ENERGIA ODNAWIALNA

Charakterystyka

• Konwersja fotochemiczna

• Konwersja fototermiczna
• Konwersja fotowoltaiczna
• Zasoby energii słonecznej w Polsce
• Stanowisko do badań kolektorów słonecznych
• Szkolenia na temat budowy kolektorów słonecznych

• Energia wiatru
• Energia biomasy
• Energia biogazu
• Energia geotermalna
• Energia wody

Charakterystyka

W Polsce generalnie istnieją dobre warunki do wykorzystania energii promieniowania słonecznego przy dostosowaniu typu systemów i właściwości urządzeń wykorzystujących tę energię do charakteru, struktury i rozkładu w czasie promieniowania słonecznego. Największe szanse rozwoju w krótkim okresie mają technologie konwersji termicznej energii promieniowania słonecznego, oparte na wykorzystaniu kolektorów słonecznych. Ze względu na wysoki udział promieniowania rozproszonego w całkowitym promieniowaniu słonecznym, praktycznego znaczenia w naszych warunkach nie mają słoneczne technologie wysokotemperaturowe oparte na koncentratorach promieniowania słonecznego.

Ze względu na fizyko-chemiczną naturę procesów przemianom energetycznych promieniowania słonecznego na powierzchni Ziemi wyróżnić można trzy podstawowe i pierwotne rodzaje konwersji:

• konwersję fotochemiczną energii promieniowania słonecznego prowadzącą dzięki fotosyntezie do tworzenia energii wiązań chemicznych w roślinach w procesach asymilacji
• konwersję fototermiczną prowadzącą do przetworzenia energii promieniowania słonecznego na ciepło
• konwersję fotowoltaiczną prowadzącą do przetworzenia energii promieniowania słonecznego w energię elektryczną.

Konwersja fotochemiczna

Procesy konwersji fotochemicznej zapewniają nieprzerwaną produkcję biomasy, która może być w dalszych procesach biochemicznych i termochemicznych przekształcona w energie cieplną, elektryczną lub paliwa płynne.

Konwersja fototermiczna

Konwersję fototermiczną energii promieniowania słonecznego wykorzystuje się do bezpośredniej produkcji ciepła dwoma sposobami: sposobem pasywnym (biernym) i sposobem aktywnym (czynnym). W obu przypadkach zamiana energii promieniowania słonecznego odbywa się w specjalnych elementach kolektorów słonecznych zwanych absorberami. Transmisja zaabsorbowanej energii słonecznej do odbiorników odbywa się w specjalnych instalacjach. Systemy pasywne do swego działania nie potrzebują dodatkowej energii z zewnątrz. W tych systemach konwersja energii promieniowania słonecznego w ciepło zachodzi w sposób naturalny w istniejących lub specjalnie zaprojektowanych elementach struktury budynków pełniących rolę absorberów. Dla odmiany, w systemach aktywnych dostarcza się do instalacji dodatkową energię z zewnątrz, zwykle do napędu pompy lub wentylatora przetłaczających czynnik roboczy (najczęściej wodę lub powietrze) przez kolektor słoneczny. Funkcjonowanie kolektora słonecznego jest związane z podgrzewaniem przepływającego przez absorber czynnika roboczego, który przenosi i oddaje ciepło w części odbiorczej instalacji grzewczej.

Granice podziału pomiędzy dwoma wyżej wymienionymi sposobami wykorzystania konwersji termicznej są dość płynne. Z jednej strony w systemach pasywnych dopuszcza się stosowanie pewnych elementów regulujących przepływ energii uzyskanej z promieniowania słonecznego. W przypadku, gdy zastosowane są w tym celu urządzenia mechaniczne można mówić o systemach semiaktywnych. Z drugiej strony często celowo stosuje się uzupełniające się wzajemnie w jednej instalacji grzewczej systemy pasywne i aktywne jednocześnie. Mówi się wtedy o systemach kombinowanych.

Konwersja fotowoltaiczna

Konwersja fotowoltaiczna polega na bezpośredniej zamianie energii promieniowania słonecznego na energię elektryczną. Odbywa się to dzięki wykorzystaniu tzw. efektu fotowoltaicznego polegającego na powstawaniu siły elektromotorycznej w materiałach o niejednorodnej strukturze, podczas ich ekspozycji na promieniowanie elektromagnetyczne. Tylko w specjalnie spreparowanych przyrządach wykonanych z półprzewodników zwanych ogniwami słonecznymi wystawionych na promieniowanie słoneczne, efekt fotowoltaiczny mierzony powstającą siłą elektromotoryczną jest na tyle duży, aby mógł być wykorzystywany praktycznie do generacji energii elektrycznej. Ogniwa słoneczne łączy się ze sobą w układy zwane modułami fotowoltaicznymi, a te z kolei służą do budowy systemów fotowoltaicznych.

Systemy fotowoltaiczne można podzielić na systemy podłączone do sieci trójfazowej elektroenergetycznej poprzez specjalne urządzenie zwane falownikiem oraz na systemy autonomiczne zasilające bezpośrednio urządzenia prądu stałego, zazwyczaj z wykorzystaniem okresowego magazynowania energii w akumulatorach elektrochemicznych.

Klasyfikacja powyższa nie obejmuje słonecznych systemów z koncentratorami słonecznymi oraz systemów dużej mocy wykorzystujące heliostaty stosowane na świecie w elektrowniach, elektrociepłowniami i piecach słonecznych. Urządzenia te wykorzystują jedynie promieniowanie bezpośrednie, a jak wspomniano w Polsce promieniowanie to stanowi w zależności od pory roku 25 -50% promieniowania całkowitego i dlatego znaczenie praktyczne tych technologii dla naszego kraju jest marginalne.

Zasoby energii słonecznej w Polsce

Z punktu widzenia wykorzystania energii promieniowania słonecznego w kolektorach płaskich najistotniejszymi parametrami są roczne wartości nasłonecznienia (insolacji) - wyrażające ilość energii słonecznej padającej na jednostkę powierzchni płaszczyzny w określonym czasie. Na rysunku poniżej i w tabeli poniżej pokazano rozkład sum nasłonecznienia na jednostkę powierzchni poziomej wg Instytutu Meteorologii i Gospodarki Wodnej dla wskazanych rejonów kraju.

Rys. 1. Rejonizacja średniorocznych sum promieniowania słonecznego całkowitego padającego na jednostkę powierzchni poziomej w kWh/m²/rok. Liczby wskazują całkowite zasoby energii promieniowania słonecznego w ciągu roku dla wskazanych rejonów kraju.

Roczna gęstość promieniowania słonecznego w Polsce na płaszczyznę poziomą waha się w granicach 950 - 1250 kWh/m², natomiast średnie usłonecznienie wynosi 1600 godzin na rok. Warunki meteorologiczne charakteryzują się bardzo nierównym rozkładem promieniowania słonecznego w cyklu rocznym. Około 80% całkowitej rocznej sumy nasłonecznienia przypada na sześć miesięcy sezonu wiosenno-letniego, od początku kwietnia do końca września, przy czym czas operacji słonecznej w lecie wydłuża się do 16 godz/dzień, natomiast w zimie skraca się do 8 godzin dziennie.

Tabela 1. Potencjalna energia użyteczna w kWh/m²/rok w wyróżnionych rejonach Polski

Dane zaprezentowane na rysunku powyżej odnoszą się do skali regionalnej. W rzeczywistych warunkach terenowych, wskutek lokalnego zanieczyszczenia atmosfery i występowania przeszkód terenowych, rzeczywiste warunki nasłonecznienia mogą odbiegać od podanych.

Innym parametrem, decydującym o możliwościach wykorzystania energii promieniowania słonecznego w kolektorach są średnioroczne sumy promieniowania słonecznego. Przedstawiono je na rysunku poniżej, podając wartości godzin usłonecznienia (ilości godzin czasu trwania promieniowania słonecznego w ciągu roku) dla reprezentatywnych rejonów Polski wg IMGiW

Rys. 2. Średnioroczne sumy usłonecznienia, godz./rok dla reprezentatywnych rejonów Polski.

Według ocen ekspertów, potencjał ekonomiczny kolektorów słonecznych w Polsce do produkcji ciepłej wody użytkowej wynosi 24 PJ. Natomiast potencjał kolektorów słonecznych do suszenia płodów rolnych sięga 21 PJ.

Stanowisko do badań kolektorów słonecznych

Fot. 1 Widok ogólny stanowiska do badań kolektorów słonecznych wodnych.

Stanowisko jest przeznaczone do badań kolektorów słonecznych płaskich, cieczowych. Wszystkie elementy pomiarowe stanowiska spełniają wymagania dotyczące dozwolonych odchyleń dla mierzonych parametrów w okresie pomiaru w normie ISO 9806-1

Stanowisko pozwala to na ocenę jakości badanego urządzenia pod względem jego efektywności cieplnej i praktycznej jego efektywności eksploatacyjnej przy podgrzewaniu wody a także znajomość spadków ciśnienia na kolektorze.

Zostało zbudowane tak, aby spełniać warunki uzyskania akredytacji w Polskim Centrum Akredytacji, stawiane przez w/w normy. Laboratorium rozpoczęło procedurę uzyskania akredytacji jako czwarte laboratorium wchodzące w skład laboratoriów akredytowanych przy IBMER.

Opis budowy stanowiska

Stanowisko badawcze zbudowane jest w postaci zintegrowanej konstrukcji stalowej o gabarytach 4m*4m*4m. Umieszczone jest na platformie na dachu południowej części budynku IBMER. Stanowisko przedstawione na fot.1 składa się z następujących podzespołów:

- Obracana podstawa z torem jezdnym.

- Układ ustawienia kolektora pod kątem do poziomu. Obracana rama ma możliwość ustawienia kolektora pod kątem 0–90° do poziomu. Zapewnienie ruchu tak w osi poziomej jak i pionowej stwarza warunki do efektywnego zwiększenia dopływu strumienia promieniowania słonecznego do panela kolektora.

- Układ hydrauliczny zapewniający cyrkulację czynnika w kolektorze. Układ składający się z pompy obiegowej, układu zaworów, części pomiarowej jak i regulacyjnej umieszczony jest w części tylnej stanowiska, w szafce sterowniczej. Połączenie pomiędzy szafką sterowniczą a kolektorem zapewnione jest dzięki użyciu węży giętkich. Zintegrowana konstrukcja stanowiska zapewnia jednoczesne przemieszczanie się zbiornika wykorzystywanego bądź to do wstępnego ogrzewania cieczy cyrkulującej lub do jej schładzania w zależności od temperatury zewnętrznej

- Układ elektryczny umieszczony w szafce sterowniczej spełnia zadania:

a.) ustawienie kolektora w wybranym kącie azymutalnym i wertykalnym

b.) sterowanie układu hydraulicznego

c.) zasilanie sztucznego nadmuchu

d.) zasilanie aparatury do rejestracji danych.

Układ pomiarowy parametrów cieplnych kolektora i otoczenia zapewnia rejestrację danych z wykorzystaniem interfejsu cyfrowego.

Testy kolektorów słonecznych wodnych

Stanowisko do badań wodnych kolektorów słonecznych jest przewidziane do testowania

różnego typu paneli kolektorowych tak pod względem budowy, wydajności cieplnej i parametrów hydraulicznych. Zakres możliwości testowanych paneli kolektorowych przedstawiono w tabeli 1.

Tabela 1. Parametry testowanych paneli kolektora

Dla scharakteryzowania pracy kolektora słonecznego jest nieodzowna znajomość jego parametrów cieplnych i hydraulicznych. Pozwala to na ocenę jakości danego urządzenia pod względem efektywności cieplnej, a co za tym idzie użyteczności do podgrzewania c.w.u. Z drugiej strony znajomość spadków ciśnienia na kolektorze pozwala na właściwe zaprojektowanie pod względem hydraulicznym pełnej instalacji kolektorowej. Stosownie do wymagań normy ISO 9806-1 oraz jej Europejskiego odpowiednika EN 12975-1 i badań na stanowisku określane są bezpośrednio lub obliczane następujące parametry panela kolektora słonecznego:

- sprawność cieplna

- pojemność cieplna

- stała cieplna kolektora

- współczynnik kąta padania

• spadek ciśnienia na kolektorze

Sytuacja aktualna

Istniejąca w IBMER Jednostka Certyfikująca Wyroby ZJN-IBMER uzyskała 25.06.2001 r. decyzję Komitetu Technicznego PCA na rozszerzenie zakresu certyfikacji o kolektory słoneczne (grupa SWW 0672-9). Pozwala to Jednostce na pełne wykonywanie usług związanych z uzyskiwaniem przez wyroby certyfikatu zgodności z normami.

Szkolenia na temat budowy kolektorów słonecznych

Europejskie Centrum Energii Odnawialnej EC BREC/IBMER promuje szkolenia z zakresu budowy wodnego kolektora słonecznego metodą gospodarczą (“zrób-to-sam”). Aby wykonać kolektor słoneczny metodą gospodarczą wystarczy poznać zasady działania i budowy przetwornika energii słonecznej. Należy znać podstawowe czynności związane z obróbką materiałów takich jak drewno, szkło, metale i tworzywa sztuczne. Budowa kolektora słonecznego nie wymaga specjalnych urządzeń, materiałów czy technologii. W każdym przydomowym warsztacie znajdują się proste narzędzia i materiały, które wystarczą do budowy kolektora metodą “zrób-to-sam”.

Metoda “zrób-to-sam” wykonania kolektora słonecznego od kilkunastu lat z powodzeniem wykorzystywana jest w Austrii, gdzie warunki nasłonecznienia porównywalne są do występujących w niektórych rejonach Polski. W Austrii od 1980 roku prywatni użytkownicy kolektorów wodnych wykonali sami około 42.000 instalacji o łącznej powierzchni 400.000 m².

Koszt produkcji kolektora słonecznego wodnego metodą gospodarczą jest, według naszych wyliczeń, mniejszy o 50 – 60% od kosztu zakupu gotowego kolektora.

ENERGIA WIATRU

Charakterystyka

Wiatr jest zjawiskiem powszechnym i wykorzystywanym przez ludzi na ich użytek już od tysięcy lat. Przed pojawieniem się maszyn parowych był głównym motorem rozwoju przemysłowego. Szacuje się, że globalny potencjał energii wiatru jest równy obecnemu zapotrzebowaniu na energię elektryczną

Prędkość wiatru, a więc i energia jaką można z niego czerpać, ulega zmianom dziennym, miesięcznym i sezonowym. Szczęśliwie zarówno w cyklu dobowym jak i sezonowym (lato-zima) obserwuje się korzystną zbieżność miedzy prędkością wiatru a zapotrzebowaniem na energię. Dodaje to wartości energii uzyskiwanej z wiatru, gdyż często jest dostępna wówczas, gdy jest potrzebna. Pozwala to na częściowe wypieranie z sieci energetycznej mocy tradycyjnych elektrowni, co przekłada się na redukcję emisji spalin. Jednak aby ten efekt stał się odczuwalny łączna moc zainstalowana elektrowni wiatrowych powinna być mierzona przynajmniej setkami megawatów. W Polsce w chwili obecnej (maj 1999 r.) łączna moc zainstalowanych elektrowni wiatrowych wynosi zaledwie ok. 4 MW, co stawia nas na szarym końcu nie tylko europejskiej listy.

Wiatr jest czystym źródłem energii, nie emitującym żadnych zanieczyszczeń. W korzystnych warunkach wiatrowych (przy prędkości średniej długoterminowej V>5.5 m/s na wysokości wirnika) cena jednostkowa energii pochodzącej z tego źródła może być i często jest niższa od ceny energii z konwencjonalnych elektrowni cieplnych. Postępujący rozwój technologii elektrowni wiatrowych powoduje dalszy spadek kosztów energii i czyni sektor energetyki wiatrowej jeszcze bardziej atrakcyjnym dla inwestorów.

Przemysł energetyki wiatrowej tworzy nowe miejsca pracy dla wysoko kwalifikowanych pracowników, rozwija nowoczesne technologie i stwarza nowe możliwości eksportowe. Polskie przedsiębiorstwa są zainteresowane działalnością w tej dziedzinie, o czym mogą świadczyć istniejące rodzime konstrukcje oraz duże zainteresowanie kooperacją z zachodnimi producentami elektrowni wiatrowych.

ENERGIA BIOMASY

Charakterystyka

Biopaliwa, ze względu na stan skupienia podzielić można na stałe, płynne oraz biogaz występujący w postaci gazowej. Biopaliwa stałe używane mogą być na cele energetyczne w procesach bezpośredniego spalania, gazyfikacji oraz pyrolizy w postaci:

• drewna i odpadów drzewnych (w tym zrębków z szybko-rosnących gatunków drzewiastych tj.: wierzba, topola)
• słomy jak i ziarna (zbóż, rzepaku)
• słomy upraw specjalnych roślin energetycznych z rodziny Miscanthus, Topinambur itp.
• osadów ściekowych,
• makulatury,
• szeregu innych odpadów roślinnych powstających na etapach uprawy i pozyskania jak też przetwarzania przemysłowego produktów (siana, ostatek kukurydzy, trzciny cukrowej i bagiennej, łusek oliwek, korzeni, pozostałości przerobu owoców itp.)

Różnorodność materiału wyjściowego i konieczność dostosowania technologii oraz mocy powoduje, iż biopaliwa wykorzystywane są w rożnej postaci. Drewno w postaci kawałkowej, rozdrobnionej (zrębków, ścinków, wiórów, trocin, pyłu drzewnego) oraz skompaktowanej (brykietów, peletów). Słoma i pozostałe biopaliwa z roślin nie-zdrewniałych są wykorzystywane w postaci sprasowanych kostek i balotów, sieczki jak też brykietów i peletów.

Korzyści z energetycznego wykorzystania biomasy

Korzyści inwestora to:

• wytworzenie energii tanim kosztem,
• redukcja opłat za korzystanie ze środowiska,
• efektywne zagospodarowanie bioodpadów (bez konieczności ich utylizacji),
• możliwość uzyskania pomocy finansowej z funduszy ekologicznych.

Korzyści globalne wiążą się z obniżeniem ujemnego wpływu na środowisko wynikającego z zastosowania paliw kopalnych (emisja zanieczyszczeń, powstawanie odpadów, degradacja gleb i krajobrazu), stanowią szansę zwiększenia przychodów dla rolnictwa, gospodarki leśnej czy sadownictwa oraz stworzenia nowych miejsc pracy w sektorze pozyskiwania i przygotowania biopaliow.

W warunkach polskich, w najbliższej perspektywie można spodziewać się, znacznego wzrostu zainteresowania, wykorzystaniem biopaliw z drewna i słomy. Wykorzystanie osadów ściekowych i makulatury jest marginalne. Naturalnym kierunkiem rozwoju wykorzystania biopaliw z drewna i słomy jest i będzie produkcja energii cieplnej. W dłuższej perspektywie przewiduje się wykorzystanie biopaliw stałych w instalacjach kogeneracji ciepła i elektryczności (wytwarzania ciepła i elektryczności w skojarzeniu).

ENERGIA BIOGAZU

Charakterystyka

Biogaz nadający się do celów energetycznych może powstawać w procesie fermentacji beztlenowej

•  
• odpadów zwierzęcych w biogazowniach rolniczych,
• osadu ściekowego na oczyszczalniach ścieków,
• odpadów organicznych na komunalnych wysypiskach śmieci.

Fermentacja beztlenowa jest złożonym procesem biochemicznym zachodzącym w warunkach beztlenowych. Substancje organiczne rozkładane są przez bakterie na związki proste - głównie metan i dwutlenek węgla. W czasie procesu fermentacji beztlenowej do 60% substancji organicznej jest zamienione w biogaz. Biogaz składa się głównie z metanu (CH₄) - 55-70%, 32-37% CO₂, 0,2-0,4% N₂ oraz 6g/100m³ H₂S przed odsiarczaniem i poniżej 0,01g/100m³ H₂S po wykonaniu tego zabiegu. Tempo rozkładu zależy w głównej mierze od charakterystyki i masy surowca, temperatury oraz optymalnie dobranego czasu trwania procesu.

Biogaz o dużej zawartości metanu (powyżej 40%) może być wykorzystany do celów użytkowych, głownie do celów energetycznych lub w innych procesach technologicznych. Typowe przykłady wykorzystania obejmują:

• produkcję energii elektrycznej w silnikach iskrowych lub turbinach,
• produkcję energii cieplnej w przystosowanych kotłach gazowych,
• produkcję energii elektrycznej i cieplnej w jednostkach skojarzonych,
• dostarczanie gazu wysypiskowego do sieci gazowej,
• wykorzystanie gazu jako paliwa do silników trakcyjnych/pojazdów,
• wykorzystanie gazu w procesach technologicznych, np. w produkcji metanolu.
•  
•  

Rys. 1. Możliwości pozyskiwania i wykorzystywania biogazu

ENERGIA GEOTERMALNA

Charakterystyka

Wnętrze Ziemi jest gorące z dwóch powodów: pozostałość po procesie formowania się planety oraz naturalny rozkład pierwiastków promieniotwórczych we wnętrzu Ziemi. Wody geotermalne powstają w wyniku ogrzewania wód podziemnych przez magmę lub gorące skały. Temperatura zmienia się wraz z głębokością i bezpośrednio przy powierzchni rośnie o ok. 30 ⁰C na każdym kilometrze. Ten przyrost temperatury, nazywany stopniem geotermicznym nie jest taki sam dla różnych rejonów geograficznych i może osiągać wartość znacznie mniejszą lub większą nawet do ok. 60 ⁰C/km.

Rysunek "Budowa Ziemi" pokazuje, że już 100 km pod powierzchnią Ziemi temperatura osiąga ok. 930 ⁰C. Wody geotermalne występują na głębokości do kilku do kilkunastu kilometrów pod powierzchnią, jednak ich wydobycie jest ograniczone- dotychczas najgłębszy otwór sięga ok. 8 km wgłęb Ziemi, a wydobycie wód jest ekonomicznie opłacalne do 3 km wgłęb ziemi- tu temperatury osiągają do nawet 200 stopni Celsjusza, gdzie woda występuje pod postacią gorącej pary.

Energia geotermalna jest obecna praktycznie w każdym zakątku Ziemi. Jednak jej wykorzystanie nie zawsze jest możliwe ze względu na skład chemiczny wody, problemy techniczne lub finansowe, pomimo iż potencjał geotermalny jest 380.000 razy większy niż całkowite roczne zużycie energii pierwotnej na świecie.

Od temperatury zależy możliwość wykorzystania wód termicznych do różnych celów. Wody o bardzo wysokiej temperaturze, w postaci pary wykorzystywane są do produkcji elektryczności. Wody o niższej temperaturze stosuje się głównie do ogrzewania lub chłodzenia pomieszczeń, hodowli szklarniowej, oraz w kąpieliskach i balneologii. W przemyśle używa się wód geotermalnych do: produkcji papieru, pasteryzacji mleka, hodowli grzybów i ryb. W wielu krajach, gdzie wody geotermalne występują obficie są one wykorzystywane bardzo intensywnie. Przykładowo w Islandii energia geotermalna pokrywa 46% całkowitego zapotrzebowania na energię i aż 85% zapotrzebowania na ogrzewanie pomieszczeń.

Wody goetermalne uważane są powszechnie za odnawialne źródło energii. Jednak aby można było użyć takiego sformułowania musza być spełnione odpowiednie warunki użytkowania wód, tzn. woda po oddaniu ciepła musi być zatłaczana z powrotem, a tempo wydobycia i obniżania temperatury zbiornika nie powinno przekraczać szybkości ponownego ogrzania się wody we wnętrzu ziemi. Taki warunek spełniony jest wyłącznie w przypadku wód o bardzo wysokiej temperaturze.

ENERGIA WODY

Charakterystyka

Energetyka wodna wykorzystuje potencjał grawitacyjny cieków wodnych. Jest ona w Polsce wykorzystywana w niewielkim stopniu ponieważ wykorzystuje ten potencjał zaledwie w 11%, co stawia nas na ostatnim miejscu w Europie.

Budowa dużych elektrowni wodnych związana jest z ogromnymi nakładami finansowymi i aktualnie w kraju nie są prowadzone praktycznie żadne prace nad rozpoczęciem realizacji nowych dużych obiektów.

Natomiast rozwija się dział energetyki wodnej o małych mocach jednostkowych, tzw. mała energetyka wodna budowana przeważnie na istniejących (często zdewastowanych) stopniach wodnych.

Ranga techniczno-ekonomiczna MEW nie wynika tylko z ich udziału w krajowym bilansie energetycznym lecz jest związana przede wszystkim z wykorzystaniem lokalnych możliwości produkcji energii elektrycznej; nie bez znaczenia jest również fakt, że w przypadku elektrowni prywatnych dają one źródło utrzymania pewnej grupie osób, szczególnie na obszarach o dużym bezrobociu.

Pojęcie "małej elektrowni wodnej - MEW" może być zdefiniowane na kilka sposobów - zależności od wielkości spadu wody, mocy jednostkowej generatorów, sumarycznej mocy zainstalowanej, etc.

Zazwyczaj przyjmuje się określenie małych elektrowni wodnych na podstawie sumy mocy zainstalowanych generatorów. W zależności od państwa lub organizacji wielkość tej mocy przyjmowana jest różnie, związane jest to ze stopniem uprzemysłowienia i proporcjami pomiędzy mocami elektrowni wodnych a pozostałymi pracującymi w danym kraju.

W Polsce przyjęło się stosować określenie małej elektrowni wodnej dla obiektów o mocy zainstalowanej do 5 MW. Niekiedy spotyka się również określenie MEW dla obiektów o mocy zainstalowanej do 0,5 MW.

Stosuje się jeszcze wewnętrzny podział MEW na:

• mikro elektrownie wodne
• mini elektrownie wodne
• małe elektrownie wodne

Ponadto wyróżnia się trzy podstawowe warianty eksploatacji MEW:

• współpraca hydrozespołu wyłącznie z siecią państwową: W układzie tym elektrownie pracują równolegle z siecią energetyczną, która decyduje o wielkości napięcia i częstotliwości.
• praca samotna hydrozespołu na wydzieloną sieć energetyczną, zwaną często siecią lokalną; zadaniem elektrowni jest zasilanie odbiorców nie posiadających innego źródła energii elektrycznej; praca MEW w tym układzie charakteryzuje się dużą zmiennością obciążenia w czasie.
• współpraca z państwową siecią energetyczną oraz rezerwowe zasilanie wydzielonego sektora sieci lokalnej w przypadku braku napięcia w sieci państwowej.

Zdecydowana większość krajowych MEW pracuje na sieć państwową, wielkość napięcia i częstotliwości narzucana jest więc przez system energetyczny.

Korzyści z energetycznego wykorzystania wody

Zalety stosowania MEW:

• wytwarzanie "czystej" energii elektrycznej - brak emisji jakichkolwiek gazów lub wytwarzania ścieków;
• zużywanie niewielkich ilości energii na potrzeby własne, ok. 0,5-1%, przy ok.10% w przypadku elektrowni tradycyjnych;
• charakteryzują się niewielką pracochłonnością - do ich obsługi wystarcza sporadyczny nadzór techniczny;
• energia z MEW może być wykorzystywana przez lokalnych odbiorców tak, że można mówić o minimalnych stratach przesyłu;
• mogą stanowić awaryjne źródło energii w przypadku uszkodzenia sieci przesyłowej;
• regulują stosunki wodne w najbliższej okolicy, co może mieć wpływ na obszary rolnicze;
• budowa budowli piętrzącej powoduje powstanie zbiornika wodnego, który stając się cennym elementem krajobrazu może decydować o rozwoju turystyki i rekreacji w danym regionie;
• pobudzają aktywność w środowisku wiejskim (nowe miejsca pracy, obiekty towarzyszące);
• budowla piętrząca może również w pewnym stopniu osłabić wielkość zatapiania okolic w przypadku występowania powodzi.

Negatywne oddziaływanie elektrowni wodnych:

• zmniejszenie naturalnego przepływu wody może wpłynąć niekorzystnie na istniejącą biocenozę rzeki (kumulacja glonów pobierających tlen może prowadzić do masowego śnięcia ryb, gromadzenia się osadów dennych itd.);
• w przypadku podniesienia poziomu wody może wystąpić erozja brzegów a także zatapianie nadbrzeżnych siedlisk lęgowych ptaków.

Powyżej wymienione wady mają istotne znaczenie przy budowie dużych przyzaporowych elektrowni wodnych, gdzie ich wielkość wpływa proporcjonalnie na kumulowanie negatywnego oddziaływania. Budowa MEW, zwłaszcza na istniejących jazach ma znikomy negatywny wpływ na otoczenie.