Charakteristika

První přehrady ze začátku minulého století, jako je Les Království nedaleko Dvora Králové nad Labem, byly skvostnými technickými a architektonickými díly

První přehrady ze začátku minulého století, jako je Les Království nedaleko Dvora Králové nad Labem, byly skvostnými technickými a architektonickými díly

Vodní elektrárny jsou energetické zdroje využívající akumulovanou energii vody k výrobě elektrické energie. Voda jako primární zdroj odevzdává ve vodní turbíně svou potenciální a kinetickou energii, ale prostřednictvím přírodního koloběhu, založeném na vypařování a kondenzaci, se neustále obnovuje. Vodní elektrárny jsou nejvýznamnější obnovitelné zdroje energie.

V českých zemích má využívání vodní energie dlouholetou tradici. Nejprve jako přímý mechanický pohon mlýnů, pil a hamrů, dnes jako zdroj elektrické energie. Naše toky však nemají potřebný spád ani dostatečné množství vody, proto je podíl výroby elektrické energie ve vodních elektrárnách na celkové výrobě poměrně nízký. Největší výhodou vodních elektráren je schopnost rychlého najetí velkého výkonu a tedy operativního vyrovnání okamžité energetické potřeby v elektrizační soustavě.

Historický vodní mlýn v Českém Krumlově je dokladem dlouholetého využívání vodní energie v Čechách

Historický vodní mlýn v Českém Krumlově je dokladem dlouholetého využívání vodní energie v Čechách

Vodní elektrárny neznečišťují ovzduší, prokysličují vodní tok, nevyžadují palivo, jsou bezodpadové a vysoce bezpečné. Pružným pokrýváním spotřeby a schopností akumulace energie (v přečerpávacích elektrárnách) zvyšují efektivnost provozu elektrizační soustavy.

Akumulační nádrže vodních elektráren zlepšují kvalitu vody, slouží jako zdroj pro odběr průmyslové vody a vody určené pro zavlažování a pro úpravu na vodu pitnou. Schopností zadržet vodu snižují nebezpečí povodní, naopak v případě sucha zvyšují minimální průtoky a zlepšují plavební podmínky. A nesmíme zapomenout na nezanedbatelnou funkci rekreační.

Princip práce a turbíny

Voda přitékající přívodním kanálem roztáčí turbínu, která je na společné hřídeli s generátorem elektrické energie. Mechanická energie proudící vody se tak mění, na základě elektromagnetické indukce (v otáčející se smyčce elektrického vodiče v magnetickém poli se indukuje střídavé elektrické napětí), na energii elektrickou.

Výběr turbíny závisí na podmínkách celého vodního díla. V podmínkách našich řek se nejčastěji používají Kaplanovy turbíny s nastavitelnými lopatkami. Kaplanova turbína je v podstatě reakční přetlakový stroj, který dosahuje několikanásobně vyšší rychlosti než je rychlost proudění vody. Je vhodná pro velká množství vody a pro menší spády. Pro vysoké spády (někdy až 1 000 m) se používá akční Peltonova turbína.

Základním prvkem vodní elektrárny je vodní turbína – lopatkový rotační stroj, měnící kinetickou energii vody na mechanický rotační pohyb hřídele

Základním prvkem vodní elektrárny je vodní turbína – lopatkový rotační stroj, měnící kinetickou energii vody na mechanický rotační pohyb hřídele

Rotor Peltonovy turbíny s miskovitými lopatkami

Rotor Peltonovy turbíny s miskovitými lopatkami

Je to rovnotlaký stroj, jehož obvodová rychlost otáčení je nižší než rychlost proudění. Voda vstupuje do turbíny pouze v některých částech jejího obvodu a nezahltí celý obvod – vodu na lopatky tvaru misek přivádějí trysky. V přečerpávacích vodních elektrárnách se používá reverzní Francisova turbína s přestavitelnými lopatkami, která při zpětném chodu funguje jako čerpadlo. V malých vodních elektrárnách se převážně uplatní malá horizontální turbína Bánkiho nebo jednoduchá turbína Francisova.

Počátky vodní energetiky v Čechách

Vodní elektrárna Hučák (secesní a technický unikát v Hradci Králové) na řece Labe patří mezi nejstarší vodní elektrárny v Čechách

Vodní elektrárna Hučák (secesní a technický unikát v Hradci Králové) na řece Labe patří mezi nejstarší vodní elektrárny v Čechách

V českých zemích se vodní energetika podílela na historicky prvních krocích elektrizace. Nejstarším zařízením tohoto typu v Čechách byla vodní elektrárna v Písku, vybudovaná v roce 1888. V Praze existovaly již na začátku 20. století dokonce dvě vodní elektrárny – na Těšnově a na Štvanici (ta je po rekonstrukci dodnes v provozu). Vodní energetika byla významnou součástí již předchůdce dnešní akciové společnosti ČEZ. Postupně se budovala vltavská kaskáda a další přehradní díla osazená vodními turbínami na Labi, Ohři, Dyji, Moravě a Jihlavě. Později byly pro potřeby pokrytí špičkových výkonů postaveny na Moravě přečerpávací vodní elektrárny Dalešice a Dlouhé stráně. K historicky nejstarším a významným malým vodním elektrárnám provozovaným v českých zemích patří elektrárna Želina z roku1908, Hučák a Čeňkova pila z roku1912.

Akumulační a průtočné elektrárny

Nejznámějšími vodními elektrárnami jsou tzv. akumulační vodní elektrárny. Charakteristické jsou pro ně přehradní hráze zadržující vodu a vytvářející jezera. Hráze mohou být tzv. gravitační, tj. z obrovského množství sypaného materiálu, který vzdoruje tlaku vody svou hmotností a objemem, nebo klenbové, kde tlaku vody čelí železobetonová, protiproudně vyklenutá skořepina. Hráz bývá protkána kontrolními chodbami, v nichž se průběžně měří eventuální posuny a průsaky. Přelití vodní masy brání spodní výpusti a horní přelivy. Pod hrází je tzv. vývařiště, do něhož odchází voda od turbín a do něhož ústí výpustě. Pod velkými vodními díly se většinou staví ještě tzv. vyrovnávací nádrž, jejímž úkolem je vyrovnávat hladinu vody mezi stavem kdy protéká voda turbínami a kdy nikoli. Tyto nádrže v korytě řeky stabilizují průtok. V jezeře nad hrází bývá vtokový objekt opatřen česlemi, které zajišťují, aby se na turbínu nedostaly mechanické nečistoty.

Průtočné elektrárny využívají říční proud na jezech, pro některé se staví derivační kanály, které zkracují vodní tok a voda tak získává větší spád.

Akumulační vodní elektrárny jsou charakteristické velkým množstvím zadržované vody a poměrně rozsáhlými plochami přehradních nádrží

Akumulační vodní elektrárny jsou charakteristické velkým množstvím zadržované vody a poměrně rozsáhlými plochami přehradních nádrží

Přečerpávací vodní elektrárny

Elektrizační soustava státu musí mít v každém okamžiku k dispozici přesně tolik elektrické energie, kolik je jí třeba. Spotřeba elektrické energie přitom během dne i v delších obdobích kolísá. Elektrickou energii sice nelze v čistém stavu skladovat, funkci akumulace však účinně pomáhají řešit přečerpávací vodní elektrárny. Pro stabilizaci elektrické sítě je tento typ elektráren nezastupitelný. Velkou předností přečerpávacích vodních elektráren je – stejně jako u ostatních vodních elektráren – schopnost přifázování do elektrifikační sítě s plným výkonem v několika minutách.

Přečerpávací vodní elektrárna je v principu soustava dvou výškově rozdílně položených vodních nádrží spojených tlakovým potrubím, na němž je v jeho dolní části umístěna turbína s elektrickým generátorem. V době energetické potřeby generátor v tzv. turbínovém režimu vyrábí pomocí spádu vody v potrubí elektřinu, v době útlumu stejná turbína v tzv. čerpadlovém režimu vodu z dolní nádrže přečerpává do nádrže horní, kde její potenciální energie čeká na své optimální využití v době špičkové spotřeby. Na každou akumulovanou kWh, kterou z přečerpávací elektrárny odebíráme, je třeba k načerpání vody do horní nádrže vynaložit asi 1,4 kWh.

Hladina v dolní nádrži přečerpávací elektrárny Dlouhé stráně na říčce Divoká Desná v Jeseníkách může kolísat v rozmezí 20 metrů

Hladina v dolní nádrži přečerpávací elektrárny Dlouhé stráně na říčce Divoká Desná v Jeseníkách může kolísat v rozmezí 20 metrů

Horní nádrž přečerpávací vodní elektrárny je většinou uměle vybudovaná na blízkém vrchu nad dolní nádrží

Horní nádrž přečerpávací vodní elektrárny je většinou uměle vybudovaná na blízkém vrchu nad dolní nádrží

Horní nádrž může být uměle vybudovaná na výše položeném místě (např. nádrž na vrchu Homole nad Štěchovicemi nebo horní nádrž přečerpávací elektrárny Dlouhé stráně) nebo ji tvoří jezero nad hrází akumulační elektrárny (např. Dalešice). Princip přeměny mechanické energie v elektrickou je stejný jako u ostatních vodních elektráren.

0

Skupina ČEZ

Kontaktní informace

Máte-li k obsahu portálu jakékoliv náměty, postřehy či připomínky – prosím kontaktujte nás. Budeme vděční i za připomínky k nekorektnímu zobrazení stránek, či případnému upozornění na chybu. Děkujeme.


email:info@svetenergie.cz

telefon:+420 381 257 675

Kontaktní formulář

KONTROLNÍ KÓD

kontrolní kód Opište prosím do políčka formuláře
text z obrázku

Portál Svět energie provozuje společnost ČEZ. Vyrobil Simopt, s.r.o., Copyright © 2016, Všechna práva vyhrazena

detail