Czy wiatr może zastąpić elektrownie atomowe w Polsce?

Tak wysokie koszty energii wiatrowej, której składnik eksploatacyjny jest niewielki, powodowane są ogromnym nakładem materiałów i pracy potrzebnej do zbudowania wiatraków i związanej z nimi infrastruktury, a następnie z niską ich dyspozycyjnością. W przypadku Danii uderza ogromny wkład „innych podatków", poświęcanych na wspieranie energii wiatrowej i jej eksportu.

Czemu na wiatraki potrzeba tyle materiału? Obrazy pokazywane przez przemysł wiatrowy pokazują smukłe wieże lśniące jasno na tle krajobrazu lub prześwitujące w odległych mgłach, pięknie otoczone białymi obłokami. Ale wieża o wysokości 100 m, na której znajduje się turbina o wielkości autobusu i trzy 50-metrowe łopaty wirnika tnące powietrze z prędkością ponad 150 km/h wymagają na początek dużych i solidnych fundamentów. W przypadku wiatraka o mocy 1.5 MW waga turbiny wynosi ponad 56 ton, zestaw łopatek wirnika waży ponad 35 ton, a cała wieża ponad 160 ton^[1]. Wg danych amerykańskich, podstawę każdej 100 metrowej wieży tworzy ośmiokąt o średnicy 13 m który wypełnia 12 ton stali zbrojeniowej i 180 m³ betonu. Fundamenty farmy Buffalo Mountain w stanie Tennessee mają 9 m głębokości i zawierają 3500 m sześciennych betonu. A pamiętajmy, że produkcja cementu jest jednym z poważnych źródeł emisji CO₂.^[2].

Na tle tych danych o rzekomo lekkich i małych elektrowniach wiatrowych łatwiej będzie czytelnikowi pogodzić się z obiektywnymi porównaniami charakterystyk elektrowni wiatrowych i jądrowych przytoczonymi poniżej na podstawie studiów przeprowadzonych w Instytucie Racjonalnego Użytkowania Energii na Uniwersytecie w Stuttgarcie w Niemczech^[3] i w Politechnice w Szczecinie^[4]

Do porównań zespołu Politechniki w Szczecinie przyjęto, że elektrownia jądrowa pracuje przy współczynniku wykorzystania mocy równym 0,88 co daje 7700 godzin pracy na pełnej mocy rocznie, a w elektrowniach wiatrowych zainstalowane są wiatraki o mocy szczytowej 2.5 MWe, o wysokości 60 m i średnicy śmigła 80 m, pracujące ze współczynnikiem wykorzystania mocy 0,34 na lądzie (co daje 3000 h rocznie) a 0,45 na morzu (4000 h rocznie). Są to założenia bardzo korzystne dla wiatraków, osiągalne przy bardzo dobrych warunkach wiatrowych w Danii zachodniej, ale z pewnością nieosiągalne w Polsce, gdzie realne wykorzystanie mocy może sięgać 0,16.

Jako wielkość odniesienia przyjęto całkowitą ilość energii wytworzonej w ciągu życia elektrowni, ocenianego na 40 lat dla elektrowni jądrowej i 20 lat dla elektrowni wiatrowej. Po przeliczeniu na jednostkę energii elektrycznej ^charakterystyczne wskaźniki dla obu typów elektrowni określone przez Politechnikę w Szczecinie przedstawiają się następująco^[5]

Zapotrzebowanie powierzchni jest ponad 28 razy większe dla elektrowni wiatrowej.

Emisja CO₂ przy uwzględnieniu całego cyklu budowy i likwidacji elektrowni jest dwukrotnie większa dla energii wiatrowej.

Zapotrzebowanie materiałowe odniesione do całkowitej ilości energii wytworzonej w trakcie cyklu życia w elektrowni jest ponad dwukrotnie MNIEJSZE dla elektrowni jądrowej! Zaskakujący wynik: choć uważa się, że elektrownia jądrową jest „ogromna i ciężka" potrzebuje ona na jednostkę wytworzonej energii elektrycznej niecałą połowę masy materiałów zużywanych na „lekkie" i „przyjazne środowisku" elektrownie wiatrowe.

Stosunek całkowitej ilości energii wytworzonej w ciągu całego cyklu życia elektrowni do skumulowanych nakładów energetycznych poniesionych w fazie jej budowy jest 4,5 razy WIĘKSZY dla elektrowni jądrowej niż dla wiatrowej. Twierdzenie Greenpeace'u jakoby elektrownie wiatrowe dawały 2,3 razy więcej energii elektrycznej na jednostkę nakładów inwestycyjnych, jest więc sprzeczne z bezstronnymi ocenami niemieckiego instytutu i polskiej politechniki.

Zapotrzebowanie aluminium odniesione do całkowitej mocy zainstalowanej elektrowni jest 75 RAZY WIĘKSZE dla elektrowni wiatrowej. Wynika to stąd, że każda z wielu siłowni wiatrowych jest wyposażona w turbogenerator oraz systemy sterowania i wyprowadzenia mocy, podczas gdy w elektrowni jądrowej pracuje tylko jeden taki system, chociaż z rezerwowaniem, którego brakuje w elektrowniach wiatrowych^[6]. Takich porównań jest więcej, a wszystkie podobnie niekorzystne dla energii wiatru. Aluminium zaś warto zapamiętać, bo z jego produkcją wiążą się znaczne emisje zanieczyszczeń powietrza - przed laty w Polsce doprowadziły one do zamknięcia huty aluminium Skawina. Jest to dobra ilustracja znaczenia emisji występujących jeszcze przed rozpoczęciem pracy przez elektrownię wiatrową.

A jakie są nakłady inwestycyjne na elektrownie wiatrowe i elektrownie jądrowe?.

Najpoważniejszym i uznanym międzynarodowo studium ekonomicznym kosztów dla różnych źródeł energii jest praca OECD z 2005 roku^[7]. Dla energetyki jądrowej koszty wg tego studium wahają się od 1100 do 2150 USD/kWe. Przyjmując jako reprezentatywne koszty najwyższe, to jest 2150 USD/kWe, otrzymamy po przeliczeniu na euro koszty równe 1550 €/kW mocy zainstalowanej.

Rys. 4. Jednostkowe nakłady inwestycyjne na EJ, USD/kWe mocy zainstalowanej, bez uwzględnienia oprocentowania kapitału w czasie budowy^[8].

Rys. 5 Nakłady na jednostkę mocy zainstalowanej dla elektrowni wiatrowych (moc szczytowa) bez oprocentowania kapitału w czasie budowy ^[9]

Wg. danych OECD (rys. 5) koszty inwestycyjne dla wiatraków są najniższe w Danii. Według danych duńskich są one jeszcze niższe niż wg OECD i wynoszą obecnie 910 €/kW^[10] (w Niemczech o około 30% wyższe). Te dane duńskie przejmiemy jako najbardziej korzystne dla energii wiatrowej do dalszych porównań. Trzeba dodać, że są to dane dla farm wiatrowych na lądzie. W przypadku farm na morzu nakłady inwestycyjne są około 30­50% wyższe.