Siła płynącej wody, czyli Małe Elektrownie Wodne w praktyce

Małe elektrownie wodne to potencjał, który często pomijamy przy poszukiwaniu odnawialnych źródeł energii, a który może skutecznie zasilać wiele budynków w energię elektryczną i jednocześnie ograniczać emisję CO2 w swoim regionie. Energetyka wodna jest źródłem odnawialnym, stabilnym, sterowalnym i bezemisyjnym.

Małe elektrownie wodne (MEW) to instalacje wykorzystujące energię płynącej lub spadającej wody do produkcji energii elektrycznej  w niewielkiej skali. Stanowią one ważny element odnawialnych źródeł energii i są szczególnie istotne w regionach o dobrze rozwiniętej sieci rzecznej, takich jak Polska.

Młyn w Chobielinie (Fot. 1 i 2 M. Kozioł)

Małe elektrownie wodne to szansa na produkcję ekologicznej energii blisko miejsca jej zużycia. Warto więc przyjrzeć się lokalnym rzekom i sprawdzić, czy istnieją tam naturalne lub sztuczne piętrzenia, które można wykorzystać do budowy takiej instalacji. Dzięki temu można nie tylko zmniejszyć emisję zanieczyszczeń, ale też lepiej wykorzystać zasoby własnego regionu.

Pojęcie małych elektrowni wodnych można wyjaśnić jako obiekt hydrotechniczny o ograniczonej mocy zainstalowanej – zwykle do kilku megawatów. W przeciwieństwie do dużych zapór, MEW nie wymagają tworzenia ogromnych zbiorników wodnych, co sprawia, że ich wpływ na środowisko jest znacznie mniejszy. Wykorzystują one naturalny przepływ rzeki lub niewielkie piętrzenie wody, aby napędzać turbiny produkujące prąd.

Zasada działania MEW jest stosunkowo prosta: woda z rzeki trafia do ujęcia, przepływa przez kanał lub bezpośrednio na turbinę. Następnie energia kinetyczna wody wprawia turbinę w ruch. Turbina napędza generator, który wytwarza energię elektryczną. Na koniec woda wraca do koryta rzeki. Najczęściej stosowanymi turbinami są turbiny Kaplana, Francisa lub Peltona – wybór tych elementów zależy od spadku i przepływu wody.

Małe elektrownie wodne mają wiele zalet:

– stanowią odnawialne źródło energii – wykorzystują naturalny obieg wody,

– nie emitują gazów cieplarnianych podczas pracy,

– mogą działać przez wiele lat przy stałym przepływie, co zapewnia stabilność produkcji,

– wspierają lokalną produkcję energii, zmniejszają straty przesyłowe,

– stanowią długą żywotność instalacji.

Mimo licznych zalet, MEW mają też pewne ograniczenia:

– mogą wpływać na ekosystem rzeczny (np. migrację ryb),

– są zależne od warunków hydrologicznych (susze, sezonowość),

– stanowią wysokie koszty inwestycyjne na początku,

– konieczne jest uzyskanie pozwoleń środowiskowych.

Wady małych elektrowni wodnych można jednak w dużym stopniu ograniczyć dzięki odpowiednim rozwiązaniom technicznym i właściwemu planowaniu inwestycji. Wpływ na ekosystem rzeczny da się znacząco zmniejszyć poprzez zastosowanie przepławek dla ryb oraz odpowiednich dla danego terenu turbin wodnych, które są bardziej przyjazne dla środowiska.

Choć koszty początkowe mogą być wysokie, inwestycja stosunkowo szybko się zwraca, ponieważ dobrze zlokalizowana instalacja stanowi stabilne, sterowalne i bezemisyjne źródło energii elektrycznej. Dodatkowo, uzyskanie pozwoleń środowiskowych dla projektów realizowanych na już istniejących piętrzeniach przebiega zazwyczaj sprawniej, gdyż największe obciążenie dla ekosystemu wiąże się z budową nowych obiektów hydrotechnicznych, a nie modernizacją istniejących.

Tabela poniżej przedstawia ogólną charakterystykę małych elektrowni wodnych (MEW) w czterech głównych obszarach. Moc zainstalowana mieści się w zakresie od ok. 150 do 500 kW, co oznacza, że są to niewielkie instalacje o lokalnym znaczeniu energetycznym. Nakłady inwestycyjne w przeliczeniu na 1 MW mocy są wysokie i wynoszą kilkadziesiąt milionów złotych. Wskazuje to, że budowa takich obiektów jest kapitałochłonna. Roczna produkcja energii w przeliczeniu na 1 MW mocy wynosi kilka tysięcy MWh rocznie, co odzwierciedla umiarkowaną, ale stabilną zdolność wytwarzania energii typową dla energetyki wodnej. Małe elektrownie wodne to inwestycje o stosunkowo niewielkiej mocy, ale wysokich kosztach jednostkowych budowy i utrzymania, które zapewniają stabilną, przewidywalną produkcję energii zależną głównie od warunków hydrologicznych. Tabela pokazuje, że małe elektrownie wodne stanowią stabilne i przewidywalne źródło energii. Mimo niewielkiej mocy, są w stanie generować regularną produkcję energii przez cały rok, co jest dużą zaletą w porównaniu do bardziej zmiennych źródeł odnawialnych. Dodatkowo, taka forma energetyki wspiera lokalną produkcję energii, zwiększając niezależność energetyczną i wykorzystując naturalne zasoby w sposób ciągły i przyjazny środowisku.

Tab. Dane do cen referencyjnych TRMEW za rok 2024

Instalacja MEW	Moc zainstalowana	Nakłady inwestycyjne na 1 MW mocy inst.	Roczna produkcja na                1 MW mocy inst.
	kW	[zł/MW]	[MWh/MW/rok]
MEW I	490	29 591 837 zł	4490
MEW II	392	17 670 683 zł	2694
MEW III	498	32 128 514 zł	6096
MEW IV	160	39 375 000 zł	5390
MEW V	150	38 666 667 zł	5573
MEW VI	150	39 000 000 zł	4693

Źródło: Towarzystwo Rozwoju Małych Elektrowni Wodnych

W Polsce funkcjonuje wiele małych elektrowni wodnych, zlokalizowanych przede wszystkim na rzekach: Wisła i Warta. Nasz kraj dysponuje wysokim potencjałem hydroenergetycznym. Sektor ten jest stopniowo rozwijany w ramach transformacji energetycznej oraz wzrostu znaczenia odnawialnych źródeł energii. Warto jednak podkreślić, że możliwości jego dalszego rozwoju są znacznie większe, niż obecnie się wykorzystuje.

Polska posiada dogodne warunki do rozwoju MEW  w regionach górskich oraz na mniejszych rzekach nizinnych. Również w okolicach Bydgoszczy i na Noteci czy Brdzie można zlokalizować wiele małych elektrowni wodnych, jednak piętrzeń jest o wiele więcej, co można zobaczyć na wykazie obiektów hydrologicznych opublikowanych przez Wody Polskie.

Wykaz obiektów hydrotechnicznych o potencjale hydroenergetycznym, który opublikowały Wody Polskie można znaleźć na stronie: https://www.gov.pl/web/wody-polskie/potencjal-energetyki-wodnej-w-polsce.

Jest to zestawienie piętrzeń, mogących stanowić podstawę do budowy małych elektrowni wodnych. Celem opracowania tej listy jest zachęcenie inwestorów do rozwijania energetyki wodnej, która wpisuje się w trend odnawialnych źródeł energii, wspiera realizację celów klimatycznych państwa oraz zapewnia stabilne i długoterminowe źródło energii.

Inicjatywa ta otwiera również możliwość dzierżawy gruntów Skarbu Państwa pod inwestycje związane z wykorzystaniem istniejącej infrastruktury hydrotechnicznej. Dzięki temu nie ma potrzeby budowy nowych zapór czy zbiorników, co pozwala ograniczyć koszty, skrócić czas realizacji projektów oraz zminimalizować wpływ na środowisko. Rozwiązanie to stanowi istotny element transformacji energetycznej i długofalowej polityki klimatycznej Polski.

Dla przykładu na zdjęciu w Chobielinie (koło Nakła nad Notecią) występuje spiętrzenie wody, jaz. Nie jest to klasycznie działająca mała elektrownia wodna. To miejsce przy dawnym młynie, które może być wykorzystane pod małą elektrownię wodną.

Warto rozważyć udział w specjalistycznych szkoleniach poświęconych małym elektrowniom wodnym, które umożliwiają zdobycie praktycznej wiedzy z zakresu ich projektowania, budowy i eksploatacji. Kursy tego typu przybliżają kluczowe zagadnienia prawne, środowiskowe i techniczne, a także pokazują, jak efektywnie wykorzystać istniejące piętrzenia do produkcji energii. To doskonała propozycja dla osób zainteresowanych inwestowaniem   w odnawialne źródła energii oraz rozwojem nowoczesnej, niskoemisyjnej energetyki. Przykładem miejsca oferującego takie możliwości jest Branżowe Centrum Umiejętności Energetyka Wodna w Marszewie.

Małe elektrownie wodne stanowią istotny element transformacji energetycznej, wpisując się w rozwój odnawialnych źródeł energii, jednak ich pełny potencjał wciąż pozostaje niewystarczająco rozpoznany i wykorzystany.

Paulina Hinc, KPODR