3.2. Mała energetyka wodna - Polska Geotermalna Asocjacja

POLSKA GEOTERMALNA ASOCJACJA
POLISH GEOTHERMAL ASSOCIATION
30-059 Kraków, Al. Mickiewicza 30 paw. B3, pok. 206, POLAND
Tel. +48 12 6173413, Fax. +48 12 6173113, e-mail: [email protected]
Mała energetyka wodna
Wprowadzenie
Malejące zasoby węgla, ropy i gazu; stały wzrost zanieczyszczenia środowiska człowieka produktami spalania;
międzynarodowe zobowiązania ekologiczne; stały wzrost cen energii w Polsce; największe w Europie odnawialne zasoby
energii przekraczające nasze roczne potrzeby – to czynniki wymuszające konieczność opracowania nowej strategii
rozwoju, w tym zasadniczą zmianę polityki energetycznej państwa.
W najbliŜszych latach znaczącą rolę w bilansie energetycznym świata, Europy Zachodniej i Polski zajmie energia
uzyskiwania z odnawialnych źródeł (OŹE). Jest to strategicznie waŜna problematyka, pozwalająca na uzyskanie
samowystarczalności energetycznej Polski – poniŜej przedstawiamy moŜliwości wykorzystania i rozwoju zastosowań
małej energetyki wodnej.
Jak było?
Przed wojną elektrownie wodne były podstawowym źródłem taniej energii elektrycznej w Polsce. Nie było
gęstej sieci linii przesyłowych, pracowały róŜne obiekty energetyki wodnej jak: elektrownie, młyny, pompy wodne,
folusze – których było ponad 8000.
W okresie PRL te właśnie urządzenia zostały zdemontowane i świadomie zniszczone jako przeŜytek systemu
kapitalistycznego. W 1954 roku mieliśmy 6330 czynnych elektrowni wodnych i 800 nieczynnych. Z tej liczby moŜna
było uruchomić ponownie przynajmniej 700 elektrowni wodnych. Do tego moŜna doliczyć jeszcze około 1000 nowych
obiektów, które moŜna było wybudować na dopływach rzek i zbiornikach retencyjnych.
Gdy w latach 80 przeprowadzono ogólnopolską inwentaryzację istniejących elektrowni wodnych i spiętrzeń –
zarejestrowano juŜ tylko 650 obiektów.
Jak jest?
Do obiektów tzw. małej energetyki wodnej (MEW), zalicza się w Polsce elektrownie wodne o mocy
zainstalowanej do 5000 kW (5 MW), w Europie Zachodniej do 10MW.
Od 1991 roku osoby prywatne i spółki mogą posiadać i eksploatować MEW. Aktualnie pracuje około 300 takich
siłowni wodnych, najwięcej w województwach północnych, Jeleniogórskiem i na Podkarpaciu. W roku 2000 przekazały
one do sieci energetycznej około 150 GWh energii elektrycznej (1GWh = 1 milion kWh).
DuŜe, państwowe elektrownie wodne wyprodukowały około 1800 GWh. Mapę lokalizacji duŜych, państwowych
elektrowni wodnych w Polsce, zbudowanych częściowo przed wojną, przedstawia Rys.1, zaś zestawienie ich i
podstawowe dane, zawiera Tabela 1.
Udział energii elektrycznej wytwarzanych z MEW jest znikomy. Dziś stanowi to około 10%
energii z wody. Koszty wytwarzania tej energii są niŜsze niŜ ze spalania węgla. W latach 80
budowano średnio po kilka MEW rocznie, później ta liczba wzrosła do kilkunastu, a nawet do
kilkudziesięciu rocznie. W sumie pod koniec 2000 roku w Polsce pracowało przeszło 300 MEW, o
łącznej mocy przekraczającej 35 MW.
Najwięcej, bo prawie 50 MEW znajduje się na terenie Zakładu Energetycznego Olsztyn, 30 MEW na terenie Zakładu
Energetycznego Gdańsk, i w Jeleniej Górze.
W Polsce wszystkie elektrownie wodne wytwarzają około 1% energii elektrycznej, w Norwegii 99%.
Wytwarzanie energii ze źródeł odnawialnych o mocy poniŜej 1MW, zgodnie z Prawem Energetycznym, nie wymaga
koncesji.
Stowarzyszenie wpisane pod numerem KRS: 0000071056
Nr konta: BOŚ 46 1540 1115 2044 6070 5574 0001
NIP 677-17-11-239, REGON: 350833720
POLSKA GEOTERMALNA ASOCJACJA
POLISH GEOTHERMAL ASSOCIATION
30-059 Kraków, Al. Mickiewicza 30 paw. B3, pok. 206, POLAND
Tel. +48 12 6173413, Fax. +48 12 6173113, e-mail: [email protected]
Tabela 1. DuŜe elektrownie wodne w Polsce
L.p.
Nazwa EW
Rzeka
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
15
16
17
18
19
20
Pilchowice
Bielkowo
Bobrowice
śur
Otmuchów
RoŜnów
Dychów
Porąbka
Czchów
Brzeg Dolny
Koronowo
Myczkowce
Dębe
Tresna
Solina
Włocławek
śydowo
Porąbka - śar
śarnowiec
Niedzica
Bóbr
Redunia
Bóbr
Wda
Nysa Kłodzka
Dunajec
Bóbr
Soła
Dunajec
Odra
Brda
San
Narew
Soła
San
Wisła
Radew
Soła
Piasnica
Dunajec
RAZEM:
Rok
uruchomienia
1912
1925
1925
1929
1933
1942
1951
1953
1954
1958
1960
1961
1962
1967
1968
1970
1971
1979
1982
1997
2074,0
Stowarzyszenie wpisane pod numerem KRS: 0000071056
Nr konta: BOŚ 46 1540 1115 2044 6070 5574 0001
NIP 677-17-11-239, REGON: 350833720
Moc zainstalowana
[MW]
7,9
7,5
2,5
9,0
4,8
50,0
79,5
12,6
8,0
9,7
26,0
8,3
20,0
21,0
137,2
162,0
152,0
550,0
716,0
90,0
POLSKA GEOTERMALNA ASOCJACJA
POLISH GEOTHERMAL ASSOCIATION
30-059 Kraków, Al. Mickiewicza 30 paw. B3, pok. 206, POLAND
Tel. +48 12 6173413, Fax. +48 12 6173113, e-mail: [email protected]
Rys.1. Mapa lokalizacji duŜych, państwowych elektrowni wodnych w Polsce.
Potencjał energetyczny wód płynących w Polsce
Teoretyczne zasoby wodnoenergetyczne Polski – zostały obliczone w latach 60, w oparciu o metodykę Światowej
Rady Energetyki i wynoszą one dla średniego roku hydrologicznego około 23 TWh/rok (1 TWh – 109 kWh). Techniczne
zasoby energetyczne wszystkich wód płynących wyliczone przez A. Hoffmana i M. Hoffmana oraz J. Tymińskiego
wynoszą około 12 TWh/rok, zaś techniczne zasoby MEW (obiekty wodne do 5MW) wynoszą około 2 TWh/rok.
Łącznie potencjał ten wynosi około 14 TWh/rok. Rozmieszczenie tego potencjału, przedstawia się następująco:
- dorzecze Wisły – 9,3 TWh/rok, w tym rzeka Wisła 6,2 TWh/rok,
- dorzecze Odry – 2,5 TWh/rok, w tym rzeka Odra 1,8 TWh/rok,
- dorzecze Przymorza – 0,3 TWh/rok,
- mała energetyka wodna (MEW) – 2,0 TWh/rok.
Potencjał techniczny polskich rzek wykorzystywany jest w granicach 10-12%, pracujące elektrownie wodne
wytwarzają średnio rocznie około 1,8 TWh.
Analizując problematykę rozwoju hydroenergetyki, naleŜy rozróŜnić tzw. duŜą i małą energetykę wodną (MEW). Granica
między nimi określona jest wielkością mocy zainstalowanej obiektu. W Europie przyjęto za górną granicę małych
elektrowni wodnych (MEW) następujące moce zainstalowane: 1,5 MW (Luksemburg, Szwecja), 5,0 MEW (Polska,
Austria, Grecja, Holandia, Niemcy) i 10 MW (Belgia, Hiszpania, Irlandia, Portugalia).
Aktualnie w kraju pracują następujące małe elektrownie wodne (MEW) w następujących grupach mocy:
- około 300 MEW, prywatnych, o średniej mocy zainstalowanej rzędu 100 kW,
- około 110 MEW, państwowych, o średniej mocy rzędu 750 kW (Zakłady Energetyczne),
- około 5 MEW, administracji państwowej, o średniej mocy rzędu 2 500 kW (retencja).
Stowarzyszenie wpisane pod numerem KRS: 0000071056
Nr konta: BOŚ 46 1540 1115 2044 6070 5574 0001
NIP 677-17-11-239, REGON: 350833720
POLSKA GEOTERMALNA ASOCJACJA
POLISH GEOTHERMAL ASSOCIATION
30-059 Kraków, Al. Mickiewicza 30 paw. B3, pok. 206, POLAND
Tel. +48 12 6173413, Fax. +48 12 6173113, e-mail: [email protected]
Zasoby wód płynących
Polska jest krajem wyjątkowo ubogim w wodę. Średni opad roczny wynosi około 600 mm, co daje nam trzecie
od końca miejsce w Europie. Zasoby wód powierzchniowych mamy znikome, zajmujemy 26. miejsce w Europie.
Statystyczny Polak moŜe dysponować zaledwie około 1,8 tys. m3 rok, co stanowi trzykrotnie mniej, niŜ przypada średnio
w Europie i 10 – krotnie mniej niŜ na mieszkańca USA. Ten skromny bilans wód powierzchniowych poprawiają zasoby
pitnych wód podziemnych. Jednocześnie Polska bije wszelkie rekordy w zuŜyciu wody. W ciągu ostatnich 40 lat
objętość pobieranych wód powierzchniowych wzrosła 3 –krotnie, osiągając około 15 km3 wody zuŜytej rocznie. Obszary
znacznego niedostatku wody zajmują przeszło 180 000 km2 i stanowią około 60% terytorium Polski. W kaŜdym roku
pozwalamy odpłynąć do morza aŜ 50% zasobów wodnych rzek. Istniejące zbiorniki retencyjne są w stanie pomieścić tylko
3 km3 wody, czyli około 5% ilości wody, jaka „ucieka” do morza.
Budowy nowych zbiorników retencyjnych jest niewiele, praktycznie brak. Mała jest dyspozycyjność istniejących
zasobów wodnych, nie opracowaliśmy i nie wykorzystujemy systemu przerzutów wody ze zbiorników retencyjnych i
zapór wodnych. W najbliŜszych latach brak wody pitnej, degradacja wód, wyczerpywanie się jej zasobów, brak strategii
zrównowaŜonego rozwoju kraju, wraz z programami wykonawczymi m.in. w zakresie spójnej gospodarki wodnej i
energetycznej – stworzą realne zagroŜenie powstania tzw. wodnej bariery rozwoju kraju.
Maszyny wodne
Dla przetwarzania energii spadu i płynącej wody na energię elektryczną słuŜą maszyny wodne zwane turbinami
wodnymi. W małej energetyce stosowane są najczęściej turbiny: akcyjne i reakcyjne. W turbinach akcyjnych
wykorzystywana jest tylko energia prędkości wody, zaś w turbinach reakcyjnych – zarówno energia prędkości, jak i
ciśnienie wody.
PrzewaŜnie są to turbiny Francisa (A) o poziomym lub pionowym wale, oraz turbiny Kaplana (B) i turbiny
rurowe (C) – Rys 2. Sprawność elektrowni wodnych zaleŜy od zmiennych warunków przepływu i wynosi od 30% do 95%
w zaleŜności od ilości przepływającej wody, spadu i typu turbiny.
Najtańszą hydroelektrownią dla własnych potrzeb jest koło wodne, wyposaŜone w przekładnie pasowe i prądnice.
Sprawność takiego urządzenia energetycznego jest zadziwiająco wysoka, rzędu 75%.
Rys.2 Typy turbin stosowane w małej energetyce wodnej
Jaki poŜytek z elektrowni wodnych?
Małe elektrownie wodne (MEW) pełnią wielorakie, pozytywne zadania w gospodarce narodowej.
Są źródłem wytwarzania taniej, czystej energii elektrycznej. Pełnią istotną rolę w ekologii i ochronie środowiska
naturalnego. Są elementem systemu regulacji stosunków wodnych, poprawiają wilgotność gleb i poziom wód gruntowych.
Tworzą system zbiorników retencyjnych i tzw. małej retencji. Tworzą nowe zawody, nowe miejsca pracy.
Rozwój MEW jest bardzo potrzebny dla rolnictwa, mieszkańców wsi i miasteczek. Oprócz wody pitnej, moŜna ją
wykorzystywać dla poŜarnictwa, celów rolniczych, małych zakładów przetwórstwa rolnego, melioracji, rekreacji, sportów
wodnych, zdrowia.
Stowarzyszenie wpisane pod numerem KRS: 0000071056
Nr konta: BOŚ 46 1540 1115 2044 6070 5574 0001
NIP 677-17-11-239, REGON: 350833720
POLSKA GEOTERMALNA ASOCJACJA
POLISH GEOTHERMAL ASSOCIATION
30-059 Kraków, Al. Mickiewicza 30 paw. B3, pok. 206, POLAND
Tel. +48 12 6173413, Fax. +48 12 6173113, e-mail: [email protected]
MEW poprawiają jakość wody, poprzez oczyszczanie mechaniczne na kratach wlotowych do turbin pływających
zanieczyszczeń oraz zwiększają natlenienie wody, co poprawia ich zdolność do samooczyszczania biologicznego.
MEW korzystnie wpływają na system elektroenergetyczny poprzez poprawę parametrów sieci rozdzielczej
niskiego i średniego napięcia. Energia elektryczna z MEW jest wykorzystywana przez odbiorców z najbliŜszego
otoczenia. To eliminuje straty energii na przesyle, rozdziale i transformacji – jak to ma miejsce w duŜych elektrowniach
systemowych – które wynoszą do 25%.
MEW są przewaŜnie znakomicie wkomponowane w krajobraz i uznawane są powszechnie za źródła energii
odnawialnej, najbardziej przyjazne człowiekowi.
Jakie mamy przepisy?
Aby inwestować i produkować energię elektryczną z MEW – koniecznym jest stworzenie konkretnych warunków
ekonomicznych i prawnych sprzyjających rozwojowi tego sektora energetyki. Sektor energetyki odnawialnej musi być
wspierany racjonalną polityką władz państwowych i samorządowych, tak jak to ma miejsce w Europie Zachodniej. NaleŜy
odrzucić fałszywą tezę, iŜ niewidzialna ręka rynku załatwi wszystkie problemy. Jakie spustoszenie spowodowała ta
liberalna i absurdalna polityka w gospodarce, ekonomii i poziomie Ŝycia większości Polaków, świadczy
pseudoprywatyzacja (równieŜ energetyki, wyprzedaŜ średnio za 10% wartości majątku narodowego), likwidacja
rodzimego przemysłu, praktycznie upadek kaŜdej dziedziny Ŝycia gospodarczego.
Do standardów wspierania małej energetyki w państwach Europy Zachodniej naleŜy:
- obowiązkowy zakup całej energii wyprodukowanej ze źródeł odnawialnych, a nie limitowane koncesje,
- pierwszeństwo w zakupie energii czystej przez zakłady energetyczne przed energią ze spalania,
- stała cena zakupu energii czystej przez minimum 3 lata, w wysokości wyŜszej niŜ minimalna cena zakupu
energii ze spalania (elektrociepłownie) przez najtańszy Zakład Energetyczny w danym rejonie,
- zwolnienie z podatków do 5 lat, a potem minimalne podatki,
- dotacje wspierające budowę, niskooprocentowane kredyty bankowe, w większości powaŜnie umarzane.
Jakie mamy zobowiązania?
Polska praktycznie nie wywiązuje się z Ŝadnych zobowiązań i konwencji ekologicznych krajowych i
międzynarodowych. „ZałoŜenia polityki energetycznej państwa do 2010”, Uchwała Sejmu w sprawie „Zwiększenia
udział udziału ze źródeł odnawialnych”, „Strategia rozwoju energetyki odnawialnej do roku 2010”, „II Polityka
energetyczna Polski” – to zbiór nie aktualnych juŜ i nie wykonywanych ustaleń.
Zobowiązały one instytucje państwowe i lokalne do minimum 7,5% udziału energii elektrycznej ze źródeł odnawialnych
w bilansie energetycznym kraju do 2010 roku.
W stanowisku negocjacyjnym w obszarze „Energia” z Unią Europejską zwiększono ten wskaźnik do 12%.
Tymczasem faktycznie nastąpiło znaczne pogorszenie, wręcz zahamowanie rozwoju tego przyszłościowego sektora
energetyki w Polsce. Pierwotnie wprowadzono przepisy zwalniające inwestorów na 5 lat od podatków w Polsce. Potem
wprowadzono gwarantowaną, minimalną cenę zakupu energii. Dziś zlikwidowano to wszystko. UŜytkownicy i właściciele
urządzeń energetyki odnawialnej (elektrowni wiatrowych, wodnych, biogazowych) – stoją w obliczu bankructwa wobec
dyktatu monopolisty, który winien, ale chce kupować czystą energię na swoich warunkach. śadne ulgi podatkowe nie
zostały przyznane inwestorom. Podatek VAT na urządzenia energetyki odnawialnej wynosi 22%, wobec 7% VAT na
energetykę spalaniem.
Stowarzyszenie wpisane pod numerem KRS: 0000071056
Nr konta: BOŚ 46 1540 1115 2044 6070 5574 0001
NIP 677-17-11-239, REGON: 350833720
POLSKA GEOTERMALNA ASOCJACJA
POLISH GEOTHERMAL ASSOCIATION
30-059 Kraków, Al. Mickiewicza 30 paw. B3, pok. 206, POLAND
Tel. +48 12 6173413, Fax. +48 12 6173113, e-mail: [email protected]
Mała energetyka – duŜe korzyści
Rozwój małej energetyki wodnej to oszczędność paliw kopalnych, mniejszy import paliw płynnych, ochrona
środowiska, rozwój gospodarki wodnej, małej retencji, oszczędność wody, rozbudowa systemu energetycznego, tańsza
energia, nowe miejsca pracy.
W danych liczbowych to m.in.:
- zmniejszenie zuŜycia węgla do produkcji energii elektrycznej w wysokości 800 ton na 1 milion kWh,
- kaŜdy 1 milion kWh z MEW zmniejsza zanieczyszczenie środowiska o około 15 ton związków siarki (kwaśne
deszcze), 5 ton związków azotu, 1500 ton związków węgla (gazy cieplarniane), 160 ton zuŜli i popiołów lotnych
(promieniotwórczość)
- potencjał energetyczny wody płynącej w jednostkach energii w Polsce wynosi około 40 PJ (1 PJ – 1 petadŜul =
1015 dŜuli). Stanowi to 1% rocznego zapotrzebowania na energię pierwotną kraju w roku 2001. Jak na razie
zasoby te wykorzystywane są tylko w 20%.
Brak strategii rozwoju, konieczne zmiany
Energetyka wodna, moŜe i powinna być istotnym, trwałym czynnikiem zrównowaŜonego rozwoju Polski.
Winna być traktowana jak równowaŜny sektor gospodarki energetycznej kraju, analogicznie wspierana przez państwo
jak energetyka konwencjonalna, oparta na spalaniu.
Konieczny i szybki rozwój energetyki odnawialnej, w tym. energetyki wodnej, bez naleŜytego wsparcia ze strony
państwa nie jest moŜliwy. Dziś na przykład Zakłady Energetyczne nagminnie odmawiają zakupu energii elektrycznej z
źródeł odnawialnych (wiatr, woda, biogaz) od istniejących producentów energii. Zrywają umowy, łamią prawo. Tak być
nie moŜe. Tego wymaga specyfika naszego kraju, jego potencjał energetyczny, interes narodowy. Polska racja stanu.
Prof. Jacek Zimny
(listopad 2002r.)
Literatura
1.
2.
3.
4.
5.
6.
7.
8.
9.
10.
11.
Gałka E.: Turbiny Banki – Michella, Instytut Maszyn Przepływowych PAN, Gdańsk, 1990
Gołębiowski S., Krzemień Z.: Przewodnik inwestora małej elektrowni wodnej, Narodowa Poszanowania Energii,
Warszawa, 1998.
Hoffmann M.: Małe elektrownie wodne – poradnik, Wydanie II, Towarzystwo Rozwoju Małych Elektrowni
Wodnych, Gdańsk 1992.
KrzyŜanowski W. (i inni): Turbiny rurowe o uproszczonej konstrukcji, Instytut Maszyn Przepływowych PAN,
Gdańsk, 1990
Łojek A., Okonek A.: Turbiny śmigłowe lewarowe poziome, Instytut Maszyn Przepływowych PAN, Gdańsk,
1990
Łojek A., Okonek A.: Turbiny śmigłowe zunifikowane, Instytut Maszyn Przepływowych PAN, Gdańsk, 1990
Materiały Konferencyjne Ogólnopolskiego Forum Odnawialnych Źródeł Energii, Sekcja: Mała Energetyka
Wodna, lata 1997 – 2002, Kielce, Kraków.
Michałowski S., Plutecki J.: Energetyka wodna, Wydawnictwo Naukowo – Techniczne, Warszawa 1975
Tymiński J.: Wykorzystanie odnawialnych źródeł energii w Polsce do 2030 roku – Aspekt energetyczny i
ekologiczny, Wydawnictwo IBMER Warszawa,1997
Stanowisko negocjacyjne Polski z UE w obszarze „Energia” – www.kie.gov.pl, www.polskiejutro.com
Strony internetowe z zakresu małej energetyki wodnej:– www.trmew.pl;
www.mew.pl; www.otkz.pol.pl/elektr_w/mapa.htm- Instytut Meteorologii i Gospodarki Wodnej – Ośrodek
Technicznej Kontroli Zapór, opracowanie Wiesław Depczyński i Krzysztof Fiedler
Przypis
Opracowanie niniejsze zostało opublikowane w „Naszym Dzienniku”, dnia 18 listopada 2002r. p.t. „Mała
energetyka wodna”.
Stowarzyszenie wpisane pod numerem KRS: 0000071056
Nr konta: BOŚ 46 1540 1115 2044 6070 5574 0001
NIP 677-17-11-239, REGON: 350833720