Hydroenergia stabilniejsza niż wiatr i słońce? Mamy potencjał do rozwoju energetyki wodnej

Jak widzi pan perspektywy rozwoju konstrukcji turbin wodnych i ich zastosowania w najbliższych latach w Polsce? I w jakim stopniu mogą one stanowić remedium na niedobór zielonej energii?

Wprowadzanie zmian wymuszających zwiększanie udziału odnawialnych źródeł energii (OZE) w rynku produkcji energii powoduje intensyfikację działań inwestorów w zakresie pozyskiwania nowych instalacji OZE lub ich modernizacji. Przekłada się to również na warunki polskie. Produkcja energii z fotowoltaiki, wiatraków przyspieszyła w ostatnich latach w sposób zdecydowany. Niestety te dwa rodzaje źródeł energii są mało stabilne i mało elastyczne. Wynika to z niskiej przewidywalności w długiej perspektywie czasu wiejącego wiatru i świecącego słońca. Produkcja energii z wody jest znacznie bardziej przewidywalna. Na podstawie statystyki wieloletnich przepływów łatwo jest prognozować zasoby wody i związaną z tym produkcję energii. Niestety potencjał wodny w Polsce jest niski ze względu na topologię naszego kraju. Dlatego ważne jest eksplorowanie najniższych piętrzeń, których w kraju jest zinwentaryzowanych około kilkaset, a według niektórych źródeł nawet do 5000. Wykorzystanie nawet części tej liczby może dać rynkowi znaczne zwiększenie udziału energii wyprodukowanej z wody.

Stąd pomysł na rozszerzenie działalności o Pomorze? Dotychczas pańska firma działała na Dolnym Śląsku, gdzie ukształtowanie terenu bardziej sprzyja tego typu inwestycjom.

Oczywiście najdogodniejsze warunki rozwoju w zakresie energetyki wodnej występują na Dolnym Śląsku, Małopolsce i Podkarpaciu, ale w pozostałych częściach kraju też można znaleźć wiele miejsc o potencjale do zabudowy pod cele hydroenergetyczne. W tym w regionie pomorskim, słynącym ze wzgórz morenowych, które stwarzają naturalne warunki do piętrzenia wody. To szansa dla małych społeczności na rewitalizację starych młynów, odbudowę opuszczonych jazów i innych lokalnych obiektów hydrotechnicznych. Ale konieczne jest do tego sięganie po nowoczesne technologie rozwijające konstrukcje hydrozespołów i całego otoczenia hydrotechnicznego, czyli turbin wodnych, generatorów, nowoczesnych jazów, automatyki regulacyjnej, itp., które będą wspierać rozwój hydroenergetyki, aby nie stawała się skansenem.

O jakiego rodzaju nowoczesnych technologiach mówimy?

Elektrownia wodna wraz ze stopniem wodnym to złożony organizm, można powiedzieć różnoelementowy, składający się z maszyn, urządzeń i wszelakich konstrukcji. Każdy taki element ma swoją sprawność, moc, wytrzymałość, żywotność. Aby ten techniczny organizm pracował sprawnie, każdy z elementów powinien być budowany, konstruowany przy użyciu wiedzy, narzędzi, urządzeń, które poprawią jego pracę, wydłużą okresy bezawaryjności, a w konsekwencji wydłużą także żywotność. Wszystko to składa się na obniżenie kosztów całej instalacji hydroenergetycznej, przyspiesza zwrot nakładów i zapewnia osiągnięcie większych zysków. Do tego są potrzebne nowoczesne technologie, po które należy sięgać. Najlepiej z naszego kraju, ale też z zagranicy.

Dysponujemy takimi technologiami?

Posłużę się swoim przykładem. Jestem producentem jazów gumowych o dominującej pozycji w kraju i regionie, ale moje zainteresowania nie kończą się na tym obszarze. Zaangażowałem się w budowę własnej elektrowni wodnej. Dostrzegłem przy tym zarówno szansę na budowę kolejnych, jak i na sprzedaż innym potencjalnym inwestorom doświadczeń, jakie nabyłem. W tym dostawy maszyn i innych komponentów. Turbiny w mojej elektrowni zostały zaprojektowane przy bardzo dużym współudziale instytucji naukowych, w których rozwój tych maszyn jest prowadzony od dziesięcioleci, i gdzie myśl naukowa oraz techniczna jest ukierunkowana na wysoką jakość naukową, przekładająca się na jakość efektu końcowego. Przykładowo, układ przepływowy tzw. turbiny rurowej Kaplana, czyli turbiny o podwójnej regulacji łopatek kierowniczych i wirnikowych, był projektowany w Instytucie Maszyn Przepływowych im. Roberta Szewalskiego PAN w Gdańsku. Układ ten jest przeznaczony na najniższe wysokości piętrzeń wody. Ze względu na rurowy kształt i bardzo niską liczbę łopatek kierownicy i wirnika oraz możliwość regulacji szybkości obrotowej umożliwia minimalizację całej konstrukcji hydrozespołu i zmniejszanie rozmiarów generatora. Projekt i dobór turbiny do mojej instalacji był oparty o wykorzystanie zaawansowanych technik obliczeniowych, a przede wszystkim w oparciu o rezultaty badań eksperymentalnych. W rezultacie prac w turbinie zastosowano pionierski kształt łopatek kierowniczych, które naprowadzają wodę na wirnik maszyny, a które zostały zaprojektowane innowacyjną metodą projektową. Finalnie opracowana turbina będzie posiadać wysoką sprawność, która dla tego typu maszyn jest trudna do osiągnięcia ze względu na wysokie natężenia przepływu, jakie są w niej realizowane, w porównaniu do klasycznych rozwiązań turbin wodnych. Taki rodzaj turbin ma w Europie wysoki potencjał wdrożeniowy ze względu na topologię chociażby Niemiec czy naszego kraju. Dodam, że Instytut Maszyn Przepływowych w Gdańsku jest jedynym takim miejscem w Polsce, gdzie mogą być przeprowadzane kompleksowe badania sprawnościowe, ale też i kawitacyjne oraz rozbiegowe turbin wodnych. Z kolei, od strony generatorowej, duży udział w pracach miała Politechnika Krakowska, w której wykonano badania typoszeregu generatorów synchronicznych. Finalnie, wszystkie te rozwiązania wyszły od nauki polskiej i posłużą w przyszłości do tworzenia instalacji o wysokiej sprawności działania, optymalnych pod kątem działania, ale i żywotności.

Czy w dobie sztucznej inteligencji i powszechnej cyfryzacji, budowanie nowych rozwiązań w klasycznym obszarze turbin wodnych ma perspektywy?

Jak najbardziej. Należy pamiętać, że energetyka wodna to nie tylko produkcja prądu. To również retencja, magazynowanie energii, agroturystyka, napowietrzanie rzek, walory turystyczne i podatki. Sztuczna inteligencja i cyfryzacja tego nie załatwi, choć może wspomóc rozwój sektora małej hydroenergetyki. Ważną rolę odgrywają tutaj najmniejsi inwestorzy, często prywatni, ponieważ mowa jest tu o instalacjach o mocy od kilkudziesięciu do kilkuset kilowatów. Należy zachęcać takich ludzi do tworzenia hydroelektrowni ze względu na wspomniane zalety. Przy takim podejściu, wydaje się, że rozwój hydroenergetyki nie jest zagrożony, a przy korzystnym wsparciu takich instalacji odpowiednimi taryfami za megawatogodzinę, może się nawet szybko rozwijać.