6 miesięcy temu
Tekst pochodzi z raportu Greenbook 2023
O elektrowniach wodnych przez lata myślało się w sposób bardzo konwencjonalny – na kolejne rzeki nakładano wędzidło turbiny zasilającej prądnicę. A przecież każdy ciek wodny może generować prąd. choćby rura kanalizacyjna.
Taki eksperyment podjęto kilka lat temu w Portland, gdzie w ciągu rur kanalizacyjnych zainstalowano cztery specjalne segmenty opracowane przez firmę LucidEnergy, w których znajdują się turbiny wodne podłączone do generatorów, umieszczonych bezpośrednio nad rurą. Przepływająca rurą woda obraca je i produkuje prąd. Aby instalacja miała uzasadnienie, robi się ją w miejscu, gdzie rurociąg podąża w dół, a strumień wody napędzany jest siłą grawitacji i nie potrzeba pomp, które same zużywają prąd. Jej przewagą jest fakt, iż w przeciwieństwie do rzek, tutaj poziom przepływu wody jest stały, co zwiększa sprawność instalacji.
Prąd wytworzony w portlandzkich kanałach trafia do sieci – rocznie jest to 1,1 GWh, co wystarcza na zasilenie 150 domów. Stąd całe przedsięwzięcie finansuje się samo, na bazie 20-letniej umowy odbioru energii podpisanej z miejscowym zakładem energetycznym. Wedle założeń, w tym czasie instalacja ma przynieść 2 mld dol., co zwróci koszt inwestycji wraz z finansowaniem i kosztami utrzymania oraz pozostawi nadwyżkę dla inwestorów. A żywotność instalacji jest większa niż 20 lat.
Pomysł na elektrownię w wodociągach to nie jednorazowy eksperyment o czym świadczy najlepiej fakt, iż wdrożony został także w Polsce za sprawą szczecińskiego ZWiK. Podonie jak w Portland istota pomysłu jest wykorzystanie naturalnego spadku terenu, po którym biegną rury. W Szczecinie wykorzystano różnicę poziomów pomiędzy jeziorem Miedwie a Zakładem Produkcji Wody w Pomorzanach dokąd rurociągiem jest doprowadzana woda z tego zbiornika. Spadek wynosi tu przeszło 30 metrów, więc prąd wody wystarczy do tego, aby zainstalować turbinę wodną o mocy 140 kW. Dzięki temu rocznie zakład wyprodukuje dodatkową 1 GWh energii, więc praktycznie tyle, ile w Portland.
Energetyczna deszczówka
Jeszcze bardziej śmiały pomysł na miejską elektrownie wodną przedstawił polski startup Aquares, który postanowił wykorzystać siłę deszczu. Wszystko za sprawą inteligentnie zaprojekotwanych mikroinstalacji retencyjnych rozsianych po mieście, które nie dość iż zbierają wodę, to jeszcze produkują prąd. Mechanizm jest tu bardzo prosty i jak to w hydroelektryce bazuje na sile grawitacji. Tyle iż tu woda nie wypływa ze źródła w górach, ale leje się z nieba, więc czerpie się z siły grawitacji oferowanej przez naturę. Układ wykorzystuje dwa zbiorniki, oba retencyjne. Dolny, zakopany w ziemi pod kawałkiem miejskiej zieleni (z trawnikiem, krzewami i drzewami), przez co woda przesącza się tu też bezpośrenio z opadów. Górny jest ustawiony pionowo na fasadzie budynku i połączony z rynnami, tak aby przechwytywał deszczówkę z dachu.
W ten sposób odciąża miejską kanalizację, zmniejszając ryzyko jej przepełnienia w czasie nawałnic. Wypełnia się w czasie deszczu, a zgromadzona woda po zmroku jest spuszczana do dolnego zbiornika. Wówczas umieszczona na jej drodze prądnica produkuje energię zasilającą latarnie znajdujące się w sąsiedztwie. To najprostszy schemat działania, gdy opady są obfite. Gdy deszczu jest zbyt mało, aby wypełnić zbiorniki, w ciągu dnia włącza się dodatkowa pompa zasilana panelem słonecznym, która pompuje wodę z dolnego do górnego zbiornika, aby całkiem go wypełnić. Po zmroku układ się odwraca i woda spływa na dół zasilając oświetlenie. W ten sposób system zaproponowany przez Aquares działa jak elektrownia szczytowo-pompowa.
Jak odpływ wody w wannie
W energetyce wodnej nie ma więc fundamentalnych zmian w technologii, ale w funkcjonalności, a przede wszystkim topografii – turbinę wodną można zainstalować wszędzie, gdzie spływa woda. Taki pomysł stał za belgijską firmą Turbulent, która tworzy takie właśnie niewielkie i przyjazne środowisku urządzenia zainspirowane naturą. Zaczęli w 2016 roku w belgijskim Cleerbeek uruchamiając pilotażową mikroelektrownię o mocy 2,2 kW. „Nasza turbina typu Vortex została zaprojektowana jako ciągła, elastyczna i ekonomiczna alternatywa dla istniejących elektrowni wodnych o niskiej wydajności”, podkreślają założyciele Turbulent. Turbiny działają przy tym bez zapór i są łatwe do zainstalowania zarówno w naturalnych strumieniach wodnych, jak i systemach kanalizacyjnych. Dzięki temu jest to też rozproszone źródło mocy. Obracają się w poziomie wykorzystując naturalne wiry tworzone przez płynącą wodę.
Twórcy Turbulent wymieniają długą listę jej zalet swojej technologii: nie wymagają konserwacji, są przyjazne dla ryb, zdalnie monitorowane, nie stanowią zagrożenia powodziowego i charakteryzują się długim okresem eksploatacji. „Jako technologia „run-in-river” Turbulent ma jeden z najniższych śladów węglowych wśród wszystkich technologii wytwarzania energii elektrycznej, ponieważ wymaga znacznie mniej surowców (stali, betonu) niż większość z nich.” przekonują twórcy firmy, podkreślając przy tym, iż koszt mikroelektrowni wodnej Turbulent jest znacznie niższy niż koszt tradycyjnej elektrowni wodnej i konkurencyjny w stosunku do elektrowni słonecznej z akumulatorami. „Aby wyprodukować taką samą ilość energii ciągłej jak turbina Turbulent, trzeba by zainstalować elektrownię słoneczną o wielkości boiska piłkarskiego. Turbina Turbulent potrzebuje tylko 8 proc. tej powierzchni”, dodają.
Nie dziwi więc, iż technologia ta gwałtownie zyskała popularność na całym świecie – poza Europą trafiła m.in. do Chile, Kongo i na Daleki Wschód do Tajlandii, na Filipinach, a choćby na indonezyjskiej Bali. Mówimy tu już o znacznie większych instalacjach, spośród których największa znajdująca się na Tajwanie ma moc 600 kW.
/Fot: Turbulent//
