Susza energetyczna to zjawisko, w którym niedobór wody wpływa negatywnie na produkcję energii. W Polsce, gdzie duża część systemu energetycznego opiera się na elektrowniach węglowych i cieplnych, problem ten staje się coraz bardziej aktualny. Wysoka zależność od wody do procesów chłodzenia oraz rosnąca częstotliwość susz związanych ze zmianami klimatycznymi – stawiają Polskę przed poważnym wyzwaniem zapewnienia stabilnych dostaw energii.
Polski system energetyczny, a woda
W Polsce większość energii elektrycznej pochodzi z elektrowni węglowych, które wymagają dużych ilości wody do chłodzenia. W okresach suszy, gdy poziom wody w rzekach spada, istnieje ryzyko ograniczenia pracy tych jednostek. Przykładem może być sytuacja z lata 2015 r., kiedy to niski stan Wisły i Odry spowodował konieczność wprowadzenia tzw. „stopni zasilania” – ograniczeń dostaw prądu dla przemysłu.
Stopnie zasilania to system ograniczeń w dostawie energii elektrycznej, wprowadzany w sytuacjach kryzysowych, gdy występuje ryzyko niedoboru mocy w systemie elektroenergetycznym. Jest to narzędzie zarządzania popytem na energię, które ma na celu ochronę stabilności sieci i zapewnienie dostaw prądu dla kluczowych odbiorców, takich jak szpitale, służby ratunkowe, czy gospodarstwa domowe. W Polsce „stopnie zasilania” określane są w skali od 11 do 20, gdzie:
- Stopień 11 oznacza brak ograniczeń i normalną pracę systemu
- Stopień 20 to całkowite odcięcie dostaw prądu dla większości odbiorców przemysłowych.
W praktyce, stopnie od 12 do 19 wprowadzają różne poziomy ograniczeń zużycia energii, głównie dla dużych zakładów przemysłowych. Firmy te muszą ograniczyć zużycie prądu do określonych wartości lub czasowo zawiesić produkcję, aby zapobiec przeciążeniu sieci i blackoutowi.
Latem 2015 r. Polska doświadczyła jednej z najpoważniejszych susz w ostatnich dekadach. Fala upałów, która trwała od lipca do sierpnia, spowodowała znaczny spadek poziomu wód w rzekach, szczególnie w Wiśle i Odrze. Było to problematyczne dla elektrowni węglowych, które korzystają z tych rzek jako źródła wody chłodzącej. Niski poziom Wisły oznaczał nie tylko mniejszą ilość wody do chłodzenia, ale także jej wyższą temperaturę, co dodatkowo ograniczało możliwości chłodzenia turbin. Elektrownie, takie jak Kozienice i Połaniec, musiały zmniejszyć produkcję energii, aby nie doprowadzić do przegrzania systemów chłodzenia. 10 sierpnia 2015 r. Polskie Sieci Elektroenergetyczne (PSE) wprowadziły 17. stopień zasilania, co oznaczało poważne ograniczenia dla dużych odbiorców przemysłowych. Zakłady produkcyjne były zmuszone do redukcji zużycia energii w godzinach szczytu. Ograniczenia spowodowały zakłócenia w pracy wielu zakładów przemysłowych, co przełożyło się na straty finansowe i opóźnienia w produkcji. Szczególnie dotknięte zostały branże o dużym zapotrzebowaniu na energię, takie jak hutnictwo, przemysł chemiczny, czy produkcja cementu.
Przyczyny suszy w Polsce
Susze w Polsce stają się coraz częstszym zjawiskiem, a ich konsekwencje odczuwają zarówno środowisko naturalne, jak i gospodarka – w tym kluczowy sektor energetyczny. Zrozumienie przyczyn i skutków tego problemu jest niezbędne do opracowania skutecznych strategii zarządzania wodą i adaptacji do zmieniającego się klimatu.
Zmiany klimatyczne
Polska doświadcza coraz częstszych okresów suszy, zwłaszcza w regionach takich jak Wielkopolska, Kujawy i Mazowsze. Zmiany klimatyczne prowadzą do wydłużenia okresów bezdeszczowych oraz wzrostu temperatur, co wpływa na dostępność wody w rzekach i zbiornikach. Wzrost średnich temperatur powietrza powoduje szybsze parowanie wody z gleby i zbiorników wodnych, a także zmniejszenie ilości opadów w kluczowych miesiącach letnich. Niestety obserwuje się coraz częstsze i dłuższe okresy bezdeszczowe, zwłaszcza wiosną i latem, co prowadzi do deficytu wody w glebie. Paradoksalnie, choć roczna suma opadów w Polsce pozostaje względnie stała, coraz częściej występują intensywne, krótkotrwałe ulewy zamiast regularnych, mniejszych opadów. Woda z takich gwałtownych deszczy spływa szybko, nie zdążając wsiąknąć w glebę i nie uzupełniając zasobów podziemnych
Niska retencja wodna
Polska ma jedne z najniższych zasobów wodnych w Europie – średnio na jednego mieszkańca przypada około 1 800 m³ wody rocznie, co plasuje nasz kraj poniżej europejskiej średniej (5 000m³). Problemem jest także niska zdolność retencji, czyli magazynowania wody w zbiornikach naturalnych i sztucznych. Istniejące zbiorniki nie są wystarczające do gromadzenia wody w czasie obfitych opadów, co skutkuje jej szybkim odpływem do rzek i mórz. Historyczne działania melioracyjne doprowadziły do osuszenia wielu terenów podmokłych, które mogłyby obecnie pełnić rolę naturalnych „gąbek” magazynujących wodę.
Konkurencja o zasoby wodne
Sektor energetyczny rywalizuje o wodę z rolnictwem i przemysłem, a także z gospodarstwami domowymi. W okresach suszy wzrasta ryzyko konfliktów o zasoby wodne, szczególnie w regionach o ograniczonych zasobach. Przykładem może być Dolina Wisły, gdzie elektrownie konkurują z rolnikami o dostęp do wody w okresach niskiego stanu rzek.
Zmiany w użytkowaniu terenu
Intensyfikacja rolnictwa i urbanizacja przyczyniły się do zmniejszenia powierzchni lasów i łąk, które naturalnie zatrzymują wodę. Betonoza w miastach, czyli nadmierne utwardzanie powierzchni, ogranicza wsiąkanie wody do gruntu, co prowadzi do szybszego odpływu do kanalizacji.
Wyzwania dla sektora energetycznego w Polsce
Sektor energetyczny w Polsce stoi przed szeregiem wyzwań związanych z zmieniającymi się warunkami klimatycznymi, w tym rosnącą częstotliwością i intensywnością susz. Woda, jako niezbędny element wykorzystywany w procesach chłodzenia, produkcji energii i w rolnictwie – staje się jednym z kluczowych zasobów determinujących stabilność energetyczną kraju. Poniżej szczegółowo opisuję wyzwania, przed którymi stoi polski sektor energetyczny w kontekście susz i braku wody.
Zależność sektora energetycznego od wody chłodzącej
Większość tradycyjnych elektrowni w Polsce, zwłaszcza elektrownie węglowe, wymaga dużych ilości wody do chłodzenia turbin i innych urządzeń. Woda do chłodzenia pobierana jest głównie z rzek, jezior i innych zbiorników wodnych. W okresach suszy, gdy poziom wód w rzekach spada, możliwości wykorzystania wody do chłodzenia są ograniczone. Może to prowadzić do zmniejszenia wydajności elektrowni, a nawet konieczności ich wyłączania. Elektrownie węglowe, takie jak Bełchatów, Kozienice, czy Opole, szczególnie w okresach upałów, mogą zmniejszać produkcję energii lub nawet całkowicie wstrzymać działalność, jeśli poziom wody w rzekach spadnie poniżej minimalnego poziomu wymagającego dla bezpiecznego chłodzenia. W efekcie, w okresach suszy, sektor energetyczny zmuszony jest do ograniczenia mocy wytwórczych, co może prowadzić do lokalnych niedoborów energii i konieczności jej importu.
Obniżenie efektywności elektrowni wodnych
Chociaż elektrownie wodne w Polsce stanowią niewielki odsetek całkowitej produkcji energii, ich znaczenie w kontekście stabilizacji systemu energetycznego jest nieocenione. W okresach nadmiaru energii (np. w wyniku dużych opadów, czy silnych wiatrów), elektrownie wodne mogą pełnić funkcję magazynowania nadmiarowej mocy. Jednak ich wydajność jest silnie uzależniona od poziomu wód w rzekach i zbiornikach retencyjnych. Niski poziom wód w rzekach, jak miało to miejsce w 2022 r., prowadzi do spadku produkcji energii w elektrowniach wodnych, co w dłuższej perspektywie zwiększa zapotrzebowanie na energię z innych źródeł, zwłaszcza z elektrowni węglowych, które są bardziej wrażliwe na suszę. Elektrownie wodne pełnią ważną rolę w stabilizowaniu sieci elektroenergetycznej, ale ich ograniczona zdolność do generowania energii w okresach suszy oznacza, że Polska staje się bardziej zależna od innych źródeł energii, co zwiększa ryzyko destabilizacji systemu.
Potrzebne zmiany w infrastrukturze energetycznej
Sektor energetyczny w Polsce, zdominowany przez elektrownie węglowe, wymaga pilnych inwestycji w infrastrukturę, aby sprostać wyzwaniom związanym z wodą. Zmiany klimatyczne sprawiają, że warunki do chłodzenia elektrowni stają się coraz trudniejsze. W odpowiedzi na to, konieczne jest:
- Modernizacja elektrowni: W celu zmniejszenia zależności od wody chłodzącej, w elektrowniach węglowych oraz gazowych należy zainwestować w technologie chłodzenia zamkniętego obiegu, które zmniejszą zapotrzebowanie na wodę. Takie technologie mogą poprawić efektywność energetyczną i zmniejszyć zależność od zmiennych warunków atmosferycznych.
- Zwiększenie roli odnawialnych źródeł energii: Rozwój OZE, takich jak fotowoltaika, wiatr i biogaz, które nie wymagają wody do produkcji energii, jest kluczowy w budowie bardziej odpornego i elastycznego systemu energetycznego. Jednak, aby te źródła energii mogły pełnić rolę stabilizacyjną, konieczna jest odpowiednia infrastruktura magazynowania energii oraz systemy zarządzania popytem.
- Zmniejszenie stabilności krajowego systemu energetycznego.
Polski system energetyczny jest nadal w dużym stopniu oparty na źródłach węgla, który stanowi około 70% całkowitej produkcji energii. W obliczu suszy, niestabilność w produkcji energii z elektrowni węglowych i wodnych może prowadzić do niedoborów energii. Szczególnie w okresach letnich, gdy zapotrzebowanie na energię elektryczną wzrasta z powodu upałów, ale równocześnie ograniczona jest produkcja
energii z elektrowni węglowych i wodnych, system energetyczny może napotkać poważne trudności. W przypadku kryzysu energetycznego, Polska będzie musiała importować energię z sąsiednich krajów, co może być kosztowne. Import energii, szczególnie w okresach szczytowego zapotrzebowania, prowadzi do wzrostu cen energii.
Wzrost zużycia energii, spowodowany falami upałów, w połączeniu z ograniczoną produkcją energii, może prowadzić do przeciążenia sieci i wzrostu ryzyka awarii.
Wyzwania związane z przystosowaniem infrastruktury do zmieniających się warunków
Zmiany klimatyczne i susze to długoterminowe zagrożenie, na które sektor energetyczny w Polsce musi odpowiedzieć poprzez odpowiednie planowanie i adaptację infrastruktury. Należy przygotować systemy elektroenergetyczne na:
- Dostosowanie elektrowni i sieci energetycznych do ekstremalnych warunków pogodowych:
Rozwój systemów monitorowania i prognozowania zmian w dostępności wody oraz rozbudowa infrastruktury umożliwiającej szybsze reagowanie na kryzysowe sytuacje. - Efektywność i integracja OZE z siecią: Włączenie odnawialnych źródeł energii (OZE) w sposób, który zapewni ich efektywne
zarządzanie i integrację z krajowym systemem energetycznym.
Długoterminowa strategia – bezpieczeństwo energetyczne w obliczu susz
Długoterminowe plany i strategie zarządzania wodą oraz rozwoju sektora energetycznego muszą uwzględniać rosnące ryzyko suszy. Zmiana miksu energetycznego na bardziej zrównoważony i odporny na zmiany klimatyczne jest kluczowa dla zapewnienia bezpieczeństwa energetycznego w Polsce. Wyzwania na przyszłość:
- Zwiększenie efektywności energetycznej i zmniejszenie zależności od węgla.
- Rozwój technologii magazynowania energii oraz systemów zarządzania popytem.
- Lepsze planowanie infrastruktury wodnej oraz zwiększenie retencji wód w kraju.
Podsumowanie
Susza energetyczna, wynikająca z niedoboru wody, staje się poważnym wyzwaniem dla Polski, które wymaga szybkiej reakcji i długofalowego planowania. Zmiany klimatyczne, w tym częstsze i intensywniejsze susze, mają bezpośredni wpływ na sektory energetyczny, rolniczy i przemysłowy, prowadząc do ograniczenia wydajności elektrowni, problemów z zaopatrzeniem w wodę oraz
destabilizacji krajowego systemu energetycznego.
Polska, w dużej mierze opierająca swoją energetykę na węglu i elektrowniach wodnych, znajduje się w sytuacji, w której dalsza eksploatacja tych zasobów w obliczu zmieniającego się klimatu jest ryzykowna. W odpowiedzi na te wyzwania, konieczne staje się przekształcenie krajowego miksu energetycznego poprzez inwestycje w odnawialne źródła energii, takie jak wiatr, słońce, biogaz i biomasa, które są mniej wrażliwe na zmiany związane z dostępnością wody. Zmiana technologii w elektrowniach, np. w kierunku chłodzenia zamkniętego oraz modernizacja istniejącej infrastruktury wodnej i energetycznej, będą kluczowe dla zapewnienia stabilności systemu energetycznego w przyszłości.
Dodatkowo, Polska powinna zainwestować w rozwój infrastruktury wodnej, w tym budowę nowych zbiorników retencyjnych oraz modernizację systemów nawadniania w rolnictwie. Odpowiednie zarządzanie zasobami wodnymi, jak również polityka efektywności energetycznej, mogą pomóc zminimalizować skutki suszy i poprawić odporność kraju na kryzysy energetyczne.
W długofalowej perspektywie kluczowe będzie również zintegrowanie polityk energetycznych i wodnych, które uwzględniają wyzwania związane z suszą. Zwiększenie roli odnawialnych źródeł energii, poprawa efektywności energetycznej oraz lepsze zarządzanie zasobami wodnymi to fundamenty, na których Polska powinna oprzeć swoje strategie adaptacji do zmian klimatycznych.
Podjęcie odpowiednich działań w tych obszarach, a także współpraca międzynarodowa oraz edukacja społeczeństwa, pozwolą Polsce zminimalizować skutki suszy energetycznej, zapewniając bezpieczeństwo energetyczne w obliczu rosnących wyzwań związanych z niedoborem wody.
Źródło: Dr Maja Czarzasty-Zybert, Radca Prawny, ZE PAK SA Członkini Rady Zarządzającej Polskim Komitetem Światowej Rady Energetycznej
Artykuł pochodzi z wydania 1/2025 “Nowa Energia”
