Energia wodna to w pełni odnawialna siła natury, widoczna choćby w wartkim nurcie rzek. Ludzkość od dawna zna sposoby na jej wykorzystywanie. Dziś są one jedynie ulepszone. Poznaj bliżej hydroelektrownie i dowiedz się, jakie korzyści niesie ich budowa.
Poszukując naturalnych sposobów na pozyskiwanie energii, coraz częściej zwraca się uwagę na rzeki. Energia wodna jest jedną z najbardziej przewidywalnych sił natury. Pomimo tego, jej pozyskiwanie nie jest bardzo popularne w Polsce. Jak działa energetyka wodna i co wpływa na stosunkowo niskie zainteresowanie tym źródłem prądu?
Elektrownia wodna – zasada działania i rodzaje
Energia wodna należy do źródeł energii najwcześniej zauważonych i wykorzystywanych przez człowieka. Stosowana była najpierw do żeglugi i spławu towarów, a następnie głównie do poruszania żaren w młynach. Obecnie wykorzystuje się siły rzek i mórz do generowania energii elektrycznej. Elektrownia wodna nie zmieniła swojej konstrukcji od dekad, a niektóre budowle pomimo upływu lat nadal wytwarzają prąd. Przykładem może być Elektrownia Wodna Leśna, która działa nieprzerwanie od 1907 roku.
Zasada działania każdej elektrowni wodnej jest podobna. Wykorzystuje się w niej energię potencjalną naporu wody, przetwarzaną na prąd elektryczny. Służą do tego turbiny. Spiętrzona woda, przepływając przez łopatki turbin, porusza je i wprawia w ruch, co skutkuje wytwarzaniem energii elektrycznej. Następnie, podobnie jak w innych OZE, energia przekazywana jest do akumulatorów lub bezpośrednio do sieci.
Energetyka wodna – sposoby zastosowania
Prądy rzek i mórz można wykorzystywać na różne sposoby. Najpopularniejszym z nich jest budowa zapory, która gromadzi wodę i przepuszcza ją z większą energią, dzięki powstaniu znacznego przełomu. W energetyce wodnej stosowane są również elektrownie przepływowe, które jednak wymagają budowy w miejscu o bardzo silnym nurcie i spadku wody. W obszarach morskich wykorzystuje się elektrownie pływowe, czerpiące z przypływów i odpływów.
Energia wodna wykorzystywana jest też do magazynowania nadwyżek prądu wyprodukowanych przez sieć. Stosowane są tak zwane elektrownie szczytowo-pompowe, które gromadzą wodę. Nadwyżki energii są stosowane do pompowania wody do zbiornika. W razie zapotrzebowania woda jest spuszczana i wytwarza się energia. Odzyskuje się w ten sposób ponad 80% energii elektrycznej, którą można sprzedać w czasie szczytu zapotrzebowania. W Polsce do najpopularniejszych elektrowni tego typu należą zbiornik w Żarnowcu i malowniczo położona Elektrownia Porąbka-Żar.
Największe zalety elektrowni wodnych
Wymieniając zalety elektrowni wodnych, nie można rozpocząć od innej cechy niż regularność. W przypadku odnawialnych źródeł energii jest to wręcz właściwość unikalna. Energia wodna w minimalnym stopniu zależy od zmiennych warunków pogodowych, a zwiększone opady podnoszące nurt czy susze są w pewien sposób przewidywalne. Szczególnie w przypadku elektrowni pływowych możliwe jest dokładne obliczenie ilości prądu, pobieranego każdego dnia.
Jak wszystkie inne źródła odnawialne, także energia wodna wpływa na utrzymanie neutralności klimatycznej. Nawet straty energii powstałe przez przepompowanie wody faktycznie nie powodują żadnych szkód. Prąd wytwarza się bez szkodliwych procesów spalania, dlatego nie ma emisji dwutlenku węgla czy innych składników do atmosfery. Pomimo tego, elektrownie wodne mają swoje wady.
Powszechnie wymieniane wady elektrowni wodnej
Prywatni inwestorzy i przedsiębiorcy jako największe wady elektrowni wodnych wymieniają ich koszt. W porównaniu do paneli słonecznych, cena budowy zapory czy dzierżawy miejsca o wyjątkowo korzystnych warunkach jest znaczna. Sama turbina czy budowa przełomów nie jest konstrukcyjnie skomplikowana. Zatem w skali makro nie można mówić o wysokich kosztach, za to analizując skalę mikro, energia wodna jest bardzo droga. Koszt budowy zapory i turbiny o mocy do 100 kW to koszt ponad pół miliona złotych.
Jednak największym problemem związanym z pozyskiwaniem energii wodnej jest wpływ samej konstrukcji na środowisko naturalne. Budowa zapory zmienia naturalny bieg rzek, zaburza ekosystem i tworzy rozlewiska. Konstruowanie zbiorników magazynujących energię na wzniesieniach zaburza naturalny krajobraz. Dlatego, o ile samo pobieranie energii z wody jest bardzo neutralne dla ekosystemu, o tyle budowa infrastruktury może być bardzo uciążliwa.
Elektrownie wodne w Polsce i na świecie
W wielu miejscach w Polsce i na świecie energia wodna była wykorzystywana do produkcji prądu znacznie wcześniej niż powstały elektrownie węglowe. Pomimo upływu lat, nadal inwestuje się w takie budowle, choć nierównomiernie. Gdzieniegdzie produkuje się w ten sposób znacznie więcej prądu, na co wpływ mają głównie warunki geograficzne. Jak prezentuje się udział elektrowni wodnych w Polsce, w porównaniu do innych państw?
Energia wodna w Polsce
Spośród wszystkich odnawialnych źródeł, energia wodna w Polsce ma niewielki wkład w produkcję prądu. W kraju z całej wyprodukowanej energii zaledwie około 2% wytwarzanych jest w hydroelektrowniach. Większość konstrukcji ma ponad 50 lat, a z biegiem czasu poddawana jest jedynie modernizacjom. Pod tym względem Polska plasuje się bardzo daleko od czołówki światowej.
Hydroelektrownie na świecie
Budowa hydroelektrowni w innych krajach świata zależna jest od warunków terenowych. Spośród całej wyprodukowanej energii, ta wodna stanowi prawie 16%. Jednak w niektórych krajach, takich jak Wenezuela, Brazylia czy Kanada, ponad połowa energii elektrycznej pochodzi z tego źródła. Warto wskazać jeszcze na dwóch liderów w dziedzinie ilości produkcji procentowej i całkowitej. Są to odpowiednio Norwegia (98%) i Chiny (ponad 1200 TWh).
Czy energetyka wodna w przedsiębiorstwie to dobre rozwiązanie?
Solidne przedsiębiorstwa dbające o renomę i postępujące w myśl koncepcji CSR, szukają sposobów na ograniczenie wpływu działalności firmy na otoczenie. Jednym z nich jest inwestycja w odnawialne źródła energii, które nie tylko uznawane są za innowacyjne, ale także ograniczają szkodliwość niektórych procesów produkcji. Czy w takim razie energia wodna może w jakiś sposób pomóc w rozwoju firmy?
Z pewnością każda inwestycja w OZE, która dodatkowo w niedługiej przyszłości będzie przynosiłą wymierne korzyści, jest dobra i zgodna z koncepcją CSR. W przypadku energii wodnej największe trudności stanowią znalezienie odpowiedniego miejsca i wysoki koszt inwestycji. Jednak ogromną zaletą, zwłaszcza z punktu widzenia przemysłu produkcyjnego, jest ciągłe generowanie prądu.
W efekcie, energia wodna może zasilać dany proces produkcyjny, wykonywany bez przerw. Nie ma tu problemów podobnych do fotowoltaiki, gdzie nadmiar prądu trafia do sieci i automatycznie tracisz przynajmniej 20% wkładu. W tym przypadku możesz ustalić minimalny stałego poziomu poboru, a wszelkie spadki może zniwelować bank energii czy akumulator.
Energia wodna jako alternatywa dla innych OZE
Niski procent udziału energii wodnej w zapotrzebowaniu rynku nie jest przypadkowy. W Polsce nie ma wielkich wodospadów czy wysokich przełomów rzek, w których czerpanie energii byłyby bardzo opłacalne. Dlatego energia wodna jest jedynie alternatywą dla innych OZE i wymaga wyjątkowych warunków terenowych. Można zatem potraktować ją jako funkcjonalną reklamę przedsiębiorstwa lub swój własny, choć niewielki wkład w neutralność klimatyczną.
Powiązane:
- Elektrownia atomowa w Polsce – przyszłość czy temat na sezon ogórkowy?
- Elektrownia atomowa – źródło czystej i ekologicznej energii?
- Energia geotermalna – jak wykorzystać naturalne ciepło z głębi ziemi?
- Odnawialne źródła energii – poznaj czystą energię z natury
- Energia biomasy – jaki potencjał tkwi w odpadach roślinnych?
- Jak powstaje energia wiatrowa i czy warto na nią postawić?
