W ramach cyklu traktującego o ekologicznych źródłach energii, rozpatrywaliśmy już opłacalność instalacji wykorzystujących energię słoneczną, wiatrową oraz biomasę[1]. Wszystkie trzy okazały się być nieopłacalnymi w stosunku do tradycyjnych nośników energii. Dzisiaj przyjrzymy się, czy i w jaki sposób można wykorzystać potencjał, jaki niesie ze sobą woda. Czy jej wykorzystywanie jest podyktowane przez czynniki ekonomiczne?
Jako źródło energii woda była wykorzystywana w Polsce już w XII w., a pierwsze ślady stosowania kół wodnych sięgają aż XX w. p.n.e., gdy w Babilonii wykorzystywano je do nawadniania pól uprawnych. Od tamtego czasu zarówno sposób ich wykorzystania, jak i budowa uległy znacznym zmianom. Koła wodne o niewielkiej sprawności zostały zastąpione przez zaawansowane technologicznie turbiny montowane w różnych typach hydroelektrowni, które są na tyle zróżnicowane, by dopasować się do stawianych im wymagań. W średniowieczu wykorzystywane do napędzania urządzeń w kuźniach, tartakach i młynach wodnych, obecnie służą nie tylko pozyskiwaniu czy magazynowaniu energii, ale również pełnią funkcję rekreacyjną, czy przeciwpowodziową. Duże znaczenie zdaje się mieć również ich aspekt ekologiczny. Rządy dofinansowują powstawanie i funkcjonowanie takich elektrowni w ramach ograniczania produkcji szkodliwych tlenków, powstających podczas spalania węgla. Szeroko dyskutowane są takie zagadnienia jak naruszanie równowagi biologicznej czy zmiany krajobrazu; eksponowane bywają zarówno korzyści, jak i zagrożenia dla środowiska. Inwestorzy zmuszani są do budowy kosztownych przepławek dla ryb.
Dla nas jednak liczą się nie prospołeczne, czy ekologiczne aspekty, a przynajmniej nie przede wszystkim. Przecież żyjemy w społeczeństwie egoistów. Nie wymagamy od siebie troski o środowisko naturalne czy zdrowie, zadowolenie, wygodę innych ludzi. Zazwyczaj, przy takich inwestycjach każdy z nas bierze pod uwagę jako pierwsze to, co sam może zyskać. Dopiero, gdy nasze przedsięwzięcie zakończy się fiaskiem, zamiast przyznać się do porażki, możemy zacząć triumfalnie, z fałszywym uśmiechem na ustach, głosić, wmawiając przy okazji sobie, jak to dbamy o dobro przyszłych pokoleń, przyczyniając się do ograniczenia zanieczyszczeń. Takiego scenariusza jednak nikt nie zakłada; każdy szanujący się inwestor dokładnie oblicza koszty inwestycji, niestety, nie wszystko jest w stanie uwzględnić. Natura jest wciąż siłą, której nie udało nam się do końca zbadać, tak samo, jak zachowań innych ludzi, mogących pokrzyżować nasze plany.
Policzmy więc szacunkowo, czy i ile jesteśmy w stanie zarobić, decydując się na zainwestowanie w małą elektrownię wodną. W Polsce i większości krajów europejskich jest to taka, której moc zainstalowana jest mniejsza niż 5 MW.
Całkowity koszt naszego przedsięwzięcia w dużej mierze zależy od geologicznych i hydrologicznych uwarunkowań miejsca, w którym elektrownia ma działać. Szacuje się, że za każdy kW, z którym ma pracować nasza instalacja trzeba zapłacić od 4 do 20 tys. zł. W naszych warunkach (a nie posiadamy ich zbyt wiele sprzyjających tego typu działaniom) kwota ta przeważnie przekracza 10 tys. zł/kW. Załóżmy więc, że 1 mln zł będzie kwotą, za którą uda nam się postawić naszą elektrownię o mocy 0,1 MW (te o mniejszej mocy uważane są za nieopłacalne).
By zminimalizować ten koszt, możemy dodatkowo postarać się o dofinansowanie z Regionalnego Programu Operacyjnego, z Funduszy Europejskich lub ze środków Wojewódzkiego Funduszu Ochrony Środowiska i Gospodarki Wodnej. Należy od razu zaznaczyć, że dofinansowanie to zależy od wielu czynników i za każdym razem należy dokładnie sprawdzić czy i w jakiej wysokości będziemy mogli z takiej subwencji skorzystać (np. nie w każdym województwie przewidziano dotacje do elektrowni wodnych, a w części nie dofinansowuje się przedsiębiorców, a jedynie jednostki publiczne).
Przyjmijmy więc pesymistyczną wersję wydarzeń – wszystkie koszty ponosimy sami. Ponadto, jeżeli zamierzamy sprzedawać energię, będziemy musieli zapłacić za przyłączenie do sieci energetycznej, czego koszt jest określany przez lokalny zakład energetyczny, a zależy w dużym stopniu od stanu sieci i jest najczęściej wydatkiem rzędu kilkudziesięciu tysięcy zł.
Ile natomiast możemy spodziewać się rocznych przychodów? Średnio mała elektrownia wodna pracuje z pełną mocą przez 5000÷8000 h w ciągu roku. Przyjmując 6000 godzin, uzyskamy energię 600 MWh rocznie. Jako że z każdej wyprodukowanej kWh jesteśmy w stanie uzyskać 0,2 zł za sprzedaż energii oraz 0,27 zł ze sprzedaży świadectw pochodzenia energii, nasza elektrownia będzie przynosić zysk brutto równy 282.000 zł. Odejmując od tego około 10%, które musimy poświęcić na bieżące remonty i koszty eksploatacji, otrzymamy przychód równy ok. 254 tys. zł rocznie. Kwota całkiem zadowalająca, gwarantująca zwrot kosztów po kilku latach. Przyjrzyjmy się jeszcze, jak do niej dojść, czyli procesowi powstania małej elektrowni wodnej, bo zanim zaczniemy czerpać z niej korzyści czeka nas całkiem długa droga.
Wybudowanie hydroelektrowni składa się z kilku etapów. Najpierw musimy wybrać odpowiednią lokalizację. Wbrew pozorom jest to dosyć trudne, a właśnie głównie od tego zależy opłacalność całej inwestycji. Pod uwagę powinniśmy wziąć przede wszystkim spadek wody i objętość strumienia wody przepływającej w ciągu sekundy, ponieważ to głównie od tych dwóch parametrów zależy, z jaką mocą będzie działać nasza elektrownia. Im wyższe będą oba parametry, tym większą moc będziemy mogli uzyskać. Warto również zbadać roczną zmienność przepływu. Najlepiej, by była ona niewielka, bo moc elektrowni przepływowych jest uzależniona od chwilowego przepływu wody i nie osiąga większej mocy niż on na to wskazuje. Możliwość taką posiada elektrownia zbiornikowa, lecz wymaga postawienia zapory, przez co jest o wiele droższa w budowie niż przepływowa. Od powyższych czynników zależy również model turbiny. Do wyboru mamy dwa typy. Pierwsza kategoria, obejmująca między innymi turbiny Francisa, Deriaza i Kaplana, jest wykorzystywana przy małym i średnim spadku wody. Wyżej wymienione urządzenia noszą nazwę turbin reakcyjnych, czy inaczej zaporowych, a energia dzięki nim uzyskiwana pochodzi z energii kinetycznej wody i jej ciśnienia. Drugim rodzajem są turbiny akcyjne, nazywane niekiedy natryskowymi, gdzie przetworzeniu ulega tylko energia kinetyczna wody, gdyż jest ona doprowadzana pod ciśnieniem atmosferycznym. Są one wykorzystywane, gdy spadek wody jest duży. Zaliczamy do nich turbiny Peltona, Turgo oraz krzyżową. Najpopularniejszą i możliwą do dostosowania do prawie każdych warunków jest turbina Kaplana. Jest ona również najbardziej efektywna, jeżeli spad jest mniejszy niż 35 m, w pozostałych przypadkach lepsze wyniki osiąga turbina Deriaza. Stąd o wyborze odpowiedniego modelu turbiny, który jest przeważnie dostosowywany do jednostkowych zapotrzebowań i możliwości, powinien zadecydować fachowiec o kierunkowym wykształceniu.
Analizując lokalizację hydroelektrowni, powinniśmy przyjrzeć się również możliwości postawienia lub wykorzystania istniejącej budowli piętrzącej. Stanowi ona znaczny procent kosztów, które będziemy musieli ponieść, i dlatego wielu właścicieli małych elektrowni wodnych starało się wydzierżawić teren z istniejącym na rzece jazem.
Gdy już poddamy szczegółowej analizie potencjalne miejsce i oszacujemy możliwości jego wykorzystania, konfrontując to wszystko z naszymi możliwościami finansowymi, czeka nas żmudny proces uzyskiwania odpowiednich pozwoleń. Średnio trwa on od roku do czterech lat. W tym czasie najpierw nasz projekt musi zostać poddany ocenie oddziaływania na środowisko, a gdy wreszcie uzyskamy jej pozytywny wynik, możemy ubiegać się o pozwolenie wodnoprawne i na końcu o pozwolenie na budowę. Nie zapomnijmy również, by uzyskać koncesję na wytwarzanie energii z OZE, co jest niezbędne, by później zostać przyłączonym do sieci energetycznej, a także otrzymywać świadectwa pochodzenia energii. Jeżeli szczęśliwie przebrniemy przez powyższy proces, możemy rozpocząć wprowadzanie w życie naszego projektu, co trwa około roku, dwóch. Jak więc możemy zauważyć, wybudowanie małej elektrowni wodnej, jest przedsięwzięciem skomplikowanym, czasochłonnym i wymagającym samozaparcia oraz sporych nakładów finansowych. Czy przyniesie nam zatem zyski i po jakim czasie?
Na podstawie powyżej przedstawionych danych łatwo możemy obliczyć, że przy dobrze zaprojektowanej i przeprowadzonej inwestycji praktycznie po czterech latach od uruchomienia elektrowni jej koszt się nam zwraca. Kolejne zaś lata to już czysty zysk. Pamiętajmy przy tym, że wyliczenie to przeprowadziliśmy dla sytuacji, gdy ponosimy 100% kosztów inwestycji. A jeżeli uda się nam pozyskać dodatkowe środki z Funduszy lub RPO, to nasza elektrownia może przynosić zyski nawet po dwóch latach od jej uruchomienia.
Co więcej takie źródło uzyskiwania energii, nie zatruwa powietrza i przyczynia się do redukcji zanieczyszczeń, które są transportowane wraz z rzeką.
Śmiało można więc stwierdzić, że w przypadku małych elektrowni wodnych ekologia i ekonomia idą ze sobą w parze. I choć w wielu dziedzinach życia ekologia kłóci się z ekonomią, to w naszym przypadku widzimy, że jest możliwa ich harmonijna koegzystencja.
I tak, w stosunku do wcześniej prezentowanych ekologicznych technologii pozyskiwania i przemiany energii, właśnie woda wygrywa i najwcześniej przyniesie dodatnie wyniki ekonomiczne. Najwcześniej, co jednak jak pokazuje życie – nie od razu. A jeżeli bardzo się nam spieszy, spróbujmy poszukać w Internecie ofert sprzedaży działających już elektrowni z odpowiednimi pozwoleniami – może to okazać się całkiem dobrym rozwiązaniem.
Widać, że przyjęte przez nas rozwiązanie związane z wykorzystaniem przepływu wody zadowoli zarówno ekologa, jak i ekonomistę. Oby więcej takich rozwiązań. Szukajmy dalej…
[1] patrz – BzG 3,4/2011