Elektrownie wodne mogą być wydajniejsze

Są już dostępne technologie, dzięki którym siłownie napędzane wodą mogą produkować i więcej prądu, i pracować na niższych tamach. Opłaca się już budować elektrownie na stopniach wodnych, które dotąd nie były brane pod uwagę jako lokalizacja takich obiektów.

W ostatnich latach powstaje coraz więcej nowych technologii, pozwalających z jednej strony zmniejszać koszty budowy i eksploatacji elektrowni wodnych, a z drugiej strony podnosić ich wydajność. Są to np. turboregulatory, umożliwiające wykorzystanie wód powodziowych. To o tyle ważne, że w czasie powodzi tradycyjną elektrownię trzeba zwykle wyłączać ze względu na zbyt duży napływ wody, choć w takich okolicznościach mogłaby ona wyprodukować najwięcej prądu. Ciekawym rozwiązaniem są także tak zwane jazy powłokowe, dzięki którym można spiętrzyć wodę bez poważnych inwestycji hydrotechnicznych. Przy tym rozwiązaniu rzekę grodzi się specjalną wielowarstwową powłoką z gumy i tkaniny wypełnioną wodą. Powłoka jest przymocowana do leżącej na dnie rzeki płyty żelbetowej, a z boków do specjalnych przyczółków i filarów. Zimą, gdy temperatura spada poniżej zera, uruchamia się pompę, która powoduje w powłoce cyrkulację wody zapobiegającą zamarzaniu. Tę samą funkcję pełni kabel grzewczy zainstalowany przy upuście, włączający się automatycznie przy temperaturze mniejszej niż jeden stopień Celsjusza.

Największe jednak nadzieje branża pokłada w nowych typach turbin, bardziej wydajnych i nadających się do szerszego zastosowania niż te tradycyjne. Jedną z nich są tzw. instalacje rurowe, w których turbina jest połączona z generatorem. Dzięki temu jest prostsza w budowie od dotychczasowych urządzeń i bardzo wydajna nawet przy małym przepływie wody. To zaś sprawia, że stosując je, można zbudować elektrownię także na niskim stopniu wodnym.

Inna ciekawa technologia to produkowane przez różne firmy tzw. turbiny ślimakowe, zwane także turbinami Archimedesa, które przypominają powiększoną śrubę z maszynki do mielenia mięsa. Zasada ich działania jest prosta. Śrubę umieszcza się w rurze lub rynnie, która od góry zanurzona jest w wodzie i pochylona w dół pod kątem od 22 do 36 stopni. Mimo nieszczelności, które mogą występować na styku obracającej się śruby z rynną, straty energii wytwarzanej przez przepływ wody są minimalne. Dlatego takie turbiny wyróżniają się większą wydajnością od tradycyjnych i pracują nawet w okresie suszy, gdy rzeką płynie bardzo mało wody. Na dodatek przy małym przepływie też osiągają bardzo wysoką sprawność (70-80 proc). To rozwiązanie ma wiele innych zalet. Jest np. mniej groźne dla ryb niż tradycyjne instalacje. Pozwala stosować kraty ochronne, montowane przed wlotem do turbiny (w celu zatrzymywania gałęzi i innych zanieczyszczeń, mogących uszkodzić turbinę), o znacznie większym rozstawie niż dotąd. Dzięki temu przestają być zmorą opadłe z drzew liście, zapychające dzisiejsze instalacje.

Rynnę czy rurę można umieścić w otwartym korycie rzeki, co znacznie obniża koszty budowy elektrowni. Nie trzeba budować tak, jak dotychczas komory turbiny. Wystarczy jedynie kanał i progi podpierające, które często na istniejących jazach już są. Dodatkowo turbinie ślimakowej wystarczy spad wody o wysokości jednego metra i przepływ o wielkości 0,1 m3 na sekundę, które są za małe dla tradycyjnych turbin. To zaś oznacza, że stosując tę technologię, można wykorzystać wiele stopni, które dotąd przez energetyków nie były wykorzystywane.

Nowe technologie w energetyce wodnej dają też wiele możliwości właścicielom istniejących elektrowni. Ci, którzy już mają siłownie z turbinami starego typu, nie muszą tych urządzeń wymieniać na inne, by znacząco podnieść ich sprawność i moc. Wiele z działających dziś u nas elektrowni wodnych ma ponad 50 lat, a czasem nawet 100 lat. Pochodzi więc z czasów, w których nie przykładało się takiej wagi do wydajności energetycznej turbin. Po modernizacji ich moc i sprawność może zwiększyć się nawet o połowę.

Jacek Krzemiński