font_preload
PL / EN
Energetyka Energia elektryczna 17 sierpnia, 2018 godz. 7:31   
REDAKCJA

Koziński: Drugie życie zapory Hoovera. Wnioski dla Polski

Hoover_dam_from_air Zapora Hoover'a / fot. Wikimedia Commons

Jak poinformował New York Times, Wydział Wodociągów i Energetyki Los Angeles (Los Angeles Department of Water and Power, LADWP) planuje przerobienie elektrowni wodnej położonej na Zaporze Hoovera w ogromny magazyn energii. To ciekawy wzór dla Polski – pisze Grzegorz Koziński, współpracownik portalu BiznesAlert.pl

Elektrownie i magazyny energii

Elektrownie wodne ze względu na zastosowanie można podzielić na dwa typy: elektrownie wodne oraz elektrownie szczytowo-pompowe. Te pierwsze to tradycyjne generatory energii elektrycznej, które wykorzystują energię potencjalną wody, zgromadzonej w górnym zbiorniku do napędzania turbin, które to przekazują moc mechaniczną do generatorów elektrycznych, a z tych odbierany jest prąd. Te drugie natomiast poza funkcjonalnością elektrowni wodnych konwencjonalnych, są w stanie także pompować wodę z powrotem do górnego zbiornika, kiedy zachodzi taka potrzeba. Dzięki temu, elektrownie szczytowo-pompowe to w zasadzie ogromne magazyny energii elektrycznej, które mogą wytwarzać energię w okresie największego zapotrzebowania oraz akumulować ją w okresach kiedy energia nie jest potrzebna. Funkcjonalność ta jest wykorzystywana przede wszystkim do regulowania systemu elektroenergetycznego w tak zwanych okresach szczytów zapotrzebowania na prąd.

Siłownia na Zaporze Hoovera (moc zainstalowana 2 074 MW), kosztem 3 miliardów dolarów ma szansę zmienić się z elektrowni wodnej w magazyn energii, poprzez zainstalowanie dodatkowego systemu pompującego wodę z powrotem do jeziora Mead, które jest górnym zbiornikiem zapory Hoovera. Głównym argumentem za tym rozwiązaniem jest dotychczasowy niski współczynnik wykorzystania mocy zapory. Współczynnik ten, który pokazuje przez ile czasu w roku dana jednostka wytwórcza generuje moc, jest obecnie na poziomie 20%. Inżynierowie z LADWP szacują, że dzięki przerobieniu elektrowni na magazyn, współczynnik mógłby zwiększyć się nawet do 45%. Tak niskie wykorzystanie mocy wynika przede wszystkim z faktu, że poziom wody w jeziorze Mead od jakiegoś czasu jest bardzo niski, większe wykorzystanie elektrowni obniżyło by go jeszcze bardziej. Drugim powodem są ziemie położone poniżej zapory, które w przypadku większego wykorzystywania mocy zainstalowanej elektrowni, narażone byłyby na zalanie. System, dodatkowych pomp pozwoliłby na dokładniejsze kontrolowanie poziomu obu wód. Dodatkowym argumentem za modyfikacją zapory jest istnienie w Kalifornii sporych nadwyżek energii pochodzącej ze źródeł odnawialnych. Nie ma możliwości kontrolowania tego typu energii, albowiem jest ona uzależniona od warunków pogodowych. Problem nadwyżek można byłoby rozwiązać wyłączając zielone źródła, bądź jak to jest robione do tej pory, sprzedawać niepotrzebną energię sąsiednim stanom po bardzo niskich cenach (czasami wręcz dopłacając). Rozwiązaniem może tutaj być właśnie magazynowanie energii w postaci energii potencjalnej wody jeziora Mead, oraz wykorzystywanie jej wtedy kiedy jest popyt, a nie podaż.

Projekt modyfikacji zapory Hoovera, przeszedł już wstępne analizy, które miały potwierdzić czy pomysł ten jest technicznie możliwy do wykonania. Teraz jednak przyszedł czas żeby sprawdzić inne aspekty tego przedsięwzięcia, takie jak kwestie społeczne czy środowiskowe. I tutaj może pojawić się wiele znaków zapytania. Budowa systemu pomp wiązała by się z zainstalowaniem stosunkowo dużych rur wzdłuż rzeki Colorado, co wpłynęłoby negatywnie na walory estetyczne tych terenów. Wypompowywanie znacznych ilości wody z rzeki może także zaburzyć jej naturalne wodne środowisko, co mogłoby mieć konsekwencje nie tylko dla roślin i zwierząt, ale także dla ludzi, zamieszkujących pobliskie miasta. Obecnie trwają analizy dotyczące tych problemów, a ich wynik ma być rozstrzygający dla przyszłości projektu.

Modyfikacje zaproponowaną przez LADWP można teoretycznie zastosować wszędzie gdzie istnieje elektrownia wodna, ponieważ dodatkowy system pomp nie jest oparty na istniejącej infrastrukturze zbudowanej wcześniej elektrowni. W praktyce trzeba wziąć pod uwagę jednak inne aspekty takie jak ekonomika czy środowisko otaczające potencjalną instalację pompową. Szczególnie musi być wzięty pod uwagę dolny zbiornik elektrowni, gdzie poziom i przepływ wody nie mogą być zbyt małe, aby pompy, zasysające znaczne ilości wody, nie miały zbyt dużego wpływu na wodną faunę i florę.

Wnioski dla Polski

W Polsce istnieje kilkadziesiąt zawodowych elektrowni wodnych, z czego tylko 6 to elektrownie szczytowo-pompowe. Ich łączna moc zainstalowana to niecałe 1 800 MW. Biorąc pod uwagę znikomo małą ilość magazynów energii w Polsce, pomysł ten warto rozważyć także u nas, zwłaszcza uwzględniając fakt, że zużycie energii elektrycznej ciągle rośnie, co widać chociażby po ustanawianiu kolejnych rekordów zapotrzebowania na prąd w ostatnich miesiącach. Magazyny przydałyby się szczególnie w północnej części kraju, gdzie Krajowa Dyspozycja Mocy odnotowuje najwięcej problemów związanych z niedoborem energii elektrycznej w Krajowym Systemie Elektroenergetycznym. Sytuacja ta jest spowodowana po pierwsze małą ilością konwencjonalnych jednostek wytwórczych w tym rejonie kraju oraz słabymi połączeniami sieci przesyłowych z południem Polski, gdzie położonych jest więcej dużych bloków energetycznych. Uwagę trzeba także zwrócić na koszty takiego przedsięwzięcia.

Zakładając z grubsza podobny koszt budowy takiej instalacji w Polsce co na Zaporze Hoovera, przeliczając na złotówki i skalując pod względem mocy, otrzymamy koszt ponad 5,3 miliona złotych za modyfikację 1 MW mocy zainstalowanej elektrowni wodnej. Jest to koszt porównywalny z budową wysokosprawnego nadkrytycznego bloku parowego, które obecnie powstają w kraju. Przypomnijmy, że w przypadku elektrowni wodnych jest to tylko cena za umożliwienie magazynowania istniejącym już wodnym jednostkom wytwórczym, a nie cena za nowo powstały MW mocy. Pytaniem także pozostaje pojemność magazynu, jednak ten parametr nie jest łatwy do oszacowania w przypadku tego typu modyfikacji, ponieważ zależy od konkretnej lokalizacji i jej uwarunkowań geologicznych w górnym i dolnym zbiorniku. Zapewne projekt taki będzie rozpatrywany dopiero po zakończonej budowie podobnych przedsięwzięć za granicą oraz po ekonomicznej analizie ich pracy w prawdziwych warunkach.

Pomysł przerabiania istniejących elektrowni wodnych na magazyny szczytowo-pompowe na pewno jest interesujący ze względu na utrudnienia geograficzne, które znacznie ograniczają ilość obiektów możliwych do wybudowania na danym obszarze. Dzięki takiej modyfikacji, dotychczasowe elektrownie wodne będą mogły spełniać także inne potrzebne funkcje w krajowym systemie elektroenergetycznym, takie jak pokrywanie zapotrzebowania w okresach szczytu. Nakłady finansowe takiego projektu są jednak względnie duże, zwłaszcza biorąc pod uwagę, że pokrywają one tylko „połowę” magazynu, a to właśnie aspekty ekonomiczne mają w energetyce nadal ostatnie słowo. Koszt zarówno ekonomiczny jak i środowiskowy może okazać się zbyt duży do poniesienia, zwłaszcza w czasach kiedy coraz więcej alternatywnych technologii magazynowania energii znajduje praktyczne zastosowanie, a współczesna energetyka odchodzi od modelu scentralizowanego wokół dużych jednostek, w stronę energetyki rozproszonej.