Poniższy tekst jest rozszerzoną wersją artykułu przygotowanego dla UN Global Compact do Raportu „Małe elektrownie wodne w Polsce”. – link do raportu na końcu tekstu

Potrzeba dekarbonizacji energetyki jest wyzwaniem, z którym musimy się zmierzyć w najbliższych latach, jednakże w procesie tym trzeba brać pod uwagę nie tylko ograniczenie emisji gazów cieplarnianych, ale i wpływ alternatywnych metod produkcji energii na środowisko w stosunku do ilości produkowanej energii. Jak podaje w swojej publikacji Berga (2016) potencjał hydroenergetyki w Europie został wykorzystany w 75%. Wydaje się więc, że ten rodzaj źródła energii ma już mały potencjał do rozwoju na naszym kontynencie, w tym także w Polsce. Berga widzi potencjał hydroenergetyki w drodze do dekarbonizacji, ale głównie w Afryce, Azji i Ameryce Południowej, zwracając jednocześnie uwagę, że wymagana jest jednak szczególna uwaga w budowaniu nowej hydroenergetyki, aby złagodzić znaczne koszty środowiskowe i społeczne elektrowni wodnych.

Rysunek 1 Wykorzystany potencjał techniczny energetyki wodnej na poszczególnych kontynentach (Berga, 2016).

Badania zrealizowane w Serbii (Ciric, 2019) wskazują, że tymczasowy (przy budowie) i stały (przy użytkowaniu) negatywny wpływ małych elektrowni wodnych na ekosystem należy dokładnie przeanalizować i podjąć niezbędne działania na etapie planowania, aby go zminimalizować. Źle przeprowadzona analiza powoduje dyskredytuje małe elektrownie wodne jako źródło energii odnawialnej (Ciric, 2019). Wpływ małych elektrowni wodnych na środowisko pokazują obszernie w swojej pracy Pinho i in. (2007). Przeanalizowali oni cały cykl życia małych elektrowni wodnych (MEW) od budowy, przez okres funkcjonowania, na likwidacji kończąc. Pod uwagę wzięto zarówno wpływ na środowisko naturalne jak i na czynniki społeczno-gospodarcze. W badaniach tych przeanalizowano 13 małych elektrowni wodnych funkcjonujących w północnej i centralnej Portugalii, które zostały już ukończone i posiadały pełną dokumentację, która pozwoliła na ocenę ich funkcjonowania (skala oceny łącznej od 0 do 3,0). Na bazie szeregu wskaźników i podjętych działań łagodzących negatywny wpływ tych 13 MEW oceniono, że tylko dwie z tych elektrowni dostało dobrą ocenę, oznaczającą, że w przy planowaniu ich budowy i funkcjonowania uwzględniono wszystkie analizowane aspekty na zadowalającym poziomie. Ze wszystkich 13 analizowanych MEWów:

  • żadna nie miała oceny bardzo dobrej (łączna punktacja w zakresie 2,5-3,0) – gdy przy tworzeniu i funkcjonowaniu MEW uwzględniono wszystkie kryteria na wysokim poziomie,
  • dwie dostały ocenę dobrą (w zakresie 2,0-2,4; oba MEW dostały ocenę 2,0) – gdy uwzględniono wszystkie analizowane aspekty na zadowalającym poziom
  • pięć dostało ocenę dostatecznie dobrą (zakres 1,5-1,9) – gdy nie uwzględniono tylko części aspektów, a pozostałe na zadowalającym poziomie
  • trzy dostały ocenę dostateczną (zakres 1,0-1,4) – gdy większość analizowanych aspektów została uwzględniona, ale część z nich poniżej zadowalającego poziomu
  • trzy dostały ocenę słabą (zakres 0,5-1,0) – gdy znaczą większość analizowanych aspektów nie została uwzględniona
  • żadna nie dostała bardzo słabej oceny (zakres 0,0-0,4) – gdy większość aspektów (związanych z różnymi kryteriami) nie zostały uwzględnione, a pozostałe mają oczywiste braki;

Także badania MEW w Turcji wskazują, że pomimo zastosowania działania kompensującego w postaci przepławki, istnieją luki w stosunku do podstawowej dobrej praktyki dla wszystkich kryteriów ekologicznych i rekompensata strat środowiskowych jest niewystarczająca (Alp i in., 2020).

Częstym błędem w postrzeganiu oddziaływania MEW na środowisko jest stanowisko, że skoro są „małe” to mają mały wpływ. Jednak jak pokazują badania zrealizowane w Norwegii (Bakken i in., 2014), MEW zajmują mniej powierzchni na jednostkę wyprodukowanej energii (około 22 m2/MWh), czyli dwukrotnie mniej niż duże hydroelektrownie (około 45 m2/MWh), ale gdy weźmiemy pod uwagę obszar oddziaływania to w promieniu 5 km od hydroelektrowni to w przypadku MEW mamy powierzchnię 12 km2/GWh, a w przypadku dużych hydroelektrowni to około 4,5 km2/GWh. I mówimy tutaj o przypadku kraju, który ma dobre warunki do rozwoju hydroenergetyki. Analiza wpływu MEW na środowisko nie uwzględnia także skumulowanego efektu tych małych obiektów, które łącznie nie wnoszą wielkiego wkładu do krajowej sieci, a mają znaczący wpływ na sieć ekosystemów rzecznych. Aspekt skumulowanego efekty 27 MEWów w porównaniu do średniej dla dużej hydroenergetyki pokazali w swojej pracy Bakken i in. (2014).

Rysunek 2 Porównanie średniego oddziaływania dużej hydroenergetyki i skumulowanego efektu 27 Małych Elektrowni Wodnych w Norwegii na różne aspekty społeczno-środowiskowe (na podstawie Bakken i in., 2014).

Ponadto jak wskazuje  Jeff Opperman w swoim artykule w Forbes „mała” w „małej elektrowni wodnej” prawie zawsze odnosi się do mocy turbiny, a nie do rozmiaru tamy czy jazu, a to właśnie ich rozmiar decyduje o skali oddziaływania na środowisko.

Każda przegroda na rzece wpływa na zmianę charakterystyki przepływu, a to oddziałuje na cały rzeczny ekosystem powyżej i poniżej przegrody. Badania analizujące ten aspekt przeprowadzono na zbiorniku Gangkouwan na rzece Shuiyang w Chinach (Chen i in., 2015). Autorzy wskazują, że w ocenie wpływu hydroenergetyki na ekosystem rzeczny należy brać pod uwagę co najmniej godzinne zmiany wielkości przepływu, ponieważ analiza dobowych przepływów maskuje gwałtowne zmiany godzinnych przepływów, co związane jest ze zmiennym zapotrzebowaniem na energię w ciągu doby. Takie gwałtowne godzinne wahania przepływów negatywnie wpływają na szereg procesów ekohydrologicznych.

W wielu miejscach może też dochodzić do konfliktu interesów w dostępie do wody, szczególnie do nawodnień w rolnictwie, które na skutek zmiany klimatu i szeregu innych procesów coraz częściej sięga po zasoby wód powierzchniowych. Kolejnym wyzwaniem jest odpowiednia lokalizacja MEW, gdzie w obszarach nizinnych (dominujących w Polsce) trzeba wziąć pod uwagę naturalnie występujące okres niżówek i wysychanie małych cieków (Ciric, 2019), które z uwagi na zmianę klimatu wysychają coraz częściej.

Podsumowując małe elektrownie wodne są mniej emisyjnym źródłem energii niż spalanie paliw kopalnych, ale mają znacznie więcej wad niż energia produkowana z wiatru czy słońca. Ze względu na wszystkie powyższe zagadnienia jakim powinny sprostać MEW w tym związane ze zmianą klimatu, bezpieczeństwem energetycznym i utratą różnorodności biologicznej wód słodkich (Abazaj i in., 2016; Ba i in., 2011) – a warto w tym miejscu zaznaczyć, że utrata bioróżnorodności jest jednym z kluczowych wyzwań, obok zmiany klimatu, z jakim musimy się zmierzyć. Ze względu na wymagania środowiskowe jakie trzeba spełnić przy budowie MEW, ich potencjał w Polsce jest znikomy i ograniczony, bo wymogi te podnoszą znacząco koszty, przez co opłacalność takich instalacji może nie być korzystna dla inwestorów, a w świetle licznych wyzwań nie można pomijać aspektów środowiskowych takich inwestycji.

Pełny raport dostępny na stronie:

Raport „Małe elektrownie wodne w Polsce”

Wcześniej w temacie MEWów ukazały się teksty:

Wspólny środowiskowy mianownik energetyki wodnej.

Czy czysta energia rzeki jest rzeczywiście czysta?

Ciągłość ekosystemów rzecznych – konferencja PotamON 2019

Wesprzyj naszą działalność darowizną poprzez portal Patronite – https://patronite.pl/%C5%9AwiatWody

Literatura

  • Abazaj, J., Moen, Ø., and Ruud, A. (2016) Striking the Balance Between Renewable Energy Generation and Water Status Protection: Hydropower in the context of the European Renewable Energy Directive and Water Framework Directive. Env. Pol. Gov., 26: 409– 421. doi: 10.1002/eet.1710.
  • Alp, A., Akyüz, A., Kucukali, S., 2020. Ecological impact scorecard of small hydropower plants in operation: An integrated approach. Renew. Energy 162, 1605–1617. https://doi.org/10.1016/j.renene.2020.09.127
  • Ba, Ş., Ba, E., Sari, A., 2011. The principal negative environmental impacts of small hydropower plants in Turkey. African J. Agric. Res. 6, 3284–3290. https://doi.org/10.5897/AJAR10.786
  • Bakken, T.H., Aase, A.G., Hagen, D., Sundt, H., Barton, D.N., Lujala, P., 2014. Demonstrating a new framework for the comparison of environmental impacts from small- and large-scale hydropower and wind power projects. J. Environ. Manage. 140, 93–101. https://doi.org/10.1016/j.jenvman.2014.01.050
  • Berga, L., 2016. The Role of Hydropower in Climate Change Mitigation and Adaptation: A Review. Engineering 2, 313–318. https://doi.org/10.1016/J.ENG.2016.03.004
  • Chen, Q., Zhang, X., Chen, Y., Li, Q., Qiu, L., Liu, M., 2015. Downstream effects of a hydropeaking dam on ecohydrological conditions at subdaily to monthly time scales. Ecol. Eng. 77, 40–50. https://doi.org/10.1016/j.ecoleng.2014.12.017
  • Ciric, R.M., 2019. Review of techno-economic and environmental aspects of building small hydro electric plants – A case study in Serbia. Renew. Energy 140, 715–721. https://doi.org/10.1016/j.renene.2019.03.091
  • Opperman, J. 2018. The Unexpectedly Large Impacts Of Small Hydropower. Fobrbes, 10 sierpnia 2018 [dostęp online 4.01.2022 r.]
  • Pinho, P., Maia, R., Monterroso, A., 2007. The quality of Portuguese Environmental Impact Studies: The case of small hydropower projects. Environ. Impact Assess. Rev. 27, 189–205. https://doi.org/10.1016/j.eiar.2006.10.005

Zdjęcie wpisu: Mała elektrownia wodna na rzece Szprotawa w Henrykowie. Trzy pokolenia: elektrownia wodna współcześnie, wcześniej młyn murowany cegłą, dawniej młyn murowany kamieniem. (autor Maciej Boryna; licencja CC BY-SA 4.0; https://commons.wikimedia.org/wiki/File:Trzy_pokolenia_-Ma%C5%82a_elektrownia_wodna_na_rzece_Szprotawa_w_Henrykowie.jpg#/media/File:Trzy_pokolenia-_Ma%C5%82a_elektrownia_wodna_na_rzece_Szprotawa_w_Henrykowie.jpg)