Elektrownie wodne i ich wpływ na środowisko

W ostatnich latach dużo mówi się o odnawialnych źródłach energii, przełomach i innowacjach w fotowoltaice oraz nowopowstałych farmach wiatrowych, także poza lądem. Gdzie jednak w tym wszystkim podziały się elektrownie wodne? W końcu dostarczają one niemal 62% energii elektrycznej pochodzącej z OZE i stanowią ponad 16% produkowanej energii elektrycznej w ogóle (chociaż ich popularność z roku na rok maleje). Ich funkcjonowanie i wpływ na środowisko naturalne są póki co zagadnieniami kluczowymi dla ekologii w energetyce, warto zatem wiedzieć o nich nieco więcej.

elektrownie wodne

Jak działają elektrownie wodne?

Mówiąc najprościej, elektrownia wodna przetwarza energię kinetyczną (przepływu) wody w energię elektryczną. Składa się z trzech głównych elementów: turbiny, która przetwarza ruch wody na energię mechaniczną; generatora, który dalej konwertuje ją na elektryczną; oraz transformatora i linii przesyłowych, które przygotowują i dostarczają energię do sieci.

Wyróżniamy kilka rodzajów elektrowni wodnych:

  • Przepływowe – do generowania elektryczności w ich przypadku, wykorzystywany jest istniejący już nurt rzeki. Stosowane są zazwyczaj na rzekach o małym spadku. W elektrowniach przepływowych nie ma możliwości kontrolowania mocy elektrycznej – ich wydajność jest zależna od warunków środowiskowych (np. opadów), a więc jest zmienna w ciągu roku.
  • Regulacyjne – w skład ich konstrukcji wchodzi zapora, która służy spiętrzeniu wody i utworzeniu zbiornika (dodatkowo stanowi ochronę przeciwpowodziową). Dzięki temu, możliwe jest wygenerowanie energii o większej mocy (poprzez kontrolowanie siły przepływu wody przez turbiny), a także dostosowywanie produkcji energii do zapotrzebowania na nią.
  • Kaskadowe – są specyficzną odmianą elektrowni regulacyjnych. Stosuje się je na rzekach o dużych spadkach. Jest to system zapór, które tworzą kilka mniejszych zbiorników wodnych, co umożliwia regulowanie przepływu między nimi. Umożliwia to wykorzystanie do celów energetycznych większego odcinka rzeki.
  • Szczytowo-pompowe – polegają na utworzeniu dwóch zbiorników wodnych – górnego i dolnego. W okresie małego zapotrzebowania na energię, woda z dolnego jest pompowana do górnego. W ten sposób zgromadzona (potencjalna) energia może być wykorzystania, kiedy zapotrzebowanie rośnie – wtedy woda jest spuszczana do zbiornika dolnego i przepuszczana przez turbiny.
  • Pływowe – tego typu elektrownie budowane są na morzach lub przy ujściach rzek. Wykorzystywana jest w nich energia kinetyczna wynikająca z różnicy poziomu wód podczas pływów (przypływów i odpływów). Takie elektrownie nie wytwarzają energii w sposób ciągły, ich moc również nie jest zbyt duża.

Nietrudno się domyślić, że zmiana naturalnego przepływu rzek i stawianie na nich nierzadko ogromnych konstrukcji, jest dość dużą ingerencją w środowisko. Mimo, że elektrownie wodne wykorzystują odnawialne źródła do produkcji energii, ich ekologiczność jest coraz częściej kwestionowana.

Jak elektrownie wodne oddziałują na środowisko?

To, co najbardziej martwi, szczególnie w przypadku dużych elektrowni wodnych, to zaburzenie równowagi w okolicznych ekosystemach. Największe efekty są oczywiście zauważalne w samych rzekach, na których wybudowano zaporę (konsekwencje elektrowni przepływowych i mikroelektrowni są niewielkie). Zapory takie często uniemożliwiają lub utrudniają migrację licznych gatunków ryb, a sztucznie stworzone zbiorniki wodne przyczyniają się do ograniczenia populacji zwierząt charakterystycznych dla wód płynących. Sprzyjają zato rozwojowi nowych ekosystemów wód stojących, w tym także zbytniemu rozrostowi glonów.

elektrownie wodne

Podczas tworzenia zbiorników wodnych, zalana zostaje zazwyczaj duża część terenów wokół rzeki, a więc niszczone są siedliska licznych zwierząt lądowych. Przykładowo, elektrownia wybudowana na terenie Brazylii, spowodowała zalanie prawie 2,5 tys km2. W takich sytuacjach cierpią zarówno rośliny i insekty, jak i drobne ssaki, gady, płazy oraz ptaki. Znacznie zmniejszona jest zatem różnorodność biologiczna okolicznych terenów. Zdarza się, jak np. w Chinach, że z powodu zalania, całe społeczności muszą być ewakuowane.

Nie na tym koniec. Liczne badania wskazują, że takie działania w obrębie rzek przyczyniają się do zmiany lokalnego klimatu. Są one na szczęście niewielkie i bezpośrednio dotykają jedynie okoliczne ekosystemy. O czym jednak stosunkowo rzadko się wspomina to fakt, że elektrownie wodne nie są wolne od emisji gazów cieplarnianych. Ich poziom jest nieporównywalny z konwencjonalnymi gałęziami energetyki, jednak nie jest tajemnicą, że ich funkcjonowanie wiąże się z produkcją metanu.

Być może te właśnie czynniki sprawiają, że w ostatnich latach elektrowni wodnych buduje się coraz mniej. Prześcigają je nieco bardziej nowoczesne i bezpieczne technologie oparte o odnawialne źródła energii – panele fotowoltaiczne i farmy wiatrowe. Elektrownie wodne nadal są znacznie bardziej ekologicznym sposobem generowania energii elektrycznej niż jej konwencjonalne źródła, jak paliwa kopalne czy węgiel, jednak spośród wszystkich OZE zdają się wypadać najgorzej.

Źródła:
Algburi S., Sharma U. Ch., 2017: Hydroelectric Power [W:] Energy Science & Technology Vol. 1: Opportunities and Challenges, Chapter: 17- Hydropower, pod red. Govil J. N., Studium Press LLC, USA, 429 – 448
https://www.ucsusa.org/clean_energy/our-energy-choices/renewable-energy/environmental-impacts-hydroelectric-power.html#.WyuGxFUzbIU
http://www.instsani.pl/399/elektrownie-wodne
http://energiaodnawialna.net/index.php?option=com_content&view=article&id=257&Itemid=68&limitstart=1
http://www.ren21.net/wp-content/uploads/2018/06/17-8652_GSR2018_FullReport_web_-1.pdf 

    Podziel się swoją opinią

    Dodaj Odpowiedź

    EcoReactor
    Logo
    Login/Register access is temporary disabled
    Compare items
    • Total (0)
    Compare
    0