Gospodarka wodna

Elektrownie wodne

Inwestycje wodno-energetyczne, wykorzystujące zasoby naturalne danego kraju realizuje się w ramach zadań strategii gospodarki wodnej. Budowa sieci elektrowni wodnych i pobieranie z niej energii jest bardzo korzystne ze względu na ekologię oraz ekonomię. Elektrownie wodne dostarczają bowiem ekologicznie czystą energię, a także regulują stosunki wodne, zwiększając jednocześnie retencję wód powierzchniowych. Polepsza to warunki uprawy roślin i zaopatrzenia ludności oraz przemysłu w wodę.

Energetyka wodna (hydroenergetyka) zajmuje się uzyskiwaniem energii wód oraz jej przetwarzaniem na energię mechaniczną i elektryczną przy użyciu silników wodnych (turbin wodnych), hydrogeneratorów w siłowniach wodnych (np. w młynach) bądź też elektrowniach wodnych.

Elektrownie wodne są to zakłady przemysłowe, które zmieniają energię potencjalną wody w energię elektryczną. Składają się one z: bloków elektrowni (część podwodna), hali maszyn, hali montażowych, pomieszczeń pomocniczych i ciągów komunikacyjnych.

Elektrownie wodne można podzielić przede wszystkim ze względu na te wykorzystujące energię wód śródlądowych oraz na te wykorzystujące energię wód morskich.

Wśród elektrowni umiejscowionych na wodach śródlądowych wyróżniamy:

• przepływowe: buduje się je zazwyczaj na rzekach nizinnych o małym spadku, co uniemożliwia magazynowanie wody w zbiorniku; ilość wyprodukowanej energii zależy od chwilowego przepływu wody w korycie rzeki
• derywacyjne: wykorzystują one kanał derywacyjny, osiągając w ten sposób większe spiętrzenie; ten rodzaj elektrowni wodnych buduje się przeważnie na rzekach górskich o bystrym nurcie i niewielkim przepływie; wewnątrz kanału (rurociągu) umieszcza się turbinę wodną
• regulacyjne (zbiornikowe): zbiornik wody znajduje się przed elektrownią, co pozwala na produkcję energii o mocy większej niż moc, która odpowiada chwilowemu dopływowi wody; ponadto zbiornik ten wyrównuje także sezonowe różnice w ilości przepływającej wody i niweluje spadki mocy
• szczytowo-pompowe: posiadają dwa zbiorniki wodne, które zlokalizowane są przed i za elektrownią (górny i dolny); tego rodzaju elektrownie pełnią rolę akumulatora energii dla systemu energetycznego; są one niezależne od dopływu naturalnego wody; kiedy maleje zapotrzebowanie na energię elektrownia szczytowo-pompowa pobiera energię z sieci, a następnie przepompowuje wodę znajdującą się w zbiorniku dolnym do zbiornika górnego; w momencie wzrostu zapotrzebowania na energię elektryczną woda z górnego zbiornika wypuszczana jest z powrotem do zbiornika dolnego

Elektrownie, które wykorzystują energię wód morskich i są zlokalizowane na otwartych wodach dzielą się na:

• pływowe: w celu wytwarzania energii elektrycznej korzystają z przypływów i odpływów mórz czy oceanów, spowodowanych przyciąganiem grawitacyjnym księżyca i słońca; tego rodzaju elektrownie buduje się w miejscach, które umożliwiają odgrodzenie od otwartego morza zatoki lub ujścia rzeki; konieczna jest budowa specjalnych zapór wyposażonych w turbiny wodne; w skutek wpływającej do zbiornika wody w trakcie przypływu i wypływającej w trakcie odpływu wody, turbina obraca się, produkując tym samym energię elektryczną
• falowe: elektrownie te wykorzystują energię fal morskich; wytwarzanie energii elektrycznej utrudnione jest tu głównie przez zmienność wysokości fal czy niekorzystne działanie słonej wody, choć tego rodzaju zasoby energetyczne oceniane są bardzo wysoko; fale morskie wykorzystywane są najczęściej za pomocą „tratw” (trzyczęściowych elementów połączonych ze sobą zawiasami i wykorzystujących pionowy ruch fal) i „kaczek” (wykorzystujących poziome ruchy wody morskiej oraz wprowadzających w ruch tłoki pomp)

Innym podziałem elektrowni wodnych jest ten ze względu na ich wielkość: duże (o mocy zainstalowanej 10 MW i więcej), małe (o mocy w przedziale 200 kW - 10 MW) i mikroelektrownie wodne (poniżej 200 kW mocy).

Polska nie może pochwalić się dużą liczbą elektrowni wodnych. Największy obiekt tego typu w naszych kraju umiejscowiony jest na Wiśle we Włocławku i posiada moc zaledwie 160 MW. Razem z pozostałymi elektrowniami szczytowo - pompowymi elektrownie wodne stanowią tylko 2,7 % ogólnej energii elektrycznej w Polsce. Obecnie wykorzystujemy swoje zasoby hydroenergetyczne jedynie w 12%. Takie kraje jak: Norwegia czy Paragwaj uzyskują ponad 85% swojej energii elektrycznej z elektrowni wodnych. Ponadto opierają one swój rynek energii elektrycznej w całości na elektrowniach wodnych.

Hydroenergetyka (elektrownie wodne) są efektywnym źródłem energii odnawialnej, którą można gromadzić w zbiornikach oraz szybko zmieniać generowaną moc w zależności od zapotrzebowania. Ponadto elektrownie wodne nie wytwarzają gazów cieplnych, a także w sposób elastyczny wykorzystują każdy rodzaj wód i ich ruchów. Największą wadę stanowi trudność znalezienia odpowiedniej lokalizacji dla tych elektrowni. Trzeba również uwzględnić konieczność budowy zapór, wiążącą się z ingerencją w środowisko naturalne (m.in. tworzenie zbiorników rtetencyjnych) i w życie mieszkańców.