Podium zamyka zapora i elektrownia Xiluodu — znajdująca się na rzece Jangcy. Jej moc wynosi 13860 MW.
Wielkość oraz moc światowych hydroelektrowni pokazuje, że energia wodna ma duży potencjał. Woda jest surowcem wydajnym oraz bardzo efektywnym. Niestety, w przypadku naszego kraju — najprawdopodobniej nie odegra znaczącej roli. Z pewnością wspomoże, jednak inne źródła odnawialnej energii.
Najczęściej zadawane pytania:
Elektrownia wodna — jak działa?
Elektrownie wodne spiętrzają wodę przy użyciu zapór. Następnie taka woda znajduje ujście w do rur i z dużą prędkością ląduje w turbinie. To prowadzi do obrócenia jej łopat. Następnie energia kinetyczna zostaje zamieniona w energię mechaniczną i wprawia w ruch generator, który transformuje ją w energię elektryczną i przesyła do sieci elektroenergetycznej.
Elektrownia wodna — wady i zalety
Do jej zalet należą: dbanie o klimat, możliwość wystąpienia jako zabezpieczenia przeciwpowodziowego, niski koszt wytworzenia energii oraz wyższa efektywność w porównaniu do elektrowni konwencjonalnych. Natomiast do wad elektrowni wodnych należą: ingerencja w środowisko naturalne, możliwość zakłóceń sejsmicznych, wyższe nakłady inwestycyjne w porównaniu do tradycyjnych elektrowni, czy możliwość emisji szkodliwego metanu i przesiedlenia ludzi.
Największe elektrownie wodne na świecie — jakie są?
Największą elektrownią wodną jest Tama Trzech Przełomów występująca na rzece Jangcy w Chinach, której moc wynosi aż 22,5 GW. Drugie miejsce zajmuje zapora i hydroelektrownia Itaipu o mocy 14000 MW. Podium zamyka zapora i elektrownia Xiluodu z mocą 13860 MW.
