Termin „odnawialne źródła energii” oznacza odnawialne, niekopalne źródła energii (energia wiatru, słoneczna, geotermiczna, falowa, pływów, wodna, biomasy, gazu z odpadów, gazu z zakładów oczyszczania ścieków i biogazów).

Każda elektrownia wodna niezaprzeczalnie pracuje dzięki energii wodnej stanowiącej źródło niekopalne i tym samym – w myśl przedstawionej definicji – stanowić powinna odnawialne źródło energii.

W przypadku elektrowni realizowanych na zrzutach wód technologicznych interpretacja ich statusu nie jest jednoznaczna, a interpretacje aktualnych regulacji prawnych najczęściej dyskwalifikują tego typu instalacje i odbierają im status odnawialnych źródeł energii. Czy jest to właściwe? Artykuł podejmuje próbę dyskusji i wskazania możliwości nadania elektrowniom wodnym na wodach technologicznych status OZE.

Co jest odnawialnym źródłem energii?

W myśl obowiązującej Ustawy z dnia 10 kwietnia 1997 roku Prawo Energetyczne, dokonującej w zakresie swojej regulacji wdrożenia m.in. w/w Dyrektywy 2001/77/WE, za odnawialne źródła energii uznaje się źródła wykorzystujące w procesie przetwarzania energię wiatru, promieniowania słonecznego, aerotermalną, geotermalną, hydrotermalną, fal, prądów i pływów morskich, spadku rzek oraz energię pozyskiwana z biomasy, biogazu pochodzącego ze składowisk odpadów, a także biogazu powstałego w procesach odprowadzania lub oczyszczania ścieków albo rozkładu składowanych szczątków roślinnych i zwierzęcych. Zmiana zapisu definicji źródeł odnawialnych z pierwotnej wersji „energia wodna” na „spadek rzek” wydaje się nieprecyzyjna. Wszystkie rzeki naturalne posiadają spadek. Istnienie różnicy poziomów pomiędzy źródłem a ujściem rzeki wymusza ruch wód. Wielkość spadku rzek wynika z uwarunkowań naturalnych i nie są to zwykle znaczne wartości (najczęściej wyraża się je w ‰).

Naturalne warunki krajowe odbiegają zdecydowanie od takich państw, jak Norwegia, która ma sieć hydrograficzną doskonałą dla rozwoju hydroenergetyki. Dlatego też aktualnie dostępne rozwiązania wyposażenia turbinowego elektrowni wodnych w Polsce wymagają istnienia budowli hydrotechnicznej w postaci budowli hydrotechnicznej przegradzającej ciek (jaz, zapora etc).

Wysokość piętrzenia budowli zależna jest od szeregu warunków lokalnych i trudno mówić tu o wykorzystaniu dosłownym „spadku rzek”. Jest to spad budowli hydrotechnicznej, a jego wartość nie zależy wyłącznie od naturalnego spadku rzeki. Dosłowne traktowanie definicji wg Ustawy Prawo Energetyczne powinno zatem nasunąć ryzykowną tezę: czy za źródła odnawialne nie powinny być uznawane wyłącznie instalacje pracujące w korycie rzek bez konieczności przegradzania cieku budowlą hydrotechniczną? Koncepcje takich rozwiązań (turbozespoły zakotwione w dnie lub na platformach pływających) są jednak w Polsce stosunkowo mało znane i praktycznie niestosowane.

Elektrownia wodna Rożnów. Fot. wikipedia

Wykluczenie pozostałych elektrowni, pracujących dzięki istnieniu budowli hydrotechnicznych, ze źródeł odnawialnych spowodowałoby załamanie rynku. Tak więc wg interpretacji Urzędu Regulacji Energetyki za źródła odnawialne uznawane są wszystkie elektrownie (zarówno przepływowe, jak i zbiornikowe) zlokalizowane na rzekach. Wszystkie one wykorzystują spadek budowli hydrotechnicznej, czyli spadanie wody z wyższego poziomu na niższy z wytracaniem energii potencjalnej na ciepło. Budowle hydrotechniczne służą do koncentracji tego spadku i w konsekwencji koncentracji mocy płynącej wody. Służą do transportu wody w poziomie (ekwipotencjalnie), czyli możliwie z najmniejszymi stratami energii potencjalnej, aby w wybranym miejscu ten skoncentrowany „spadek” wykorzystać w turbinie na energię mechaniczną, gdy tymczasem rzeka zamieniłaby ją na ciepło. Niestety mają również wpływ negatywny na środowisko – przegradzają ciek stanowiąc barierę dla migracji organizmów wodnych.

Elektrownie przyjazowe i derywacyjne

Elektrownie przyjazowe, lokalizowane w głównym nurcie rzeki – co do których w rozumieniu ustawy Prawo Energetyczne nie ma wątpliwości, że stanowią źródła odnawialne – są tylko jednym z powszechnie stosowanych rozwiązań hydroenergetycznych. Powszechnie znanym innym typem elektrowni wodnych są elektrownie derywacyjne, lokalizowane na tzw. obejściu. Najczęściej derywacje posiadają wlot i wylot do tego samego cieku, ale zdecydowanie nie jest to regułą, ani też wymogiem. Wykorzystanie różnicy poziomów dwoma przekrojami tej samej rzeki lub pomiędzy dwoma rzekami, zbiornikami naturalnymi lub sztucznymi jest jak najbardziej uzasadnione i stanowi dobry przykład optymalnego rozwiązania hydroenergetycznego. Elektrownie derywacyjne w rozmaitych rozwiązaniach hydrotechnicznych pracują w obszarze Polski i są zwykle uznawane za źródła odnawialne.

Elektrownie derywacyjne w małej skali, lokalizowane na tzw. młynówkach, są niezwykle często spotykane w obszarze Polski i pomimo, że de facto nie znajdują się na rzece (sama młynówka nie jest często nawet objęta Jednolitą Częścią Wód Powierzchniowych) są uznawane za elektrownie wodne i stanowią odnawialne źródło energii. W interpretacji zapisów Prawa Energetycznego skala derywacji nie stanowi żadnego kryterium.

Elektrownie na ciągach technologicznych

Zasadne zatem wydaje się postawienie pytania: co z elektrowniami zrealizowanymi na ciągach technologicznych wykorzystywanych np. do chłodzenia systemów elektrociepłowniczych jako specyficznym przykładem elektrowni na derywacji? Co w przypadku, gdyby turbina została zainstalowana na rurociągu odprowadzającym zużyte wody termalne? Pojawia się pytanie o „naturalny spadek wód” wykorzystany w celach energetycznych.

Dla wód powierzchniowych jest to łatwe do wytłumaczenia. Co w przypadku wód podziemnych? Czy dla wód pod ciśnieniem z samowypływem można by uznać, że odpływ tych wód do odbiorników powierzchniowych jest naturalny? Wydaje się, że wykorzystanie energetyczne zrzutu wody pobranej uprzednio z cieku lub wód podziemnych w celu np. chłodzenia układów elektrowni konwencjonalnej stanowić powinno przykład możliwie maksymalnego wykorzystania funkcji przepływającej wody. Próby interpretacji indywidualnie dobierane dla poszczególnych instalacji mogłyby stać się optymalnym rozwiązaniem dla rozwoju hydroenergetyki polskiej. Wykluczenie wszystkich tego typu instalacji z sektora OZE nie znajduje uzasadnienia. Odzyskanie energii w trakcie zrzutu wód wydaje się rozsądne i zgodnie z zasadą niemarnowania energii powinno stać się powszechnie stosowaną praktyką.

Zasadniczym elementem wspomagającym realizację tego typu instalacji jest jednak status odnawialnego źródła energii dający dodatkowe zyski finansowe i poprawiający ekonomikę przedsięwzięcia. Bez takiego statusu i dodatkowego wsparcia w postaci świadectw pochodzenia z OZE, instalacje takie nie znajdują uzasadnienia ekonomicznego. W skali kraju przyznanie takiego statusu instalacjom na wodach technologicznych wyraźnie poprawiłoby produkcję energii elektrycznej z OZE.

OZE według ustawy prawo energetyczne

Z technicznego punktu widzenia, dla uznania energii z elektrowni wodnej za energię odnawialną nie ma znaczenia fakt dodatkowego wykorzystania gospodarczego wody w różnych procesach na derywacji, pod warunkiem jednak, że energia potencjalna i kinetyczna wody doprowadzonej do turbin nie została powiększona w tych procesach o energię ze źródeł nieodnawialnych. Kwestią wymagającą wyjaśnienia jest pojęcie definicji „źródeł odnawialnych” wg Ustawy Prawo Energetyczne. Źródło odnawialne tj. niewyczerpywalne i uzupełniające swoje zasoby w sposób naturalny. Tym samym energetycznie wykorzystywana woda pochodzić powinna z zasobów naturalnych wód powierzchniowych lub podziemnych (przy czym stopień odnawialności wód podziemnych odpowiadać powinien poborowi tych wód – w przeciwnym przypadku trudno uznać to źródło za odnawialne). Korzystanie z wód dla celów technologicznych w świetle prawa krajowego odbywa się zazwyczaj z wód powierzchniowych. W przypadku korzystania z wód podziemnych, jako wód objętych wyższym stopniem ochrony, udowodnić należy brak możliwości korzystania z wód powierzchniowych.

elektrownia wodna

Elektrownia Wodna w Pilchowicach.

Prawo Energetyczne wskazuje, że metodologię i definicje stosowane przy wyliczaniu udziału energii ze źródeł odnawialnych określa rozporządzenie Parlamentu Europejskiego i Rady (WE) nr 1099/2008 z dnia 22 października 2008 r. w sprawie statystyki energii (Dz. U. L304 z 14.11.2008). Rozporządzenie to w załączniku B w rozdziale 5 jako energię ze źródeł odnawialnych na pierwszym miejscu wymienia „energię wodną” jako „energię potencjalną i kinetyczną spadku wód przekształcaną w energię elektryczną przez hydroelektrownie, z uwzględnieniem elektrowni pompowo-szczytowych”. Definicja ta jako źródła odnawialne uznaje wszystkie instalacje odzysku energii z wody w hydroelektrowniach tj. w obiektach elektrowni wodnych. Trudno mówić o dosłownym spadku rzek, a raczej spadzie budowli piętrzącej wchodzącej lub też o nachyleniu rurociągu i powstającej w jego wyniku różnicy ciśnień. Prawo Energetyczne wskazuje również jednoznacznie, że celem Ustawy jest tworzenie warunków do zrównoważonego rozwoju, zapewnienia bezpieczeństwa energetycznego, oszczędnego i racjonalnego użytkowania paliw i energii, rozwoju konkurencji, przeciwdziałania negatywnym skutkom naturalnych monopoli, uwzględniania wymogów ochrony środowiska, zobowiązań wynikających z umów międzynarodowych oraz równoważenia interesów przedsiębiorstw energetycznych i odbiorców paliw i energii. Elektrownie wodne korzystające z wód technologicznych wpisują się doskonale we wszystkie z wymienionych celów.

Wymagania unijne

Inwestycje w energetykę odnawialną uznawane są w świetle Dyrektywy Parlamentu Europejskiego i Rady 2009/28/WE z dnia 23 kwietnia 2009 r. w sprawie promowania stosowania energii ze źródeł odnawialnych, jako źródło energii promowane ze względu na troskę o środowisko. W celu potwierdzenia pierwszeństwa źródeł energii uznanych za odnawialne i przyjazne środowisku, Dyrektywa nakłada obowiązek wytwarzania energii odnawialnej, w tym w szczególności dla Polski wynoszącym 15% końcowego zużycia energii brutto w 2020 roku. W świetle zobowiązań unijnych w Polityce Energetycznej Polski do 2030 roku wskazano, że podstawowymi kierunkami polskiej polityki energetycznej jest m.in. rozwój wykorzystania odnawialnych źródeł energii, który ma istotne znaczenie dla realizacji podstawowych celów polityki energetycznej. Zwiększenie wykorzystania tych źródeł niesie za sobą większy stopień uniezależnienia się od dostaw energii z importu. Promowanie wykorzystania OZE pozwala na zwiększenie stopnia dywersyfikacji źródeł dostaw oraz stworzenie warunków do rozwoju energetyki rozproszonej opartej na lokalnie dostępnych surowcach.

Polityka energetyczna państwa obejmuje utrzymanie mechanizmów wsparcia dla producentów energii elektrycznej ze źródeł odnawialnych np. poprzez system świadectw pochodzenia. Najważniejszym elementem polityki energetycznej realizowanym na szczeblu regionalnym i lokalnym powinna być m.in. maksymalizacja wykorzystania istniejącego lokalnie potencjału energetyki odnawialnej, zarówno do produkcji energii elektrycznej, ciepła, chłodu, produkcji skojarzonej, jak również do wytwarzania biopaliw ciekłych i biogazu. Aktualnie świadomość korzyści wynikających z pozyskiwania energii ze źródeł odnawialnych znacznie wzrosła, wprowadzono uregulowania prawne w tym zakresie, a promocja takich instalacji poparta została unijnymi wymogami w zakresie udziału źródeł odnawialnych w produkcji energii elektrycznej w krajach członkowskich. Tym samym realizacja m.in. elektrowni wodnych stała się nie tylko inwestycją ekologiczną, ale wręcz koniecznością w świetle zobowiązań Polski względem UE.

Elektrownie na wodach technologicznych rozproszone na terenie kraju, przyczynić by się mogły znacznie do osiągnięcia wymogów unijnych. W kontekście ewentualnych kar, które grożą Polsce za nieosiągnięcie wymaganego udziału produkcji energii odnawialnej w całkowitej produkcji energii elektrycznej, rezygnacja z rozwinięcia tego sektora OZE jest decyzją niezrozumiałą. Urząd Regulacji Energetyki, jako organ opierający swą działalność na wytycznych polityki energetycznej Polski, powinien czynnie wspierać sektor OZE oraz poszukiwać i proponować możliwe rozwiązania techniczne i prawne pozwalające na klasyfikację jak największej ilości takich instalacji jako źródła odnawialne.

Podsumowanie

Reasumując, stwierdzić należy, że elektrownie wodne w Polsce nie pracują dzięki dosłownie rozumianej definicji „spadku rzek”. Rozmaite stosowane rozwiązania hydrotechniczne (zapory, jazy, derywacje etc.) pozwalają przedmiotowy „spadek rzek” wykorzystywać optymalnie z uwzględnieniem warunków lokalnych. Wykorzystanie sztucznych kanałów (zarówno klasycznych derywacji na jednej rzece, jak i łączników dwóch rzek) jest często wysoce korzystne energetycznie i powszechnie uznawane za odnawialne wykorzystanie energii wód płynących. Dodatkowe wykorzystanie pobranej wody, na ciągu technologicznym jej przesyłu np. do celów chłodniczych stanowi jedynie dodatkowe korzystanie z tych wód. Przy zachowaniu zasady niezmieniania energii tych wód w sposób znaczący, tak aby można zachować jej energię naturalną, zasadnym wydaje się niepozbawianie tego typu instalacji hydroenergetycznych statusu OZE.

Elektrownia wodna Solina. Fot. wikipedia

Instalacje takie mają dodatkowy pozytywny aspekt środowiskowy – często nie wymagają realizacji dodatkowych budowli hydrotechnicznych ingerujących w ekosystem cieku naturalnego. W stanie aktualnym polskich uwarunkowań prawnych, energetyczne zagospodarowanie odprowadzanych do odbiorników wód technologicznych nie osiada statusu OZE. Artykuł stanowi krytyczny przegląd obowiązujących definicji oraz ich interpretację wskazującą, że przynajmniej część z takich instalacji mogłaby ten status uzyskać. Rozwój sektora OZE w takich uwarunkowaniach mógłby wydatnie przyczynić się do wypełnienia zobowiązań unijnych, wspomóc bilanse ekonomiczne przedsiębiorstw korzystających z wody oraz pozwolić na efektywne zagospodarowanie odprowadzanych wód. Obecnie energia tych wód nie jest odzyskiwana, co wydaje się marnotrawieniem jej potencjału, który w skali kraju mógłby być znaczący.

Autorzy:
Agnieszka Operacz Uniwersytet Rolniczy w Krakowie
Barbara Tomaszewska Akademia Górniczo-Hutnicza w Krakowie

Redakcja GLOBEnergia