Czy stawy mogą stać się składową nowoczesnej, niskoemisyjnej energetyki, przykładowo wspomagać dogrzewanie oraz oziębianie budowli? Najświeższe ekspertyzy dowodzą, że w odniesieniu do części krajowych jezior odpowiedź jest twierdząca. Niemniej jednak pod pewnymi zastrzeżeniami.
W rozważaniach o energii zazwyczaj wspomina się o pokaźnych wytwórcach energii, takich jak elektrownie, farmy wiatrowe, instalacje fotowoltaiczne lub źródła geotermalne. Rzadziej poświęca się uwagę zasobom, które są w pobliżu i od dawna stanowią część normalnego pejzażu. Do tego rodzaju zasobów należą jeziora. Nie rozchodzi się tutaj o gorącą wodę geotermalną, a o opcję spożytkowania relatywnie jednolitej ciepłoty wody, zwłaszcza w głębszych rejonach, w celu wspierania ogrzewania i chłodzenia obiektów budowlanych.
Taką ewentualność opisują twórcy publikacji wydanej w magazynie Resources (doi: 10.3390/resources15020027), której autorami są naukowcy z Uniwersytetu im. Adama Mickiewicza w Poznaniu, Instytutu Meteorologii i Gospodarki Wodnej – PIB, Uniwersytetu Kazimierza Wielkiego w Bydgoszczy, jak również Uniwersytetu Przyrodniczego w Poznaniu. Autorzy opracowania to znawcy w zakresie klimatologii, hydrologii, geografii i praktycznego pojmowania energetyki.
Wykorzystywanie energii z jeziora ma miejsce zazwyczaj za sprawą pompy cieplnej, kooperującej z wymiennikiem wtłoczonym w wodę bądź z systemem pobierającym wodę z jeziora. Pompa cieplna operuje w analogiczny sposób do chłodziarki, tyle że w przeciwną stronę: nie pozbywa się ciepła z wnętrza urządzenia, lecz zasysa je z otoczenia i przekazuje do instalacji grzewczej gmachu. Krążący w systemie oziębły czynnik roboczy ogrzewa się w kontakcie ze znośną wodą z jeziora, później podlega sprężaniu, w następstwie czego jego ciepłota wzrasta. Dzięki temu jest w stanie oddać ciepło wodzie krążącej w układzie grzewczym. Następnie ponownie ulega rozprężeniu i w ten sposób jest oziębiany, aby pobrać kolejną dozę ciepła z wody w jeziorze. Latem ów sam układ można obrócić i stosować do chłodzenia, transferując nadwyżkę ciepła z budynku do jeziora. Trzeba uwydatnić, że woda z jeziora nie jest tu zatem paliwem, a źródłem ciepła zimą i potencjalnym odbiornikiem ciepła latem.
Badacze dokonali analizy dziewięciu jezior w północnej Polsce, wykorzystując dane pomiarowe z lat 2007–2024. Były to jeziora różniące się formatem, głębokością oraz umiejscowieniem, co przyczyniło się do porównania ich możliwości. W każdym z nich istotne było zlokalizowanie obszarów, które utrzymują w ciągu roku najstabilniejszą temperaturę. Największy potencjał posiadają akweny warstwowe, czyli takie, w których w porze letniej formują się wyraźne warstwy o odmiennej temperaturze. Przy powierzchni woda jest cieplejsza i silniej reaguje na warunki pogodowe. Głębiej ulokowana jest strefa przejściowa, a jeszcze niżej warstwa chłodna, o wiele bardziej stabilna termicznie. To właśnie ona jest najważniejsza, jeśli rozważa się o spożytkowaniu jeziora jako źródła energii dla pomp cieplnych bądź jako naturalnego bogactwa chłodu.
Najbardziej jednolitym termicznie obszarem bywa zwykle warstwa zlokalizowana od mniej więcej 15 metrów głębokości aż do dna. Akurat tam temperatura zmienia się najmniej. Średnio oscyluje w granicach 6,7 st. C, zaś różnice między badanymi jeziorami nie są w tym przedziale bardzo znaczne. Taka temperatura jest optymalna dla innowacyjnych systemów energetycznych.
Eksperci od samego początku starali się osadzić swoje obliczenia w realiach środowiskowych. Wyliczyli, ile energii cieplnej teoretycznie można by było otrzymać z tej głębokiej warstwy wody, przyjmując zachowawczo, że nie należy jej ochładzać poniżej 4 st. C. Jest to istotna granica, ponieważ przy tej właśnie temperaturze woda osiąga największą gęstość. Schodzenie niżej mogłoby oznaczać większą ingerencję w naturalne warunki funkcjonowania jeziora. Należy pamiętać, że jezioro nie jest zbiornikiem technicznym, tylko złożonym ekosystemem. Każde spożytkowanie jego zasobów musi brać pod uwagę nie tylko benefity energetyczne, lecz także wpływ na przyrodę.
Przy redukcji ciepłoty głębokiej warstwy jedynie o 1 st. C oszacowany zasób energii wynosiłby od 254 MWh do ponad 33 tys. MWh, w zależności od jeziora. Przy zmianie o 1,5 st. C było to od 381 MWh do ponad 50 tys. MWh. W wariancie maksymalnym, ale ciągle bez przekraczania bariery 4 st. C, wartości wzrastały od około 635 MWh do przeszło 101 tys. MWh. Największy potencjał w tym zakresie uwidoczniło Jezioro Powidzkie, które dysponuje największą kubaturą chłodnej, głębokiej warstwy wody.
Naukowcy stanowczo podkreślają, że piszą o zasobach teoretycznych. Pomiędzy oszacowaniem a realnym wdrożeniem wciąż stoi wiele pytań dotyczących techniki, wydatków, dystansu od odbiorców energii, regulacji prawnych oraz ochrony środowiska. Nie każdy staw powinien i nie każdy ma możliwość być spożytkowany w ten sposób – podkreślają. Konieczne są odrębne analizy lokalne, obejmujące zarówno kwestie techniczne, jak i przyrodnicze. Pomimo tego wartość badań jest wysoka. Po pierwsze, porządkują one dyskusję i obrazują konkretne wartości energii. Po drugie, odnoszą się bezpośrednio do polskich realiów. Po trzecie, sugerują, że jeziora mogą być postrzegane jako jeden ze składników miejscowej transformacji energetycznej, zwłaszcza tam, gdzie zlokalizowane są blisko zabudowy mieszkalnej, obiektów użyteczności publicznej albo infrastruktury turystycznej.
Wraz z nasileniem się temperatur i częstszymi falami skwaru rośnie znaczenie nie tylko grzania, ale i oziębiania budowli. To już nie jedynie kwestia wygody, ale coraz częściej również zdrowia i bezpieczeństwa. Jeziora mogą więc być rozważane również jako źródło chłodu w okresie letnim. Taki sposób myślenia dobrze rezonuje ze współczesnymi potrzebami: system energetyczny ma dzisiaj nie tylko zaopatrywać w ciepło zimą, lecz również minimalizować skutki przegrzewania się miast latem. (PAP)
kmp/ zan/