Elektrownie wodne

WIADOMOŚCI OGÓLNE:


Energetyka wodna (hydroenergetyka) zajmuje się pozyskiwaniem energii wód i jej przetwarzaniem na energię mech. i elektr. przy użyciu silników wodnych (turbin wodnych) i hydrogeneratorów w siłowniach wodnych (np. w młynach) oraz elektrowniach wodnych, a także innych urządzeń (w elektrowniach maretermicznych i maremotorycznych). Energetyka wodna opiera się przede wszystkim na wykorzystaniu energii wód śródlądowych (rzadziej mórz w elektrowniach pływowych) o dużym natężeniu przepływu i dużym spadzie mierzonym różnicą poziomów wody górnej i dolnej z uwzględnieniem strat przepływu. Wykorzystanie w elektrowniach energii wód śródlądowych oraz pływów wód mor. polega na zredukowaniu w granicach pewnego obszaru (odcinek strumienia, rzeki, część zatoki) naturalnych strat energii wody i uzyskaniu jej spiętrzenia względem poziomu odpływu. Poza energetycznym, elektrownie wodne zbiornikowe mogą spełniać jednocześnie inne zadania, jak zabezpieczenie przeciwpowodziowe, regulacja przepływu ze względu na żeglugę. Duże znaczenie mają elektrownie wodne szczytowo-pompowe, pozwalające na użycie wody jako magazynu energii. Rozwój hydroenergetyki jest uzależniony od zasobów energii wód, tzw. zasobów hydroenergetycznych. Dla Polski dominujące znaczenie hydroenerg. mają dolna Wisła oraz Dunajec. W 1990 produkcja energii elektr. z energii wód w Polsce wyniosła 3,3 TW h, a na świecie ok. 2162 TW h. Ostatnio coraz większą uwagę poświęca się energ. wykorzystaniu niewielkich cieków wodnych przez budowę tzw. małych elektrowni wodnych; w pierwszej kolejności dotyczy to tych cieków, na których istnieją już urządzenia piętrzące wykorzystywane do innych celów. Za rozwojem hydroenergetyki przemawia fakt, że koszt energii elektr. produkowanej w elektrowni wodnej jest niższy niż energii elektr. produkowanej w elektrowni cieplnej.
HISTORIA:

W okresie międzywojennym posiadaliśmy 12 elektrowni wodnych, jednak żadna z nich nie miała mocy powyżej 10 MW, a ich łączna moc wynosiła zaledwie 18MW. Przed drugą wojną światową największa elektrownia w Polsce pracowała w Gródku na Pomorzu (3,9 MW) i zasilała w energię elektryczną Gdynię. W latach trzydziestych rozpoczęto przygotowania do budowy kilku większych elektrowni w Dunajcu, Sole i Sanie. Druga wojna światowa wstrzymała rozwój polskiej hydroenergetyki. W wyniku powojennych zmian terytorialnych Polska uzyskała na ziemiach zachodnich kilkadziesiąt zakładów hydroenergetycznych, a w tym większe elektrownie w Pilchowicach i Dychowie na Bobrze. Ogólna moc naszych elektrowni w roku 1946 wzrosła do 160 MW. Okres powojenny przyniósł stopniową rozbudowę elektrowni wodnych, jednak tempo ich rozwoju było wyraźnie niższe od tempa rozwoju całej polskiej energetyki. Dopiero lata sześćdziesiąte przyniosły uruchomienie kilku dużych elektrowni wodnych, jak hydroelektrownie w Kornowie, Myczkowcach, Dębem, Solinie, Tresnej, Żydowie i Włocławku.
Po latach intensywnego budowania elektrowni wodnych w latach ostatnich wybudowano ich niewiele. Największe z nich to elektrownie w Żarnowcu i Nidzicy oraz w Porąbce-Żar.


BUDOWA I DZIAŁANIE:


Obecne tendencje są aby nie ograniczać wyposażenia elektrycznego, które stanowi tylko 3-10% całkowitych kosztów inwestycyjnych, a wręcz tak je rozbudowywać, aby obiekt mógł być całkowicie zautomatyzowany.



Elektrownie wodne można podzielić na dwie kategorie:

Elektrownie z naturalnym dopływem wody:

-elektrownie regulacyjne - inaczej zbiornikowe, tzn. , że przed elektrownią znajduje się zbiornik wodny,
który wyrównuje sezonowe różnice w ilości płynącej wody;
- elektrownie przepływowe, które nie posiadają zbiornika, więc ilość wyprodukowanej energii zależy
od ilości wody płynącej w rzece w danym momencie.


Działanie elektrowni wodnych jest dość proste. Woda z rzek spływa z wyżej położonych terenów takich jak np. góry, czy wyżyny do zbiorników wodnych (mórz lub jezior) położonych np. na nizinach. Przepływ wody w rzece spowodowany jest różnicą energii potencjalnej wód rzeki w górnym i dolnym biegu. Energia potencjalna zamienia się w energię kinetyczną płynącej wody. Fakt ten wykorzystuje się właśnie w elektrowni wodnej przepuszczając przez turbiny wodne płynącą rzeką wodę.

Elektrownie szczytowo - pompowe,
które znajdują się pomiędzy dwoma zbiornikami wodnymi - tzn. górny i dolnym. Te elektrownie umożliwiają kumulację energii w okresie małego zapotrzebowania na nią przez pompowanie wody ze zbiornika dolnego do górnego. Natomiast w okresie większego zapotrzebowania energia wyzwalana jest przez spuszczane wody ze zbiornika górnego do dolnego za pomocą turbin wodnych.
Zasada działania: woda ze zbiornika górnego w godzinach szczytowego poboru mocy spuszczana jest rurami w dół; na końcu trafia na turbinę z generatorem i wytwarza prąd; trwa to około 4,5-5 godzin.
Najczęściej nocą, gdy zapotrzebowanie na prąd elektryczny w sposób naturalny radykalnie spada - przeprowadza się cykl odwrotny. Silnik napędzający turbinę (w poprzednim cyklu pełnił rolę generatora) pobiera energię elektryczną z sieci - o tej porze jest jej nadmiar i należałoby odstawić bloki w elektrowniach cieplnych, co jest i nieekonomiczne, i kłopotliwe technicznie, elektrownia szczytowo-pompowa akurat odbiera nadmiar mocy. W ciągu 6 godzin zbiornik górny jest ponownie napełniony.

Inny podział elektrowni, tym razem ze względu na wielkość to:
- elektrownie duże o mocy zainstalowanej 10 MW i więcej
- elektrownie małe o mocy w przedziale 200 kW - 10 MW
- mikroelektrownie wodne poniżej 200 kW mocy.


WYKORZYSTANIE ENERGII MORZA:

Wykorzystuje się energię pływów morza, fal morskich, energię cieplną mórz oraz energię prądów oceanicznych.

1. Wykorzystanie energii pływów morskich.

W korzystnych warunkach topograficznych możliwe jest wykorzystanie pływów morza. Ujście rzeki wpływającej do morza i wysokie jej brzegi umożliwiają budowę zapory, pozwalającej na wpłynięcie wód morskich w dolinę rzeki podczas przypływu i wypuszczeniu ich poprzez turbiny wodne podczas odpływu, pokazaliśmy to na rysunku.
Największa na świecie taka elektrownia znajduje się we Francji. Ma ona 24 turbiny wodne rewersyjne o mocy po 10MW, a więc cała elektrownia ma moc 240MW. Pracuje od 1967 roku.
Takie elektrownie pracują również w Kanadzie, Chinach i byłym ZSRR, a są projektowane w Wielkiej Brytanii, Kanadzie, Korei Południowej i Indiach. Dla ekonomii pracy elektrowni wykorzystujących pływy nie jest bez znaczenia, że ich okres eksploatacji jest liczony na 100 lat. Wadami elektrowni tych jest zasalanie ujść rzek oraz erozja ich brzegów wskutek wahań wody, a także utrudnianie wędrówek ryb w górę rzek.


2. Wykorzystanie energii fal morskich.

Istnieją dwa rozwiązania wykorzystania energii fal morskich napędzających albo turbinę wodną albo powietrzną.


W pierwszym rozwiązaniu woda morska pchana kolejnymi falami wpływa zwężającą się sztolnią do położonego na górze zbiornika. Gdy w zbiorniku tym jest wystarczająca ilość wody, wówczas przelewa się ona przez upust i napędza turbinę rurową Kaplana, sprzężona z generatorem. Po przepłynięciu przez turbinę woda wraca do morza. Wykorzystana jest więc przemiana energii kinetycznej fal morskich w energię potencjalną spadu.

W drugim rozwiązaniu zbiornik jest zbudowany na platformach na brzegu morza. Fale wlewają się na podstawę platformy i wypychają powietrze do górnej części zbiornika. Sprężone przez fale powietrze wprawia w ruch turbinę Wellsa, która napędza generator. Rozwiązanie takie jest znane pod skrótem MOSC. Na rysunku pokazano schemat takiej elektrowni, zbudowanej na wyspie Jslay u wybrzeży Szkocji.

Norwegia buduje elektrownie wykorzystujące fale morskie o mocy 2MW na wyspie Tongatapu na południowym Pacyfiku, kosztem 7,1$.

Elektrownię typu MOSC projektuje się obecnie w Szkocji. Będzie ona miała moc 2000MW i będzie składała się z modułów po 5MW. Będzie ona też ochraniała brzeg morski przed zniszczeniem

Innymi sposobami wykorzystania energii fal morskich są “tratwy” (rys. 9) i “kaczki” (rys. 8). Każda “tratwa” składa się z trzech części połączonych ze sobą zawiasami i poruszających się na falach. Ruch fal porusza tłoki pomp znajdujących się w środkowej części “tratwy”. Pompowana woda napędza turbinę sprzężoną z generatorem. Eksperymentalna “tratwa” pracuje koło wyspy Wight (Wielka Brytania).
W przeciwieństwie do “tratw”, które wykorzystują pionowy ruch fal, “kaczki” wykorzystują poziome ruchy wody morskiej. Łańcuchy “kaczek” umieszczone na długim pręcie podskakując na falach niezależnie od siebie wprowadzają w ruch tłoki pomp. Pompowana woda napędza turbiny. “Kaczki” o małej mocy służą od lat do oświetlenia boi.


3. Wykorzystanie energii cieplnej oceanu.

Przemiana energii cieplej oceanu to wykorzystanie różnicy temperatury wody na powierzchni i w głębi morza lub oceanu. Jest to możliwe na obszarach równikowych; woda morska ma tam na powierzchni temperaturę ok. 30 ºC, a na głębokości 300-500m temperaturę ok. 7 ºC. Wykorzystanie tej różnicy polega na zastosowaniu czynnika roboczego, który paruje w temperaturze wody powierzchniowej i jest skraplany za pomocą wody czerpanej z głębokości 300-500m. Czynnikiem takim jest amoniak, freon lub propan. Cała instalacja wraz z generatorem znajduje się na platformie pływającej.

Dużym problemem w takiej instalacji jest korozja materiałów w wodzie morskiej i osadzanie się na powierzchniach wymienników ciepła organizmów morskich, rozwijających się bujnie w ciepłej wodzie. Sprawność elektrowni maretermicznej wynosi 2,5% przy różnicy temperatury 20º, a 6% przy różnicy 40º. Instalacje takie są konkurencyjne na obszarach, które są zasilane elektrowniami dieslowskimi, pracującymi na drogim paliwie.
Energia taka jest wykorzystywana w Indonezji (5MW), Japonii (10MW), na TAHITI (5MW) i na Hawajach (40MW).

4. Wykorzystanie energii prądów morskich.

W II połowie 1995 roku na morzu w pobliżu północnego wybrzeża Szkocji rozpoczęła pracę pierwsza na świecie elektrownia napędzana siła prądów morskich. Nowa elektrownia ma zastąpić siłownię atomową, gdyż nie odpowiada nowoczesnym normom bezpieczeństwa. O lokalizacji obiektu zadecydowały korzystne, niezwykle silne w tym rejonie morza prądy.


WKORZYSTANIE ENERGII RZEK:

1. Zasady przetwarzania energii wody:

Energię wód można ogólnie podzielić na energię wód śródlądowych oraz energię mórz. Powstanie energii wód śródlądowych jest związane z cyklem krążenia wody w przyrodzie. Źródłem tej energii jest w istocie energia słoneczna.
Z równania Bernoulliego można wyznaczyć teoretyczną ilość energii zawartej w płynącej wodzie między dwoma punktami A i B rozpatrywanego odcinka rzek, potoku, kanału itp. (ogólnie zwanych ciekami).

Podstawową rolę w przemianie energii wody śródlądowej (w elektrowni wodnej) w energię elektryczną odgrywa energia potencjalna. W turbinach wodnych następuje zamiana energii potencjalnej na energię kinetyczną, a ta następnie w prądnicach elektrycznych (hydrogeneratorach) jest zamieniana na energię elektryczną. Moc P (W)
elektrowni wodnej wykorzystującej rozpatrywany odcinek cieku wodnego

P = VρgHuηe
gdzie:

V – strumień objętości wody przepływającej przez turbinę, m3/s;
Hu = hA– hB – ∆hs – spad użyteczny (wykorzystany), uwzględniający straty spadu ∆hs w zbiorniku i przewodach doprowadzających wodę do elektrowni
ηe – sprawność elektrowni.

Warunkiem otrzymania dużej mocy jest koncentracja w możliwie ograniczonym obszarze dużej różnicy poziomów oraz dużego przepływu masowego wody. Z uwagi na brak naturalnej koncentracje spadu (wysokogórskich jezior o dużych zasobach wody dla elektrowni wodnych stwarza się sztuczne spady poprze:

– spiętrzenie górnego poziomu wody GW ;
– obniżenie dolnego poziomu DW lub budowę elektrowni podziemnej;
– budowę kanału skracającego, dzięki czemu zmniejsza się straty przepływowe (znacznie krótsza droga przepływu).

W praktyce stosuje się niektóre z tych sposobów jednocześnie.
Mimo iż energia wodna nie odegra decydującej roli w dalszym zwiększeniu produkcji energii elektrycznej z powodu ograniczonych zasobów wody nadających się do wykorzystania w celach energetycznych, trudnego do nich dostępu (duże odległości skupisk ludzkich od źródeł zasobów), dużych kosztów budowli hydrotechnicznych i długich okresów realizacji inwestycji, to jednak obserwuje się rozwój budownictwa elektrowni wodnych, zwłaszcza tam, gdzie zasoby są duże oraz warunki hydrologiczne temu sprzyjają. Największe zespoły są instalowane na wielkich rzekach i osiągają moce jednostkowe 500–700 MW. Największe elektrownie wodne na świecie to: Itaipu (Brazylia /Paragwaj) 12600 MW (18x700 MW), Gran Coulee (USA) 9711 MW, Guri (Wenezuela) 9000 MW, Krasnojarska (ZSRR) 6096 MW i Churchill Falls (Kanada) 5200 MW.

W ostatnich latach notuje się zwłaszcza znaczny postęp w budowie elektrowni pompowych. Moc największych zbudowanych pompoturbin przekracza 250 MW. W Polsce największe elektrownie szczytowo-pompowe, które odgrywają decydującą rolę wśród elektrowni wodnych, osiągają moce: Żydowo 152 MW, Porąbka-Żar 500 MW (4x125 MW), Żarnowiec 680 MW (4x170 MW) i w przyszłości Młoty 750 MW (3x250 MW).


MAŁE ELEKTROWNIE WODNE (MEW) :

W ostatnich latach z różnych powodów wzrosło zainteresowanie Małymi Elektrowniami Wodnymi.

Zalety MEW:

- nie zanieczyszczają środowiska i mogą być instalowane w licznych miejscach na małych ciekach wodnych
- mogą być zaprojektowane i wybudowane w ciągu 1-2 lat, wyposażenie jest dostępne powszechnie, a technologia dobrze opanowana
- prostota techniczna powoduje wysoką niezawodność i długą żywotność
- wymagają nielicznego personelu i mogą być sterowanie zdalnie
- rozproszenia w terenie skraca odległości przesyłu energii i zmniejsza związane z tym koszty


Klasyfikacja MEW:

Jeśli chodzi o klasyfikację małej energetyki wodnej, nie jest ona tak oczywista i jednoznaczna. Najczęściej jest stosowany następujący podział:

- mikroenergetyka wodna, do której zalicza się obiekty o mocy zainstalowanej do 50 kW
- minienergetyka wodna obejmująca obiekty o mocy 50 kW do 1 MW
- mała energetyka wodna, z mocą zainstalowaną od 1 MW do 15 MW

Występujące różnice w podziale zależą od stopnia rozwoju poszczególnych krajów.
Elektrownie te dzieli się ponadto w zależności od wysokości spadu na trzy kategorie:
- niskospadowe 2-20 m
- sredniospadowe 20-150 m
- wysokospadowe powyżej 150 m




MEW mogą wykorzystywać potencjał niewielkich rzek, rolniczych zbiorników retencyjnych, systemów nawadniających, wodociągowych, kanalizacyjnych, kanałów przerzutowych. Konstrukcja urządzeń hydrotechnicznych w MEW jest zawsze nieskomplikowana. Również budynki małych elektrowni mają niewielkie gabaryty. Całość wyglądem niczym nie różni się od zwykłych budynków gospodarczych.

Obecne tendencje są aby nie ograniczać wyposażenia elektrycznego, które stanowi tylko 3-10% całkowitych kosztów inwestycyjnych, a wręcz tak je rozbudowywać, aby obiekt mógł być całkowicie zautomatyzowany.

Zasada działania MEW:

Na początku woda w ujęciu zostaje pozbawiona wszystkich zbędnych rzeczy z nią płynących, jak np. patyki, liście, papiery. W specjalnym zbiorniku umieszczonym pod ziemią woda musi się ustać. Tam cały piach i mniejsze śmieci, które nie zostały usunięte przy ujęciu opadają na dno. Zbiornik automatycznie oczyszcza się co pewien czas z nagromadzonego materiału rzecznego. Drugie zadanie tego zbiornika to magazynowanie wody. Pozwala on na pracę elektrowni bez dostarczania wody przez strumień przez czas od jednej do kilku godzin w zależności od mocy zainstalowanej i wielkości zbiornika.
Dalej woda spływa kanałem. Jest on również zakopany pod ziemią i zazwyczaj ciągnie się wzdłuż rzeki lub strumienia, choć nie zawsze. Po kilkunastu lub kilkudziesięciu metrach woda dostaje się do budynku elektrowni. Turbiny wraz z generatorami zwykle są pod powierzchnią ziemi. Woda uderzając w łopatki turbiny napędza ją, ta z kolei napędza generator wytwarzający energię elektryczną. Po tym procesie woda jest doprowadzona do ujścia i trafia do strumienia, z którego została pobrana.
Często zdarza się, że MEW mają na swoim wyposażeniu dwa generatory różnej mocy. Udogodnienie to stosuje się w celu lepszego wykorzystania energii zawartej w wodzie. Gdy spływająca woda ma małą masę załączany jest hydrozespół o mniejszej mocy, gdyż ten drugi miałby o wiele mniejszą sprawność.

Mankamenty MEW:

Trudności techniczne związane z realizacją małej energetyki wodnej są spowodowane zazwyczaj:
- złym stanem technicznym obiektów hydrotechnicznych, zwłaszcza zamuleniem, zarośnięciem zbiorników i kanałów dopływowych lub odpływowych, uszkodzeniem zapór, urządzeń piętrzących i upustowych, dewastacją budynków lub ich całkowitą ruiną, podmyciem budynku, a także znacznym zużyciem lub brakiem wyposażenia mechanicznego i elektrycznego
- brakiem możliwości nabycia na krajowym rynku odpowiedniego wyposażenia, zwłaszcza takich podstawowych elementów turbozespołu, jak: turbin (praktycznie jedynie dostępnym typem turbin jest turbina Banki, inne możliwości to remont starych turbin, już nie eksploatowanych), układów regulacyjnych i niektórych typów prądnic
- brakiem wyspecjalizowanych przedsiębiorstw przystosowanych do wykonywania robót hydrotechnicznych i mechaniczno-montażowych w małych elektrowniach wodnych.




ELEKTROWNIE WODNE W POLSCE:

W porównaniu z innymi krajami, w Polsce potencjał jest niewielki. Razem z elektrowniami szczytowo - pompowymi stanowią tylko 2,7 % ogólnej energii elektrycznej. Największą w Polsce elektrownią wodną jest ta znajdująca się na Wiśle we Włocławku (160 MW). W skali światowej jest to niewielki obiekt. Ponieważ np. w Rosji na Jeniseju moc elektrowni przewyższa 30-krotnie moc elektrowni włocławskiej.



ROZWIĄZANIE LEEKTROWNI WODNYCH:

Inwestycje wodno-energetyczne, których celem jest wykorzystanie zasobów naturalnych, są realizowane z reguły w ramach wielozadaniowych obiektów gospodarki wodą, czyli są to inwestycje gospodarki wodnej i energetycznej. Inwestycje te oprócz zadań energetycznych mają inne, np.: opanowania fal powodziowych, gromadzenie zasobów wodnych dla przemysłu i miast, tworzenie stopni żeglugowych. Zadania te mogą być również sprzeczne. Na przykład spiętrzenie na rzekach utrudnia wędrówkę ryb w górę rzeki. Tworzenie stopni żeglugowych o małym spiętrzeniu jest tańsze inwestycyjnie dla żeglugi, ale ogranicza wykorzystanie rzeki do celów elektroenergetycznych. Budowle hydrotechniczne zależności od przeznaczenia , można podzielić na:
– budowle piętrzące, do których zaliczyć należy zapory i jazy;
· ujęcia wody;
· budowle doprowadzające i odprowadzające wodę, do których należą kanały, rurociągi i sztolnie wraz z budowlami towarzyszącymi,
· inne budowle, takie jak: śluzy żeglugowe, przepławki dla ryb i pochylnie dla tratew.

W budownictwie hydrotechnicznym wyróżnia się zapory betonowe, zapory ziemne i kanały. W Polsce najbardziej są rozpowszechnione zapory betonowe typu ciężkiego. Zapory ziemne są budowane na terenach nizinnych. W celu ujęcia wody filtrującej przez zaporę stosuje się system drenażowy. Kanały energetyczne łączące zbiornik z elektrownią są prowadzone w wykopie lub w półwykopie. Umocnienia kanałów wykonuje się płytami betonowymi, żelbetowymi lub asfaltobetonowymi.
Elektrownia wodna składa się z następujących podstawowych elementów: blok elektrowni (część podwodna), hala maszyn, hala montażowa, pomieszczenia pomocnicze i ciągi komunikacyjne. w elektrowni nisko spadowej większa część bloku znajduje się pod wodą i tworzy budowlę piętrzącą wodę. Wymiary bloku zależą od sposobu doprowadzenia wody, zatem od rodzaju i wielkości turbiny.



WNIOSKI I KOSZTY:
Pobieranie tej energii jest bardzo korzystne zarówno ze względu na ekologiczny, jak i ekonomiczny charakter, bowiem dostarcza ona ekologicznie czystej energii i reguluje stosunki wodne zwiększając retencję wód powierzchniowych, co polepsza warunki uprawy roślin oraz warunki zaopatrzenia ludności i przemysłu w wodę. Energia elektryczna produkowana w elektrowniach wodnych zazwyczaj wprowadzana jest do krajowego systemu przesyłu energii. Duża elektrownia wodna może zasilać nawet całe kilkutysięczne miasto.

Małe elektrownie wodne przeważnie dostarczają energii tylko właścicielom elektrowni i ich sąsiadom, jednocześnie:
- nie zanieczyszczają środowiska i mogą być instalowane w licznych miejscach na małych ciekach wodnych;
- mogą być zaprojektowane i wybudowane w ciągu 1-2 lat, wyposażenie jest dostępne powszechnie,
a technologia dobrze opanowana;
- mogą być wykonywane przy użyciu miejscowych materiałów i siły roboczej, a ich prostota techniczna
powoduje wysoką niezawodność i długą żywotność;
- wymagają nielicznego personelu i mogą być sterowanie zdalnie;
- rozproszenia w terenie skraca odległości przesyłu energii i zmniejsza związane z tym koszty;
- korzystny wpływ małej retencji na środowisko naturalne oraz możliwość znacznego obniżenia kosztu produkcji
energii elektrycznej w małych elektrowniach wodnych po podjęciu seryjnej produkcji stypizowanych turbin,
generatorów oraz innych elementów wyposażenia elektrowni.
Przeanalizowano również 860 obiektów piętrzących, których budowa planowana jest w najbliższych latach. Spośród nich 400 wskazano jako nadające się do uruchomienia MEW. Jest możliwe, że w niedługim czasie moc obecnie istniejących i uruchomionych do tego czasu MEW osiągnęłaby 290 MW, a ich roczna produkcja energii wynosiłaby 1180 GWh. Stanowiłoby to 0,5% prognozowanej produkcji energii i pozwoliłoby oszczędzić w skali roku 650-800 tys. ton węgla.
Prognozowane wyniki pracy małej elektrowni wodnej to około 180 000kWh energii elektrycznej rocznie. Wg. publikowanych w literaturze specjalistycznej danych jest to równoważnik spalenia w polskim systemie elektroenergetycznym 73 ton węgla kamiennego. Charakterystyczne dla tego typu elektrowni są natomiast znikome koszty eksploatacji (wynoszące średnio ok. 0,5% łącznych nakładów inwestycyjnych rocznie) oraz wysoka sprawność energetyczna (90-95%).
Dla rolnictwa, będącego odbiorcą pochodzącej z MEW energii, zapewni to:
- pewność zasilania z niezależnych źródeł energii;
- wyeliminowanie strat wynikających z przerw w dostawach energii z sieci zawodowej;
- odtwarzalność źródła energii i związane z tym systematyczne oszczędzanie surowców energetycznych;
- rozproszenie w terenie, co pozwala na niewielkie odległości przesyłu, a tym samym małe straty energii;
- prosta obsługa wynikająca z automatyzacji obiektów.
Tak więc, w Polsce w małym stopniu wykorzystuje się energię rzek, bowiem w niektórych państwach, jak np. w Norwegii elektrownie wodne pokrywają zapotrzebowanie na energię elektryczną prawie w 100 %.
PRZYKŁADY ELEKTROWNI WODNYCH W POLSCE:
SOLINA

Zaporę i elektrownię wodną w Solinie wzniesiono w latach 1961-1968. Zaporę początkowo budowano w bardzo trudnych warunkach, ponieważ tereny te były w tym czasie bardzo wyludniane, co było wynikiem przeprowadzonej w roku 1947 akcji ‘WISŁA’. Była to drastyczna decyzja wysiedlenia z tych terenów ludności pochodzenia ukraińskiego. Po trzech latach uporano się z tym problemem. Zapora jest betonowa typu ciężkiego. Koszt jej budowy wyniósł 1,5 miliarda złotych. Jej maksymalna wysokość to 82 metry, rozpiętość od brzegu do brzegu 622 metry, a szerokość w koronie 12 metrów. Zapora kryje w sobie 760 000 m sześciennych. W środku zapory kapie woda. Zapora bez przerwy pracuje mechanicznie. Część nadwodna podlega w ciągu roku wahaniom od minus 30 do plus 30 stopni. Beton kurczy się i rozszerza, a woda przeciska się przez drobne szczeliny. W podziemiach widać zawieszone na strunach wahadła zaczepione u szczytu zapory, których dolne końcówki umieszczone są w pojemnikach z olejem. Czujniki w różnych punktach sygnalizują ewentualne odchyłki od pionu. Gdyby doszło do katastrofy i przewrócenia się betonowej tamy, to ułożyła by się ona jak sześcienny klocek. Ponieważ zapora ma u podstawy 65 metrów, tyle samo ile wystaje ponad powierzchnię wody, dalej hamowałaby przepływ Sanu. Solina to elektrownia interwencyjno - regulacyjna. Gdy jest nagła zapaść w systemie elektrycznym kraju, to wówczas odpala się Solinę. Wystarczy 1 minuta od wciśnięcia guzika aby uruchomić urządzenia z pełnym obciążeniem. Jest to zaleta elektrowni wodnych. Solina pracuje jak pogotowie ratunkowe, uzupełnia nagłe niedobory w systemie elektrycznym, a potem wyłącza się, jej funkcję pełnią elektrownie cieplne.

CZORSZTYN-NIEDZICA

Historia budowy tej zapory sięga 1905 roku z którego pochodzą pierwsze materiały dotyczące utworzenia w rejonie Czorsztyna sztucznego zbiornika.
Uściślenie tych zamysłów stanowiły plany budowy czterech zbiorników na najgroźniejszych dopływach karpackich górnej Wisły - w Rożnowie i Czorsztynie na Dunajcu, Porąbce na Sole i Mucharzu na Skawie. Jest mało znanym faktem, że plany przedstawione zostały do zaopiniowania w 1919 roku - wybitnemu specjaliście, twórcy szeregu podobnych obiektów w Szwajcarii, późniejszemu ministrowi robót publicznych, a następnie pierwszemu Prezydentowi Rzeczypospolitej - Gabrielowi Narutowiczowi. Katastrofalna powódź w 1934 roku doprowadziła do podjęcia natychmiastowej decyzji o budowie, jako pierwszego na Dunajcu zbiornika w Rożnowie. Następny miał być zbiornik z zaporą usytuowaną w Niedzicy, dla którego dokumentację przygotowano w latach 1938-1939.W powojennej historii miała miejsce ewolucja poglądów na kształt inwestycji związana z rosnącą wagą problemów gospodarki wodnej i wymogów ochrony środowiska, jakie musiały być zachowane przy realizacji tak dużej inwestycji w regionie o szczególnych walorach przyrodniczych i kulturowych. Ponadto budowie zapory przeciwstawiali się mieszkańcy zatapianych wsi i wysiedlanych terenów. Elektrownia w Czorsztynie ma dł. 404 metrów, a wysokość 60 metrów. Czorsztyn jest elektrownią szczytowo-pompową -czyli taką, która oddaje energię elektryczną do sieci w godzinach największego zapotrzebowania. Możliwości pompowe - wykorzystuje się w godzinach nocnych, kiedy energia jest tania i jest jej dużo- woda pompowana jest z dolnego zbiornika do górnego - jest ona wykorzystywana następnego dnia do napędzania turbin.
Cechą elektrowni szczytowych jest bardzo krótki czas uruchomienia, który w naszym przypadku wynosi 3-4 min. Elektrownia w Czorsztynie pełni rolę przeciwpowodziową, zaopatrza w wodę, rekreacyjną i hydro energetyczną.


BIBLIOGRAFIA:
http://wyooo.republika.pl/pliki/woda.htm 25.11.04 r.

http://studium.pb.bialystok.pl/prace/2002-2003/Energetyka/17/Strony%20%20www/woda.htm 25.11.04
http://prace.sciaga.pl/7638.html 25.11.04
http://studium.pb.bialystok.pl/prace/2002-2003/Energetyka/17/Strony%20%20www/Elektrownia%20p%B3ywu.htm 25.11.04
http://darmowa-energia.republika.pl/Elektrownie%20wodne_pliki/Rola%20elektrowni%20wodnych%20w%20systemie%20energetycznym.htm 25.11.04
http://gimnazjum.nape.pl/energia/wytwarzanie/polozenie.gif 25.11.04