Mikro i małe elektrownie wodne

Płynąca woda to ogromna siła – przekonujemy się o tym przy okazji mało przyjemnych okoliczności, jakimi są klęski żywiołowe. Ale potęgę drzemiącą w wodzie można wykorzystać też w pozytywny i pożyteczny dla człowieka sposób, tworząc elektrownie wodne produkujące energię elektryczną. I to niekoniecznie w ogromnej skali – wystarczą małe i mikroelektrownie wodne.

Elektrownie wodne duże i małe

Elektrownie wodne w powszechnym wyobrażeniu kojarzą się z kolosalnymi konstrukcjami, wybudowanymi na przełomach ogromnych rzek. Takie elektrownie korzystają z siły gigantycznych mas spiętrzonej wody i produkują wielkie ilości energii. Ale przecież równie dobrze możemy pozyskiwać energię wodną w znacznie mniejszej skali. Technologia umożliwia nam tworzenie małych i mikroelektrowni wodnych, które mogą posłużyć jako źródło energii nawet dla pojedynczych gospodarstw domowych.

Jak działają małe elektrownie wodne?

Elektrownia wodna zamienia energię potencjalną wody na elektryczną. Wykorzystuje do tego celu energię spadku wody. Małe elektrownie wodne (MEW) działają na podobnej zasadzie jak duże, jednak wymagają znacznie niższego spadu wody. Można przyjąć, że MEW-y to moc zainstalowana poniżej 5 MW. Jeszcze mniejszym ich wariantem jest mikroelektrownia, o mocy poniżej 100 kW (niektóre źródła podają poniżej 70 kW).

Turbina wodna – najważniejszy element elektrowni

Najważniejszym elementem małej i mikroelektrowni wodnej jest turbina wodna. W związku z zasadniczo niskim spadem polskich cieków wodnych, w naszym kraju stosuje się tak zwane turbiny reakcyjne, znacznie rzadziej turbiny akcjo-reakcyjne, a w wyjątkowych sytuacjach pompy w ruchu turbinowym. Przepływająca przez turbinę woda napędza jej wirnik, który podobnie jak w przypadku turbin wiatrowych (zobacz w artykule Przydomowa elektrownia wiatrowa) napędza generator prądotwórczy. Tak energia spadku wody zamieniana jest na prąd elektryczny.

Warunki terenowe dla elektrowni wodnych

Aby zbudować dużą elektrownię wodną, wymagane jest spełnienie szeregu warunków terenu, na którym ma stanąć. Konieczny jest odpowiedni przepływ i spadek rzeki, dostępność terenu, a także podłączenie do sieci elektrycznej wysokiego napięcia. Małe i mikroelektrownie wodne budować można z kolei nawet na rzekach i innych ciekach o niskim spadku i małym przepływie, na których nie mogłaby stanąć elektrownia duża i bez podłączenia do sieci elektrycznej.

Mała elektrownia wodna – bezpieczna dla środowiska?

Produkcja energii z przepływu wody nie generuje żadnych zanieczyszczeń. Energia wodna jest też typowym odnawialnym źródłem energii. Czy oznacza to, że jest więc bezpieczna dla środowiska? Zdania są podzielone.Wielu ekologów sądzi, że każde spiętrzenie, jakim jest nawet mała elektrownia wodna, wiąże się z niekorzystnym efektem dla ekosystemu cieku wodnego. Obracająca się turbina może zagrozić płynącym z nurtem rzeki rybom. Wreszcie niektórzy twierdzą, że MEW-y mogą być odpowiedzialne za zwiększenie ryzyka powodzi, choć zwolennicy małych elektrowni są zdania dokładnie przeciwnego – spiętrzenie rzeki pomaga w retencji, czyli zatrzymywaniu nadmiaru wody.

Wymagania prawne budowy małej elektrowni wodnej

W przeciwieństwie do elektrowni fotowoltaicznych (zobacz: Przydomowa elektrownia fotowoltaiczna) i niewielkich wiatrowych (zobacz: Przydomowa elektrownia wiatrowa), jeśli chcemy postawić małą elektrownię wodną, to nie obędzie się bez szeregu formalności i uzyskania stosownych pozwoleń. W pierwszej kolejności projekt inwestycji musi być poddany ocenie oddziaływania na środowisko, którą wydaje burmistrz miasta i gminy lub wójt gminy, po konsultacji z Regionalną Dyrekcją Ochrony Środowiska. Ten sam organ musi też wydać decyzję o warunkach zabudowy. Następnie należy wystarać się o uzyskanie pozwolenia wodnoprawnego, które wydaje starosta powiatu lub marszałek województwa.

Konieczne będzie również nabycie praw do dysponowania nieruchomościami będącymi własnością Skarbu Państwa, którymi w świetle polskiego prawa jest każdy grunt pokryty wodami płynącymi i najczęściej także budowlą piętrzącą. Tę decyzję podejmują, w zależności od rodzaju cieku wodnego, Regionalne Zarządy Gospodarki Wodnej lub Wojewódzkie Zarządy Melioracji i Urządzeń Wodnych. Końcowym etapem przygotowań do budowy elektrowni wodnej jest uzyskanie od starosty lub wojewody pozwolenia na budowę. Dodatkową formalnością jest uzyskanie od operatora sieci energetycznej warunków przyłączenia do niej, a także zawarcie umowy przyłączeniowej. Urząd Regulacji Energetyki musi nam też udzielić koncesji na wytwarzanie energii elektrycznej w OZE. Natomiast dla małych elektrowni wodnych, o mocy instalowanej poniżej 5 MW jest ona zwolniona z opłat.

Warto pamiętać, że większość wydawanych decyzji oraz pozwoleń jest odpłatna.

Mała elektrownia wodna – czy się w ogóle opłaca?

MEW-y to urządzenia, które właściwie pracują same. Nie wymagają skomplikowanej obsługi (praktycznie w ogóle nie wymagają obsługi), a mimo to produkują prąd. Czy mała elektrownia wodna to więc dobra inwestycja? Na pewno jest to inwestycja kosztowna. Malutka mikroelektrownia wodna, o mocy kilkunastu czy kilkudziesięciu kilowatów to wydatek co najmniej kilkuset tysięcy złotych. Jest to cena za niezależność energetyczną od dostawców energii elektrycznej, ale trzeba się liczyć z tym, że zwrot takiej inwestycji jest długotrwały. Korzyści finansowe z funkcjonowania MEW możemy odczuć po kilkunastu latach.

Czy warto inwestować w mała elektrownię wodną?

Mała i mikroelektrownia wodna na pewno będzie naszym powodem do dumy i świadectwem energetycznej niezależności. Ale koszty, które trzeba w nią włożyć są bardzo konkretne i nie gwarantują szybkiego zwrotu. Pewne jest natomiast, że jest to ten typ instalacji odnawialnego źródła energii, ze zbudowaniem którego wiąże się całkiem sporo formalności i biurokratycznych pozwoleń. Zanim zgodnie z prawem będziemy mogli przystąpić do budowy MEW, może minąć kilkanaście miesięcy oczekiwania na kolejne zgody z urzędów. Warto też zwrócić uwagę, że mała elektrownia wodna, choć korzysta z energii odnawialnej i nie generuje zanieczyszczeń, nie jest tak do końca „zielona” – prowadzi do poważnych zmian w ekosystemie cieku wodnego. Musimy więc przeanalizować wszystkie za i przeciw, zanim podejmiemy decyzję o budowie MEW.