Newsletter

Elektrownie wodne

Radosław Widłak, 16.01.2013
Współczesna nauka i technika dysponuje środkami umożliwiającymi znaczne obniżenie kosztów środowiskowych budowy elektrowni zaporowych

Elektrownie wodne od lat są używane do produkowania energii, która jest „czystsza” niż konwencjonalne wykorzystanie paliw kopalnych. Ze wszystkich odnawialnych źródeł energii są również najczęściej wykorzystywane, a w niektórych krajach stanowią podstawowe źródło generowania prądu. Jak podają źródła w przypadku Norwegii jest to nawet 98 procent.

Jednak od lat podnoszony jest temat faktycznego wpływu na środowisko budowania takich elektrowni, często związane z tworzeniem zbiorników zaporowych, zalewaniem pobliskich dolin, a co za tym idzie przesiedlaniem ludności i, rzecz jasna, zniszczeniem dawnych ekosystemów.

Zacznijmy jednak od działania takiej elektrowni. W dużym skrócie, wykorzystuje ona kinetyczną energię wody, aby wprawić w ruch turbiny, które generują prąd. Aby otrzymać odpowiednią ilość energii kinetycznej, należy uzyskać dużą prędkość wody. Nie zawsze  nawet duża rzeka ma taką prędkość, aby generować wystarczającą ilość prądu. Dlatego buduje się zapory, które spiętrzają wodę, a ta spadając, często z dużych wysokości – ta może sięgać nawet kilkuset metrów – napędza turbiny.

Jest kilka rodzajów elektrowni wodnych. Opisane powyżej rozwiązania spotykane są w zaporach budowanych na rzekach w celu spiętrzenia wody i wykorzystania siły grawitacji. Na podobnej zasadzie działają elektrownie szczytowo-pompowe, generujące prąd w godzinach, w których jest on najbardziej potrzebny, wykorzystując różnicę wysokości dwóch zbiorników – górnego i dolnego. Zgromadzona woda w każdej chwili może być wykorzystana jako źródło energii, a jej przepustowość kanałową reguluje się w zależności od potrzeb.

Istnieją jeszcze inne rodzaje elektrowni wodnych, jak chociażby te wykorzystujące morskie pływy, czy też elektrownie przepływowe budowane na rzekach śródlądowych. Jednak bardziej niż na rozróżnianiu poszczególnych elektrowni chciałbym się skupić na aspekcie środowiskowym ich budowania. Elektrownie pływowe i przepływowe mają mniejsze negatywne oddziaływanie na środowisko niż elektrownie zaporowe, dlatego rozważania oprę na tych ostatnich. Czy naprawdę budowanie takich konstrukcji jest ekologiczne?

Faktem jest, że wykorzystywanie ruchu wody do wytwarzania energii generuje mniej gazów cieplarnianych do atmosfery niż spalanie paliw kopalnych. Nie wycinamy przy tym żadnych drzew, które są naszymi naturalnymi filtratorami powietrza. Możemy uzyskać stosunkowo dużą moc elektrowni – w przypadku największej na świecie Zapory Trzech Przełomów w Chinach jest to ponad 20 tys. MW – i zmagazynować źródło wytwarzania energii. Nie możemy tego zrobić w przypadku elektrowni wiatrowej czy też słonecznej. Trudno sobie wyobrazić przechowywanie wiatru lub też sztuczne naświetlanie paneli słonecznych.

Nie każde miejsce nadaje się pod budowę dużej elektrowni zaporowej. Musi być to miejsce charakteryzujące się odpowiednio dużym przepływem, co będzie z kolei generowało duże ilości wody, i rzecz jasna miejscem, gdzie można wybudować zbiornik zaporowy. Tutaj rodzi się największy problem ekologiczny związany z rodzajem elektrowni wodnych. Chodzi o budowę zbiornika zaporowego odpowiednio wysokiego i o dużej pojemności tak, aby gwarantował ciągłość generowania energii na określonym poziomie. Wiąże się to z zalaniem pobliskich dolin i wspomnianym zniszczeniem dotychczasowych ekosystemów.

Ludzie jeszcze może i jakoś sobie poradzą – pójdą mieszkać gdzie indziej – rośliny i zwierzęta już nie. Problemem, poza olbrzymim rozlewiskiem, jest produkcja groźnego gazu cieplarnianegu, metanu. Jest on produkowany przez rozkład osadów dennych naniesionych do zbiornika. Jak wiadomo rzeka niesie z nurtem duże ilości materii organicznej i jeżeli w którymś momencie jej biegu postawimy zbiornik ją zwalniający, musimy się liczyć z nagromadzeniem tych osadów.

Czy zatem elektrownie wodne warto budować? Tak, ale pod pewnymi warunkami. Przede wszystkim lokalizacja budowy takiej zapory. Zasada jest prosta: im bardziej teren jest zantropomorfizowany, tym mniejsze negatywne skutki dla środowiska przy budowie takiej tamy. Jeżeli natomiast mamy do czynienia z terenem całkowicie naturalnym, w dodatku bogatym gatunkowo, w takim przypadku koszty środowiskowe znacznie przewyższyłyby korzyści.

Trudno sobie wyobrazić budowę takiej dużej elektrowni przykładowo w Puszczy Białowieskiej. Jednak już w centralnej Polsce zbiorniki zaporowe są powszechne, a korzyści ich zastosowania przewyższają koszty środowiskowe. Jeżeli chodzi o kontekst światowy, to ze zgrozą można obserwować działania rządu Brazylii, który wydał zgodę na budowę olbrzymiej elektrowni wodnej Belo Monte w Puszczy Amazońskiej. Spowoduje to wycięcie kilkuset hektarów bezcennego lasu i nieodwracalnie zniszczy unikatowy ekosystem, zagrażając przy tym mieszkającym tam od tysiącleci Indianom. Ci zmuszeni są tym samym opuścić ziemię swoich przodków.

Władze Brazylii argumentują to posunięcie zwiększającym się zapotrzebowaniem tego kraju na energię. Pomimo licznych protestów organizacji ekologicznych, samych zainteresowanych oraz środowisk kościelnych, rząd pozostaje nieugięty.

Aby zbiorniki zaporowe były jak najmniej szkodliwe dla środowiska stosuje się szereg zabiegów ekotechnologicznych, jak chociażby stopnie wodne ułatwiające migrację ryb. Dochodzi do tego szereg zabiegów biomanipulacyjnych, mających na celu ograniczanie zanieczyszczenia zbiornika poprzez regulowanie populacji odpowiednich gatunków.

Jednym słowem współczesna nauka i technika dysponuje środkami umożliwiającymi znaczne obniżenie kosztów środowiskowych budowy elektrowni zaporowych. Musi ona być jednak poprzedzona dokładną analizą środowiska przyrodniczego i zagrożeniami, jakie może nieść za sobą budowa olbrzymiego rozlewiska.

Rozwiązaniem problemu mogą być tzw. Małe Elektrownie Wodne, które spiętrzają wodę na małe wysokości, co powoduje, że ich wpływ na środowisko jest znikomy. Postaram się w najbliższym czasie przybliżyć zasadę działania takich elektrowni w Polsce.