Woda i prąd

Nowa strategia PGE przedstawia plan transformacji Grupy w celu dekarbonizacji wytwarzania energii oraz osiągnięcia neutralności klimatycznej do 2050 roku. Cel ten zostanie osiągnięty dzięki wykorzystaniu odnawialnych źródeł wytwórczych. Jednym z nich jest woda.

Trochę historii

Polska w pierwszych latach po odzyskaniu niepodległości pozostawała w głębokiej dezintegracji gospodarczej. Rozwój przemysłu, w tym również energetyki, był niezmiernie ważny dla tworzącej się państwowości. Do tej pory elektryfikacja na ziemiach polskich pod trzema zaborami przebiegała w różnym tempie, co stanowiło duże wyzwanie dla nowego państwa. Wyrównanie poziomu związanych z nią prac na terenach tak różnych pod względem ekonomicznym, przy braku rozbudowanych sieci przesyłowych, było priorytetowym zadaniem dla nowo utworzonego rządu.

Pierwszym aktem prawnym regulującym działania sektora elektroenergetycznego w Polsce była uchwalona 21 marca 1922 roku ustawa elektryczna. Najważniejszym zadaniem było wówczas nadanie rządowi prawa do wydawania koncesji na elektryfikację, którą należało skoordynować w taki sposób, aby poszczególne lokalne zakłady elektryczne, w większości elektrownie wodne, w przyszłości można było powiązać i stworzyć w ten sposób ogólną sieć elektryczną.

Uzyskanie niezależności energetycznej było gwarantem zachowania suwerenności gospodarczej. Tę misję wzięła na siebie powołana w grudniu 1918 roku pierwsza spółka akcyjna II RP „Siła i Światło”. Przez 20 lat spółka konsekwentnie podejmowała działania zmierzające do renacjonalizacji energetycznych aktywów. Do 1939 roku udało się jej uzyskać silną pozycję na rynku, a duża część jej kapitału posłużyła do przejęcia istniejących elektrowni od zagranicznych akcjonariuszy.

Budowa ogólnokrajowego systemu elektroenergetycznego miała mieć umocowanie nie tylko w krajowych aktywach, ale również we własnych źródłach energii. Tę gwarancję dawały źródła odnawialne – polska energetyka miała się opierać na elektrowniach wodnych. Takie założenie miało swoje mocne uzasadnienie polityczne – należało bowiem liczyć się z ryzykiem przerwania dostaw węgla kamiennego z Górnego Śląska, którego przynależność do państwa polskiego była niepewna. Niewyczerpalne źródła własnych zasobów odnawialnych stanowiły najlepszą alternatywę.

Pierwszą powojenną, a jednocześnie największą elektrownią wodną w Polsce była inwestycja w Gródku nad Wdą, zbudowana z udziałem polskiego kapitału. To właśnie z Gródka, oddalonego od Wybrzeża o 140 km, wyprowadzono linię przesyłową wysokiego napięcia, która zasiliła budujący się port i miasto Gdynię. Również bezpieczeństwo energetyczne Centralnego Okręgu Przemysłowego miało być zapewnione poprzez budowę elektrowni wodnej w Rożnowie. Wizja uniezależnienia polskiej energetyki od obcych rynków jest aktualna również obecnie i tak samo jak 100 lat temu odnawialne źródła energii stają się narzędziem do zapewnienia niezależności i bezpieczeństwa energetycznego kraju.

Elektrownie przepływowe

Jak działa elektrownia przepływowa? Woda w rzekach przemieszcza się z obszarów położonych wyżej w kierunku tych, które znajdują się niżej. Ta zasada wynika wprost z grawitacji. Elektrownia wodna zamienia energię potencjalną wody w energię elektryczną. Dzieje się tak dzięki użyciu turbin – specjalnych kół wyposażonych w łopatki, które spływająca woda wprawia w ruch. Turbina napędza generator, który wytwarza elektryczność. W ten sposób „przechwytywana” jest część energii wody.

Głównym parametrem charakteryzującym produktywność elektrowni wodnych jest wolumen wyprodukowanej energii. Parametr ten zależy od przepływu – ilości wody przepływającej przez elektrownię – i wysokości spadu. Największą efektywnością charakteryzują się elektrownie zlokalizowane przy zbiornikach retencyjnych, bo powodują one możliwość uzyskania zwiększonego spadu. Kluczowe znaczenie dla uzyskania dobrej produktywności ma wydłużenie – na tyle, na ile to możliwe – pracy elektrowni wodnej poprzez stworzenie jej takich warunków, aby mogła ona pracować również w okresach wezbrań i okresach niżowych – parametrów, które charakteryzują przepływ wody w rzekach.

Elektrownie przepływowe mają również pozytywny wpływ na środowisko. Przyczyniają się do regulacji rzek, a to pozwala na kontrolowanie przepływów wody w zależności od sytuacji hydrologicznej. Elektrownie wodne wraz z hydrotechniczną infrastrukturą mają zatem duży wpływ na poprawę warunków wodno-gruntowych i poprawę warunków hydrologicznych. Przeciwdziałają tak znacznemu w ostatnich latach wysuszaniu terenów (stepowieniu). Wpływają na polepszenie warunków dla uprawy rolniczej i leśnej. Natomiast budowa zbiorników retencyjnych, przy których stawiane są elektrownie wodne, zabezpiecza przed powstawaniem strat powodziowych, zwiększa możliwość poboru wód. Sprzyja ponadto rozwojowi turystyki i rekreacji.

Prawie każda z elektrowni należących do Grupy PGE posiada przepławkę, która ułatwia swobodą migrację ryb w górę rzeki. Utrzymywany jest również stały przepływ biologiczny rzeki. Brzegi i obwałowania w górnej i dolnej części elektrowni oczyszczane są z roślinności wodnej, drzew czy krzewów. Ważnym zadaniem jest również pilnowanie, aby stany wody dolnej znajdowały się w określonych rzędnych wynikających z pozwolenia wodno-prawnego. Dzięki temu możliwa jest kontrola i ochrona żeremi bobrowych oraz lęgowisk ptasich znajdujących się najczęściej w dolnej części rzeki.

Elektrownie szczytowo- -pompowe

Proces dekarbonizacji wymaga zastąpienia w miksie energetycznym źródeł węglowych odnawialnymi źródłami energii. Do czasu wybudowania stabilnych źródeł pochodzących z energii jądrowej Krajowy System Elektroenergetyczny (KSE), wobec budowy nowych niestabilnych odnawialnych źródeł energii pochodzących z farm wiatrowych i fotowoltaicznych, wymagać będzie zabiegów umożliwiających magazynowanie energii wytwarzanej w warunkach nie zawsze zgodnych z jej zapotrzebowaniem. Grupa PGE dysponuje czterema elektrowniami szczytowo-pompowymi, które są szczególnymi obiektami hydrotechnicznymi. Ich zadaniem jest nie tyle wytwarzanie energii elektrycznej, ile właśnie pełnienie funkcji regulacyjno-interwencyjnej. Funkcjonowanie elektrowni szczytowo-pompowych jest obecnie najbardziej efektywnym sposobem magazynowania nadwyżek energii i oddawania jej do sieci, gdy w KSE odczuwamy jej brak.

Jak działają elektrownie szczytowo-pompowe? Są zbudowane pomiędzy dwoma zbiornikami wodnymi – górnym i dolnym. W okresie niskiego zapotrzebowania na energię elektryczną, np. w nocy lub latem, woda pompowana jest ze zbiornika dolnego do górnego. W godzinach szczytu następuje odwrócenie procesu. Główną zaletą ESP-ów jest wyrównywanie bilansu mocy w systemie elektroenergetycznym. Jest to o tyle ważne, że nie zawsze można precyzyjnie przewidzieć, jakie będzie na nie zapotrzebowanie. Co istotne, tego typu elektrownie są w stanie błyskawicznie – w zaledwie 2–3 minuty – reagować na niespodziewane zmiany w Krajowym Systemie Elektroenergetycznym. Tak było w czasie awarii w rozdzielni Rogowiec, która nastąpiła w czerwcu tego roku. Doprowadziła ona do automatycznego wyłączenia się 10 bloków energetycznych w Elektrowni Bełchatów. W newralgicznym momencie elektrownie szczytowo-pompowe w Żarnowcu, Porąbce-Żarze, Dychowie i Solinie dostarczyły do sieci ponad 1,5 GW mocy. Był to pierwszy przypadek w historii, że wykorzystane zostały w tym samy czasie pełne możliwości każdego z piętnastu hydrozespołów elektrowni szczytowo-pompowych PGE. Tak duża interwencja była konieczna, bo z Krajowego Systemu Elektroenergetycznego ubyło gwałtownie około 3,6 GW mocy. Już chwilę później braki zostały uzupełnione w ponad 40 proc. W kolejnych minutach, a potem godzinach ta interwencja była mniejsza, a niedobory energii były pokrywane z rezerwy wirującej w pracujących elektrowniach cieplnych oraz z międzyoperatorskiego importu awaryjnego z Czech, Słowacji i Niemiec.•