Pływające „ryby energetyczne” na Renie: nowy sposób na brak wiatru i słońca

Niemcy testują więc zupełnie inne źródło prądu.

W nurcie Renu koło miejscowości Sankt Goar mają pojawić się dziesiątki niewielkich, pływających turbin. Wyglądają niepozornie, ale razem mają pracować jak jedno duże elektrownię, zasilając setki domów niezależnie od pogody.

Prąd z rzeki przez całą dobę

Start‑up Energyminer z okolic Monachium chce zamienić fragment Renu w coś w rodzaju podwodnej farmy prądotwórczej. Zamiast tamy i gigantycznej elektrowni – 124 kompaktowe moduły, przypominające obłe kapsuły, które swobodnie unoszą się w nurcie, uwiązane do dna.

Każde takie urządzenie nosi nazwę Energyfish. Ma około 2,8 na 2,4 metra, waży mniej więcej 80 kilogramów i jest w całości zanurzone w wodzie. W środku znajduje się turbina i generator, które wykorzystują wyłącznie naturalny przepływ rzeki. Bez zapory, spiętrzania wody i bez ingerencji w bieg Renu.

Energyfish to przykład tzw. strumieniowej energetyki wodnej: prąd powstaje dzięki sile prądu rzeki, a nie dzięki budowie wielkich zapór.

Według danych firmy 100 takich jednostek może w ciągu roku wyprodukować około 1,5 GWh energii elektrycznej. To wystarczyłoby na zasilenie od 400 do 500 czteroosobowych gospodarstw domowych. Koszt wytworzenia kilowatogodziny ma być zbliżony do kosztów energii z wiatraków i paneli słonecznych, a więc mieścić się w realiach rynku odnawialnych źródeł energii.

Jak działa „ławica” podwodnych elektrowni

Cały system przypomina ławicę pływających urządzeń połączonych w jedną sieć. Z technicznego punktu widzenia praca tych modułów przebiega w kilku prostych etapach:

• Energetyczne „ryby” są zakotwiczone do dna i w całości pracują pod powierzchnią wody.
• Wirnik wewnątrz obudowy napędza wyłącznie naturalny nurt rzeki.
• Generator umieszczony w środku zamienia ruch obrotowy na energię elektryczną.
• Prąd płynie kablami ułożonymi na dnie do brzegu, a następnie trafia do sieci.

Takie podejście ma kilka zalet: brak widocznych konstrukcji na powierzchni wody, brak hałasu i minimalna ingerencja w krajobraz. Z lądu niemal nie widać, że na danym odcinku rzeki działa jakakolwiek instalacja energetyczna.

Dlaczego właśnie Sankt Goar na Renie

Projekt nie mógł powstać w dowolnym miejscu. Środkowy odcinek Renu w rejonie Sankt Goar ma szczególne parametry: rzeka wciska się tam w stosunkowo wąskie doliny, a nurt przyspiesza do około 1,5–2 metrów na sekundę. To wystarczająco dużo, by małe turbiny pracowały stabilnie i wydajnie przez cały rok.

Niemiecki start‑up wcześniej testował swoją technologię w znacznie mniejszej skali. W kwietniu 2023 roku uruchomiono pierwszą pilotażową instalację w Auer Mühlbach w Monachium. Służyła jako poligon doświadczalny, na którym inżynierowie sprawdzali niezawodność sprzętu, podatność na awarie i realną produkcję energii w typowych warunkach rzecznych.

Po serii testów w mniejszym cieku wodnym technologia trafiła teraz do jednego z najważniejszych europejskich szlaków wodnych – Renu.

W samym Renie działają już trzy moduły Energyfish. Teraz przyszedł czas na skalowanie projektu: w kolejnym kroku ma zostać dołożonych 21 turbin, a docelowo w tym rejonie powstanie pełna „ławica” złożona ze 124 jednostek.

Co z rybami i ekosystemem?

Energetyka wodna często budzi sprzeciw biologów i organizacji ekologicznych. Klasyczne zapory odcinają rybom szlaki migracyjne, zmieniają temperaturę i natlenienie wody, a w skrajnych sytuacjach potrafią zniszczyć całe siedliska.

W tym przypadku twórcy systemu postawili na inny model działania. Turbiny działają w naturalnym nurcie, bez tamowania rzeki, a firma opracowała specjalny system ochrony ryb. Został on przebadany przez ekspertów z Politechniki Monachijskiej, którzy analizowali zachowanie wędrownych gatunków ryb w pobliżu urządzeń.

Według opublikowanych wyników badania Energyfish nie powoduje uszkodzeń ryb ani zmian w ich zwyczajach migracyjnych na Renie.

To kluczowy argument przy wydawaniu pozwoleń. Resort środowiska landu Nadrenia‑Palatynat zgodził się na budowę pierwszej pełnej instalacji właśnie dlatego, że urządzenia mają działać jak najmniej inwazyjnie dla ekosystemu. W praktyce oznacza to ciągłe monitorowanie wpływu turbin oraz gotowość do zmian konfiguracji, gdyby pojawiły się negatywne skutki.

Nowy element energetyki odnawialnej

Energyminer traktuje projekt w Sankt Goar jako dowód, że technologia jest gotowa do użycia w dużo większej skali. Do tej pory podobne rozwiązania funkcjonowały głównie jako małe demonstratory, tym razem mówimy o systemie liczącym ponad sto modułów, wpinanym w realną sieć energetyczną.

Minister odpowiedzialna w kraju związkowym za klimat, energię i transport podkreśla, że tego typu „ławice” wodnych generatorów mogłyby pojawić się w innych miejscach o podobnym profilu hydrologicznym. Chodzi zarówno o kolejne odcinki Renu, jak i o inne duże rzeki w Niemczech.

Nie każdy kawałek rzeki się nadaje. Problemem mogą być zbyt płytka woda, zbyt wolny nurt, gęsty ruch barek towarowych albo ostre rygory ochrony przyrody. Mimo to potencjał pozostaje spory, bo duże rzeki w krajach uprzemysłowionych niosą ogromne ilości energii, której dziś często w ogóle nie wykorzystujemy.

Recepta na „ciemne flauty” w sieci

W debacie o transformacji energetycznej coraz częściej pojawia się określenie „ciemna flauta” – sytuacja, w której przez wiele godzin nie ma ani wiatru, ani słońca, a turbiny wiatrowe i fotowoltaika produkują minimalne ilości prądu. System energetyczny musi wtedy szukać wsparcia w innych źródłach.

Strumieniowa energetyka wodna, taka jak Energyfish, nie zastąpi całej produkcji z wiatraków i paneli, ale może wypełnić część luki. Rzeki płyną także w mroźne, bezwietrzne noce i w pochmurne dni. Energia z nurtu może więc stabilizować sieć, zapewniając stały „bazowy” dopływ mocy.

Im bardziej zróżnicowany miks odnawialnych źródeł energii, tym mniejsze ryzyko przerw w dostawach prądu podczas długotrwałej ciszy wiatrowej czy gęstego zachmurzenia.

Szanse i ograniczenia dla podobnych projektów w Polsce

Choć opisywany projekt dotyczy Niemiec, dyskusja o takiej technologii naturalnie pojawia się też w Polsce. Wisła, Odra i większe dopływy niosą sporo energii, ale nie wszędzie mają odpowiedni spadek i prędkość przepływu. Dodatkowym wyzwaniem jest ochrona cennych przyrodniczo odcinków rzek oraz utrzymanie żeglugi.

Realne zastosowanie takich turbin mogłoby być łatwiejsze na wybranych fragmentach rzek górskich, w kanałach lub starych korytach, które nie stanowią głównej drogi transportu. Każdy projekt wymagałby jednak osobnej analizy wpływu na ryby, erozję brzegów czy lokalne siedliska.

Na co warto zwrócić uwagę przy tego typu instalacjach

Dla odbiorców energii ważne są dwie kwestie: stabilność i cena. Niewielkie, seryjnie produkowane turbiny mają szansę być stosunkowo tanie w montażu, bo nie potrzebują wielkiej budowy ani tam. Do tego ich modułowa konstrukcja ułatwia serwis i ewentualną rozbudowę – kolejne jednostki można dodawać stopniowo, w miarę potrzeb i możliwości sieci.

Z drugiej strony pojawiają się ryzyka: osadzanie się mułu i zanieczyszczeń na wirnikach, zagrożenie dla żeglugi w razie awarii zakotwienia czy konieczność okresowego wyłączania segmentów systemu podczas ekstremalnych wezbrań wód. Te czynniki trzeba brać pod uwagę przy planowaniu kosztów i niezawodności całej inwestycji.

Przykład z Renu pokazuje jednak, że technologia dojrzewa na tyle, by wychodzić z fazy eksperymentu. Dla Europy, w tym także dla Polski, może to być sygnał, że energia płynąca w rzekach nie musi oznaczać wyłącznie dużych zapór i kontrowersyjnych inwestycji. Mniejsze, pływające moduły dają szansę na dodatkowy, bardziej elastyczny filar systemu energetycznego, który pracuje niezależnie od kaprysów pogody.