Inwestycja hydrotechniczna w Makowie Mazowieckim

Maków Mazowiecki zyska w niedalekiej przyszłości nowe, sprzyjające rekreacji zagospodarowanie istniejącego zalewu i terenów sąsiadujących oraz układ hybrydowy służący wytwarzaniu energii elektrycznej ze źródeł odnawialnych. Energia produkowana dzięki pracy małej elektrowni wodnej, instalacji fotowoltaicznej i miniturbiny wiatrowej będzie odprowadzana do sieci.

Inwestycja hydrotechniczna. Wizualizacja hydrowęzła przy jazie piętrzącym na rzece Orzyc

Odzyskanie pierwotnej funkcji przez infrastrukturę hydrotechniczną

Pomysł hydroenergetycznego wykorzystania wód rzeki Orzyc w Makowie Mazowieckim nawiązuje do funkcjonującego tu niegdyś sposobu zagospodarowania. Zamknięta w nowoczesnej bryle mała elektrownia wodna (MEW) powstanie na lewym brzegu Orzycy (fot.), przeciwlegle do budynku małej elektrowni wodnej z lat 20. ubiegłego wieku. Warto wspomnieć, że projektowana MEW nie będzie jedynym tego typu przedsięwzięciem na tej rzece. Kilka kilometrów w dół cieku, w Smrocku-Dworze, znajduje się obiekt z ponad wiekową tradycją, w ostatnich latach zmodernizowany i rozbudowany o dodatkowe moce wytwórcze. Mimo swego nizinnego charakteru historycznie Orzyc jest więc rzeką „pracowitą”: dzięki jej zasobom hydroenergetycznym od dziesięcioleci prowadzona jest produkcja energii elektrycznej. Planowany obiekt stanowić będzie kontynuację naturalnych dla tego terenu praktyk gospodarczych.

Zobacz: Racibórz Dolny – największy zbiornik przeciwpowodziowy w Polsce

Inwestycja hydrotechniczna – szczegóły

Koncepcja techniczna omawianej inwestycji zakłada odbudowę jazu, polegającą na częściowej rozbiórce istniejących jego elementów wraz z kładką nad jazem i budowie jazu powłokowego o całkowitym świetle około 20,7 m. Urządzenie omawianego typu – przybierające formę gumowej powłoki napełnianej powietrzem lub wodą rzeczną mocowanej do progu stałego – podobnie jak tradycyjne jazy zastawkowe czy klapowe pozwala na piętrzenie wód na zadaną wysokość. Spełniając dobrze swoją funkcję, jest jednak rozwiązaniem mniej kosztownym i prostszym w wykonaniu. Jednocześnie w przypadku obszarów szczególnego zagrożenia powodzią, a do takich należą tereny okalające Orzyc w miejscu budowy jazu (zgodnie z mapami ISOK – Informatyczny System Osłony Kraju), kluczowe jest zapewnienie możliwości szybkiego opuszczenia powłoki zapewniającej piętrzenie i bezpiecznego przeprowadzenia wód powodziowych.

W nowo projektowanej elektrowni, wykorzystując energię spadku wód rzecznych, pracować będą dwie turbiny Kaplana o klasycznym układzie wertykalnym i mocy generatora 55 kW każda. Dobrana pod uwarunkowania omawianej lokalizacji technologia turbiny Kaplana cechuje się wysoką sprawnością i niską awaryjnością, co w przypadku obiektów, takich jak MEW, przekłada się na stabilną i niezakłóconą produkcję energii elektrycznej.

Rys. 1. Wizualizacja wyników analiz CFD turbiny Kaplana prowadzonych w oprogramowaniu specjalistycznym Ansys

Dzięki wykorzystaniu wyników symulacji CFD (z zakresu obliczeniowej mechaniki płynów – rys. 1), przeprowadzanych w specjalistycznym oprogramowaniu Ansys, projektowane turbiny (w tym wirnik o regulowanym kącie natarcia oraz łopatki kierunkowe umożliwiające kierowanie strugi i sterowanie wielkością przełyku) umożliwiać będą optymalne kształtowanie przepływu wody przez układ prądotwórczy. Sprawność hydrauliczna całego układu (napływ, układ kierowniczy, wirnik, rura ssąca) wyniesie ponad 92%.

Aby zapewnić osiągnięcie w warunkach rzeczywistych zaprojektowanych paramentów sprawnościowych turbiny, istotne znaczenie ma technologia wykonania kluczowych komponentów hydrozespołu. Łopaty wirnika i łopatki kierunkowe zostaną wykonane metodą odlewu z wysokiej jakości stali nierdzewnej, a następnie obrabiane będą zaawansowanym 5-osiowym centrum obróbkowym OKUMA. Zakładane parametry jakościowe (takie jak kształt poszczególnych elementów, chropowatość na poziomie Ra 1,6) oraz ocena właściwości materiałów zostaną potwierdzone badaniami zgodnie z procedurami kontroli jakości, m.in. badaniami nieniszczącymi (magnetyczno-proszkowe, penetracyjne, ultradźwiękowe) czy pomiarami ramieniem oraz skanerem laserowym FARO. Wyniki badań podsumowane zostaną w raporcie pomiarowym.

Rys. 2. Wizualizacja turbiny Kaplana (po lewej) i widok na jej umiejscowienie w obrębie nowo projektowanej elektrowni wodnej w Makowie Mazowieckim (po prawej)

OZE W Makowie Mazowieckim

Projektowana MEW, instalacja fotowoltaiczna i wiatrowa, które umiejscowione zostaną na terenie objętym przedsięwzięciem, jak również remontowana przepompownia kierująca zasilaniem zbiornika w wodę, zostaną docelowo wpięte do jednego systemu sterowania (system SCADA) indywidualnie zaprojektowanego i wykonanego dla tej inwestycji. System pozwoli na wizualizację procesu wytwarzania energii przez poszczególne źródła, a dzięki umożliwieniu wyświetlania widoku z systemu SCADA na ekranie dowolnego urządzenia powstanie także walor edukacyjny tego rozwiązania.

Dla spełnienia wymogów środowiskowych związanych z zapewnieniem drożności biologicznej cieku (narzucanych m.in. ustawą – Prawo wodne) przy MEW funkcjonować będzie przepławka techniczna szczelinowa, umożliwiająca dwustronną (w górę i w dół cieku) migrację organizmów wodnych.

Czytaj:

• Retencja korytowa w walce z suszą
• Budowle hydrotechniczne – kontrola uszczelnień

Oprócz działań w zakresie utworzenia nowego źródła energii odnawialnej oraz przywrócenia ciągłości biologicznej Orzyca w zakres inwestycji wchodzić będą także prace zmierzające do regulacji i umocnienia brzegów rzeki w sąsiedztwie hydrowęzła, wykonanie drenażu francuskiego na prawym brzegu rzeki oraz wykonanie odwodnienia na terenie pobliskiego parku Sapera. Konieczność przeprowadzenia tego ostatniego wynika z oddziaływania cieku na tereny przyległe, na których utrzymuje się okresowo wysoki poziom wód gruntowych bądź są podtapiane (w tym też na skutek spływu wód opadowych i roztopów). W centralnej części parku Sapera wyremontowany i rozbudowany zostanie istniejący rów oraz wybudowany zostanie rów opaskowy wraz z elementami towarzyszącymi umożliwiający odwodnienie gruntu i odprowadzanie wód do rzeki Orzyc. Działania te pozwolą na utrzymanie rekreacyjnej funkcji parku. Walor rekreacyjny miejsca, w którym powstanie elektrownia wodna, wzmocniony zostanie również dzięki planowanej nadbudowie i rozbudowie grobli ziemnych, stanowiących prawy i lewy brzeg rzeki wraz z budową infrastruktury towarzyszącej w postaci instalacji oświetlenia, zejść terenowych oraz obiektów małej architektury. Docelowo przestrzeń okalająca jaz i MEW będzie nową przestrzenią otwartą w tkance miejskiej Makowa, dostępną dla mieszkańców w celach rekreacyjno-wypoczynkowych. Istotny będzie też walor edukacyjny miejsca, w którym zainteresowane osoby będą miały możliwość przyjrzenia się z bliska nowoczesnym technologiom wytwarzania energii elektrycznej w sposób przyjazny dla środowiska.

O INWESTYCJI ZDANIEM BURMISTRZA MAKOWA MAZOWIECKIEGO TADEUSZA CIAKA

Motywacja podjęcia tego projektu miała wymiar wielopłaszczyznowy. Z jednej strony podejście proekologiczne, które jest nam bliskie, bo przecież ochrona środowiska jest obowiązkiem władz publicznych. Energia pochodząca z rzek jest jedną z najczystszych form wytwarzania energii elektrycznej, dobrze żeby społeczeństwo utrwalało sobie tę wiedzę na żywym przykładzie. Jako samorząd chcemy mieć istotny udział w walce ze zmianami klimatu i wypełniać zobowiązania naszych opracowań strategicznych. Każda inwestycja zaczyna się jednak od budżetu, stąd pomysł, by projekt zapewniał także dodatkowe przychody pochodzące z produkcji energii elektrycznej. W dzisiejszej trudnej sytuacji gospodarczej, przy rosnącej inflacji, taki projekt to bezpieczna i konkurencyjna forma inwestowania. I wreszcie to, z czym zalew się kojarzy, czyli miejsce wypoczynku dla lokalnej społeczności. Chcieliśmy umożliwić skorzystanie z istniejących walorów obszaru. Zagospodarowanie go w celach wypoczynkowych, rekreacyjnych, ale i edukacyjnych dla społeczności lokalnej i turystów było dla nas bardzo ważne.

Cieszę się, że mogliśmy się podjąć takiego projektu, wykorzystując istniejącą infrastrukturę hydrotechniczną. Niegdyś pracowała tu mała elektrownia wodna. Projekt jest wymagający, wielobranżowy i dlatego zdecydowaliśmy się na zorganizowanie zamówienia w trybie zaprojektuj i wybuduj. Zależało nam na kompleksowej obsłudze naszego projektu.

Jednocześnie chciałbym zachęcić innych samorządowców do podejmowania się realizacji podobnych inwestycji. Warto wykorzystywać naturalne zasoby miast czy gmin i istniejącą infrastrukturę do budowania nowej jakości ich funkcjonowania.

Zalew przystosowany do potrzeb mieszkańców

Kompleksowa inwestycja hydrotechniczna w Makowie Mazowieckim to również wiele działań zmierzających do podwyższenia walorów rekreacyjnych i poprawy funkcji retencyjnej istniejącego zalewu (wypełnienia obowiązującego obecnie trendu działań zmniejszających zagrożenie znacznymi niedoborami wody).

Blisko 17-hektarowy obiekt, powstały w latach 70. ubiegłego wieku w starorzeczu Orzyca, pełniący funkcje rekreacyjno-wypoczynkowe, jest także miejscem uprawiania sportów wodnych i wędkarstwa. Obecnie ze względu na brak kompleksowych prac utrzymaniowych oraz znaczne zamulenie dna średnia głębokość zbiornika określona została na 1,7 m, a maksymalna na około 2 m. Przedsięwzięcie, jakiego podjął się Urząd Miasta w Makowie, obejmować będzie pogłębienie czaszy zbiornika, stałe zasilanie zbiornika m.in. dzięki remontowi istniejącej przepompowni oraz turystyczne zagospodarowanie terenu w obrębie zbiornika. W ramach zagospodarowania turystycznego powstanie ścieżka pieszo-rowerowa wokół zalewu, drewniany pomost widokowy, slip dla jednostek pływających, pomosty wędkarskie, poszerzona zostanie istniejąca plaża, wydzielone strefy sportu i wypoczynku, wybudowany zostanie parking, natomiast w obrębie południowej części zalewu dodatkowo umiejscowiona będzie fontanna (oprócz funkcji dekoracyjnej będzie natleniać wodę w zbiorniku, poprawiać warunki jej mieszania).

Mając na względzie fakt, że wspólna publiczna przestrzeń otwarta nie tylko zachęca mieszkańców do spotkań, komunikowania się i ogólnie pojętej rekreacji, ale także kształtuje wizerunek miasta, modeluje praktykę zachowań i wyznacza ich granice¹, władzom Makowa zależało na koncepcji inwestycji, która będzie integrować różne potrzeby miasta. Potrzeby te dyktowane są nie tylko czynnikami o charakterze społecznym (rekreacja i wypoczynek), ale także względami ekonomicznymi (inwestycja powinna „się spinać” pod kątem biznesowym, aby nie obciążać budżetu miasta w dłuższej perspektywie), wykonalności czy wreszcie obecnymi uwarunkowaniami prawno-administracyjnymi (wprowadzenie obowiązku prowadzenia przez samorządy działań na rzecz zwiększenia udziału OZE w ogólnym bilansie energetycznym czy zwiększenia możliwości retencyjnych istniejących układów hydrograficznych dla zapobiegania niedoborowi wody).

Inwestycja hydrotechniczna w Makowie Mazowieckim – formalności, projekt, wykonawca

Zdecydowano o realizacji kompleksowej inwestycji hydrotechnicznej w formule zaprojektuj i wybuduj. Zarówno projektantem, jak i generalnym wykonawcą przedsięwzięcia jest firma Enerko Energy Sp. z o.o. Dzięki takiemu modelowi działania wykonawca robót budowlanych ma możliwość przewidzenia wszystkich potencjalnych utrudnień, jakie mogą wystąpić w trakcie prowadzenia inwestycji już na etapie przedprojektowym. Zwiększa to szansę powodzenia inwestycji i przyspiesza moment zakończenia jej realizacji. Ścieżka formalnoprawna projektu rozpoczęta pracami koncepcyjnymi trwa i aktualnie na podstawie opracowanej dokumentacji wodnoprawnej (operaty wodnoprawne i instrukcje gospodarowania wodą) zawnioskowano do Zarządu Zlewni o wydanie pozwoleń wodnoprawnych. W dalszej kolejności opracowany zostanie projekt budowlano-wykonawczy oraz przeprowadzone będą analizy i ekspertyzy niezbędne do uzyskania pozwolenia na budowę oraz rozpoczęcia prac budowlanych.

Generalnym wykonawcą inwestycji w Makowie Mazowieckim jest firma Enerko Energy z Kielc specjalizująca się w realizacji m.in. obiektów MEW pod klucz, dostawie technologii turbin wodnych oraz pracach hydrotechnicznych. Projekt realizowany jest w formule „zaprojektuj i wybuduj”. Ukończenie prac budowlanych związanych z MEW jest planowane w grudniu 2021 r.

Wioleta Smolarczyk koordynator projektu, Enerko Energy Sp. z o.o.

¹ P. Sikorska, Przestrzeń otwarta miasta pod presją rozwoju – przyczyny zjawiska i kierunki działań naprawczych – przypadek Mazowsza, „MAZOWSZE Studia Regionalne” nr 5/2010.

Sprawdź: Produkty budowlane