Energia uzyskiwana dzięki przemieszczaniu prędkości prądu wody w rzece to ważny element gospodarki a ostatnio także polityki energetycznej. Czy jednak zyski zawsze rekompensują straty w środowisku naturalnym, powstałe w wyniku pozyskiwania tej proekologicznej energii?

Dzisiejszy tekst jest efektem konferencji PotamON. Jego autorem jest Dr hab. Rober Czerniawski, prof. US z Katedry Hydrobiologii i Zoologii Ogólnej, Wydział Biologii Uniwersytet Szczeciński. Tekst został przygotowany dla "Przegląd Uniwersytecki" - Uniwersytetu Szczecińskiego. Dzięki uprzejmości autora i wydawcy kwartalnika tekst mogę przekazać szerszemu gronu Czytelników.

„Rzeka to naturalny element krajobrazu, w którym woda, płynąc w korycie w wyniku grawitacji łączy ze sobą najwyższy jego punkt z najniższym” ta definicja rzeki należy do bardziej skomplikowanych, chociaż po krótkiej dedukcji można sobie taki twór łatwo wyobrazić.

Najprostsza definicja, z jaką się spotkałem, była zdecydowanie krótsza. Stanowiła ją odpowiedź studenta na pytanie egzaminacyjne, czym jest rzeka? Oto ona: „Rzeka to obszar wody płynącej, dłuższy niż szerszy”. W tej krótkiej i mało skomplikowanej odpowiedzi mieszczą się wszystkie potrzebne do wyobrażenia tego tworu krajobrazu elementy. Powiedziałbym nawet, że student udzielił całkiem konkretnej, choć krótkiej odpowiedzi, gdyż wyraźnie zaznaczył, że jest to woda płynąca, co w dalszym pojmowaniu rzeki i rozmyślaniu nad nią w sposób systemowy może z niej uczynić możliwy do szerokiego wykorzystania twór przyrody. To wszystko możliwe jest dzięki energii rzeki, powstałej dzięki przemieszczaniu się wody, właśnie ruchem grawitacyjnym, co potocznie nazywa się prądem wody. Im większa jego prędkość, tym większa jest energia rzeki – możliwa do wykorzystania.

Jednak wykorzystywanie wysokich wartości prędkości prądu wody nie zawsze jest opłacalne. Gdyby było inaczej, wtedy bystre górskie potoki byłyby wykorzystywane masowo. Jednakże, ważna w tym wypadku jest także ilość wody, czyli przepływ, definiowany objętością wody przepływającą przez dany odcinek rzeki w danym czasie. Dlatego częściej niż energię małych górskich potoków wykorzystuje się energię rzek większych.

Cenny prąd rzeki

Rzeki dzięki nieustającej produkcji energii, od tysięcy lat wykorzystywane są jako wodne drogi śródlądowe, służące do transportu towarów albo jednostkami pływającymi, albo bezpośrednio po powierzchni wody, np. metodą spławu drewna. Co ciekawe, jedną z ostatnich rzek, którymi spławiano drewniane bele była Drawa, którą do tego celu wykorzystywano  jeszcze w końcu lat siedemdziesiątych XX wieku. Do dzisiaj, w Drawieńskim Parku Narodowym, w bardzo dobrym stanie zachowały się bindugi – swoiste porty, służące do odbioru i załadunku spławianego drewna.

Dzięki wykorzystaniu obniżeń terenu wodę rzeki akweduktami kierowano w obszary o glebach bogatych w związki mineralne, gdzie ten dodatek wody pozwalał na uzyskiwanie wysokich i bogatych plonów, tak jak działo się to na przykład w obszarach przyległych do Nilu, Eufratu i Tygrysu czy całkiem niedawno w dorzeczu Wołgi.

Wreszcie, prąd rzeki od setek lat wykorzystywany jest do uzyskiwania energii elektrycznej potrzebnej do napędzania urządzeń ułatwiających człowiekowi produkcję wszelkiego rodzaju produktów, od młynów, przez stawy rybne, kuźnie, do dzisiejszych nowoczesnych elektrowni wodnych.

Niewątpliwie prąd rzeki należy do jednego z najczystszych źródeł energii, zaliczanych dzisiaj do źródeł niekonwencjonalnych. Ponieważ zdecydowanie największym źródłem energii w naszym kraju jest węgiel i w obliczu obecnych deklaracji i zachowań najważniejszych jednostek odpowiedzialnych za jej produkcję, nie zanosi się, aby inne, niekonwencjonalne źródła stanowiłyby większy udział w produkcji energii niż obecnie powszechnie używany do tego celu węgiel.

Prąd wody, w przeciwieństwie do innych niekonwencjonalnych źródeł energii, np. Słońca, elektrowni wiatrowych biogazowi jest ciągłym i nieustającym źródłem, o którego mocy decyduje właśnie, wspomniany wyżej przepływ wody. Jest on tym większy, im w korycie rzeki znajduje się więcej wody. Dlatego, aby utrzymać poziom wody niezbędny dla potrzeb energetycznych w odpowiednio wysokim stanie, człowiek wodę piętrzy, uprzednio przegradzając koryto rzeki. Woda opadając z odpowiedniej wysokości, pod dużym ciśnieniem trafia na turbiny, wprawiając je w ruch. Uzyskana w ten sposób energia przez generator trafia do sieci przesyłowej.

Przegradzanie rzeki

Wydawałoby się, że taki sposób pozyskiwania energii nie powinien budzić żadnych wątpliwości, a na pewno kontrowersji. Jest jednak inaczej. Z punktu widzenia potamologów-przyrodników (potamologia to nauka o wodach płynących), każda ingerencja w koryto rzeki, którym jest na przykład tworzenie zapór wodnych – przegradzanie, wiąże się z jej przekształceniem, a szczególnie przekształceniem siedlisk roślin i zwierząt i nie jest to chyba najgorszy skutek tej działalności. Rzeka jest ekologicznym korytarzem, którym w sposób czynny (pływając), lub bierny-pasywny (dryfując), wędrują organizmy w celu poszukiwania pokarmu, sezonowych siedlisk lub miejsc rozrodu. Przegradzanie rzek prowadzi do uniemożliwienia migracji tym organizmom, wszystkim organizmom zarówno rybom, jak i drobnym bezkręgowcom bez względu na status ich ważności, który ustalił sobie człowiek (sic!). Lecz faktycznie negatywny wpływ zapór na rzekach na populację ryb wędrownych jest chyba najbardziej znany i najbardziej spektakularny.

Do ryb wędrownych zalicza się gatunki, które migrują w celach rozrodczych z morza do płytkich rzek i potoków, w których odbywają tarło lub odwrotnie. Pierwszą grupę ryb zwie się anadromicznymi, do który należą na przykład łosoś atlantycki i troć wędrowna, drugą katadromicznymi, do której należy węgorz europejski, rozmnażający się Morzu Sargassowym. Szczególnie, osobniki z tej pierwszej grupy, kiedy w trakcie swojej wędrówki tarłowej trafią na przegrodę rzeki stają przed śmiertelnym niebezpieczeństwem, nie dla nich samych, ale dla całego gatunku. Nie mogąc przedostać się w górę rzeki do tarlisk, ryby te nie odbędą tarła, nie dadzą możliwości przedłużenia istnienia swojego gatunku, co w przyrodzie prowadzi do osłabienia jednego z ogniw łańcucha pokarmowego i w konsekwencji do nieodwracalnych zmian w ekosystemie.

Na całym świecie, tam gdzie budowano i buduje się nadal zapory wodne na rzekach, sytuacja życiowa ryb wędrownych, szczególnie anadromicznych jest bardzo niepokojąca. W wielu krajach, również europejskich, w tym w Polsce, populacja tych ryb jest właściwie skrajnie zagrożona, a ich istnienie jest uzależnione jedynie od zabiegów prowadzonych przez człowieka.

Warto tutaj dodać, że budowa największej w Polsce zapory wodnej na Wiśle, nieopodal Włocławka doprowadziła do zaniku w górnych odcinkach Wisły łososia atlantyckiego, a w konsekwencji, w przypadku braku młodych osobników, również i w dolnej Wiśle. Ostatnimi polskimi osobnikami łososia atlantyckiego były łososie drawskie, które również wyginęły, po pierwsze z powodu zbudowania pod koniec XIX wieku elektrowni Kamienna z przegrodą w dolnym biegu Drawy, nadmiernych połowów i oczyszczania zaporowego zbiornika, którego osady skutecznie pokryły żwirowe tarliska łososia poniżej zapory. Tak, więc w połowie lat osiemdziesiątych ubiegłego wieku polska populacja łososia wyginęła. Głównym tego powodem były nieumiejętnie budowane zapory, nie dające możliwości migracji do obszarów tarliskowych. Obecnie, nielicznie pływające w polskich rzekach łososie atlantyckie pierwotnie pochodzą z łotewskiej Dźwiny, spośród których udało się ukształtować stado tarłowe, które corocznie produkuje materiał zarybieniowy.

Niezbędne przepławki

W dzisiejszych czasach, szczególnie w wyniku obowiązującej w Unii Europejskiej Ramowej Dyrektywy Wodnej, niemożliwa jest budowa zapór wodnych niezaopatrzonych w tak zwane przepławki, skutecznie umożliwiające wędrówkę ryb podążających na tarło. Przepławka jest swoistym „bypassem”, korytarzem, a ściślej, bardzo specjalistycznym urządzeniem hydrotechnicznym pozwalającym ominąć przegrodę rzeki. Obecne przepisy nie pozwalają na budowę piętrzeń tworzonych dla celów energetycznych bez tego urządzenia w korytach rzek, w których obserwuje się migrację tarłową ryb. Jednakże, nie tylko nowo powstające zapory, ale również te istniejące już od kilkudziesięciu lat wyposażane są w przepławki dla ryb. Bardzo dobrym przykładem są tutaj wspomniane wcześniej zapora we Włocławku i zapora na Drawie.

Prowadzony przez Instytut Rybactwa Śródlądowego w Olsztynie monitoring przepławki na Wiśle, pozwala optymistycznie patrzeć na przyszłość ryb wędrownych. Również, elektrownia Kamienna na Drawie została w 2019 roku wyposażona w nowoczesną przepławkę. Pierwsze wyniki jej działania zostaną sprawdzone w drugiej połowie bieżącego roku. Warto dodać, że budowa tej przepławki to tylko jeden, choć wydaje się, że najważniejszy zabieg, renaturyzacji najważniejszych zagrożeń istniejących w dorzeczu Drawy, w ramach, bodajże najdroższego w historii Unii Europejskiej projektu Life+, renaturyzującego rzekę (prawie siedem mln euro). Zadanie realizowane jest przez Regionalną Dyrekcję Ochrony Środowiska w Szczecinie. W projekt, oprócz pracowników Katedry Hydrobiologii i Zoologii Ogólnej, zaangażowani są też studenci Uniwersytetu Szczecińskiego kierunku ochrona i inżynieria środowiska przyrodniczego, monitorujący efekty prowadzonych zabiegów, również budowy przepławek dla ryb. Zaznaczę też, że żadna z nich nie gwarantuje jej pokonania przez wszystkie migrujące w górę rzeki ryby.

Reasumując, wykorzystanie energii rzeki w wielu celach związane jest z zagrożeniami dla ograniczonego korytem rzeki organizmów. Stąd, budowa elektrowni wodnych, przebudowa i pogłębianie koryt rzeki dla rozwoju żeglugi śródlądowej wymagają przeprowadzenia wcześniejszych gruntownych badań, analiz, przeprowadzenia studiów uwarunkowań, mających na celu wskazanie takich rozwiązań, aby zminimalizować ingerencję człowieka w to naturalne środowisko. W innym przypadku, wydawałoby się czysta, proekologiczna energia rzeki przyczyni się wprawdzie do zmniejszenia emisji gazów cieplarnianych, ale niezaprzeczalnie obniży wartość przyrodniczą ekosystemu rzecznego.

Bez tytułu.png

Badania zagrożeń dla przyrody wynikających z funkcjonowania hydroelektrowni i edukacja ekologiczna studentów i lokalnej społeczności na Uniwersytecie Szczecińskim realizowane są dzięki utworzeniu Mobilnego Centrum Edukacji Ekologicznej i Monitoringu Środowiska PotamON, którego działalność dofinansowana jest ze środków Wojewódzkiego Funduszu Ochrony Środowiska i Gospodarki Wodnej w Szczecinie.

„Przegląd Uniwersytecki” – kwartalnik Uniwersytetu Szczecińskiego, nr 4-6 (317-319) 2019. Cały numer dostępny tutaj.

Zdjęcie wpisu – zapora zbiornika Sulejowskiego (fot. moje)

Podobał Ci się mój artykuł? Możesz wesprzeć moją działalność darowizną i zostając moim Patronem lub Mecenasem
tutaj więcej informacji

Możesz też zarejestrować się poprzez poniższy formularz, aby otrzymywać powiadomienia o nowych artykułach. Nie ujawnię nikomu Twojego adresu!