MEW Sromowce V przykładem efektywnej energetyki wodnej

Obecny priorytet rozwoju energetyki w Europie to transformacja systemu elektroenergetycznego w kierunku niskoemisyjnych, proekologicznych i jednocześnie opłacalnych źródeł wytwórczych. Trend ten wynika m.in. z ambitnych celów postawionych przez Komisję Europejską, które mają wyznaczać ścieżkę i stawiać na niej drogowskazy w kierunku neutralności klimatycznej. Zgodnie z założeniami energia elektryczna powinna być tania, dostępna dla każdego, a sposób jej wytwarzania nie powinien mieć negatywnych konsekwencji dla człowieka i środowiska. Sytuacja geopolityczna oraz kryzys energetyczny na horyzoncie dodatkowo wymuszają przyspieszenie tempa transformacji, czyli całkowite odejście od starego ładu i zwrócenie się w kierunku odnawialnych źródeł energii.

Energetyka wodna istotnym elementem w miksie energetycznym

Obrany kierunek rozwoju implikuje istotne zmiany w miksie energetycznym państw europejskich na rzecz zwiększenia udziału OZE, spośród których jednym z najlepszych źródeł jest energia wodna. Zdecydowaną przewagą hydroenergetyki jest jej stabilność i elastyczność, dzięki czemu odgrywa kluczową rolę w bilansowaniu miksów złożonych z mniej stabilnych instalacji wytwórczych w sieci. Dla sieci elektroenergetycznej szczególnie istotne są elektrownie szczytowo-pompowe, które stanowią najpopularniejszą technologię magazynowania energii, dzięki swojej wysokiej sprawności energetycznej, znacznej pojemności i długowieczności.

Oprócz dużych jednostek wytwórczych, które mają znaczenie krajowe, bardzo istotną rolę odgrywa mała energetyka wodna poprawiająca warunki energetyczne, środowiskowe i gospodarcze w skali lokalnej. W krajach europejskich, w dużej mierze również w Polsce, wciąż jest dostępny niespożytkowany potencjał hydroenergetyczny, który wymaga przemyślanych rozwiązań. Mała energetyka wodna stoi jednak przed licznymi wyzwaniami i ograniczeniami natury politycznej, środowiskowej czy społecznej. Zatem podmioty zaangażowane w rozwój sektora powinny realizować projekty instalacji hydroenergetycznych w sposób zrównoważony oraz konkurencyjny kosztowo, dbając przy tym o wysokie standardy na wszystkich płaszczyznach. Wymaga się nowoczesnego, nieszablonowego, ale i odpowiedzialnego podejścia, aby zapewnić stabilny oraz planowany rozwój sektora zgodnie ze zmieniającym się otoczeniem.

Jednym z przykładów realizacji instalacji hydroenergetycznej w duchu zrównoważonego rozwoju jest nowo powstała Mała Elektrownia Wodna Sromowce V, zlokalizowana przy istniejącym piętrzeniu Sromowce Wyżne. Jest ona częścią większego kompleksu energetycznego składającego się z elektrowni szczytowo-pompowej Niedzica oraz elektrowni wodnej Sromowce Wyżne.

>>> Elektrownia wodna Wrocław II w modernizacji

>>> Mała elektrownia wodna ze śrubą Archimedesa

>>> Elektrownia wodna nowej generacji

>>> Inwestycja hydrotechniczna w Makowie Mazowieckim

Nowa inwestycja w ramach istniejącego kompleksu ZEW Niedzica

ZEW Niedzica to zespół obiektów hydrotechnicznych, który został oddany do użytkowania pod koniec XX w. W jego skład wchodzą m.in. dwa zbiorniki wodne – Jezioro Czorsztyńskie stanowiące górny zbiornik elektrowni oraz Jezioro Sromowieckie pełniące funkcję zbiornika wyrównawczego oraz rezerwuaru wody dla elektrowni przepływowej Sromowce Wyżne. ESP Niedzica to elektrownia o dwojakim charakterze pracy. Z jednej strony umożliwia pracę w trybie pompowym i magazynowanie energii w zbiorniku górnym, z drugiej jest w stanie efektywnie gospodarować dopływem wód Dunajca. Obiekt wyposażony jest w dwa hydrozespoły wykorzystywane do pracy w trybie turbinowym, do których woda doprowadzana jest sztolniami drążonymi w skale. Energia wytwarzana jest przez dwie turbiny rewersyjne typu Deriaz – każda o mocy 46,375 MW.

Kolejnym obiektem w kompleksie jest przepływowa elektrownia Sromowce Wyżne zlokalizowana na lewym brzegu Dunajca, poniżej jazu i zapory Sromowce. Elektrownia do celów energetycznych wykorzystuje odpływ wody z Jeziora Sromowieckiego. Woda pokonuje drogę od ujęcia zlokalizowanego przy lewym przyczółku jazu do budynku elektrowni za pośrednictwem czterech kanałów żelbetowych. Wewnątrz budynku zainstalowane są cztery hydrozespoły wyposażone w pionowe turbiny śmigłowe, każda o mocy 0,52 MW. Dwie z nich mają możliwość regulacji łopat, co korzystnie wpływa na pracę elektrowni i zwiększa zakres obsługiwanego przełyku. Cały układ może pracować przy przepływie w zakresie 5,4–29,4 m³/s.

Mogłoby się wydawać, że możliwości wytwórcze zostały w tym przypadku całkowicie wykorzystane. Okazuje się jednak, że w wodach Dunajca dalej tkwił niespożytkowany potencjał w postaci przepływu nienaruszalnego. Jego wolumen był na tyle istotny z punktu widzenia produkcji elektrycznej, iż zdecydowano się przeprowadzić inwestycję mającą na celu budowę zupełnie nowego członu elektrowni o nazwie MEW Sromowce V. Jest to inicjatywa wpisująca się w ideę racjonalnego i efektywnego wykorzystania zasobów. Stworzenie nowej elektrowni wodnej w ramach infrastruktury kompleksu ZEW Niedzica, wykorzystującej istniejące piętrzenie, pozwala na zwiększenie ilości generowanej czystej energii i możliwie najwyższy poziom wykorzystania wód Dunajca. Istotnym atutem MEW Sromowce V, wpływającym na jej wydajność, a zatem i wyniki finansowe, jest zdolność do nieprzerwanej pracy przez niemal wszystkie dni w roku.

Przemyślana realizacja

Budowa MEW Sromowce V została ukończona i uruchomiona z sukcesem w lipcu 2022 r., dzięki owocnej współpracy ZEW Niedzica oraz generalnego wykonawcy Enerko Energy Sp. z o.o. odpowiedzialnego za realizację inwestycji w formule pod klucz. W ramach przedsięwzięcia wykonawca opracował wielobranżową dokumentację projektową i uzyskał wszystkie wymagane prawem pozwolenia oraz decyzje administracyjne, dzięki którym finalnie pozyskano zgodę na budowę małej elektrowni wodnej, dostosowanie ujęcia wody i renowację kanału zasilającego elektrownię. Na podstawie sporządzonej dokumentacji zrealizowano szereg zadań budowlano-montażowych koniecznych do uruchomienia elektrowni oraz zapewnienia jej najlepszych parametrów pracy. W ramach głównych robót konstrukcyjnych i montażowych wykonano m.in. żelbetową komorę turbozespołu oraz komorę wlotową, dostosowano ujęcie wody i wykonano modernizację kanału zasilającego, dostarczono i zamontowano kompletny hydrozespół wraz z niezbędnym wyposażeniem mechanicznym i elektrycznym. W ramach prac instalatorskich wykonawca zrealizował kompleksowe roboty związane z zapewnieniem infrastruktury elektrycznej, w tym budowę rozdzielnicy głównej, instalacji silnoprądowych i niskoprądowych w obiekcie, instalacji wyprowadzenia mocy z generatora oraz budowę przyłącza energetycznego. Wykonano także pozostałe instalacje sanitarne, m.in. telekomunikacyjną, wentylacji, ogrzewania. Finałem przedsięwzięcia był rozruch urządzeń i wykonanie prób sprawdzających funkcjonowanie układu. Przeprowadzone zostało również specjalne szkolenie, dzięki któremu personel został zapoznany z najważniejszymi informacjami dotyczącymi eksploatacji elektrowni.

Ciekawym przykładem optymalizacji kosztowej, która przyczyniła się do podniesienia rentowności inwestycji i skrócenia okresu zwrotu poniesionych nakładów, było wykorzystanie istniejącego kanału żelbetowego w celu doprowadzenia wody z ujęcia do budynku elektrowni. Kanał ten pierwotnie miał służyć jako część infrastruktury ośrodka zarybieniowego, ten jednak ostatecznie nigdy nie został zrealizowany. Dzięki działaniom modernizacyjnym i renowacyjnym oraz wyposażeniu kanału we wszystkie niezbędne urządzania, takie jak zamknięcie główne i awaryjne oraz kraty na wejściu do ujęcia, został on w pełni przystosowany do nowej funkcji. Ten zabieg pozwolił na znaczną redukcję ilości robót ziemnych i żelbetowych, tym samym minimalizując koszty inwestycji. Jednocześnie warto podkreślić znaczenie takich działań z punktu widzenia wpływu na środowisko – dając nowe życie istniejącym obiektom czy infrastrukturze, wydłużamy ich cykl życia i przyczyniamy się do obniżania emisyjności sektora budowlanego.

MEW Sromowce V – nowoczesna technologia w służbie efektywności

Wykonawca kompleksowo realizował inwestycję, począwszy od prac projektowych, przez roboty budowlano-montażowe po dostawę technologii, która zapewni wydajną produkcję elektryczną. Hydrozespół elektrowni został zaprojektowany do pracy w określonych parametrach: przepływ instalowany na poziomie 4 m³/s oraz spad brutto w zakresie 5–10 m. Na podstawie danych technicznych, potencjału hydroenergetycznego i specyfiki lokalizacji dobrano technologię hydrozespołu, w którego skład wchodzi turbina Kaplana typu S o sprawności 91% oraz generator synchroniczny o mocy nominalnej 325 kW i sprawności na poziomie 96%, zainstalowane w układzie poziomym. Zapewnienie tak wysokiej sprawności było niemałym wyzwaniem ze względu na szeroki zakres zmian spadu, na jakim będzie pracował hydrozespół. Turbina wyposażona jest w możliwość podwójnej regulacji z poziomu łopat wirnika i łopat kierunkowych. Zdecydowano się także na zastosowanie układu bezprzekładniowego, przez co konieczne było dopasowanie obrotów turbiny oraz generatora w celu ich bezpośredniego sprzęgnięcia. Dzięki temu dodatkowo podwyższono i tak imponującą już sprawność układu, która w tym przypadku jest niezwykle cenna ze względu na ciągły charakter pracy elektrowni przez całą dobę i niemal wszystkie dni w roku (nawet niewielkie różnice w sprawności wpływają istotnie na ilość wytworzonej energii elektrycznej).

MEW Sromowce V została wyposażona w zaawansowane systemy nadzoru i automatyki, których celem jest monitoring oraz optymalizacja parametrów pracy układu. Poprzez zastosowanie systemu wizualizacji informacji SCADA możliwa jest niemal pełna automatyzacja pracy obiektu, co jest istotne z punktu widzenia potencjału technicznego pozwalającego na pracę ciągłą elektrowni. Unikalną cechą hydrozespołu jest jego zdolność pracy w sieci wydzielonej. Zaawansowane systemy nadzoru i automatyki zapewniają uruchomienie układu po wystąpieniu zaniku napięcia w przypadku blackoutu oraz pracę wyspową z parametrami sieciowymi. Jest to bardzo istotna funkcja z punktu widzenia bezpieczeństwa energetycznego. Elektrownia wodna Sromowce V ma zdolność zasilania w wysokiej jakości energię elektryczną kluczowej infrastruktury ZEW Niedzica i może uczestniczyć w odbudowie systemu elektroenergetycznego w sytuacjach kryzysowych.

Podsumowanie

Inwestycja MEW Sromowce V to przykład rozważnego i wydajnego zarządzania zasobami oraz efektywnego wykorzystania potencjału energetycznego wody. Dzięki właściwemu planowaniu i projektowaniu osiągnięto optymalny z punktu widzenia rentowności, technologii oraz środowiska scenariusz realizacji. Zastosowana technologia charakteryzuje się wysoką sprawnością i poziomem automatyzacji, dzięki czemu zarządzanie obiektem, a także jego eksploatacja stają się niemal bezobsługowe, sprowadzające się głównie do prac kontrolnych czy serwisowych.

Magdalena Sitek Dział Rozwoju Enerko Energy Sp. z o.o.