Rozwój hydroenergii – energia spadków wód

Energia jest jednym z czynników sterujących życiem na Ziemi. Zapewnia działanie maszyn, gotuje nasz pokarm i utrzymuje cały system gospodarczy. Bez ogromnego nakładu energii w formie nawozów i pestycydów rolnictwo byłoby znacznie mniej wydajne. Dzięki eksploatacji paliw kopalnych stanowiących związaną biologicznie w ciągu tysiącleci energię słoneczną byliśmy w stanie budować i napędzać cywilizację przemysłową, która radykalnie różni się od wczesnej cywilizacji. Jednakże z powodu ograniczonej ilości ropy naftowej, węgla i gazu, coraz poważniej myśli się
o alternatywnych źródłach energii. Żeby mieć pewność, iż wystarczy jej na bezpieczne przeprowadzenie ludzkości przez XXI wiek, trzeba rozwinąć wiele odnawialnych źródeł energii. Spadająca woda wytwarza 20% światowej energii elektrycznej, około 7% całkowitego zapotrzebowania na energię. Ciągle jest wykorzystywana w stopniu niedostatecznym (kraje rozwijające się wykorzystują tylko 7% tego potencjału). Koła wodne poruszane płynącą lub spadającą wodą bezpośrednio nie wytwarzają energii elektrycznej. Służą do tego turbiny wodne. Woda magazynowana jest w zbiorniku i dopiero doprowadzana do koła połączonego z generatorem. Nacisk spadającej wody obraca koło wystarczająco szybko do produkcji energii elektrycznej.

Przez ostatnich 30 lat przemysł hydrotechniczny przeżywał boom. Skutkiem tego ponad 40 000 wielkich tam reguluje obecnie przepływy światowych rzek: niektóre z nich były zbudowane w celu wytwarzania energii, inne aby dostarczyć wodę do nawadniania, a jeszcze inne - jako część programów przeciwpowodziowych.
Do Polski jednak ów boom jakby nigdy nie dotarł. Mieliśmy wielkie plany regulacji Wisły i dalszej regulacji Odry. Szczególnie głośno było o nich w latach siedemdziesiątych, w latach osiemdziesiątych możliwość regulacji rzek przyblokował kryzys gospodarczy. Poważna dyskusja na temat inwestycji hydrotechnicznych wróciła na forum publiczne dopiero w latach dziewięćdziesiątych. Obserwując sejmowy tryumf projektu budowy zapory w Nieszawie (będącego elementem Projektu kaskadyzacji dolnej Wisły) oraz rosnące w siłę lobby popierającego rządowy Pogram dla Odry 2006 (który przewiduje budowę dwóch stopni wodnych na Odrze) można powiedzieć, że z początkiem nowego millenium idą lepsze czasy również dla przemysłu hydrotechnicznego w Polsce. Wątpliwości wokół polskich tam pojawiają się wraz z obserwacją ogólnoświatowych trendów w tej dziedzinie. Na świecie boom
na budowę wielkich tam wyraźnie się załamał z początkiem lat 90.
Gdzie szukać przyczyny załamania hydrotechnicznego? Dla ludzi bezpośrednio dotkniętych wielkimi projektami, tamy oznaczały najczęściej wiele cierpienia. Były również (co bardziej przekłada się na warunki polskie) przyczyną ogromnych szkód ekologicznych: siedliska dzikiej przyrody zostały zniszczone, obszary podmokłe w dolnych biegach rzek ucierpiały z powodu zmniejszonego przepływu, a ujścia rzek pozbawione zostały witalnych osadów mułu. Tam, gdzie tamy budowano w celu produkcji energii elektrycznej, usprawiedliwiano to w ten sposób, że dostarczają energii taniej, niezawodnej i ekonomicznej - stwierdzenie kwestionowane od długiego czasu przez krytyków. Krytycy podkreślali, że pomyłki w projektach budowy tam i zbyt optymistyczne oceny wyników ich działania spowodowały, że stały się one kosztownymi i bezużytecznymi obiektami, obarczając szczególnie kraje Południa ogromnymi długami, które w końcu zawsze spłacają biedniejsze warstwy społeczne poprzez cięcia w wydatkach publicznych na opiekę medyczną, edukację i inne usługi.
Znacznie zmieniły się perspektywy budowy następnych wielkich tam, potwierdzając niepokoje, od długiego czasu odczuwane przez ich krytyków, co do ich efektywności
i powodując spiralę zastoju w przemyśle hydrotechnicznym. Społeczności dotknięte budową tam stają się coraz skuteczniejsze w blokowaniu destrukcyjnych projektów. Wzrastające zaniepokojenie społeczne, dotyczące środowiskowego i społecznego wpływu tam spowodowało, że wiele agencji rozwoju - takich jak Bank Światowy
obcina fundusze na budowę wielkich tam lub wycofuje się z nich zupełnie.
W konsekwencji przemysł hydrotechniczny jest coraz bardziej pozbawiany subwencji publicznych.
Sektor infrastruktury energii jest coraz bardziej otwierany dla inwestorów prywatnych, z których niewielu okazało chęć inwestowania w wielkie projekty hydrotechniczne, które postrzegane są jako przedsięwzięcia o wysokim stopniu ryzyka, a niskiej stopie zwrotu. Rośnie zgoda co do faktu, że energia wodna ma niewielkie możliwości uzyskania wsparcia finansowego, potrzebnego do sprostania rosnącej konkurencji na rynku energetycznym. Oczekuje się, że wzrost w przemyśle hydrotechnicznym wyniesie tylko 4% rocznie na całym świecie w okresie następnych 20 lat - dużo mniej, niż w innych gałęziach przemysłu energetycznego, co stanowi ostry kontrast z odnawialnymi źródłami energii, które rosną w tempie 10-20% rocznie. Rzeczywiście, bez wsparcia społecznego i przypływu nowych funduszy publicznych, jak sądzi obecnie wielu komentatorów, wielki przemysł budowy tam może wkrótce stać się przestarzały.
Kluczem do szybkiego zaniku tego przemysłu była rosnąca opozycja publiczna na całym świecie wobec wielkich tam. Dla przykładu: w Szwecji, Szwajcarii i Norwegii szeroka opozycja publiczna spowodowała zatrzymanie realizacji wszystkich projektów, oprócz najmniejszych. We Francji proponowana budowa tamy Serra de la
Fare na rzece Loarze została zarzucona w 1994 r. Przemysł hydrotechniczny jest coraz bardziej postrzegany przez opinię publiczną jako nieodpowiedzialny, a poprzednio marginalizowane obawy, dotyczące ekologicznego i społecznego wpływu tam, przesunęły się obecnie w centrum uwagi. Publiczny portfel dla budowy tam na świecie zamyka się. Skandale i prowadzone
na szeroką skalę protesty ludności, dotkniętej skutkami budowy tam i ich zwolenników na całym świecie, przyczyniły się do wywierania silnego nacisku
na przemysł hydrotechniczny. Nawet wielu wybitnych zwolenników budowy rozczarowuje się do tam coraz bardziej. Z finansowania budowy tam wycofuje się wspomniany wcześniej Bank Światowy. Ze średniej 26 tam sponsorowanych
w latach 1970-1985, Bank zszedł do 4 na rok w latach 90. W wyniku rosnącej świadomości społecznej, dotyczącej społecznego i środowiskowego wpływu wielkich (hydrologicznych) projektów, ryzyko tych przedsięwzięć stało się "zbyt wysokie". Ponadto Bank obecnie przyznaje, że oczekiwane korzyści ekonomiczne często są wątpliwe. Ponieważ fundusze państwowe kurczą się, przemysł musiał zwrócić się do inwestorów prywatnych - funduszy emerytalnych, banków i udziałowców w celu uzyskania środków na realizację projektów hydroenergetycznych. Zwrot w stronę rynku nie zakończył się jednak sukcesem. Jednym z powodów jest fakt, że hydroenergia postrzegana jest jako inwestycja narażająca na ryzyko finansowe, co sprawia, że tamy są mniej atrakcyjną inwestycją, niż inne projekty energetyczne - za wyjątkiem nuklearnych. Szczególnie, że projekty tam są znane z przekraczania kosztów i opóźnień w terminach realizacji. W 70 wielkich projektach budowy tam finansowanych przez Bank Światowy ich koszty przekraczały średnio o 27% szacunkowe kosztorysy (poprawione o wskaźnik inflacji), co dla porównania było prawie 5 razy wyższe od średniego przekroczenia kosztów w zakładach opalanych węglem i inną energią cieplną. Nieprzewidziane czynniki geologiczne (które rzadko występują w innych projektach) i wzrost kosztów, które powodują, są normą, a nie wyjątkiem. Przekraczane kosztów jest szczególnie niszczące dla rachunku ekonomicznego tam: chociaż koszty operacyjne są bardzo niskie, koszty ich budowy są niezwykle wysokie stanowią około 80 % kosztów ogółem całego okresu funkcjonowania tam (wyłączając z tego, jak zawsze stosuje się w obliczeniach dotyczących tam, koszty likwidacyjne!). Opóźnienia w terminach realizacji są również wspólną cechą wielkich projektów hydroenergetycznych. Realizacja 49 hydro-projektów zweryfikowanych przez Departament Przemysłu i Energetyki Banku Światowego w 1990 r. zajęła średnio 5 lat i 8 miesięcy - o 14 miesięcy więcej, niż przewidziano w początkowych szacunkach. Jak przy przekroczeniu kosztów, opóźnienia w terminie realizacji mogą mieć destrukcyjny wpływ na efekt ekonomiczny projektu poprzez opóźnienie okresu, w którym zyski ze sprzedaży elektryczności i dostawy wody mogą zacząć spłacać koszty obsługi długów. Bank Światowy zauważa, że opóźnienie zysku o jeden rok zredukuje różnicę między planowanymi korzyściami a kosztami niektórych projektów prawie o jedną trzecią; dwuletnie opóźnienie - o więcej, niż połowę. Na całym świecie wielkie projekty hydroenergetyczne wyraźnie zawiodły w wytwarzaniu początkowo zaplanowanej ilości energii. Tama Asuan w Egipcie np. była zaplanowana na wytwarzanie 10 000 gigawatów godzin na rok (GWh/r): rzeczywista produkcja wynosi 7 161 GWh/r. Zapora Itaipu na granicy brazylijsko-paragwajskiej osiągnęła średni wynik 63.839 GWh/r w stosunku do przewidywanych 79 000 GWh/r, a Aksombo w Ghanie - 3 597 GWh/r w stosunku do przewidywanych 5 400 GWh/r.(34)
Czynniki, które wpływają na produkcję tam, to również okresowe przerwy związane z naprawami i utrzymaniem, a szczególnie sezonowe i roczne zmiany w przepływie - jeśli nie ma wystarczającej ilości wody dla poruszania turbinami zapory, nie wytwarza ona energii. Faktycznie, czynniki hydrologiczne są najpowszechniejszym powodem, dla którego tamy nie osiągają planowanej wydajności.
W Tajlandii np. niższe, niż przewidziano opady i wyższy wyciek wody przez wapniowe podłoże spowodował, że największy zbiornik kraju Srinakharin, ukończony w 1977 r., nigdy nie został napełniony. W 1991 r. - 25 największych tam Tajlandii osiągnęło w sumie mniej, niż połowę swej wydajności; w następnym roku liczba ta spadła do ponad jednej trzeciej. Finansowane przez Bank Światowy tamy Bhumibhol i Sirikit, które napełniły drugi i trzeci co do wielkości zbiorniki w Tajlandii w sumie wykorzystywane były t ylko w 7 % swej objętości w marcu 1994.
O wiarygodności oszacowań firm na temat wydajności tam decyduje wiarygodność informacji na temat przepływu wody. Niestety, dane na temat przepływu wody nie istnieją dla większości rzek świata. Same informacje na temat opadów deszczowych nie mogą ich zastąpić. Szczególnie na terenach suchych lub półsuchych opady deszczu i przepływ rzeki mogą się tak bardzo różnić w czasie, że nawet "średnie" oparte na wiarygodnych danych, pochodzących z wielu dziesiątek lat, mogą mieć niewielką wartość w celu przewidywania przyszłych przepływów.
Globalne ocieplenie klimatu może pogorszyć kłopoty budowniczych tam, ponieważ nawet niewielkie zmiany klimatu wystarczają, aby znacznie zmienił się typ opadów deszczu i hydrologia, co zwiększa nieprzewidywalność wytwarzania energii.
Projektanci tam pracują przy założeniu, że historyczne zmienne hydrologiczne - takie, jak średni roczny przepływ rzeki, roczna zmienność przepływu i sezonowa dystrybucja przepływu rzeki - są wiarygodnymi wytycznymi na przyszłość.
Jednak wraz z nasileniem się procesu globalnego ocieplenia klimatu istnieje prawdopodobieństwo znacznych zmian w sezonowych i rocznych typach opadów i innych czynnikach mających wpływ na opady. Obliczenia ilości wody do poruszania turbin tam, maksymal nego przepływu, który będzie musiał przejść przez przepusty i szybkości, z jaką zbiorniki napełniają się osadami staną się więc coraz mniej wiarygodne.
Tak samo problematyczne są również wyższe, niż oczekiwano stopnie przepływu, które mogą narazić na niebezpieczeństwo strukturę tam lub powodować przelewanie się wody i powodzie. Z debaty Międzyrządowej na temat Zmian Klimatu ONZ
z 1991r.:
"Zwiększony odpływ spowodowany zmianami klimatu może potencjalnie stanowić poważne zagrożenie dla bezpieczeństwa istniejących tam z niedoróbkami projektowymi. Kryteria projektowania tam mogą wymagać weryfikacji w celu wprowadzenia doń czynnika zmian klimatycznych.
"Dlatego globalne ocieplenia może wpłynąć na zmniejszenie bezpieczeństwa tam i obniżenie ich sprawności operacyjnej zaprojektowanej przez budowniczych.."
Brak wiarygodnych danych jednak nie powstrzymał zwolenników tam od szalonych stwierdzeń na temat produkowanej przez nie energii. Chociaż Bank Światowy szacuje, że średni współczynnik wykorzystania mocy elektrowni - rzeczywista wydajność w stosunku do planowanej wydajności - dla tam w krajach rozwijających się w latach 80 wynosił około 49 % (w porównaniu do średniego współczynnika wykorzystania mocy 65 % w elektrowniach wykorzystujących paliwo kopalne w USA), wiele z obecnie promowanych hydro-projektów przyjmuje dużo wyższe poziomy wydajności. Planowany dochód z tamy Nam Theum 2 w Laosie np. oparty jest na projekcie tamy o mocy 681 MW, wytwarzającej średnio 4 864 GWh/r, a współczynnik wykorzystania mocy elektrowni wynosi 81 %.
Gdzie budowa tam finansowana była ze środków publicznych zaistniałe straty zostały pokryte przez podatników - lub częściej poniesione przez biedniejsze warstwy jako cięcia w wydatkach publicznych. Dla inwestorów prywatnych jednak przekroczenie kosztów i opóźnienia w terminach realizacji oznaczają bezpośrednie straty finansowe tak, jak źle oceniona wydajność, chyba że udaje się przekonać sektor publiczny, aby zapłacił za błędne założenia budowniczych. Koszt rozbiórki tam to koszt odłożony na przyszłe pokolenia. Po zakończeniu funkcjonowania tamy, często zamulonego zbiornika nie można wyłączyć
z funkcjonowania, choćby z powodu możliwości zawalenia się budowli. Dlatego też musi on zostać rozebrany, co może również pociągnąć za sobą rozbiórkę samej tamy. Do dnia dzisiejszego stosunkowo niewiele dużych tam zostało rozebranych
i nie opracowana została uniwersalna technologia dla tego typu działań. Szacuje się jednak, że koszty usunięcia wielkich tam mogą osiągnąć poziom początkowych kosztów budowy. W przyszłości przed niezależnymi operatorami i budowniczymi powinno być stawiane wymaganie, aby z dochodów odkładali pewne kwoty na fundusz rozbiórkowy, w celu pokrycia przyszłych zobowiązań.
W tym miejscu wkraczamy z powrotem na nasze polskie podwórko. Jedyny wybudowany na dolnej Wiśle 30 lat temu stopień wodny we Włocławku jest tykającą po cichutku bombą ekologiczną. Wydawałoby się, że kłopoty
z "Włocławkiem", powinny odstraszyć amatorów budowy następnych stopni. Nic podobnego, zagrożenie katastrofą stopnia jest nawet świadomie wyolbrzymiane (jako argument za!), a jako jedyne antidotum wskazuje się społeczeństwu budowę następnego zbiornika w Nieszawie. Co uchroni nas przed katastrofą Nieszawy? - oczywiście następny zbiornik (podobnie na Odrze, zakładany w Programie dla Odry 2006 stopień wodny w Malczycach powstanie wg autorów projektu, miedzy innymi dla ochrony zagrożonych ekosystemów powyżej stopnia i nie ważne, że ucierpią przy tym cenne ekosystemy poniżej, dla ich "ochrony"
Nie jest zaskoczeniem, że wielu analityków obecnie wnioskuje iż perspektywy przemysłu hydroenergetycznego stają się coraz bardziej niewyraźne. Nawet dziennik przemysłu budowy tam Międzynarodowa Energia Wodna i Budowa Tam opisuje przemysł, jako "walczący".
Bez większej restrukturyzacji wielki sektor hydroenergetyczny będzie postrzegał swój spadek wydajności jako wynik rosnącej opozycji publicznej, rosnącej konkurencyjności alternatywnych źródeł energii i kurczącej się dostępności funduszy publicznych. Potrzebny jest dalszy rozwój hydroenergii. Niewątpliwie, największą zaletą hydroenergii jest fakt że jej pozyskiwanie nie niesie za sobą zatruwania środowiska.