|
|
 |
|
|
|
Energetyka, Automatyka przemysłowa, Elektrotechnika
|
|
|
|
|
|
|
Budowa MEW, jak każda inwestycja wymaga indywidualnego podejścia. Wybór technologii podyktowany jest m.in. warunkami hydrologicznymi danej rzeki, funkcjami istniejących budowli hydrotechnicznych. Elektrownie wodne tworzone przez MEW S.A. bazują na najlepszych światowych wzorcach wykorzystywanych w energetyce wodnej, co decyduje o ich trwałości, optymalnym wykorzystaniu potencjału hydroenergetycznego danej lokalizacji oraz neutralnym oddziaływaniu na środowisko naturalne. - Turbiny niskospadowe, które pojawiły się kilka lat temu w Europie, doskonale sprawdzają się w polskich realiach. Nowoczesne rozwiązania już w fazie projektowania hydroelektrowni pozwalają określić wpływ turbiny na okoliczny krajobraz, migrację ryb, co spotyka się m.in. z pozytywną reakcją ekologów – podkreśla Michał Wilkowski, Prezes Zarządu MEW S.A.
Tajniki techniczne funkcjonowania MEW
Energetyka wodna opiera się na czerpaniu „potencjału” wód i przekształcaniu go w energię mechaniczną za pomocą turbin wodnych, a następnie na energię elektryczną dzięki hydrogeneratorom. Hydroenergetyka bazuje na wykorzystaniu wód o dużym natężeniu przepływu i znacznej różnicy poziomów. Efekt ten osiąga się poprzez spiętrzenie górnego poziomu wody. Zasady działania MEW oparte są na mechanizmie turbiny wodnej, który przetwarza energię mechaniczną wody na pracę użyteczną w wirniku, co powoduje zmianę krętu wody i wytwarzanie momentu obrotowego. Turbiny dzieli się na reakcyjne (naporowe) oraz akcyjne (natryskowe). W przypadku turbiny reakcyjnej przemiana energii potencjalnej wody w energię kinetyczną wirnika zachodzi częściowo w aparacie kierowniczym, a częściowo w samym wirniku. W turbinie akcyjnej energia potencjalna, związana z ciśnieniem wody na poziomie wlotu do turbiny, zamienia się w dyszy w energię kinetyczną strugi wodnej, która przekazuje ją wirnikowi. Wśród turbin reakcyjnych wyróżniamy: osiowe (Kaplana i śmigłowe), promieniowo-osiowe – Francisa, przekątne – Dériaza. Rozróżnienie to wynika z kierunku przepływu wody przez wirnik.
Elektrownie można podzielić na retencyjne (oparte o zbiornik, zalew), wykorzystujące kanał otwarty oraz derywacyjne (wykorzystujące rurociąg). Portfolio projektów realizowanych przez MEW S.A. zawiera każdy z powyższych typów siłowni wodnych. Podejmowane przez firmę przedsięwzięcia bazują na istniejących jazach oraz budowlach piętrzących, co zdecydowanie upraszcza procedurę uzyskiwania pozwoleń i obniża koszty. Spółka ma na swoim koncie budowę elektrowni derywacyjnej z wykorzystaniem rurociągu podziemnego o średnicy 2,2m i długości 510m, zlokalizowanej w Cieszynie. Zastosowane rozwiązanie pozwala znakomicie wykorzystać potencjał wody dzięki znaczącemu spadkowi poziomu rzeki na całej długości rurociągu (ponad 6m), który został ukryty pod ziemią. Inwestycja cechuje się wysoką efektywnością ekonomiczną oraz doskonale komponuje się z krajobrazem okolicznego parku.
Elektrownie tego typu bazują na kanale ze sztucznym korytem, który przecina rzekę i jednocześnie przebiega najkrótszą drogą, by w ten sposób optymalnie wykorzystać naturalny spad rzeki. Woda w kanale derywacyjnym płynie najczęściej otwartym korytem przy normalnym, naturalnym ciśnieniu. W przypadku elektrowni wodnej w Cieszynie finansowanej przez MEW S.A. zastosowano kanał zamknięty, doprowadzający do niej wodę specjalnym rurociągiem o średnicy 2,2m i długości 510m. Zaletą jest brak kosztów utrzymania kanału oraz wysoka niezawodność i efektywność energetyczna. Kanał zamknięty jest wypełniony wodą, a gęsta krata wlotowa chroni turbiny elektrowni przed zanieczyszczeniami w postaci liści, kamieni itp. W przeciwieństwie do kanału otwartego, wymagającego częstych czynności konserwacyjnych, utrzymanie kanału zamkniętego ogranicza się do bieżących przeglądów.
Niezawodność funkcjonowania elektrowni uzależniona jest od wielu współpracujących ze sobą urządzeń, które stanowią jej wyposażenie mechaniczne. Jednym z istotnych elementów są zawory umożliwiające szybkie zamknięcie dopływu wody w sytuacjach, które tego wymagają (np. zanik prądu w sieci, awaria turbozespołu, wyłączenie turbozespołu z pracy i włączenie drugiego itp., prowadzenie prac remontowych).
- W przypadku elektrowni derywacyjnej w Cieszynie, której budynek umiejscowiony jest pod ziemią, rozwiązania standardowe nie znalazłyby zastosowania z uwagi na ograniczone miejsce w hali maszyn. W związku z tym zrezygnowano z wykorzystania najczęściej stosowanych w elektrowniach zaworów motylowych na rzecz zasuw nożowych, które zostały zaprojektowane według indywidualnych cech hydroelektrowni. To sprawia, że ich konstrukcja jest unikalna. Użycie zasuw nożowych zamiast zaworów motylowych ma również tę zaletę że zasuwy stawiają mniejszy opór przepływającej do turbin wodzie, co powoduje nieco większą produkcją energii elektrycznej - mówi Marek Dzierżewicz, Prezes Zarządu firmy Odnawialne źródła Energii DIM, pomysłodawca, projektant i współwłaściciel elektrowni w Cieszynie.
Rozmiar zasuw jest idealnie dopasowany do gabarytów budynku elektrowni. Minimalna grubość tego typu urządzeń oscyluje w granicach 50cm, zaś w przypadku elektrowni w Cieszynie wymiar ten wynosi ok. 190mm. Nowatorskim pomysłem jest wyposażenie zasuw w napęd hydrauliczny, który daje szereg korzyści. Zaletą jest przede wszystkim duża oszczędność finansowa dzięki możliwości zastosowania jednego zasilacza do dwóch zasuw. W łatwy sposób można także regulować prędkość i czas ich zamykania. Ma to istotne znaczenie ze względów technicznych, ponieważ prędkość zamykania zasuwy musi być dobrana w taki sposób, aby nie nastąpiło tzw. uderzenie hydrauliczne w rurociągu, które może skutkować jego rozerwaniem.
– Rurociąg zasilający turbiny w końcowym odcinku rozwidla się na dwie odnogi, zaś na każdym z ich końców znajduje się jedna turbina. Aby móc zamknąć dopływ wody do jednej lub obu turbin potrzebny jest zawór – mający 160 cm średnicy. Właśnie taką rolę pełni zasuwa nożowa zamontowana na końcu rurociągu elektrowni derywacyjnej w Cieszynie – wyjaśnia Marek Dzierżewicz.
Siłownie wodne tego typu cieszą się dużą popularnością na świecie. W Polsce zastosowanie rurociągu jest charakterystyczne dla dużych elektrowni. Unikatowość rozwiązania zastosowanego w Cieszynie wynika z właściwości, parametrów średnicy i długości rurociągu oraz idei bazującej na kanale derywacyjnym zamkniętym. W Polsce koncepcja elektrowni derywacyjnej opartej na rurociągu nie została jeszcze rozpowszechniona na dużą skalę. Zupełnie inaczej przedstawia się pod tym względem sytuacja na świecie. Przykładowo w Europie krajami, które słyną z tego typu elektrowni derywacyjnych są: Austria i Szwecja.
Transport rurociągu w Cieszynie, ze względu na jego rozmiary odbywał się przy użyciu tzw. dłużyc, w odcinkach 12,5 m, przy pomocy specjalistycznych ciągników siodłowych z dostosowaną pod względem długości naczepą. Rurociąg układany był w odcinkach 50-100 m, które następnie zostały ze sobą zespawane przy użyciu specjalistycznego urządzenia, tzw. ekstrudera. Kolejnym krokiem było ich umieszczanie w wykopie. Proces układania rurociągu odbywał się pod nadzorem producenta ze względu na konieczność zastosowania odpowiedniej techniki oraz stosownych narzędzi. Metoda automatycznego spawania ekstruzyjnego idealnie sprawdziła się w procesie łączenia poszczególnych partii rur, dając tym samym najwyższą gwarancję wytrzymałości i trwałości.
Korzyści wynikające z koncepcji firmy MEW wdrożonej w Cieszynie względem elektrowni opartej na kanale otwartym to, m.in. większa elegancja będąca rezultatem idei kanału zamkniętego oraz większa efektywność ekonomiczna. Ważnym aspektem jest mniejsze oddziaływanie na środowisko i otoczenie. Kanał jest subtelnie ukryty pod ziemią, nie zaburza estetyki otoczenia i pozostaje niewidoczny dla ludzkiego oka. Z kolei kanał otwarty, wymaga budowania mostków niezbędnych do swobodnego przemieszczania się okolicznej ludności, zabiera jednocześnie przestrzeń funkcjonalną i zaburza w pewnym stopniu architekturę miejsca. Rurociąg „zainstalowany” w Cieszynie oparty jest na technologii fińskiej, którą wyróżnia niezawodność, efektywność oraz minimalne oddziaływanie na środowisko naturalne. Przewagą rurociągu polietylenowego, który znalazł zastosowanie w Cieszynie, jest redukcja utraty energii powodowanej tarciem wody wewnątrz urządzenia. Rezultatem jest większa produktywność elektrowni wodnej, co rzutuje na optymalizację jej funkcjonowania. Kluczową zaletą jest ekonomika rozwiązania oraz gwarancja bezawaryjnej instalacji przy minimalnym oddziaływaniu na ekosystem. Z uwagi na swoje przeznaczenie, rurociąg musi cechować się znaczną odpornością na korozję oraz siły hydrodynamiczne. Z tego względu polietylen uznawany jest za najlepszy materiał do budowy niskociśnieniowych rurociągów podwodnych wykorzystywanych do przesyłu wody. Materiał ten cechuje się bardzo wysoką odpornością chemiczną, jest neutralny dla środowiska i wyjątkowo ekologiczny. Istotne znaczenie ma fakt, iż rurociągi polietylenowe mogą być w 100% poddane recyklingowi.
Budowa MEW jest inwestycją bezpieczną, bowiem wytworzona w niej energia zostanie automatycznie zakupiona, co więcej po korzystnych cenach. Sieci energetyczne mają obowiązek przyłączenia elektrowni wytwarzających energię ze źródeł odnawialnych. Ponadto właściciel elektrowni za każdą wytworzoną ilość energii otrzymuje papier wartościowy (tzw. świadectwo pochodzenia energii), będący przedmiotem obrotu na Towarowej Giełdzie Energii. Istotną kwestią jest pozyskanie lokalizacji spełniającej wymogi związane z uruchomieniem inwestycji. W grę wchodzi wydzierżawienie, bądź nabycie działki obok obiektu piętrzącego. Nakłady inwestycyjne są proporcjonalne do rozmiarów danego przedsięwzięcia. Przykładowo koszty, które MEW S.A. poniesie na budowę elektrowni o mocy 150kW w województwie lubelskim wyniosą 3,6 mln zł, zaś środki finansowe przeznaczone na inwestycję w województwie dolnośląskim, gdzie powstanie elektrownia o mocy 2 MW kształtują się na poziomie 23 mln zł. Warto podkreślić, że na budowę elektrowni można uzyskać dofinansowanie. Najtrudniejszym aspektem jest uzyskanie stosownych pozwoleń o charakterze prawno-administracyjnym, które warunkują rozpoczęcie przedsięwzięcia.
MEW wykorzystują energię płynącej wody, są zlokalizowane przy spadkach rzek (jazy, zapory), nie zanieczyszczają środowiska i mogą być instalowane w licznych miejscach na małych ciekach wodnych. Ponadto w skali globalnej są klasyfikowane jako Odnawialne Źródło Energii (OŹE). Żywotność odpowiednio serwisowanej MEW szacuje się na ponad 100 lat, nie wymaga ona angażowania licznego personelu, a co ważne może być obsługiwana zdalnie. Zaletą jest także fakt, iż od momentu uzyskania wymaganych prawem pozwoleń, wybudowanie MEW trwa niecały rok. Koszty eksploatacji i bieżących remontów nie przekraczają 10 % przychodów rocznych, zaś zwrot z inwestycji, po uwzględnieniu możliwego do uzyskania dofinansowania, to 3-6 lat.
Właściciele małych hydroelektrowni nie muszą się martwić o klientów i konkurencję. Zakłady energetyczne mają obowiązek odkupić każdą ilość prądu wytworzonego przez tego typu siłownie, po średniej cenie rynkowej. Ponadto, dzięki świadectwom pochodzenia wytworzonej energii tzw. zielonym certyfikatom, właściciele MEW dostają za swój prąd więcej niż elektrownie węglowe.
- Energetyka wodna jest istotnym czynnikiem zrównoważonego rozwoju, generującym wymierne korzyści energetyczno-ekologiczne – podkreśla Maciej Nadulski, Prezes Zarządu MEW Projekt S.A. Pozyskiwanie energii elektrycznej z elektrowni wodnych pozwala oszczędzić tysiące ton węgla w skali roku, chroniąc tym samym środowisko przed emisją szkodliwych substancji. Według szacunków, każda megawatogodzina (MWh) wyprodukowana przez MEW zmniejsza obciążenie środowiska o 15 kg dwutlenku siarki i 7 kg tlenków azotu, przeciwdziałając tym samym wytworzeniu ok. 150 kg popiołów lotnych. Hydroelektrownie maja dobroczynny wpływ na regulację biegu rzek, przyczyniają się bowiem do wyrównania przepływów, co w konsekwencji zmniejsza niebezpieczeństwo powodzi. Dzięki zwiększeniu poziomu retencji powierzchniowej i gruntowej wód MEW stabilizują roczne przepływy rzeki. W przypadku suszy istnieje możliwość uzupełnienia niedoborów na odcinku rzeki dzięki piętrzeniu i podniesieniu jej poziomu. Z kolei w czasie wezbrań MEW oparte na zbiornikach gromadzą nadmiar wody, chroniąc tym przed zalaniem przyległe do rzeki tereny. Hydroelektrownie cechuje także pozytywne oddziaływanie na zróżnicowanie ekosystemów – nie tylko w obrębie stopnia wodnego i cofki, ale również na obszarze otaczającym siłownię wodną. Właściciele MEW dbają m.in. o sprawność techniczną i eksploatacyjną stopni wodnych, jazów, kanałów, przepławek oraz konserwację i bieżące użytkowanie rzek w obrębie cofki i jazów. Oznacza to, że koryto rzeki znajduje się pełnym nadzorem i utrzymywane jest w nienagannym stanie. Biorąc pod uwagę obecność MEW na rzekach stosuje się rozwiązania, które gwarantują swobodną migrację ryb w okresie tarła. W tym celu są budowane tzw. przepławki na stopniach wodnych przy zaporach lub jazach, które umożliwiają rybom wędrówkę wzdłuż rzeki. A zatem funkcjonowanie MEW w żaden sposób nie zaburza cyklu życiowego kręgowców wodnych. Tworzenie MEW w miejscu starych zabytkowych młynów pozwala kultywować dorobek lokalnej myśli technicznej i kultury, chroniąc tego typu “perełki” przed całkowitą dewastacją.
Najbliższe otoczenie elektrowni wodnej (m.in. gospodarstwa domowe) może korzystać z energii elektrycznej, która jest przez nią wytwarzana. W konsekwencji eliminuje to straty energii na przesyle. Hydroelektrownie są budowane w taki sposób, by nie zaburzać estetyki danego miejsca oraz z poszanowaniem interesów lokalnego społeczeństwa (np. rolników). Ponadto odgrywają one ważną rolę w funkcjonowaniu sieci elektroenergetycznych o zmiennym obciążeniu oraz pozwalają na wykorzystanie lokalnych źródeł energii. Rezultatem jest wzrost bezpieczeństwa w dostawie energii przy krótszych odległościach przesyłu oraz redukcja strat przesyłu. Funkcjonowanie elektrowni wodnej na terenie gminy oznacza m.in. zapewnienie źródeł dochodu, tworzenie nowych miejsc pracy, poprawę warunków środowiskowych oraz propagowanie ograniczania zużycia surowców naturalnych, wzmacniając tym samym ekologiczny walor miejsca oraz rozwój energetyki odnawialnej na szczeblu lokalnym.
| REKLAMA |
|
|
| REKLAMA |
|
|
