Elektrownie szczytowo pompowe-geografia społeczno-ekonomiczna

ELEKTROWNIE SZCZYTOWO-POMPOWE
Energię wód można podzielić na energię wód śródlądowych oraz energię mórz. Powstawanie energii wód śródlądowych jest związane z cyklem krążenia wody w przyrodzie. Źródłem tej energii w istocie jest energia słoneczna. Energetykę wodną można podzielić na dwa rodzaje :
- wodne wykorzystujące potencjał energetyczny
- wodne szczytowo-pompowe przechowujące energię wytworzoną w innych elektrowniach (w Polsce elektrowniach cieplnych – węglowych) w okresach małego zapotrzebowania (w nocy) by oddać ją w okresach zapotrzebowania szczytowego.
Potencjał energetyczny naszych wód ocenia się na 12 TWh rocznie. Wykorzystywany jest obecnie w ok. 15%. Uwzględniając prawie całkowity brak ujemnego wpływu na środowisko, ten margines energetyki jest dla gospodarki b. ważny.

ZASADA DZIAŁANIA
Elektronie szczytowo- pompowe znajdują się pomiędzy dwoma zbiornikami wodnymi - tzn. górny i dolnym. Te elektrownie umożliwiają kumulację energii w okresie małego zapotrzebowania na nią przez pompowanie wody ze zbiornika dolnego do górnego. Natomiast w okresie większego zapotrzebowania energia wyzwalana jest przez spuszczanie wody ze zbiornika górnego do dolnego za pomocą turbin wodnych.

Zasada działania: woda ze zbiornika górnego w godzinach szczytowego poboru mocy spuszczana jest rurami w dół; na końcu trafia na turbinę z generatorem i wytwarza prąd; trwa to około 4,5-5 godzin. Najczęściej nocą, gdy zapotrzebowanie na prąd elektryczny w sposób naturalny radykalnie spada - przeprowadza się cykl odwrotny. Silnik napędzający turbinę (w poprzednim cyklu pełnił rolę generatora) pobiera energię elektryczną z sieci - o tej porze jest jej nadmiar i należałoby odstawić bloki w elektrowniach cieplnych, co jest i nieekonomiczne, i kłopotliwe technicznie, elektrownia szczytowo-pompowa akurat odbiera nadmiar mocy. W ciągu 6 godzin zbiornik górny jest ponownie napełniony.
Wyróżnia się dwa podstawowe rodzaje pracy głównych urządzeń elektrowni pompowej: praca turbinowa (generowana), tzn. zgromadzona w górnym zbiorniku woda napędza turbinę, oraz praca pompowa (silnikowa), tzn. pompa tłoczy wodę ze zbiornika dolnego do górnego, w celu magazynowania w nim energii potencjalnej wody. Z punktu widzenia systemu elektroenergetycznego wyróżnić można następujące rodzaje pracy elektrowni pompowych. Elektrownie te uczestniczą w wyrównywaniu szczytowych (maksymalnych) i minimalnych obciążeń systemu elektroenergetycznego i w ciągu doby są uruchamiane 1-2 razy w cyklu pracy pompowej i turbinowej- ten rodzaj pracy nazywa się pracą programową. W pracy programowej, elektrownia produkuje „drogą” szczytową energię elektryczną za pomocą wody doprowadzanej do górnego zbiornika pompami pobierającymi „tanią” energię elektryczną z systemu elektroenergetycznego w okresie jego małego obciążenia w czasie doliny nocnej lub dziennej, przy czym energii elektrycznej do napędu pomp dostarczają elektrownie parowe, jądrowe i wodne przepływowe. W czasie szczytu obciążenia elektrycznego woda jest doprowadzana do turbiny wodnej, spiętrzonej bezpośrednio z synchroniczną maszyną elektryczną, i następuje przetwarzanie nagromadzonej w górnym zbiorniku energii wody na energię elektryczną. Elektrownia pompowa ze względu na swoje dobre właściwości ruchowe może brać udział w pokrywaniu szybkich zmian obciążenia w systemie elektroenergetycznym- ten rodzaj pracy nazywa się pracą regulacyjną. Zbiornikami górnymi elektrowni pompowej mogą być zbiorniki naturalne, np. jeziora lub zbiorniki sztuczne. Jak zbiorniki dolne są stosowane jeziora, spiętrzone doliny rzek, stare sztolnie kopalniane lub specjalnie wybudowane zbiorniki sztuczne. Przynajmniej jeden ze zbiorników musi być uzupełniany wodą naturalnego dopływu w celu pokrycia start wynikających z parowania i przecieków wody. W elektrowni pompowej, jak w żadnej innej elektrowni wodnej, bardzo ważnym parametrem jest spad. Im większy jest spad, tym dla określonej ilości energii wymagana jest mniejsza pojemność zbiorników, co wpływa na zmniejszenia nakładów inwestycyjnych. Pojemności zbiorników wystarczają na 2-6 godzinna pracę turbinową. Elektrownie pompowe w zasadzie powinny mieć spady ponad 100m, jednak są budowane również z mniejszymi spadami.

ELEKTROWNIA SZCZYTOWO-POMPOWA W ŻARNOWCU
Kilka słów o największej w Polsce elektrowni szczytowo pompowej w Żarnowcu. Największa w Polsce elektrownia wodna położona nad jeziorem Żarnowieckim w woj. Pomorskim; uruchomiona w 1983 roku. W początkowych planach miała współpracować z elektrownią jądrową. Jej moc wynosi 800/716MW. Sztuczny zbiornik na szczycie wzgórza morenowego o pojemności prawie 14 mln metrów sześciennych i powierzchni 135 hektarów (bardziej obrazowo – 130 boisk piłkarskich) znajduje się 100 metrów powyżej Jeziora Żarnowieckiego, do którego spuszczana jest woda 4 rurami (średnica pozwalająca na wjazd autobusu). Dno zbiornika górnego jest wysłane asfaltem. Zasada działania: woda ze zbiornika górnego w godzinach szczytowego poboru mocy spuszczana jest rurami w dół; na końcu trafia na turbinę z generatorem i wytwarza prąd; trwa to około 4,5-5 godzin. Najczęściej nocą, gdy zapotrzebowanie na prąd elektryczny w sposób naturalny radykalnie spada – przeprowadza się cykl odwrotny. Silnik napędzający turbinę (w poprzednim cyklu pełnił rolę generatora) pobiera energię elektryczną z sieci – o tej porze jest jej nadmiar i należałoby odstawić bloki w elektrowniach cieplnych, co jest i nieekonomiczne, i kłopotliwe technicznie, elektrownia szczytowo-pompowa akurat odbiera nadmiar mocy. W ciągu 6 godzin zbiornik górny jest ponownie napełniony.