Płynie energia

Węgiel jeszcze nie został okrzyknięty wrogiem publicznym numer jeden, ale już niewiele brakuje. Mają go zastąpić odnawialne źródła energii, przede wszystkim elektrownie wiatrowe. O dziwo, elektrownie wodne, wykorzystywane u nas od niepamiętnych czasów, popadają w zapomnienie. Niesłusznie

Trwa spór, dotyczący przyszłego kształtu polskiego systemu produkcji energii. Wiadomo, że spadał będzie udział węgla w produkcji energii, zaś rosnąć powinien udział OZE (odnawialnych źródeł energii). „Mając na uwadze spodziewany rozwój technologiczny, szczególną rolę w realizacji celu OZE odegrają morskie farmy wiatrowe (stosunkowo duże wykorzystanie mocy), a także fotowoltaika, której praca jest skorelowana z letnimi szczytami popytu na energię elektryczną” – czytamy w projekcie Polityki Energetycznej Polski, przygotowanym przez Ministerstwo Energii.

Ale o najstarszym chyba znanym na świecie OZE, a więc wodzie w całym dokumencie wspomina się jedynie pobieżnie. „Ze względu na niewielki krajowy potencjał wodny nie przewiduje się znaczącego wzrostu wykorzystania potencjału wód płynących” – czytamy w dokumencie ministerialnym.

Niby mało, ale mnóstwo

Przewagę energetyki wiatrowej potwierdzają także specjaliści od energetyki wodnej.

– Mała energetyka wodna nie jest w stanie wytworzyć tyle energii, co elektrownie wiatrowe, które mogą być budowane i na lądzie, i na morzu – mówi Łukasz Kalina, kierownik działu rozwoju w firmie Instytut OZE, która zajmuje się przygotowaniem inwestycji w odnawialne źródła energii.

Nie da się ukryć, że Polska nie jest rajem dla energetyki wodnej. Gór, najlepszych z punktu widzenia hydroenergetyki, jest niewiele, kraj jest płaski i na dodatek zdominowany przez jedną rzekę – Wisłę.

„Łączny teoretyczny potencjał hydroenergetyczny polskich rzek szacuje się na 23,6 TWh/rok, z czego potencjał techniczny wynosi 13,7 TWh/rok” – czytamy w artykule, przygotowanym z okazji konferencji COP24 przez Towarzystwo Rozwoju Małych Elektrowni Wodnych.

Tyle że potencjał techniczny – a więc możliwość spiętrzenia wody i stworzenia elektrowni wodnych – niekoniecznie oznacza, że jest to opłacalne z ekonomicznego punktu widzenia. Na dodatek wykorzystanie tego potencjału wiąże się z bardzo dużymi inwestycjami w budowę zapór. Przykładem może być Kaskada Dolnej Wisły, a więc zespołu zapór i siłowni wodnych, jakie miałyby powstać w dolnym biegu głównej rzeki kraju. A więc – mówiąc wprost – potrzeba kwot idących w miliardy. Kwoty są tak duże, a inwestycje skomplikowane – i oczywiście związane z protestami ekologów – że trudno spodziewać się uruchomienia tej części potencjału hydroenergetycznego kraju.

Ale są możliwości tworzenia znacznie mniejszych elektrowni. Co ciekawe, nie trzeba tutaj jakichś specjalnych inwestycji w budowę spiętrzeń, tylko wystarczy wykorzystanie już istniejących budowli. Chodzi o małe elektrownie wodne, które mogłyby powstać w miejsce istniejących na polskich rzekach, rzeczkach czy strumieniach młynów, tartaków i innych zakładów, napędzanych siłą wody.

„Szacuje się, że w latach 20. i 30. XX wieku na terenie objętych obecnymi granicami Polski istniało ponad osiem tysięcy młynów i siłowni wodnych. W 1953 r. nadal istniało 7230 instalacji, ale już tylko 2131 z nich przetrwało do lat 80., w tym jedynie 300 obiektów było eksploatowanych” – czytamy w artykule przygotowanym przez TRMEW.

Niedawno dokonano inwentaryzacji owych ośmiu tysięcy dawnych młynów i innych instalacji, wykorzystujących wodę. Dokonano tego w ramach programu RESTOR Hydro, współfinansowanego przez Komisję Europejską.

– Celem projektu było zwiększenie produkcji energii odnawialnej w małych i mikroelektrowniach wodnych poprzez inwentaryzację i odbudowę historycznych obiektów, wykorzystujących energię wody – mówi Ewa Malicka, prezes TRMEW.

Z polskiej strony projekt zakończył się sukcesem. Jak mówi Łukasz Kalina, który był również zaangażowany w projekt, udało się zinwentaryzować owe osiem tysięcy miejsc. Jednak, niestety, wygląda na to, że nad małą energetyką wodną w Europie wisi jakieś fatum – dane zgromadzone w ramach projektu nie są dostępne.

– Niestety, z przyczyn technicznych i od nas niezależnych baza nie jest obecnie dostępna na stronach internetowych projektu, lecz na prośbę zainteresowanych osób czy instytucji udostępniamy dane – mówi Ewa Malicka.

Stabilność ma znaczenie

Istnieje więc potencjał do budowy małych, pracujących na lokalne potrzeby instalacji. Tu warto zwrócić uwagę, że owe osiem tysięcy lokalizacji obejmuje wyłącznie budowle, które były użytkowane w XIX wieku na potrzeby małej energetyki wodnej. Od tego czasu powstały nowe, nieduże budowle hydrotechniczne.

– W Polsce powstały obiekty hydrotechniczne, które wcześniej nie były wykorzystywane energetycznie i nie ma ich w tej inwentaryzacji. To są obiekty melioracyjne, które powstały celem regulacji przekroju koryta czy korekcji spadków podłużnych. Ale najbardziej atrakcyjne z punktu widzenia efektywności inwestycji jest wykorzystanie obiektów, które niegdyś służyły do produkcji energii z wody, m.in. młyny, tartaki wodne, folusze, kaszarnie, olejarnie, garbarnie, papiernie i inne zakłady. Ich cechą wspólną było wykorzystanie energii płynącej wody do celów produkcyjnych. Obiekty te spełniały nie tylko ważną rolę gospodarczą, ale również wpływały na pozytywne zmiany w ekosystemach dolin rzecznych – mówi Łukasz Kalina.

Na dodatek efektywność instalacji wodnych jest znacznie wyższa niż w przypadku innych OZE. Można szacować, że w przypadku elektrowni wodnej, nawet niewielkiej, stopień wykorzystania mocy nominalnej wynosi ok. 50 proc. Na dodatek są miejsca, gdzie ten wskaźnik sięga nawet 80 proc. Tymczasem w przypadku elektrowni wiatrowych ten wskaźnik to ok. 30 proc., choć w Polsce wynik sięga ok. 25 proc., zaś jeśli idzie o fotowoltaikę, to tutaj efektywność sięga ok. 20 proc., ale u nas jest niższa.

Nie bez znaczenia jednak jest też fakt, że produkcja energii z elektrowni wodnych jest stabilna, podczas gdy w pozostałych przypadkach mamy do czynienia z silnymi wahnięciami. O tym, jak wygląda sprawa energetyki wiatrowej, do portalu biznesalert.pl napisał Józef Sobolewski, dyrektor Departamentu Energetyki Jądrowej w Ministerstwie Energii w tekście „Niewygodna prawda o OZE”.

„Posłużę się tutaj danymi z Niemiec (wrzesień 2017). W tym okresie zainstalowana moc energetyki wiatrowej osiągnęła około 55 GW, co jest równoważne mniej więcej średniemu zapotrzebowaniu na moc na poziomie 50-60 GW. Tak więc udział mocy wiatrowej zainstalowanej w stosunku do potrzeb systemu (100 proc.) jest zdecydowanie korzystniejszy niż w Polsce (30 proc.). A jaki jest efekt? Otóż efekt to 17 proc. w wytwarzaniu w tym okresie (w Polsce dla przypomnienia 14 proc.)” – czytamy w tekście.

Jednak kiedy już wieje, powstaje mnóstwo energii, której często nie ma jak spożytkować, ale trzeba kupić. To zakłóca pracę całego systemu energetycznego. Tego efektu nie ma w przypadku elektrowni wodnych. Wydawałoby się więc, że warto inwestować nawet w małe elektrownie, mimo stosunkowo niewielkiego potencjału.

Potencjał techniczny do wykorzystania w małych elektrowniach wodnych szacuje się na 5 TWh rocznie, a około 50 proc. z tego potencjału (2,5 TWh) uznaje się za racjonalny do zrealizowania z ekonomicznego punktu widzenia. Wziąwszy pod uwagę bieżącą produkcje w małych elektrowniach wodnych (908 GWh) oznacza to, że - jak dotąd - wykorzystują one mniej niż 20 proc. krajowego potencjału technicznego.

Bez pozwoleń ani rusz

Oczywiście budowa elektrowni wodnej, nawet małej, wiąże się z koniecznością przejścia przez biurokratyczne procedury.

– Inwestycja w małą elektrownię wodną jest bardziej skomplikowana niż zainstalowanie panelu fotowoltaicznego. Nawet mikroelektrownie wodne wymagają uzyskania decyzji środowiskowej, pozwolenia wodnoprawnego i pozwolenia na budowę – mówi Ewa Malicka.

Obecnie główną instytucją – ale niejedyną – która zajmuje się przyznawaniem pozwoleń jest Państwowe Gospodarstwo Wody Polskie.

– Każde piętrzenie wody wymaga uzyskania pozwolenia wodnoprawnego. Wynika to z art. 389 ustawy z dnia 20 lipca 2017 r. Prawo wodne. Pozwolenie wodnoprawne to decyzja administracyjna, którą można uzyskać we właściwej jednostce organizacyjnej Wód Polskich, na pisemny wniosek – czytamy w odpowiedzi na pytanie o formalności, jakie przysłały nam Wody Polskie. – Każda budowa elektrowni wodnej jest inna i zależnie od specyfiki, może wymagać uzyskania dodatkowych decyzji administracyjnych. Poza Wodami Polskimi w proces ich wydawania zaangażowane są różne instytucje i organy państwowe.

Na dodatek sama produkcja energii stwarza pewne problemy. Otóż instalacje fotowoltaiczne zazwyczaj są obliczane na potrzeby domu jednorodzinnego – i nawet jeśli w danym momencie instalacja produkuje więcej energii niż zużywa rodzina, to prąd trafia do sieci, a potem jest „zwracany”. To rozwiązanie opłaca się energetyce, bo największa produkcja energii elektrycznej z instalacji fotowoltaicznej jest wtedy, kiedy notujemy lokalne szczyty zapotrzebowania na prąd, czyli w czasie upałów. Z prądem z wody jest nieco inaczej.

– Warto też zwrócić uwagę, że nawet w mikroinstalacji ilość wyprodukowanej energii będzie sporo większa w przypadku elektrowni wodnej niż w przypadku elektrowni słonecznej (o takiej samej mocy zainstalowanej). Pojedynczy prosument raczej nie będzie w stanie jej zużyć – tłumaczy prezes TRMEW.

Innymi słowy – ktoś ten prąd musi odebrać. Inna sprawa, że produkcja energii elektrycznej też wymaga zezwolenia.

– Aby produkować energię elektryczną w elektrowni wodnej, konieczne jest posiadanie ponadto pozwoleń wodnoprawnych – na korzystanie z wód w celu produkcji energii, a wcześniej na wykonanie lub przebudowę urządzeń wodnych. Niezbędne jest też uzyskanie decyzji środowiskowej. Do wniosku o pozwolenie wodnoprawne należy dołączyć tzw. operat wodnoprawny. Ten niezbędny dokument składa się z części opisowej inwestycji, gdzie trzeba m.in. określić cel i zakres zamierzonego korzystania z wód, oraz z części graficznej, zawierającej m.in. plany urządzeń wodnych oraz odpowiednie mapy. Za wydanie pozwolenia wodnoprawnego i innych decyzji przewidziana jest opłata – poinformowały nas Wody Polskie.

Niestety, w przypadku elektrowni wodnej szczyt produkcji prądu przypada na jesień i wiosnę, a więc okresy, kiedy system energetyczny najlepiej sobie radzi z zaspokajaniem potrzeb klientów. W lecie zaś, kiedy panują upały, wody zwykle jest mniej, toteż produkcja energii jest mniejsza.

Jest wsparcie dla małych elektrowni

Na szczęście fakt, że niewiele się mówi w Polityce Energetycznej Polski o energii produkowanej z wody nie oznacza, że nie ma dla niej systemu wsparcia. Taki system jest, a właściwie nawet dwa, zależące od mocy elektrowni. Wszystkie elektrownie wodne mogą brać udział w aukcjach OZE, organizowanych przez Ministerstwo Energii, w ramach których oferuje się określoną cenę produkcji energii. Z tym, że elektrownie mniejsze, do 500 kW, uzyskują pełną cenę uzyskaną w przetargu, zaś te większe, dostają jedynie różnicę między ceną ogłoszoną w aukcji a ceną bieżącą. Na większy zakres wsparcia mogą liczyć mniejsze instalacje, o mocy nieprzekraczającej 500 kW lub – w określonych przypadkach – do 1 MW.

– Od niedawana pojawił się w niej instrument przeznaczony dla niewielkich instalacji hydroenergetycznych (do 500 kW i do 1 MW), który jest dość obiecujący. Jest to system gwarantowanych cen (FIT) lub gwarantowanych premii (FIP) dla wytwórców energii w tych instalacjach – mówi Ewa Malicka.

To rozwiązanie korzystne i pozytywnie oceniane przez przedstawicieli branży, ale rozwój małych elektrowni byłby szybszy, gdyby ułatwić inwestycje w takie instalacje.

– Aby wspomóc rozwój branży, potrzebne byłyby pewne uproszczenia w zakresie procedur administracyjnych oraz stabilność i przewidywalność prawa regulującego kwestie energetyki wodnej. Tymczasem, zarówno przedsiębiorcy eksploatujący istniejące obiekty, jak i inwestujący w nowe projekty doświadczają nieustannych zmian zasad i przepisów zarówno w zakresie gospodarki wodnej, jak i dotyczących odnawialnych źródeł energii. Rozwój małej energetyki wodnej jest w takich warunkach dość trudny – mówi Malicka.

Oczywiście, można uznać, że potencjał minielektrowni wodnych jest na tyle niski, że nie ma sensu się nim zajmować. Rzeczywiście, w sumie owe 2,5 TWh to ledwie 1,5 proc. obecnego zużycia energii. Nawet gdyby wykorzystać wszystkie dopuszczalne dla minielektrowni wodnych możliwości i uzyskać owe 5 TWh, to mielibyśmy tylko 3 proc. zużycia. Jednak biorąc pod uwagę, że w Polsce w 2016 r. udział OZE w wytwarzaniu energii elektrycznej wynosił nieco ponad 13 proc., to owe 1,5 proc. już wygląda inaczej. Gdyby udało się wykorzystać wszystkie lokalizacje, to przy stosunkowo niskich nakładach – w końcu chodzi o miejsca z już istniejącą infrastrukturą – można byłoby zwiększyć produkcję z OZE o 10 proc. Przy 3 proc. wzrost byłby jeszcze wyższy. I to wszystko przy stosunkowo niskiej szkodliwości dla otoczenia. Każdy, kto był w pobliżu elektrowni wiatrowej, wie, jakie hałas ona generuje, podczas gdy elektrownia wodna co najwyżej jest źródłem szumu wody.

Woda ma znaczenie

Jest jeszcze jeden element – otóż elektrownie wodne wiążą się ze spiętrzeniem wody, czyli – faktycznie – z jej magazynowaniem. Wiadomo od dawna, że w Polsce są niedobory wody, a widoczne ostatnio ocieplenie może te niedobory zwiększyć (choć są i dane wskazujące na zwiększone opady). Wówczas małe zbiorniki mogłyby się stać dodatkowymi magazynami wody, z których można byłoby korzystać w suchsze miesiące. To oznacza, że małe elektrownie wodne byłyby w stanie spełnić dodatkową funkcję retencyjną, której ani energetyka wiatrowa, ani energetyka słoneczna wypełnić nie mogą

Marek Siudaj, Gazeta Bankowa