Agnieszka OPERACZ Politechnika Œwiêtokrzyska
al. Tysi¹clecia Pañstwa Polskiego 7, 25-314 Kielce e-mail: aoperacz@tu.kielce.pl
Barbara TOMASZEWSKA IGSMiE Polskiej Akademii Nauk ul. Wybickiego 7, 31-261 Kraków e-mail: tomaszewska@meeri.pl Joanna WOJANOWSKA
Wy¿sza Szko³a Zarz¹dzania i Bankowoœci w Krakowie al. Kijowska 14, 30-079 Kraków
e-mail: j.wojanowska@gmail.com
Technika Poszukiwañ Geologicznych Geotermia, Zrównowa¿ony Rozwój nr 2/2014
MA£E ELEKTROWNIE WODNE PRACUJ¥CE NA WODACH TECHNOLOGICZNYCH – PRZEGL¥D ASPEKTÓW
FORMALNO-PRAWNYCH
STRESZCZENIE
Ma³e elektrownie wodne (MEW) w warunkach polskich realizowane s¹ przede wszystkim na naturalnych ciekach powierzchniowym i jako takie uznawane s¹ za Ÿród³a energii odnawialnej (OZE). Nadanie takim in- stalacjom statusu Ÿród³a odnawialnego pozwala na zastosowanie preferencyjnych Ÿróde³ finansowania oraz uzyskiwania œwiadectw pochodzenia, co znacznie poprawia efektywnoœæ ekonomiczn¹ przedsiêwziêcia. Obecnie urzêdy w wielu przypadkach wykluczaj¹ uznanie ma³ych elektrowni wodnych pracuj¹cych na wodach tech- nologicznych za Ÿród³a odnawialne. Wynika to z ostro¿noœci i w¹tpliwoœci, czy energia z takiej MEW nie jest
„zmieszana” z energi¹ czarn¹. W artykule podjêto próbê analizy kluczowych czynników dotycz¹cych tego kontrowersyjnego i trudnego tematu.
S£OWA KLUCZOWE
Energetyka odnawialna, ma³e elektrownie wodne, produkcja energii elektrycznej
* * *
WPROWADZENIE
Inwestycje w energetykê odnawialn¹ uznawane s¹ w œwietle Dyrektywy Parlamentu Europejskiego i Rady 2009/28/WE z dnia 23 kwietnia 2009 r. w sprawie promowania stosowania energii ze Ÿróde³ odnawialnychjako istotne Ÿród³a energii wspierane, z uwagi na
troskê o œrodowisko. Tym samym korzyœci z realizacji takich przedsiêwziêæ s¹ wysoko cenione zarówno w skali regionalnej, jak i globalnej, szczególnie ze wzglêdu na zmiany klimatyczne oraz postêpuj¹ce zanieczyszczenie œrodowiska. W celu potwierdzenia pierw- szeñstwa Ÿróde³ energii uznanych za odnawialne i przyjazne œrodowisku, dyrektywa nak³ada obowi¹zek wytwarzania i zagospodarowania zasobów odnawialnych Ÿróde³ energii, okreœlaj¹c tym samym cel dla Polski wynosz¹cy 15% koñcowego zu¿ycia energii brutto do 2020 roku.
W wielu krajach œwiata konsumpcja energii wytwarzanej w hydroelektrowniach stanowi istotny udzia³ w koñcowym zu¿yciu energii brutto. W czo³ówce krajów wykorzystuj¹cych energiê wody znajduj¹ siê USA, Kanada i Meksyk. W Europie natomiast Islandia, Norwegia, Finlandia, Francja. W Polsce moc zainstalowana w hydroelektrowniach oceniania by³a w roku 2012 na 966,103 MW (www.ure.gov.pl).
Prawodawstwo cz³onków/krajów Unii Europejskiej, ustanawia w dyrektywach podsta- wowe definicje okreœlaj¹ce wspólnotowe podejœcie do wykorzystania odnawialnych Ÿróde³ energii. Ujednolicenie pojêæ w osi¹gniêciu celów nadrzêdnych, okreœlonych we flagowym dokumencie wspólnotowym (wspomnianej wczeœniej Dyrektywy 2009/28/WE), odgrywa kluczowe znaczenie i jest ono ukierunkowane na osi¹gniêcie celu, który okreœlany jest czêsto potocznie jako „3x20”. Samo pojêcie „odnawialne Ÿród³o energii” i jego interpretacja w przepisach krajowych ewoluowa³y w kolejnych dyrektywach „energetycznych”. Przyk³a- dy zestawiono w tabeli 1.
Tabela 1 Definicja „odnawialne Ÿród³o energii” w Dyrektywach UE
Table 1 Definition of „renewable energy source” in UE Directive.
Dyrektywa Definicja “odnawialne Ÿród³a energii"
2001/77/WE z dnia 27 wrzeœnia 2001r. w sprawie wspierania produkcji na rynku wewnêtrznym energii
elektrycznej wytwarzanej ze Ÿróde³ odnawialnych
odnawialne niekopalne Ÿród³a energii (energia wiatru, s³oneczna, geotermiczna, falowa, p³ywów, wodna,
biomasy, gazu z odpadów, gazu z zak³adów oczyszczania œcieków i biogazów)
2009/72/WE z dnia 13 lipca 2009 r.
dotycz¹ca wspólnych zasad rynku wewnêtrznego energii elektrycznej i uchylaj¹ca dyrektywê
2003/54/WE
odnawialne, niekopalne Ÿród³a energii (energia wiatru, energia s³oneczna, energia geotermalna, energia fal, p³ywów morskich, hydroenergia, energia pozyskiwana
z biomasy, gazu wysypiskowego, gazu pochodz¹cego z oczyszczalni œcieków i biogazów)
2009/28/WE z dnia 23 kwietnia 2009 r.
w sprawie promowania stosowania energii ze Ÿróde³ odnawialnych zmieniaj¹ca i w nastêpstwie uchylaj¹ca
dyrektywy 2001/77/WE oraz 2003/30/WE
„energia ze Ÿróde³ odnawialnych” oznacza energiê z odnawialnych Ÿróde³ niekopalnych, a mianowicie energiê wiatru, energiê promieniowania s³onecznego,
energiê aerotermaln¹, geotermaln¹ i hydrotermaln¹ i energiê oceanów, hydroenergiê, energiê pozyskiwan¹
z biomasy, gazu pochodz¹cego z wysypisk œmieci, oczyszczalni œcieków i ze Ÿróde³ biologicznych
(biogaz)
Obowi¹zuj¹ca ustawa z dnia 10 kwietnia 1997 roku Prawo Energetyczne,dokonuj¹ca w zakresie swojej regulacji wdro¿enia m.in. wymienionej wczeœniej Dyrektywy2009/28/WE, za „odnawialne Ÿród³a energii” uznaje Ÿród³a wykorzystuj¹ce w procesie przetwarzania energiê wiatru, promieniowania s³onecznego, aerotermaln¹, geotermaln¹, hydrotermaln¹, fal, pr¹dów i p³ywów morskich, spadku rzek oraz energiê pozyskiwan¹ z biomasy, biogazu pochodz¹cego ze sk³adowisk odpadów, a tak¿e biogazu powsta³ego w procesach odpro- wadzania lub oczyszczania œcieków albo rozk³adu sk³adowanych szcz¹tków roœlinnych i zwierzêcych.Wraz z kolejnymi zmianami w prawie energetycznym, wprowadzono zmianê definicji Ÿróde³ odnawialnych w odniesieniu do w³aœnie hydroenergetyki. Pierwotne okreœ- lenie „energia wodna” zast¹piono „spadkiem rzek”, co w rzeczy samej nie do koñca odpowiada definicjom przytoczonym w tabeli 1. Jednak¿e wprowadza pewne kontrowersje w kontekœcie zakwalifikowania ma³ej elektrowni wodnej (MEW) jako odnawialnego Ÿród³a energii (OZE).
1. ELEKTROWNIA WODNA A PRAWO ENERGETYCZNE
Przytoczona krajowa definicja „odnawialnego Ÿród³a energii” z obowi¹zuj¹cego prawa energetycznego traktowana jest czêsto zbyt dos³ownie. W wielu przypadkach za Ÿród³o odnawialne uznawane s¹ bezspornie wy³¹cznie elektrownie zlokalizowane bezpoœrednio na rzekach. Wymieniona nadinterpretacja tej definicji rodzi sytuacje konfliktowe, gdy¿ status odnawialnego Ÿród³a energii na rynku polskim zapewnia w³aœcicielom takiej elektrowni dodatkowy zysk w postaci œwiadectw pochodzenia energii elektrycznej („zielone certy- fikaty”).
Wszystkie rzeki naturalne posiadaj¹ spadek. Istnienie ró¿nicy poziomów pomiêdzy Ÿród³em a ujœciem rzeki, wymusza ruch wód. Wielkoœæ spadku rzek wynika z uwarunkowañ naturalnych i zwykle przyjmuje wartoœci rzêdu promili. Naturalne warunki krajowe odbie- gaj¹ zdecydowanie od stwierdzonych np. w Norwegii, gdzie naturalna sieæ hydrograficzna stanowi doskona³e warunki dla rozwoju hydroenergetyki. Dlatego te¿ aktualnie dostêpne rozwi¹zania wyposa¿enia turbinowego elektrowni wodnych w Polsce wymagaj¹ istnienia budowli hydrotechnicznej w postaci jazu, zapory itp. (rys. 1). Wysokoœæ piêtrzenia budowli zale¿na jest od szeregu warunków lokalnych i trudno uznaæ to za wykorzystanie dos³owne
„spadku rzek”. Jest to raczej spad budowli hydrotechnicznej, a jego wartoœæ nie zale¿y wy³¹cznie od naturalnego spadku rzeki, ale m.in. od przekroju poprzecznego koryta, czy te¿
od po³o¿enia zwierciad³a wód podziemnych w otoczeniu warunkuj¹cego mo¿liwoœæ pod- niesienia zwierciad³a wód powierzchniowych (Operacz i in. 2012).
Dos³owne traktowanie definicji okreœlonej ustaw¹ prawo energetyczne, powinno zatem nasun¹æ ryzykown¹ tezê, czy za Ÿród³a odnawialne nie powinny byæ uznawane wy³¹cznie instalacje pracuj¹ce w korycie rzek bez koniecznoœci przegradzania cieku budowl¹ hy- drotechniczn¹? Koncepcje takich rozwi¹zañ (turbozespo³y zakotwione w dnie lub na plat- formach p³ywaj¹cych) s¹ jednak w Polsce stosunkowo ma³o znane i praktycznie niesto-
sowane. Wykluczenie pozosta³ych elektrowni, pracuj¹cych dziêki istnieniu budowli hydro- technicznych, ze Ÿróde³ odnawialnych spowodowa³oby za³amanie rynku. St¹d wielokrotnie za Ÿród³a odnawialne uznawane s¹ wszystkie elektrownie (zarówno przep³ywowe, jak i zbiornikowe) zlokalizowane na rzekach. De facto jednak nie wykorzystuj¹ one spadku rzek, a jedynie lokalne mo¿liwoœci przegrodzenia cieku budowl¹ hydrotechniczn¹ w celu uzys- kania mo¿liwie najwiêkszego spadu (ró¿nicy miêdzy poziomem wody w stanowisku górnym i dolnym dla budowli).
Elektrownie przyjazowe, lokalizowane w g³ównym nurcie rzeki, co do których w rozu- mieniu ustawy prawo energetyczne nie ma w¹tpliwoœci, ¿e stanowi¹ Ÿród³a odnawialne, s¹ tylko jednym z powszechnie stosowanych rozwi¹zañ hydroenergetycznych. Powszechnie znanym innym typem elektrowni wodnych s¹ elektrownie derywacyjne, lokalizowane na tzw. obejœciu. Najczêœciej derywacje posiadaj¹ wlot i wylot do tego samego cieku, ale zdecydowanie nie jest to regu³¹, ani te¿ wymogiem.
Elektrownie derywacyjne w ma³ej skali, lokalizowane na tzw. m³ynówkach, s¹ niezwykle czêsto spotykane na obszarze Polski i pomimo ¿e nie znajduj¹ siê na rzekach (sama m³ynówka nie jest czêsto nawet objêta jednolit¹ czêœci¹ wód powierzchniowych, JCWP) s¹ uznawane za elektrownie wodne i stanowi¹ odnawialne Ÿród³o energii. W interpretacji zapisów prawa energetycznego skala derywacji nie stanowi ¿adnego kryterium. Gdyby definicjê „Ÿród³a odnawialnego” traktowaæ z ograniczeniem do wy³¹cznie jednej funkcji wody – energetycznej, wtedy nale¿a³oby zweryfikowaæ status wszystkich elektrowni wod- nych usytuowanych na zbiornikach wielofunkcyjnych tj. rekreacyjnych, przeciwpowo- dziowych, z ujêciem wody itd. A przecie¿ gospodarowanie wod¹ w skali kraju jest obowi¹z- kiem, a wykorzystanie wody w kilku celach, wzajemnie niewykluczaj¹cych siê jest jego doskona³ym przyk³adem.
Prawo energetyczne okreœla, ¿e metodologie i definicje stosowane przy wyliczaniu udzia³u energii ze Ÿróde³ odnawialnych okreœla rozporz¹dzenie Parlamentu Europejskiego i Rady (WE) nr 1099/2008 z dnia 22 paŸdziernika 2008 r. w sprawie statystyki energii (Dz.
U. L304 z 14.11.2008). Rozporz¹dzenie to w za³¹czniku B w rozdziale 5 jako energiê ze Rys. 1. Spad budowli piêtrz¹cej oraz naturalny spadek rzeki
Fig. 1. Head of the structure and natural river grade
Ÿróde³ odnawialnych na pierwszym miejscu wymienia „energiê wodn¹”, jako „energiê potencjaln¹ i kinetyczn¹ spadku wód przekszta³can¹ w energiê elektryczn¹ przez hydroelek- trownie...”.Definicja ta jako Ÿród³a odnawialne uznaje wszystkie instalacje odzysku energii z wody w hydroelektrowniach, tj. w obiektach elektrowni wodnych. Trudno mówiæ o dos³ow- nym spadku rzek, a raczej spadzie budowli piêtrz¹cej wchodz¹cej lub te¿ o nachyleniu ruroci¹gu i powstaj¹cej w jego wyniku ró¿nicy ciœnieñ. Elektrownie wodne wykorzystuj¹ce spadek cieków powierzchniowych (zarówno rzek naturalnych, jak i kana³ów sztucznych), szczególnie z towarzysz¹c¹ klasyczn¹ infrastruktur¹ (jaz, budynek elektrowni, turbozespo³y etc.) powinny byæ uznawane zatem bezspornie za odnawialne Ÿród³a energii.
Prawo energetyczne wskazuje równie¿ jednoznacznie, ¿e celem ustawy jest tworzenie warunków do zrównowa¿onego rozwoju kraju, zapewnienia bezpieczeñstwa energetycz- nego, oszczêdnego i racjonalnego u¿ytkowania paliw i energii, rozwoju konkurencji, prze- ciwdzia³ania negatywnym skutkom naturalnych monopoli, uwzglêdniania wymogów ochro- ny œrodowiska, zobowi¹zañ wynikaj¹cych z umów miêdzynarodowych oraz równowa¿enia interesów przedsiêbiorstw energetycznych i odbiorców paliw i energii. Elektrownie wodne na kana³ach technologicznych wpisuj¹ siê doskonale we wszystkie z wymienionych celów.
Ich funkcjonowanie zwi¹zane jest z racjonalnym i optymalnym wykorzystaniem wody.
Zrzut wody, po wykorzystaniu jej np. w celach ch³odniczych, odbywa siê z maksymalnym wykorzystaniem potencja³u hydroenergetycznego wynikaj¹cego z ró¿nicy poziomów. Po- wszechnie znana jest tzw. zasada niemarnowania energii wody, która wrêcz obliguje do realizacji inwestycji hydroenergetycznych w miejscach o wysokim potencjale.
2. PORÓWNANIE INSTALACJI NA RZEKACH NATURALNYCH ORAZ NA ZRZUTACH WÓD TECHNOLOGICZNYCH
Prawo nie definiuje pojêcia „woda technologiczna”. Wobec faktu, ¿e s³owo „technolo- gia” to bardzo szerokie pojêcie, za szerokie nale¿y uznaæ równie¿ pojêcie „wody techno- logiczne”. S¹ to bowiem wody w kana³ach ¿eglugowych, bo taka jest tu technologia transportu, s¹ to równie¿ wody w stawach hodowlanych, gdy¿ taka jest w tym przypadku technologia hodowli ryb. Za wody technologiczne uznaje siê równie¿ wody w wodoci¹gach miejskich, jak równie¿ wody w si³owniach wodnych, gdy¿ faktycznie taka jest w anali- zowanym przypadku technologia produkcji energii. Zatem na ca³ym odcinku od ujêcia wody z naturalnego Ÿród³a (rzeki lub jeziora) a¿ do zrzutu do naturalnego odbiornika (rzeki lub jeziora) woda ta jest wod¹ wykorzystywan¹ w celach technologicznych. Nale¿y jednak¿e zauwa¿yæ, ¿e jednym z procesów technologicznych w ci¹gu wymienionych, przyk³adowych procesów mo¿e byæ przetwarzanie energii potencjalnej i kinetycznej wody przez silnik wodny w si³owni wodnej.
Zasad¹ nadrzêdn¹ przy projektowaniu ma³ej elektrowni wodnej jest optymalizacja uzys- kiwanej rocznej produkcji energii elektrycznej. W tym celu dobierane s¹ parametry instalo- wane turbozespo³u w odniesieniu do istniej¹cych warunków lokalnych, tj. spadu ener-
getycznego na progu piêtrz¹cym oraz charakterystyki przep³ywów w przekroju projek- towym. Parametry te s¹ silnie zale¿ne od wyboru konkretnej lokalizacji, a ich w³aœciwe okreœlenie warunkuje op³acalnoœæ inwestycji. Ma³e elektrownie wodne realizowane na ciekach naturalnych oparte s¹ na zdecydowanie odmiennych wielkoœciach wymienionych parametrów ni¿ elektrownie na zrzutach wód technologicznych.
2.1. MEW na ciekach naturalnych
Naturalny ciek powierzchniowy charakteryzuje siê zmiennoœci¹ przep³ywów, zarówno dobowych, jak i rocznych, czy wieloletnich. Poprawny dobór wyposa¿enia turbinowego, stosowany przez wiod¹cych producentów turbin, wymaga znajomoœci krzywej sum czasów trwania przep³ywów obserwowanych w rzece, w wieloleciu. Iloœæ oraz parametry turbin powinny byæ indywidualnie projektowane w celu dopasowania ich parametrów hydrauli- cznych do parametrów hydrologicznych lokalizacji. Pozwala to na maksymalnie efektywne wykorzystanie cieku wodnego.
Krzywa sum czasów trwania jest w zasadzie krzyw¹ kumulacyjn¹ czêstoœci przep³ywów dobowych. Powstaje ona w wyniku sumowania czêstoœci przep³ywów dobowych, poczy- naj¹c od wartoœci najmniejszych (krzywa sum czasów trwania wraz z ni¿szymi) lub naj- wiêkszych (krzywa sum czasów trwania wraz z wy¿szymi). W praktyce projektowej wykorzystuje siê zwykle krzyw¹ sum czasów trwania przep³ywów wraz z wy¿szymi. Spad energetyczny budowli piêtrz¹cej pozostaje w œcis³ej zale¿noœci od aktualnego przep³ywu wody i przy przep³ywach wysokich mo¿e nawet przyjmowaæ wartoœæ równ¹ zero. Krzywa sum czasów trwania przep³ywów wraz z wy¿szymi oraz jej zwi¹zek z wartoœci¹ spadu energetycznego dla typowej rzeki przedstawione zosta³y na rysunku 2.
Rys. 2. Krzywa sum czasów trwania przep³ywów oraz jej wartoœci spadu dla typowej rzeki Fig. 2. The curve of the sums of flow duration and its head for a typical river
2.2. MEW na ruroci¹gach technologicznych
Charakterystyka zrzutu wody technologicznej zale¿na jest œciœle od celu i sposobu jej wykorzystania. Najczêœciej jednak ze wzglêdów projektowych oraz wymagañ funkcjo- nowania zak³adów d¹¿y siê do zachowania sta³ej wartoœci przep³ywów w ci¹gach techno- logicznych. Minimalizuje to ryzyko awarii, niszczenie ruroci¹gów technologicznych oraz nie zak³óca w sposób nadmierny warunków przep³ywu wód w odbiornikach, które stanowi¹ najczêœciej cieki naturalne. Równie¿ wartoœæ spadu jest wartoœci¹ w zasadzie sta³¹.
Analizuj¹c te dwa typy instalacji hydroenergetycznych, nale¿y zwróciæ uwagê na znacz- nie wy¿sz¹ efektywnoœæ energetyczn¹, a co za tym idzie równie¿ ekonomiczn¹, instalacji budowanych na zrzutach wód technologicznych w porównaniu z tradycyjn¹ instalacj¹ na naturalnym spadku rzeki. Ju¿ na etapie projektowania turbiny, przy instalacji na potrzeby wykorzystania zrzutu wód technologicznych, bêdzie ona projektowana na stabilny przep³yw w ma³ym zakresie zmian. Dziêki temu moc instalowana oraz optymalna sprawnoœæ turbiny, osi¹gana przy nominalnych parametrach projektu, bêdzie osi¹gana przez znacznie d³u¿szy okres w ci¹gu roku, ni¿ ma to miejsce w przypadku turbiny pracuj¹cej na naturalnym cieku, gdzie nominalne parametry osi¹gane trwaj¹ – w zale¿noœci od specyfiki hydrologicznej rzeki – od kilkunastu do kilkudziesiêciu dni w roku. Ka¿de odstêpstwo przep³ywu od wielkoœci nominalnej w kierunku wartoœci maksymalnej b¹dŸ minimalnej prze³yku, wi¹¿e siê ze spadkiem sprawnoœci hydroenergetycznej instalacji.
Minimalny przep³yw techniczny ró¿ni siê w zale¿noœci od rodzaju dobranej turbiny (dane maj¹ charakter orientacyjny): np. dla turbiny Francisa wynosi 50% prze³yku instalowanego, dla Semikaplana – 30%, Kaplana 15%, Peltona 15%, a dla œmig³owej – 75% (ESHA, 2010).
Na rysunku 3 przedstawiono przyk³ad sprawnoœci turbiny w funkcji przep³ywu, co potwierdza tezê, ¿e przy stabilnym i przewidywalnym przep³ywie wód technologicznych mo¿na zaprojektowaæ parametry turbiny tak, aby przez maksymalnie d³ugi okres utrzy- mywaæ maksymalnie mo¿liw¹ sprawnoœæ.
Przy niepewnoœci przep³ywów naturalnych, gdzie zdarzaj¹ siê okresy suszy, nawet minimalny przep³yw (rys. 3 – 30% przy sprawnoœci turbiny 54%) nie zostaje osi¹gniêty.
Równie¿ okresy wód wezbranych i powodzi skutkuj¹ tym, ¿e instalacja nie mo¿e pracowaæ, gdy¿ instrukcja gospodarowania wod¹ dla obiektu piêtrz¹cego wprowadza zwyczajowo obowi¹zek otwarcia jazu na rzece i zapewnienia swobodnego przejœcia wód wezbra- niowych.
Porównuj¹c zatem warunki pracy przep³ywowych elektrowni wodnych oraz elektrowni na ruroci¹gach technologicznych, mo¿na postawiæ tezê, ¿e instalacje na przep³ywie techno- logicznym pozwalaj¹ na uzyskanie nawet ponad dwukrotnie wiêkszej produkcji w skali roku ni¿ instalacja na rzece o tych samych nominalnych parametrach.
Innym, nie mniej istotnym elementem, maj¹cym znaczny wp³yw na sprawnoœæ elektrow- ni, w tym na jej efektywnoœæ ekonomiczn¹, jest minimalizacja kosztów eksploatacyjnych zwi¹zanych z utrzymaniem czystoœci instalacji i przep³ywaj¹cej wody. W przypadku wód naturalnych rzeki nios¹ ze sob¹ ró¿ne zanieczyszczenia. W okresie jesiennym du¿¹ iloœæ
liœci, ga³êzi i innych zanieczyszczeñ, które mog¹ zatykaæ kraty zabezpieczaj¹ce, powoduj¹c straty przep³ywu ju¿ na wlocie do kana³u turbiny. Te problemy nie dotycz¹ zwykle instalacji na przep³ywie wód technologicznych, gdy¿ s¹ one zazwyczaj prowadzone kana³ami/ru- roci¹gami zamkniêtymi, co eliminuje mo¿liwoœæ zanieczyszczenia wody.
Aktualnie œwiadomoœæ korzyœci wynikaj¹cych z pozyskiwania energii ze Ÿróde³ odna- wialnych znacznie wzros³a. Wprowadzono uregulowania prawne w tym zakresie, a promo- cja takich instalacji poparta zosta³a unijnymi wymogami w zakresie udzia³u Ÿróde³ odna- wialnych w produkcji energii elektrycznej w krajach cz³onkowskich. Tym samym realizacja m.in. elektrowni wodnych sta³a siê nie tylko inwestycj¹ ekologiczn¹, ale wrêcz koniecz- noœci¹ w œwietle zobowi¹zañ Polski wzglêdem Unii Europejskiej. Pozbawienie statusu Ÿróde³ odnawialnych elektrowni realizowanych na kana³ach technologicznych wydaje siê byæ decyzj¹ krótkowzroczn¹ i nie uzasadnion¹. Znaczna moc sumaryczna takich instalacji stanowiæ mo¿e istotne Ÿród³o odnawialnej energii elektrycznej. Elektrownie na zrzutach wód technologicznych wspólnie z szeregiem innych tego typu instalacji rozproszonych na terenie kraju, przyczyni¹ siê znacznie do osi¹gniêcia wymogów unijnych. W kontekœcie ewen- tualnych kar, które gro¿¹ Polsce za nieosi¹gniêcie wymaganego udzia³u produkcji energii odnawialnej w ca³kowitej produkcji energii elektrycznej, rezygnacja z takich Ÿróde³ wydaje siê byæ decyzj¹ nierozwa¿n¹. W przypadku nowo projektowanych instalacji ich realizacja musi byæ poprzedzona analiz¹ oddzia³ywania na œrodowisko. Ingerencja w œrodowisko przyrodnicze w przypadku realizacji MEW na kana³ach technologicznych jest znacznie mniejsza, ni¿ w przypadku rzek naturalnych. W sytuacji istniej¹cych i funkcjonuj¹cych elektrowni wodnych stan przyrodniczy uznaje siê za ustabilizowany, a praca takiej elek- trowni nie jest zwi¹zana z emisj¹ ¿adnych zanieczyszczeñ.
Rys. 3. Przyk³ad krzywej sprawnoœci turbiny w funkcji przep³ywu (na podstawie ESHA 2010) Fig. 3. Example of turbine efficiency curve in the function of flow (on the basis on ESHA 2010)
WNIOSKI
Zasoby wód p³yn¹cych stanowi¹ istotne Ÿród³o energii odnawialnej, której wykorzy- stanie jest naszym obowi¹zkiem, zw³aszcza w kontekœcie zobowi¹zañ wynikaj¹cych z dyrektywy „3x20”. Warto w tym kontekœcie wykorzystywaæ zarówno wody spadku rzek definiowane wprost w prawie energetycznym jako odnawialne Ÿród³o energii ale równie¿
„wody technologiczne”. Praca MEW, zaliczanej czy uznawanej za OZE powinna wynikaæ z wykorzystania przep³ywu grawitacyjnego wody, zasilaj¹cego docelow¹ turbinê elektrowni wodnej. W tym aspekcie za czynniki kluczowe do zaklasyfikowania MEW pracuj¹cej na wodach technologicznych, z punktu widzenia odnawialnoœci energii nale¿y uznaæ:
1) rozpatrzenie wszystkich procesów technologicznych jakim podlega woda od ujêcia ze Ÿród³a naturalnego to naturalnego odbiornika,
2) wykazanie, ¿e rzêdna lustra wody swobodnej na ujêciu jest wy¿sza ni¿ rzêdna lustra wody swobodnej na zrzucie do odbiornika naturalnego,
3) zapewnienie, ¿e wszystkie pozosta³e poza MEW procesy technologiczne od ujêcia do zrzutu wody maj¹ ujemny bilans energetyczny energii potencjalnej i kinetycznej.
Spe³nienie wymienionych minimalnych kryteriów powinno stanowiæ istotny argument przemawiaj¹cy za zaliczeniem inwestycji do grona przedsiêwziêæ wpisuj¹cych siê w zobo- wi¹zania na³o¿one na nasz kraj przez Uniê Europejsk¹.
Warto zwróciæ uwagê, ¿e faktycznie o rozstrzygniêciu w¹tpliwoœci, czy pozyskiwana energia jest ze Ÿród³a odnawialnego nie powinna decydowaæ definicja prawna, lecz fizyka procesów energetycznych. Jeœli si³ownia wodna zamienia energiê potencjaln¹ i kinetyczn¹ wody, uzyskan¹ przez wodê w naturalnym obiegu w przyrodzie, to ta energia powinna byæ uznawana za odnawialn¹. Wydaje siê wiêc, ¿e tylko dla wygody zapisu czy te¿ z u³omnoœci jêzykowej w obowi¹zuj¹cym prawie energetycznym zastosowano skrót energia „spadku rzek”.
LITERATURA
Dyrektywa 2001/77/WE z dnia 27 wrzeœnia 2001r. w sprawie wspierania produkcji na rynku wewnêtrznym energii elektrycznej wytwarzanej ze Ÿróde³ odnawialnych (Dz. Urz. WE L 283 z 27.10.2001).
Dyrektywa 2009/28/WE z dnia 23 kwietnia 2009 r. w sprawie promowania stosowania energii ze Ÿróde³ odna- wialnych zmieniaj¹ca i w nastêpstwie uchylaj¹ca dyrektywy 2001/77/WE oraz 2003/30/WE.
Dyrektywa 2009/72/WE z dnia 13 lipca 2009 r. dotycz¹ca wspólnych zasad rynku wewnêtrznego energii elektry- cznej i uchylaj¹ca dyrektywê 2003/54/WE.
OPERACZ A., OPERACZ T., TOMALIK J., 2012 — Wp³yw realizacji ma³ych elektrowni wodnych na warunki hydrogeologiczne. Technika Poszukiwañ Geologicznych: geotermia, zrównowa¿ony rozwój.
Plan Gospodarowania Wodami w obszarze dorzecza Wis³y. Monitor Polski Nr 49, poz. 549.
ozporz¹dzenie Parlamentu Europejskiego i Rady (WE) nr 1099/2008 z dnia 22 paŸdziernika 2008 r. w sprawie statystyki energii (Dz. U. L304 z 14.11.2008).
Ustawa z dnia 10 kwietnia 1997 roku Prawo Energetyczne (Dz.U. 1997 Nr 54 poz. 348).
http://www.ure.gov.pl/pl/urzad/informacje-ogolne/aktualnosci/5101,Ponad-4000-MW-mocy-zainstalowanej-w- OZE.html?search=859499528
SMALL HYDRO POWER PLANTS WORKING ON TECHNOLOGICAL WATERS – THE REVIEW OF FORMAL AND LEGAL ASPECTS
ABSTRACT
Small hydropower plants in Polish conditions are realized primarily on natural water-streams and as such are considered to be renewable energy sources. Giving the status of a renewable source to such facilities enables to get preferential funding sources as well as obtain certificates of origin, which greatly improves the economic efficiency of the project. Current Regulatory Offices do not allow to consider small hydropower plants working on technological water discharges (mainly factories’ output) as renewable sources. The article attempts to analyze this controversial and difficult subject.
KEY WORDS
Renewable energy sources, small hydro power plants, electricity production
