Prace nad modułowymi pływającymi elektrowniami prowadzą naukowcy z Politechniki Wrocławskiej we współpracy z Instytutem Optymalizacji Technologii. Urządzenia będą bezpieczne dla środowiska, niedrogie i mogą być uzupełnieniem dla tradycyjnych elektrowni wodnych.
Pływające elektrownie wodne to zazwyczaj instalacje wykorzystujące spad wody do produkcji energii elektrycznej. Pierwsze tego typu konstrukcje zaczynają się już pojawiać w górach. Rozwiązanie, w realizację którego zaangażowani są naukowcy z Politechniki Wrocławskiej we współpracy z Instytutem Optymalizacji Technologii, może być natomiast stosowane na nizinach, na rzekach płynących z prędkością od 1 do 1,5 m na sekundę.
Nasz projekt dotyczy turbin hydrokinetycznych, które w przeciwieństwie do klasycznych elektrowni wodnych wykorzystujących wysokość spadu (energia potencjalna), produkują energię elektryczną bazując na energii nurtu rzeki (energia kinetyczna). Innymi słowy, turbina hydrokinetyczna działa w sposób zbliżony do wiatraka, z tą jednak różnicą, że wykorzystuje energię wody, a nie wiatru – wyjaśnia prof. Jacek Kasperski z Katedry Inżynierii Konwersji Energii na Wydziale Mechaniczno-Energetycznym Politechniki Wrocławskiej.
Prototyp pojedynczej instalacji – pływającej platformy w formie katamaranu – został już przetestowany. Badania polegały m.in. na jednoczesnym pomiarze prędkości napływu wody, mocy na generatorze oraz szybkości obrotowej wirnika. Według wstępnych szacunków mała pływająca elektrownia wodna o średnicy turbiny poniżej dwóch metrów jest w stanie produkować do 70 kWh energii na dobę. Kolejnym krokiem ma być utworzenie stałej, demonstracyjnej farmy w nurcie rzeki, ale do tego konieczne jest przeprowadzenie dokładnych badań.
Będą skoncentrowane na dwóch aspektach. Pierwszy dotyczy innowacyjnej konstrukcji dyfuzora wylotowego, mającego za zadanie maksymalizację sprawności, a zarazem produktywności takiej turbiny przy zapewnieniu minimalnej masy urządzenia. Drugi związany jest z pracą turbin w farmie, czyli kilku połączonych ze sobą instalacjach, gdzie badane będzie ich wzajemne usytuowanie i jego wpływ na produkcję energii oraz bezpieczeństwo eksploatacji. Jak w przypadku każdej maszyny przepływowej, wyzwaniem w projekcie będzie spełnienie wymagań przepływowych przy jednoczesnym spełnieniu kryteriów wytrzymałościowych i eksploatacyjnych, które się wzajemnie wykluczają.
Duży potencjał
Co ważne, energetyka wodna w krajowym bilansie OZE ma duże możliwość rozwoju. Według danych Urzędu Regulacji Energetyki łączny teoretyczny potencjał hydroenergetyczny polskich rzek szacuje się na 23,6 TWh/rok, z czego potencjał techniczny wynosi około 13,7 TWh/rok.
Biorąc pod uwagę średnią produkcję energii w istniejących elektrowniach wodnych, Polska wykorzystuje jednak jedynie około 15% krajowego potencjału technicznego. Wynika to z ograniczeń technologicznych dla dostępnych na rynku rozwiązań – niemal 90% funkcjonujących elektrowni wodnych to obiekty o mocy nie przekraczającej 1 MW, które klasyfikowane są jako małe elektrownie wodne. Ze względu na ukształtowanie terenu, funkcjonują one przede wszystkim na południu Polski oraz w północnej części kraju.
Chcemy wypełnić lukę w zakresie rozproszonej energetyki wodnej, identyfikując zasadnicze problemy i odpowiadając na nie poprzez realizację prac B+R nad innowacyjnym produktem – podkreśla prof. Kasperski.
Jednym z głównych aspektów przedsięwzięcia jest też jego koszt. Dzięki optymalizacji procesów produkcyjnych i skalowalności cena jednego urządzenia może wynieść około 50 tys. zł, a zwrot z inwestycji ma nastąpić w ciągu pięciu lat.
Prace badawcze rozpoczną się w pierwszym kwartale 2026 roku i potrwają 30 miesięcy. Łączny budżet projektu to około 15,8 mln zł, z czego 11,2 mln zł to dofinansowanie z Narodowego Centrum Badań i Rozwoju w ramach programu FENG – Ścieżka SMART dla konsorcjów.
MK, źródło: PWr