Wady i zalety energii wodnej

Energia wodna jest powszechnie wykorzystywana do produkcji energii elektrycznej. Wytworzona w ten sposób energia wpływa na zmniejszenie zanieczyszczenia środowiska, pozwala zaoszczędzić paliwa naturalne. Niektóre typy elektrowni mogą również stanowić zabezpieczenie przeciwpowodziowe.

Energia wodna – co to jest?

Energetyka wodna, jak sama nazwa wskazuje, wykorzystuje wodę, która stanowi najpowszechniej używane odnawialne źródło energii. Woda stanowi niemal 71% powierzchni globu, dzięki czemu może być stosowana w wielu dziedzinach, w tym również w energetyce. W elektrowniach wodnych pozyskiwanie energii jest procesem dość prostym i opiera się na zamianie energii potencjalnej w energię kinetyczną płynącej wody. Sposobem zwiększenia potencjału energetycznego jest spiętrzanie wody za pomocą wznoszonych zapór. Woda porusza turbinę z generatorem i w ten sposób wytwarzana jest energia elektryczna. Najpowszechniejszą metodą pozyskania energii wodnej jest wykorzystanie wód śródlądowych, w tym przypadku rzek oraz stałych zbiorników wodnych. Wykorzystać można również inne zasoby wodne, do których zalicza się:

• energię pływów występujących wskutek cyklicznych ruchów masy wód, będących efektem oddziaływania grawitacyjnego Ziemi, Słońca i Księżyca;
• energię fal morskich powstających na skutek wzajemnego oddziaływania wiatru i wody, mających swoje źródło w energii słonecznej wywołującej wiatr;
• energię prądów morskich spowodowanych działaniem wiatru, różnicą temperatur, a także gęstością wód lub zmianami ciśnienia atmosferycznego;
• energię termiczną mórz i oceanów stanowiących zasobnik ciepła, który jest przetwarzany z promieniowania słonecznego;
• energię dyfuzji pojawiającej się w przypadku różnicy stężeń, która wynika ze stopnia zasolenia wody słodkiej i morskiej.

Rodzaje elektrowni wodnych

Elektrownią wodną nazywamy zakład, w którym energia wody zamieniana jest na energię elektryczną. Możemy wyróżnić:

• Hydroelektrownie czerpiące ze spadku wody – stworzenie tego typu elektrowni wymaga odpowiednich warunków do budowy zakładu, które często należy stwarzać sztucznie. Jednym ze sposobów jest podniesienie górnego źródła wody lub obniżenie dolnego, gdyż w naturze nie ma zbyt wielu miejsc, w którym spadek wody byłby wystarczający. Zakłady tego typu można podzielić na małe i duże (powyżej 5 MW). Duże elektrownie wodne, mimo że wykorzystują odnawialne źródło energii, w znaczący sposób ingerują w środowisko naturalne, dlatego nie wszyscy nazywają je ekologicznymi.
• Elektrownie przepływowe – wykorzystują energię płynącej w rzece wody. Nie mają możliwości magazynowania cieczy, a co za tym idzie – nie są w stanie regulować wytwarzanej mocy elektrycznej.
• Elektrownie regulacyjne – są zaopatrzone w zbiorniki wodne, które pozwalają gromadzić i magazynować energię zawartą w wodzie, a następnie przetwarzać ją na energię elektryczną w dogodnym czasie.
• Elektrownie szczytowo-pompowe – w zakładach tego typu zamienia się energię elektryczną na energię potencjalną poprzez wpompowanie wody do górnego zbiornika w czasie niższego zapotrzebowania na energię (ma to miejsce głównie w nocy); później, w godzinach szczytu, następuje produkcja energii elektrycznej do sieci poprzez spuszczenie wody z górnego zbiornika z powrotem do dolnego.

Energetyka wodna w Polsce

Ze względu na płaskie ukształtowanie terenu i stosunkowo małe opady w naszym kraju wykorzystanie energetyki wodnej do produkcji energii elektrycznej jest na niezbyt wysokim poziomie. Szacuje się, że zasoby hydroenergetyczne w Polsce wynoszą około 13,7 GWh na rok, z czego najwięcej, bo ponad 45%, przypada na Wisłę. W naszym kraju istnieje 18 elektrowni wodnych o mocy większej niż 5 MW. Należą do nich m.in.:

• Elektrownia Wodna Żarnowiec (typ: szczytowo-pompowa, moc 716 MW);
• Elektrownia Wodna Porąbka-Żar (typ: szczytowo-pompowa, moc 500 MW);
• Elektrownia Solina (typ: szczytowo-pompowa, moc 200 MW);
• Elektrownia Żydowo (typ szczytowo-pompowa, moc 167 MW);
• Elektrownia Wodna Włocławek (typ: przepływowa, moc 160,2 MW).

Wady i zalety energetyki wodnej

O zaletach i wadach energetyki wodnej nie można mówić w sposób jednoznaczny. Duża energetyka wodna oraz mała energetyka wodna, chociaż mają bardzo wiele wspólnych cech, różnią się między sobą.

Zalety elektrowni o dużej mocy to:

• Nie zanieczyszczają środowiska naturalnego spalinami i płynami, które powstają w procesie spalania nieodnawialnych źródeł energii, takich jak paliwa kopalne.
• Mogą stanowić zabezpieczenie przeciwpowodziowe dzięki możliwości gromadzenia wody w odpowiednich zbiornikach retencyjnych.
• Mają większą sprawność niż elektrownie konwencjonalne, dzięki czemu efektywniej wytwarzają energię elektryczną.
• Nie zużywają nieodnawialnych źródeł energii, które dzięki temu mogą być dłużej wykorzystywane.
• Wytwarzanie w nich energii elektrycznej jest kilkukrotnie tańsze niż w przypadku tradycyjnych elektrowni.
• Są modułowe.
• Poprawiają warunki żeglugowe, co przyczynia się do wzrostu turystyki w rejonach elektrowni.

Do wad elektrowni tego typu zalicza się:

• Ingerencja w środowisko naturalne wiążąca się głównie z utrudnieniem wędrówki rybom zmierzającym na tarło oraz z likwidacją miejsc lęgowych ptaków, co przyczynia się do zmniejszenia ich liczebności.
• Nakłady na ich inwestycje mogą być 2–3 razy wyższe niż w przypadku tradycyjnych elektrowni.
• Przyczynianie się do zmian struktury hydrologicznej (np. Tama Trzech Przełomów w Chinach, która spowolniła ruch obrotowy Ziemi poprzez zatrzymanie dużych mas wody).
• Powodowanie zamulenia zbiorników wodnych, a tym samym zmniejszenie ich przepustowości, co w okresach obfitych opadów czy roztopów może doprowadzić do wystąpienia podtopień lub powodzi.
• Niebezpieczeństwo zakłóceń sejsmicznych.
• Zmiana poziomu wody przyczynia się do występowania zjawisk osuwiskowych i abrazji brzegów.
• Wytwarzanie w procesie produkcji energii elektrycznej hałasu, który jest uciążliwy dla mieszkańców terenów w okolicy elektrowni.
• Konieczność przesiedlania ludności w przypadku budowy elektrowni na terenach wcześniej zaludnionych – może to przyczyniać się również do społecznych protestów.
• Możliwość emisji szkodliwego metanu pochodzącego ze zbiorników zaporowych zlokalizowanych przy elektrowniach.

Porównując małe i duże elektrownie, za ich najważniejszą wspólną cechę można uznać brak zanieczyszczenia środowiska szkodliwymi substancjami. Małe elektrownie wodne oprócz tego cechują się:

• możliwością poprawienia bilansu hydrologicznego oraz hydrobiologicznego okolicznych terenów elektrowni;
• możliwością wybudowania elektrowni na małych ciekach wodnych, które wystarczą do ich prawidłowego funkcjonowania;
• możliwością szybkiego i sprawnego zaprojektowania, a następnie wybudowania zakładu w okresie nieprzekraczającym 2 lata;
• poprzez swoją specyfikę elektrownie wodne mogą być zlokalizowane blisko odbiorców, co zmniejsza odległości przesyłania energii elektrycznej.