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

Gdy wiatr słabnie, a słońce kryje się za chmurami, system energetyczny dostaje zadyszki.

W Niemczech trwają próby, jak sprytnie go podeprzeć.

Na jednym z odcinków Renu pod Sankt Goar powstaje instalacja, która ma działać bez przerwy – dniem i nocą, niezależnie od pogody. Nie są to ani turbiny wiatrowe, ani panele na dachach, lecz… pływające mini elektrownie przypominające ryby.

Ren jak taśma produkcyjna prądu

Startup Energyminer z okolic Monachium dostał zgodę władz Nadrenii-Palatynatu na budowę pierwszej pełnej „ławicy” urządzeń o nazwie Energyfish w bocznym ramieniu Renu koło Sankt Goar. W planach jest montaż 124 takich modułów, które razem stworzą tzw. elektrownię roju.

Trzy egzemplarze pracują już w Renie testowo, kolejnym krokiem ma być instalacja 21 następnych. Dopiero po ich sprawdzeniu uruchomiona zostanie cała seria ponad stu urządzeń.

Energyfish to niewielka, zakotwiczona przy dnie turbina, która korzysta wyłącznie z naturalnego nurtu rzeki i produkuje prąd przez 24 godziny na dobę.

Jak działa „ryba energetyczna”

Każdy moduł Energyfish ma około 2,8 na 2,4 metra, waży mniej więcej 80 kilogramów i unosi się całkowicie pod wodą. Do dna jest przymocowany liną lub łańcuchem, a przez jego środek przepływa woda, napędzając wirnik.

• urządzenie jest całkowicie zanurzone i zakotwiczone na dnie
• łopatki wirnika obraca wyłącznie naturalny prąd rzeki
• wbudowany generator zamienia obroty w energię elektryczną
• prąd trafia podwodnym kablem na brzeg i dalej do sieci

W idealnych warunkach pojedyncza turbina ma osiągać moc około 6 kW. Według wyliczeń firmy 100 takich modułów może rocznie wytworzyć około 1,5 GWh energii elektrycznej. Tyle wystarczyłoby, żeby zasilić mniej więcej 400–500 czteroosobowych gospodarstw domowych.

Koszt wytwarzania energii ma być porównywalny z energią z lądowych farm wiatrowych i typowych instalacji fotowoltaicznych. Różnica polega na tym, że przepływ w rzece nie zależy od pory dnia czy zachmurzenia, więc prąd płynie równiej.

Dlaczego akurat odcinek pod Sankt Goar

Nie każdy fragment rzeki nadaje się do takiej inwestycji. Środkowy odcinek Renu w rejonie Sankt Goar ma kilka cech, których projekt potrzebuje jak powietrza:

Energyminer przetestował technologię wcześniej na mniejszą skalę – w 2023 roku uruchomił pilotażowy moduł w kanale Auer Mühlbach w Monachium. Od tego czasu sprzęt był stopniowo dopracowywany, a Ren ma stać się pierwszym miejscem, gdzie pokaże pełnię możliwości.

Jak poradzić sobie z ciemnymi okresami w energetyce

Niemcy od kilku lat zmagają się z problemem tzw. ciemnych okresów, gdy przez dłuższy czas mało wieje i jest pochmurno. Wtedy farmy wiatrowe i panele słoneczne produkują niewiele energii, a system wymaga rezerwowych źródeł.

Pływające turbiny w rzekach mają stać się uzupełnieniem dla wiatru i słońca, zapewniając podstawową ilość prądu nawet przy niekorzystnej pogodzie.

Przepływ rzeki oczywiście też się zmienia – zależy od opadów, pory roku, prac hydrotechnicznych. Mimo tego jest znacznie bardziej stabilny niż wiatr czy bezpośrednie nasłonecznienie. Taka technologia nie zastąpi więc całej energetyki, ale może odciążyć system w okresach mniejszych dostaw z OZE.

Ochrona ryb zamiast betonowania rzek

Każda nowa elektrownia wodna wzbudza w Niemczech duże emocje, bo wiele osób kojarzy ją z wysokimi zaporami, zatopionymi dolinami i blokadą wędrówek ryb. Tym razem projekt przyjął zupełnie inną filozofię.

Energyfish nie wymaga budowy tam ani przegrodzenia koryta. Urządzenia unoszą się pod wodą, a nurt wciąż płynie naturalnym korytem. Firma opracowała dodatkowo system zabezpieczający przed wciąganiem ryb w łopatki wirnika.

Naukowcy z Politechniki Monachijskiej sprawdzali wpływ tych turbin na ryby w Renie. Według przytoczonych badań przepływające osobniki nie doznają uszkodzeń, a ich zachowania nie ulegają istotnej zmianie. To ważny argument wobec rosnącej presji, by rzeki renaturyzować, a nie dodatkowo przekształcać.

Co różni Energyfish od klasycznych elektrowni wodnych

• brak zapory i dużego zbiornika
• modułowa budowa – łatwo dodać lub usunąć kolejne jednostki
• pełne zanurzenie, brak hałasu i widocznych konstrukcji nad wodą
• możliwość demontażu, gdy zmienią się warunki środowiskowe lub prawne

Znaczenie dla branży odnawialnych źródeł

Władze landu widzą w instalacji pod Sankt Goar coś więcej niż lokalny projekt. To rodzaj testu, czy technologia da się skalować do większych mocy i większej liczby lokalizacji.

Współzarządzający Energyminer, dr Richard Eckl, nazywa Sankt Goar „dowodem na skalowalność” całego pomysłu. Chodzi o pokazanie, że Energyfish nie jest tylko ciekawostką z laboratoriów, lecz rozwiązaniem, które może pracować komercyjnie i zarabiać na siebie.

Jeżeli projekt na Renie będzie działał zgodnie z założeniami, stanie się wzorcem dla innych rzek w Niemczech i w kolejnych krajach europejskich.

Minister odpowiedzialna za klimat, środowisko, energię i mobilność w Nadrenii-Palatynacie otwarcie zachęca do budowy podobnych instalacji w innych miejscach, o ile pozwalają na to warunki przyrodnicze i przepisy.

Gdzie jeszcze takie turbiny mają sens

Nie każdy kilometr rzeki nadaje się pod tego typu projekt. Ograniczenia są bardzo konkretne: zbyt mała głębokość, wolny nurt, gęsta żegluga lub ścisłe obszary chronione praktycznie wykluczają montaż urządzeń.

Mimo to na mapie Niemiec jest kilka dużych rzek, które mogłyby zainteresować podobne firmy: Ren, Mozela, Wezera, Łaba. W wielu miejscach przepływ jest wystarczająco szybki, a koryto na tyle szerokie, że można zmieścić moduły nie blokując ruchu statków.

Możliwe kierunki rozwoju w przyszłości

• wykorzystanie mniejszych rzek o szybkim nurcie w terenach górskich
• łączenie roju turbin w rzekach z lokalnymi magazynami energii
• projekty przy współpracy z operatorami żeglugi śródlądowej
• eksport technologii do krajów z rozbudowaną siecią rzek, np. w Skandynawii

Czego mogą się z tego nauczyć inne kraje, w tym Polska

Dla państw takich jak Polska, z dużą siecią rzek, temat jest szczególnie ciekawy. Wisła, Odra i dopływy niosą ogromną ilość energii, której do tej pory używano ostrożnie, głównie przez wzgląd na przyrodę i sprzeciw wobec dużych zapór.

Technologia modułowych, pływających turbin mogłaby stać się kompromisem między ochroną ekosystemów a potrzebą zwiększania udziału energetyki odnawialnej. Warunkiem jest twarde trzymanie się limitów środowiskowych i rzetelne badania wpływu na lokalne gatunki.

Z perspektywy zwykłego odbiorcy istotne jest, że takie instalacje pracują bezgłośnie i niewidocznie. Nie psują krajobrazu, nie wymagają wycinania lasu pod linie wysokiego napięcia, a przy tym mogą zmniejszyć zależność od gazu czy węgla w okresach słabszej produkcji z wiatraków i paneli.

W dyskusji o transformacji energetycznej często koncentrujemy się na spektakularnych farmach wiatrowych czy ogromnych polach fotowoltaiki. Przykład z Renu pokazuje, że czasami najciekawsze rozwiązania są ukryte pod powierzchnią wody i działają po cichu, kawałek po kawałku wzmacniając cały system.