Energie vody

Vodní energie má největší podíl mezi obnovitelnými zdroji v ČR.

Využití vodní energie

• v minulosti - pomocí vodního kola pro pohon různých technických zařízení (vodní mlýny, hamry, pily, lisy…),

• v současnosti - pomocí vodní turbíny pro výrobu elektřiny.

Princip vodní elektrárny

Ve vodní elektrárně se přeměňuje potenciální energie vody na elektrickou energii.

Voda roztáčí turbínu a ta je na společné hřídeli s elektrickým generátorem (dohromady tvoří tzv. turbogenerátor). Mechanická energie proudící vody se tak mění na energii elektrickou, která se transformuje a odvádí do míst spotřeby.

Obr. 1: Části turbíny - schéma

Výběr turbíny závisí na účelu a podmínkách celého vodního díla:

• nejčastěji se osazují Francisova turbína nebo Kaplanova turbína,

• pro vysoké spády se používá Peltonova turbína,

• v přečerpávacích vodních elektrárnách bývá turbína s reverzním chodem a s přestavitelnými lopatkami,

• v malých vodních elektrárnách se osazuje malá horizontální Bánkiho turbína nebo Francisova.

Vodní elektrárny dle konstrukce:

• průtočné elektrárny:

  • jezové - spád je vytvořen jezem,

  • náhonové - spád je vyřešen umělým kanálem (náhonem).

Poznámka - malé vodní elektrárny:

Zřizují se na menších vodních tocích (= elektrárny s instalovaným výkonem do 10 MW včetně).

Průtoky takových toků jsou kolísavé a silně závislé na počasí a na ročním období.

Slouží jen jako sezónní zdroje energie.

• přehradní elektrárny (akumulační) - spád je vytvořen pomocí přehrady:

Jsou součástí vodních děl - nádrží.

Stabilizují průtoky říčním korytem, chrání před povodněmi a umožňují plavbu na toku.

Břehy nádrží mohou sloužit jako rekreační oblasti.

Nádrže mohu být zdrojem pitné vody pro vodárny, vody pro průmysl a pro zemědělství.

Elektrárny jsou zabudované přímo do tělesa hráze nebo hluboko v podzemí (voda se přivádí tlakovým potrubím a odvádí se podzemním kanálem).

Obr. 2: Přehradní elektrárna - schéma

• Přečerpávací elektrárny:

  • Tvoří je soustava dvou vodních nádrží v různých výškách spojených tlakovým potrubím (v dolní části je umístěna turbína s elektrickým generátorem).

  • Slouží k vyvažování energetických špiček v rozvodné síti (v době přebytku energie v síti energii spotřebovávají k čerpání vody ze spodní nádrže do nádrže horní, v době energetických špiček průtokem vody z horní nádrže do spodní elektrickou energii vyrábějí).

Obr. 3: Přečerpávací elektrárna - schéma

• Přílivové elektrárny - využívají energii mořského přílivu a jsou využitelné v přímořských státech.

Výhody výroby elektřiny z vody:

• pokrývají spotřebu elektrické energie v době energetických špiček v rozvodné síti,

• neznečišťují ovzduší, nedevastují těžbou a dopravou paliv a surovin,

• jsou bezodpadové a vysoce bezpečné,

• vyrovnávají změny průtoku na vodních tocích a revitalizují vodní prostředí (prokysličování vodního toku).

Nevýhody výroby elektřiny z vody:

• Naše toky nemají potřebný spád, ani dostatečné množství vody. Proto vodní elektrárny v ČR pracují jen jako doplňkové zdroje elektřiny (v roce 2012 jen 4 % z celkové vyrobené elektrické energie).

Obr. 4: Podíly jednotlivých zdrojů energie na celkové energetické spotřebě v České republice