Energetyczne „ryby” w Renie: nowe pływające elektrownie walczą z przerwami w prądzie

Kiedy wiatr ustaje, a chmury zasłaniają słońce, sieć energetyczna musi szukać alternatywnych źródeł prądu. Niemiecki start-up Energyminer proponuje innowacyjne rozwiązanie – pływające turbiny, które zamontowane w dnie Renu koło Sankt Goar, wykorzystują naturalny nurt rzeki do produkcji energii elektrycznej. W odróżnieniu od klasycznych elektrowni wodnych, ta technologia nie wymaga budowy zapory ani ingerencji w koryto – wszystko dzieje się pod powierzchnią wody.

Gdy wiatraki stoją, a słońce chowa się za chmurami, sieć energetyczna robi się nerwowa. W Niemczech rusza właśnie zupełnie inny sposób na prąd.

W bocznym ramieniu Renu koło miasteczka Sankt Goar powstaje instalacja, jakiej jeszcze nie było. Zamiast wielkiej tamy – kilkaset metrów dalej pod wodą mają pracować dziesiątki kompaktowych turbin, przypominających z nazwy… stado ryb.

Pływająca elektrownia: jak działa „ławica” Energyfish

Za projektem stoi start-up Energyminer z okolic Monachium. Firma nie buduje klasycznej elektrowni wodnej z zaporą, tylko stawia na tzw. strumieniowe turbiny pływające. Urządzenia nazwane Energyfish kotwiczy się na dnie, a one same unoszą się w nurcie jak uwięzione boje.

Każdy moduł ma około 2,8 na 2,4 metra, waży mniej więcej 80 kilogramów i cały czas zanurzony jest pod powierzchnią wody. Turbina wykorzystuje naturalny prąd rzeki: płynąca woda napędza łopaty, a generator zamienia ruch obrotowy na energię elektryczną.

Instalacja koło Sankt Goar ma docelowo liczyć 124 pływające turbiny. W takiej skali to pierwsze tego typu „ławicowe” źródło prądu na świecie.

Obecnie w Renie pracują trzy moduły, które służą jako pilotaż i testy. Zgodnie z planem w kolejnym etapie pojawi się najpierw 21 nowych turbin, a docelowo cała grupa 124 urządzeń będzie działać jak jeden zintegrowany system.

Co potrafi taki mini-kraftwerk w rzece

Producent podaje, że pojedynczy Energyfish osiąga przy sprzyjających warunkach moc około 6 kW. Prawdziwa siła tkwi jednak w liczbie. Sto takich modułów ma wytwarzać rocznie mniej więcej 1,5 GWh energii elektrycznej.

To wystarczyłoby na zasilenie około 400–500 standardowych gospodarstw domowych, licząc po cztery osoby na mieszkanie. Koszt produkcji jednej kilowatogodziny ma być zbliżony do tego, jaki oferują wiatraki czy duże instalacje fotowoltaiczne.

Jak krok po kroku powstaje energia z nurtu rzeki

• Moduł zostaje przycumowany do dna rzeki i w całości znajduje się pod powierzchnią wody.
• Prąd rzeki obraca łopaty wirnika bez dodatkowych pomp czy silników.
• Wewnątrz obudowy generator przetwarza ruch wirnika na energię elektryczną.
• Podwodny kabel przesyła prąd do brzegu, gdzie trafia on do lokalnej sieci.

Rozwiązanie nie wymaga spiętrzania rzeki, budowy zapory ani ingerencji w koryto na dużą skalę. Z punktu widzenia krajobrazu taki „staw ryb” pozostaje praktycznie niewidoczny – wszystko dzieje się pod wodą.

Dlaczego akurat Sankt Goar i środkowy Ren

Nie każda rzeka i nie każdy odcinek nadają się do takiej instalacji. Energyminer potrzebował miejsca, gdzie woda płynie nieprzerwanie szybko, a dno ma odpowiednią głębokość i stabilność. Środkowy Ren w rejonie Sankt Goar spełnia te warunki idealnie.

Na tym fragmencie rzeki woda przeciska się przez stosunkowo wąską dolinę. Przepływ osiąga zwykle między 1,5 a 2 metry na sekundę, co oznacza stały, dynamiczny nurt. Dla klasycznej żeglugi to utrudnienie, dla mini-elektrowni – wymarzona lokalizacja.

Sprawdzianem dla technologii był wcześniejszy projekt w Monachium. Wiosną 2023 roku firma uruchomiła pierwszą testową instalację w Auer Mühlbach – mniejszym, silnie płynącym kanale. Ten etap pozwolił dopracować konstrukcję i oprogramowanie, zanim urządzenia trafiły do dużo trudniejszego, żeglownego odcinka Renu.

Bezpieczne dla ryb? Ochrona ekosystemu pod lupą naukowców

Przy nowych projektach wodnych organizacje ekologiczne najczęściej pytają o jedną rzecz: co z rybami. Tradycyjne elektrownie wodne z zaporą potrafią zablokować trasy migracji, zmienić poziom wody w całej okolicy i zniszczyć naturalne tarliska.

Energyminer deklaruje, że podszedł do tematu inaczej. Turbiny są rozmieszczone w taki sposób, by nie tworzyć nieprzekraczalnej bariery, a sam wirnik ma specjalną konstrukcję. Zespół firmy opracował system, który ma minimalizować ryzyko zranienia zwierząt wodnych.

Badania naukowców z Politechniki Monachijskiej wskazują, że pływające moduły nie wpływają zauważalnie na zachowanie i migrację ryb w Renie.

Specjaliści oceniali m.in. trasy ruchu wybranych gatunków, częstotliwość mijania się z turbinami, a także ewentualne urazy. Według udostępnionych danych migracyjne gatunki rzeki nie wykazują zmiany zachowania, a sam system można w razie potrzeby wyłączyć lub przeholować w inne miejsce.

Nowy element miksu energetycznego, czyli sygnał dla całej branży

Dla samego start-upu liczy się nie tylko jedna realizacja nad Renem, lecz przede wszystkim to, co może z niej wyniknąć. Jeden z szefów Energyminer nazywa projekt w Sankt Goar „dowodem skali” – pokazem, że technologia wyrosła już z fazy prototypu i nadaje się do sensownego, komercyjnego użycia.

Rząd regionalny Landu Nadrenia-Palatynat podszedł do pomysłu pozytywnie. Tamtejsza minister odpowiedzialna za klimat, energię i transport wyraziła nadzieję, że w kolejnych odpowiednich lokalizacjach powstaną następne instalacje tego typu. Chodzi nie tylko o dodatkowe megawatogodziny w systemie, ale też o odciążenie sieci w momentach, kiedy wiatr czy słońce nie dopisują.

Strumieniowe turbiny w rzekach nie zastąpią farm wiatrowych czy fotowoltaiki, ale mogą wypełnić część luki w tzw. ciemnych i bezwietrznych okresach.

Instalacje w stylu Energyfish są przewidywalne. Jeśli poziom wody utrzymuje się w normie, prąd płynie praktycznie non stop – niezależnie od pory dnia, pory roku czy zachmurzenia. To spora zaleta w systemie, który coraz mocniej opiera się na źródłach zależnych od pogody.

Gdzie taka technologia ma szanse zadziałać

Nie każdy kraj nad rzeką od razu nada się na wielką „ławicę” turbin. Potrzebny jest odpowiedni przekrój koryta, głębokość, stabilne dno i nurty o określonej prędkości. Do tego dochodzi intensywność żeglugi i lokalne przepisy dotyczące ochrony przyrody.

W Niemczech na radarze inwestorów znajdują się przede wszystkim większe rzeki: Ren, Mozela, Wezera, Łaba. Na wielu z nich występują odcinki o szybkim przepływie, które teoretycznie pasują do założeń systemu. Decyzja o Renie ma pełnić rolę punktu odniesienia dla podobnych projektów zarówno w kraju, jak i w innych częściach Europy.

Czy to może działać w Polsce

Patrząc z perspektywy polskiego czytelnika, pytanie nasuwa się samo: czy coś podobnego da się kiedyś wdrożyć na Wiśle, Odrze lub mniejszych rzekach górskich? Kluczowe są trzy warunki: wystarczająco szybki nurt, odpowiednia głębokość i brak konfliktu z ochroną przyrody oraz żeglugą.

W polskich realiach potencjalnymi kandydatami mogłyby być górne odcinki większych rzek lub wybrane dopływy na terenach podgórskich. Z drugiej strony każda ingerencja w rzekę w Europie Środkowej oznacza zderzenie z bardzo restrykcyjnymi przepisami i konieczność wykazania pełnego bezpieczeństwa środowiskowego.

Co daje rzeka jako źródło prądu i z jakimi wyzwaniami się to wiąże

Pływające turbiny w strumieniu niosą kilka ciekawych korzyści. Po pierwsze, są zdolne pracować nieprzerwanie, co wyróżnia je na tle słońca i wiatru. Po drugie, nie wymagają ingerencji w krajobraz na miarę tamy czy dużej elektrowni wodnej. Po trzecie, można je skalować – dodając kolejne moduły w miarę potrzeb energetycznych.

Trzeba jednak liczyć się z wyzwaniami. Rzeki to trudne środowisko techniczne: zmiany poziomu wody, powodzie, niesione konary drzew, lód zimą. Urządzenia muszą wytrzymać takie ekstremalne sytuacje, a jednocześnie nie stwarzać zagrożenia dla żeglugi ani dla samej rzeki.

W tle pozostaje też temat kosztów. Część elementów, jak kable podwodne czy infrastruktura na brzegu, jest droga w budowie i serwisie. Dlatego inwestorzy będą bardzo dokładnie liczyć, jak wypadają takie mikroelektrownie w zestawieniu z kolejnym wiatrakiem czy farmą PV.

Z punktu widzenia transformacji energetycznej to jednak interesujący kierunek. Im bardziej zróżnicowane jest portfolio odnawialnych źródeł – od paneli na dachach, przez farmy wiatrowe, po małe turbiny w rzekach – tym łatwiej utrzymać stabilne dostawy energii bez sięgania po paliwa kopalne. Jeśli projekt nad Renem się sprawdzi, dyskusja o wykorzystaniu energii płynącej w rzekach może szybko przeskoczyć z niemieckich mediów do debat w innych krajach, w tym w Polsce.