Czy wiesz, że energia wodna stanowi jedno z najważniejszych źródeł energii odnawialnej na świecie? Przeczytaj ten artykuł, aby dowiedzieć się wszystkiego, co musisz wiedzieć o tym odnawialnym źródle energii.
Energia wodna – co to jest?
Energia wodna – znana również jako energia hydroelektryczna – to forma energii mechanicznej wody wykorzystywanej obecnie głównie do produkcji energii elektrycznej. Proces ten odbywa się za pomocą elektrowni wodnych, które wykorzystują energię przemieszczającej się wody.
Ludzkość wykorzystuje energię wody od wieków. Ponad dwa tysiące lat temu, w starożytnej Grecji, wykorzystywano płynącą wodę w rzekach, aby napędzać koła młynów, które mieliły pszenicę na mąkę. Przez długi czas – aż do czasu wynalezienia maszyn zasilanych energią elektryczną – wykorzystywano energię wody również w tartakach, czy kuźniach.
Obecnie hydroenergetyka zaspokaja 1/6 światowego zapotrzebowania na energię elektryczną. Jest to więcej niż energetyka jądrowa, czy też inne OZE razem wzięte.
Rodzaje i zasada działania elektrowni wodnych
Istnieje kilka rodzajów elektrowni wodnych, z których większość działa w zbliżony sposób, czyli wykorzystanie energii przepływającej wody do wprawienia w ruch turbin, które napędzają generator wytwarzający energię elektryczną.
- Elektrownia zaporowa – wykorzystuje energię potencjalną zgromadzoną w zbiorniku retencyjnym utworzonym przez zapory. Gdy zapora zostaje otwarta, woda przepływa przez turbiny, napędzając generatory elektryczne, co pozwala wytworzyć energię elektryczną. Elektrownie zaporowe są najczęściej spotykanym typem elektrowni wodnych. Największe zapory są również największymi elektrowniami na świecie pod względem generowanej mocy.
- Elektrownia przepływowa – jest zasilana strumieniem naturalnej rzeki. Woda płynąca w dół rzeki napędza turbiny, generując energię elektryczną. Elektrownie przepływowe nie wymagają tworzenia dużych zbiorników wodnych.
- Elektrownia szczytowo-pompowa – to rodzaj elektrowni wodnej, która wykorzystuje dwie zbiorniki wody o różnych wysokościach. W czasach niskiego zapotrzebowania na energię, nadmiar energii elektrycznej jest wykorzystywany do wpompowania wody z niższego zbiornika do wyższego. Gdy zapotrzebowanie na energię wzrasta, woda spływa z wyższego zbiornika przez turbiny, generując energię elektryczną. Są one efektywną metodą magazynowania energii.
- Elektrownia pływowa – wykorzystuje ruchy pływów i fal oceanicznych do generowania energii elektrycznej. Specjalne urządzenia, takie jak turbiny podwodne lub pływaki, zamieniają ruch wody na energię mechaniczną, a następnie na energię elektryczną. Elektrownie pływowe są zwykle zlokalizowane na wybrzeżach.
Zalety energetyki wodnej
Energia wodna posiada wiele ciekawych zalet.
Elektrownie wodne są korzystne z punktu widzenia redukcji emisji CO2. Dzięki temu, że nie wymagają paliwa do generowania energii, nie emitują dwutlenku węgla podczas samego procesu wytwarzania energii elektrycznej. Choć emisje dwutlenku węgla mogą wystąpić na etapie budowy elektrowni oraz ze względu na emisje pewnej ilości metanu przez zbiorniki, hydroelektrownie wytwarzają jedne z najniższych cyklicznych emisji gazów cieplarnianych podczas produkcji energii elektrycznej.
Poza tym w trakcie swojego działania nie emitują również dwutlenku siarki, tlenków azotu, czy innych cząstek stałych. Dzięki temu elektrownie wodne stanowią istotny wkład w walkę ze zmianami klimatycznymi i przyczyniają się do ochrony środowiska.
Energia wodna jest źródłem energii, które charakteryzuje się sporą elastycznością. Elektrownie wodne mają zdolność do szybkiego zwiększania lub zmniejszania wydajności w zależności od dynamicznie zmieniającego się zapotrzebowania energetycznego. Ta elastyczność pozwala na skuteczne dostosowanie produkcji energii do bieżących potrzeb.
Elektrownie wodne mają długą żywotność, niektóre z nich działają nieprzerwanie od kilkudziesięciu lat.
Eksploatacja elektrowni wodnych charakteryzuje się zazwyczaj niskimi kosztami, głównie ze względu na ich zautomatyzowanie i ograniczoną obecność personelu na miejscu podczas regularnej pracy. To przekłada się na oszczędności kosztów eksploatacji, umożliwiając wykorzystanie potencjału energetycznego w stosunkowo tani sposób.
Zbiorniki wodne to obecnie jeden z najlepszych sposobów przechowywania energii w celu późniejszego wykorzystania. Wszystkie zbiorniki elektrowni wodnych na świecie mogą przechować łącznie 1 500 terawatogodzin energii elektrycznej, to tyle, co półroczne zapotrzebowanie UE na energię elektryczną. Jest to ponad 2 000 razy lepszy wynik od pojemności wszystkich akumulatorów, włączając w to auta elektryczne.
Wady i krytyka energetyki wodnej
Energetyka wodna, jako jedno z kluczowych źródeł energii odnawialnej, staje w obliczu różnych wyzwań i krytyki.
Jednym z głównych zarzutów przeciwko energetyce wodnej jest jej ingerencja w środowisko naturalne. Budowa elektrowni wodnych, zwłaszcza dużych zapór, prowadzi do zmian w naturalnym przepływie rzek, co znacząco utrudnia m.in. migrację ryb. Dodatkowo dla wielu gatunków przepłynięcie przez turbiny oznacza śmierć – według badań ponad 20% ryb umiera podczas przepływania przez turbiny hydroelektrowni. Ma to niewątpliwie negatywny wpływ na populację ryb, a także innych gatunków, co zakłóca równowagę ekosystemów.
Kolejnym ważnym aspektem jest społeczne i kulturowe oddziaływanie energetyki wodnej. Krytycy wskazują, że budowa zaporowych elektrowni wodnych często prowadzi do przymusowych przesiedleń ludności. To przesiedlenie prowadzi do utraty domów, gruntów rolnych i dziedzictwa kulturowego, powodując społeczne i ekonomiczne wstrząsy dla dotkniętych społeczności. W 2000 r. Światowa Komisja ds. Zapór Wodnych oszacowała, że zapory wodne spowodowały przesiedlenie od 40 do 80 milionów ludzi na całym świecie. Po upływie ponad 20 lat można oczekiwać, że ta liczba jest obecnie znacznie większa.
Zbiorniki retencyjne tworzone dla elektrowni zaporowych mogą emitować metan, który jest gazem mocno przyczyniającym się do globalnego ocieplenia. Choć ta emisja gazów cieplarnianych jest niższa niż w przypadku tradycyjnych elektrowni, nadal przyczyniają się do ogólnych emisji gazów cieplarnianych. Jest to spowodowane rozkładem dużej ilości materii organicznej (m.in. roślin), która znajduje się na dnie nowopowstałego zbiornika.
Dodatkowo koszt początkowy hydroelektrowni zaporowej jest wysoki, a sama realizacja projektu trwa nawet kilka lat. Ogólnie rzecz biorąc budowa elektrowni zaporowej to ogromne przedsięwzięcie, wywołujące sporo pośrednich i bezpośrednich skutków, zarówno dla ludzi, jak i zwierząt oraz roślin.
