Vodní elektrárny ve světě i u nás  
Vodní elektrárny jsou nejvýznamnějšími nízkoemisními zdroji. Existují státy, které z nich získávají přes 50 % svých potřeb. Hlavně v rozvíjejících se zemích se intenzivně budují. Jsou důležitým prostředkem regulace sítě a v podobě přečerpávacích elektráren i akumulace energie. A to i v České republice.

Rozvaha o potenciálu hydroenergetiky je součástí cyklu článků o vývoji a možnostech světové a hlavně české elektroenergetiky. V předchozích částech série byly rozebrány možnosti některých jednotlivých nízkoemisních zdrojů (větrných, jaderných a fotovoltaických), různých cest, které se dají pro přechod k nízkoemisní elektroenergetice využít a scénáře, kterými se bude ubírat elektroenergetika v Česku. Nyní se tedy podrobněji podíváme na zdroje vodní.

 

Vodní nádrž a elektrárna Orlík (zdroj ČEZ).
Vodní nádrž a elektrárna Orlík (zdroj ČEZ).

Vodní elektrárny

Vodní elektrárny byly mezi prvními zdroji elektřiny, které se využívaly. První z nich postavil již v roce 1882 T. A. Edison v Appletonu, další pak Nikola Tesla u Niagarských vodopádů. V současné době jsou ve světě obnovitelnými zdroji s největší produkcí. Jejich obrovskou výhodou je, že lze využívat malé decentralizované zdroje s výkony od kilowattů do 10 MW, ale také gigantické zdroje s výkonem několika gigawattů. Vodní zdroje využívají kinetickou a potenciální energii vody. Existují vodní elektrárny průtočné a akumulační. Průtočné využívají přirozený průtok řeky, akumulační jsou založeny na soustředění vody pomocí přehrady. Zatímco průtočné nejčastěji pracují v základním režimu, výkon akumulačních může být regulován. Přehrady jsou pak často používány k celé řadě dalších účelů. Jsou zdroji vody, chrání před povodněmi a slouží k rekreaci.

Zařízením, které umožňuje spolu s generátorem transformovat tlakovou a pohybovou energii vody na elektrickou, je turbína. Existuje řada typů. Podle způsobu předávání energie se dělí na přetlakové a rovnotlaké. U přetlakových se tlaková energie vody mění během její cesty soustrojím na kinetickou energii oběžného kola. Při tom se mění i tlak vody, který je tak za turbínou nižší. Jde třeba o turbínu Francisovu a Kaplanovu. Francisovy turbíny jsou určeny pro střední a větší průtoky i spády. Jde o jeden z nejpoužívanějších typů hlavně pro velké elektrárny a elektrárny přečerpávací. Kaplanova turbína se používá především při velkých průtocích a malých spádech. U rovnotlakých turbín se tlaková síla vody v rozváděcím zařízení mění na kinetickou energii vody a ta se pak transformuje na kinetickou energii oběžného kola turbíny. Tlak vody je před turbínou a za ní stejný. Příkladem je Peltonova turbína, která je vhodná pro místa s vysokým spádem a malým průtokem. Dosažení vysoké efektivity využití a optimálního fungování turbíny v daných podmínkách pomáhá neustálý technologický rozvoj v této oblasti. V posledních letech se stále větší důraz klade na rychlejší a lepší schopnost regulace výkonu.

V současné době jsou vodní elektrárny nejvýznamnějším nízkoemisním a obnovitelným zdrojem. Dodávají téměř 17 % světové elektřiny a okolo 70 % obnovitelné elektřiny, plánován je i jejich další významný rozvoj. Existují země, které mají z vody přes 50 % elektřiny. Jde například o Norsko, kde je to dokonce přes 90 %, Paraguay, Brazílie, Kanada, Venezuela a Rakousko. Značný podíl mají z evropských států i Švédsko a Švýcarsko. Na velkých řekách se budují kaskády přehrad a vodních elektráren.

Přehrada a vodní elektrárna Itaipu (zdroj Wikipedie).
Přehrada a vodní elektrárna Itaipu (zdroj Wikipedie).

Největší absolutní produkce elektřiny z vody dosahuje Čína. V této zemi je i největší vodní elektrárna Tři soutěsky na řece Jang-c'-ťiang s výkonem 22,5 GW. Využívá 32 hlavních Francisových turbín s výkonem 700 MW a dvě malé s výkonem 50 MW. Má gigantické rozměry. Výška hráze je 185 m, její šířka u paty 115 m a na hřebeni 40 m, její délka pak 2335 m. Délka přehradní nádrže je 600 km, rozloha 1084 km2 a objem 39,3 km3. Stavět se začala v roce 1994 a dokončena byla v roce 2012. Ročně dodává přes 90 TWh energie.

 

Druhou největší elektrárnou je Itaipu na řece Paraná na hranicích mezi Brazílií a Paraguayí. Dokončena byla ve spolupráci Brazílie, Paraguaye a Argentiny v roce 1982 a elektřinu začala dodávat v roce 1984. Její celkový výkon 40 GW zajišťuje 20 Francisových turbín s výkonem 700 MW. Ročně produkuje zhruba 90 TWh elektrické energie.

Třetí je opět čínská vodní elektrárna Xiluodu. Ta se začala budovat v roce 2005 a dokončena byla v roce 2014. Celkový výkon 13,86 GW zajišťuje 18 Franciscových turbín s výkonem 770 MW.

Vodní elektrárna Tři soutěsky (zdroj Wikipedie).
Vodní elektrárna Tři soutěsky (zdroj Wikipedie).

Velké elektrárny se v současné době budují hlavně v rozvíjejících se zemích, kde často umožňují rychlé zvýšení výroby elektřiny a uspokojení rostoucích potřeb. Značný podíl vyrobené elektřiny je však spojen i s malými elektrárnami. Zde je velice pozitivní i decentrální charakter výroby a často i blízkost k místu spotřeby. S rostoucím podílem větrných a fotovoltaických zdrojů vystupuje stále více do popředí možnost rychlé změny výkonu a zapojení do regulace sítě. V tomto ohledu například spoléhá Evropa velmi na Norsko a potenciál rozvoje zde.

 

Vodní elektrárny v Česku

V Česku se první vodní elektrárny objevily už koncem 19. století. V podskalském mlýnu v Písku pohánělo vodní kolo tři dynama. Počátkem 20. století byly v Praze dvě vodní elektrárny v Těšnově a na Štvanici. Našimi největšími vodními elektrárnami jsou přečerpávací zařízení Dlouhé Stráně s výkonem 650 MW a Dalešice s výkonem 480 MW, ke kterým se podrobně dostaneme v další části článku. Další je pak Orlík se čtyřmi Kaplanovými turbínami s celkovým výkonem 364 MW, který má absolutně největší podíl na výrobě elektřiny z vody. Vodní elektrárna Slapy má tři Kaplanovy turbíny a celkový výkon 144 MW a elektrárna Lipno pak dvě Francisovy turbíny, které celkově poskytují výkon 120 MW. Lipno, Orlík i Slapy jsou součástí našeho nejznámějšího systému přehrad – Vltavské kaskády. Ta má devět přehrad a elektrárny na nich mají celkový výkon 750 MW. Celkově bylo koncem roku 2016 instalováno v Česku 9 velkých klasických vodních elektráren nad 10 MW s celkovým instalovaným výkonem 753 MW a 1614 malých vodních elektráren s celkovým výkonem 348 MW. Výroba mezi velkými elektrárnami a malými pod 10 MW je rozdělena zhruba na polovinu. V roce 2015 se z vody vyrobilo celkově 1795 GWh a z toho 1002 GWh vyrobily malé vodní elektrárny. I z toho je vidět, jak velký význam malé vodní zdroje mají. Navíc jde o zdroje, které jsou většinou v místě spotřeby a mohou využít výhody decentralizované produkce.

 

Uvnitř elektrárny Orlík (zdroj ČEZ).
Uvnitř elektrárny Orlík (zdroj ČEZ).

Přečerpávací elektrárny

Specifickým typem vodních elektráren jsou přečerpávací. Ty musí mít dvě nádrže, horní a dolní. Horní nádrž může být také s přítoky, ale i čistě s umělou akumulací, jako je tomu třeba u elektrárny Dlouhé Stráně. V případě smíšené akumulace může být horní a dolní nádrž na jiné řece. Tak tomu je například u existující slovenské přečerpávací elektrárně Dobšiná nebo by bylo případně uvažovaného projektu Lipno-Dunaj. Nádrže jsou spojeny spádovým potrubím s velkým průměrem. Pracují tak, že v době přebytku elektřiny a její nízké ceny čerpají vodu z dolní nádrže do horní, v době jejího nedostatku a vysoké ceny pak vyrábějí elektřinu prouděním vody z horní do dolní nádrže. Jedná se o jednu z nejvýznamnějších a nejefektivnějších metod akumulace energie v elektrizačním systému. V současnosti je stále důležitější i jejich zapojení do regulace sítě. U starých přečerpávacích elektráren byla účinnost od 50 % po 65 %, u nových se dosahuje hodnot až mezi 70 % a 84 %. Zvyšování účinnosti napomáhá postupné zlepšování technologie soustrojí, které slouží k čerpání a výrobě elektřiny. Ještě důležitější jsou v současné době vylepšení ve směru k pružnosti přechodu mezi čerpáním a výrobou. Je to dáno zvyšujícími se požadavky využívání přečerpávacích elektráren i k rychlé regulaci. Životnost takových zařízení je velmi dlouhá, 40 až 60 let a při kvalitní údržbě a potřebných rekonstrukcích i sto let.

Specifickým typem je mořská přečerpávací elektrárna, která čerpá vodu z moře. K jejímu provozu tak stačí horní nádrž. V současnosti je jediná taková elektrárna na japonském ostrově Okinawa, i když dnes už se komerčně neprovozuje. Horní nádrž přečerpávací elektrárny Okinawa Yanbaru je ve výšce 150 m nad hladinou moře.

První přečerpávací elektrárny se objevily v devadesátých letech devatenáctého století v Itálii a Švýcarsku. V třicátých letech dvacátého století se začaly používat reverzní turbíny. Ve světě jsou stovky přečerpávacích elektráren, s výkonem větším než 1000 MW je jich 61. Celkový výkon přečerpávacích elektráren ve světě přesahuje 150 GW. Největší je přečerpávací elektrárna Bath County v USA s výkonem 3,0 GW, následují dvě čínské, Guangdong a Huizhou, obě s výkonem 2,4 GW, japonská Okutataragi s výkonem 1,9 GW a americká Ludington s výkonem 1,9 GW. Ve výstavbě jsou čínská Fengning s výkonem 3,6 GW, japonská Kannagawa s výkonem 2,8 GW a ukrajinská Dněsterská přečerpávací elektrárna s výkonem 2,3 GW. Tyto elektrárny už částečně fungují, uvedený výkon budou mít po dokončení.

 

Horní jezero přečerpávací elektrárny Dlouhé Stráně (zdroj ČEZ).
Horní jezero přečerpávací elektrárny Dlouhé Stráně (zdroj ČEZ).

Přečerpávací elektrárny v Česku

V Česku bylo první přečerpávací elektrárnou Černé jezero, vybudované Škodovými závody Plzeň v Hojsově Stráži na Šumavě. Měla výkon 1,5 MW a v roce 1960 bylo využívání čerpání omezeno. Druhou byla elektrárna Pastviny. Ta byla do provozu uvedena v roce 1938, ale později byla přebudována na klasickou průtočnou elektrárnu. A pak byly postupně vybudovány tři velké přečerpávací elektrárny, které jsou v současné době v Česku v provozu, Štěchovice II, Dalešice a Dlouhé stráně.

Přečerpávací elektrárna Štěchovice je jižně od Prahy ve Středočeském kraji na Vltavě. Do provozu byla uvedena v roce 1947 a v devadesátých letech byla kompletně přestavěna. Využila se původní horní nádrž na Homoli o objemu 500 000 m3 a velká část původních ocelových přivaděčů. Dvě soustrojí byla nahrazena jednou Francisovou reverzní turbínou FR-180 z ČKD Blansko, která je umístěna 45 m pod zemí. Celkový výkon je nyní 45 MW.

Přečerpávací elektrárna Dalešice byla vybudována v souvislosti s jadernou elektrárnou Dukovany a je součástí jejího komplexu, který je jihovýchodně od Třebíče. Celá soustava vodních nádrží a elektráren byla vybudována v letech 1970 až 1978. Skládá se z horní nádrže Dalešice s objemem 127 milionů m3 a vyrovnávací nádrže Mohelno. Elektrárna Dalešice je přečerpávací a elektrárna Mohelno pak průtočná. Využívá čtyři reverzní Francisovy turbíny a po rekonstrukci v roce 2007 má výkon 480 MW. Výkon je dimenzován, aby při výpadku nahradil jeden blok jaderné elektrárny Dukovany. Plného výkonu lze z klidu dosáhnout již za 55 s a jedná se o nejrychleji nabíhající přečerpávací elektrárnu v Česku.

Poslední a největší je elektrárna Dlouhé Stráně, která se nachází na severní Moravě v Hrubém Jeseníku. Kvůli co nejekologičtějšímu zasazení do okolní krajiny jsou veškerá provozní zařízení umístěna do podzemí. Výstavba byla zahájena už v roce 1978, v osmdesátých letech byl projekt přerušen. O pokračování bylo rozhodnuto v roce 1989 a do provozu byla uvedena v roce 1996. Horní nádrž má celkový objem 2,72 milionů m3 a je v nadmořské výšce 1350 m na vrcholu hory Dlouhé Stráně. Dolní nádrž má celkový objem 3,4 miliony m3 a nachází se na říčce Divoká Desná. Kaverna se dvěma reverzními Francisovými turbínami je s horní nádrží propojena dvěma přivaděči o průměru 3,6 m a délce 1547 m a 1499 m a s dolní pak dvěma tunely o průměru 5,2 m a délce 354 m a 390 m. Turbíny této elektrárny jsou největšími reverzními v Evropě, v turbínovém režimu mají výkon 325 MW a v čerpadlovém 312 MW. Celý objem horní nádrže je možné načerpat za sedm hodin. Na plný výkon jsou schopné najet za necelých 100 s a dodávat energii plných šest hodin.

Nejnovější přečerpávací elektrárna je experimentální a výzkumná. Nachází se v podzemí v hloubce 600 m na ostravském dole Jeremenko. Fungovat začala v červnu 2015. Její výkon je pouhých 650 kW. Výhodou je velký rozdíl ve výšce horní a dolní nádrže, nevýhodou pak jejich relativně malý objem a také to, že voda je tu slaná. Elektrárna tak musí mít díly, které jsou proti soli dostatečně odolné. Postavila se právě zde, protože z podzemí dolu Jeremenko se čerpají důlní vody z celé ostravské oblasti uhelného revíru a vody tak tu je dostatek. Voda se zde musí čerpat a udržovat v dané výši. Čerpá se hlavně v době, kdy je přebytek elektřiny, a v dobách jejího nedostatku se část odčerpaných vod, která se soustředí v horní nádrží, pustí potrubím o délce 580 m na Peltonovu turbínu. I v dalších hlubinných dolech jsou v principu možnosti pro takové akumulační zařízení. O těchto tzv. hlubinných přečerpávacích elektrárnách se se uvažuje jíž od sedmdesátých let, ale jejich reálné průmyslové využívání nelze v brzké době předpokládat.

 

Celkový pohled na přečerpávací elektrárnu Dlouhé Stráně (zdroj  ČEZ).
Celkový pohled na přečerpávací elektrárnu Dlouhé Stráně (zdroj ČEZ).

Celkový výkon přečerpávacích elektráren v Česku je tak 1175 MW a v poslední době, kdy roste podílu fotovoltaických a dalších fluktuujících zdrojů, se jejich využití zvyšuje. V roce 2015 tak jejich roční produkce elektřiny překročila 1250 GWh. Aktuální jsou proto úvahy o možnosti výstavby dalších těchto zařízení.

Existuje několik možností. K přečerpávacímu režimu provozování by se mohlo vrátit Černé jezero, ale to je výkon pouhých 1,5 MW. Uvažuje se také, že by jako přečerpávací elektrárna fungoval Orlík. O této možnosti uvažoval ČEZ a nechal si v roce 2013 vypracovat studii o vlivu na životní, která ukázala minimální negativní dopady. Tady jde o projekt, který je relativně snadno realizovatelný a cenově do pár miliard korun.

Na druhé straně spektra je projekt přečerpávací elektrárna Lipno – Dunaj. V tomto případě by šlo o mezinárodní projekt, který je ovšem v třídě až megalomanských s náklady desítek miliard korun. Zároveň by bylo potřeba důkladně analyzovat všechny environmentální dopady stavby i jejího provozu na ekologické a turistické funkce Lipna. Ty nejsou dostatečně dobře prozkoumány. Je možnost, že by systém zlepšil vodní hospodářství Vltavy, Labe a Dunaje, ale mohl by mít i řadu negativních dopadů. Horní nádrží by bylo Lipno na horní Vltavě, které má nadmořskou výšku něco málo přes 700 m a dolní pak rakouská přehrada Aschach na Dunaji v nadmořské výšce okolo 450 m. Spojovací kanál by musel být dlouhý okolo 27 km. Elektrárna by měla výkon 1000 MW, který by zajistily čtyři reverzní Francisovy turbíny o výkonu 250 MW. Výhodou by ale bylo, že díky velkému objemu nádrží by umožňovala relativně dlouhodobé cykly v řádu několika dní. To by umožňovalo větší využití v pokrytí fluktuací větrných zdrojů, které nemají pravidelné denní cykly.

V roce 1978 vypracoval Výzkumný ústav energetický v Praze studii, která oceňovala potenciál možností výstavby přečerpávacích elektráren v Česku. Bylo to v době dokončování Dalešic a plánu intenzivního rozvoje jaderné energetiky. Bylo navrženo dvacet lokalit, které disponovaly celkovým výkonem 12 000 MW a mohla ročně akumulovat přečerpáním až 20 000 GWh. Jednalo se o Bradlo Byčí Skála, Cukrová Bouda, Český Krumlov II, Hardegg, Hříměždice, Křivoklát-Červený Kámen, Labská, Raspenava, Rejštejn, Sendráž, Skuhrov, Slavíč, Spálov, Světlá hora, Šumný Důl, Vilémov a Zleb. Je však třeba říci že většina z nich je v současné době nejen z ekologického hlediska nerealizovatelná.

Reálně se tak v současné době uvažuje o šesti z těchto lokalit. Nejperspektivnější je Slavíč u Frýdku-Místku nedaleko přehrady Morávka v Beskydech. Její výkon by mohl být až 1124 MW. Vzhledem k její velikosti je to však příliš nákladná jednorázová investice (okolo 30 miliard korun). Navíc se k ní značně rezervovaně staví obyvatelé i Správa Chráněné krajinné oblasti Beskydy.

Šumný důl v Krušných horách by mohl mít výkon 880 MW. Dolní nádrž by měla hráz mezi 50 m až 90 m. Samotná nádrž by zatopila 40 ha a pojala 15 milionů m3 vody. Horní nádrž by byla v nadmořské výšce 900 m mezi kopci Studenec a Loučná.

Horní nádrž přečerpávací elektrárny Spálená by měla být na hoře Spálený vrch, která je v nadmořské výšce 1313 m. Je to jen o trochu méně, než je nadmořská výška horní nádrže Dlouhých strání, která je nedaleko. Podobně jako u Dlouhých strání by se horní nádrž vyhloubila v hoře a spodní by byla řešena jako přehrada. Problém je, že je to přímo v centru Jeseníků v ekologicky velmi cenné partii a blízko je už jedna velká přečerpávací elektrárna.

Přečerpávací elektrárna Dalešice (zdroj ČEZ).
Přečerpávací elektrárna Dalešice (zdroj ČEZ).

Další by mohla být v lokalitě Červená jáma v Krušných horách, kde by mohlo být zařízení s výkonem 674 MW, nebo na Smědavském vrchu v Jizerských horách s výkonem 620 MW. Ta druhá by mohla pomoci i se zadržováním vody a ochranou před povodněmi.

 

Poslední z šestice je Velká Morava v masivu Kralického Sněžníku v Jeseníkách s plánovaným výkonem 536 MW. U všech projektů je největší problém, že mají být realizovány v ekologicky velmi cenných horských partiích a značně ovlivní další využití (ekologické či turistické) daného regionu. To je důvod, proč se setkávají s odporem místních obyvatel a správců příslušných chráněných oblastí.

Ještě je možné zmínit, že po naplňování bývalých důlních jam v hnědouhelných revírech se uvažuje, že by mohly fungovat také jako spodní nádrže přečerpávacích elektráren.

 

Rizika spojená s vodními zdroji

Stejně jako jiné zdroje energie, mají vodní elektrárny kromě velkého množství výhod i svá rizika. Hlavně velké projekty mají značné ekologické dopady a rizika. Už při výstavbě často vedou k nutnosti přesídlení velkého počtu obyvatel. U zmíněné největší vodní elektrárny Tři soutěsky se to týkalo okolo 700 000 lidí. Právě dramatické ovlivnění života obyvatel a ekologické dopady způsobují to, že projekty velkých hydroelektráren vyvolávají značné kontroverze. Ekologické dopady stavby mohou být pozitivní i negativní a některé z nich mohou být různými složkami společnosti posuzovány velmi rozdílným způsobem. Navíc jsou odhady budoucích environmentálních dopadů často problematické a nepřesné

Město Hasankeyf, které bude částečně zaplaveno novou vodní elektrárnou Ilisu (zdroj Wikipedie).
Město Hasankeyf, které bude částečně zaplaveno novou vodní elektrárnou Ilisu (zdroj Wikipedie).

Jako příklad mohou sloužit i velké hydroelektrárny a přehrady budované v současné době. Jde například o vodní elektrárnu Ilisu na jihovýchodě Turecka s výkonem 1,2 GW. Ten zajišťuje šest Francisových turbín o výkonu 200 MW. Přehrada se začala budovat na řece Tigris v roce 2006 a dokončena byla v únoru 2018. V polovině roku 2018 se její nádrž začala plnit vodou. Zde se odhaduje počet přesídlených přes 60 000. Nejproblematičtější je zaplavení části starobylého města Hasankeyf, které je historicky velmi cenné.

 

Druhým kontroverzním dokončovaným projektem je Velká etiopska renesanční přehrada (Grand Ethiopian Renaissance Dam – GERD). V tomto případě jde o přehradu na Modrém Nilu, která velice silně ovlivní hydrologii celého Nilu a tedy i sousední státy Súdán a Egypt. Stavba byla zahájena v roce 2011 a mělo by jít o elektrárnu s celkovým výkonem 6,45 GW. Výrobu elektřiny by mělo zajišťovat 16 Francisových turbín s výkonem okolo 400 MW. Na počátku roku 2018 byla přehrada dokončena z 66 % a připravoval se zkušební provoz prvních turbín.

Třetím příkladem je brazilská elektrárna Belo Monte na řece Xingu. Po dokončení by mělo jít o druhou největší vodní elektrárnu v Brazílii a čtvrtou ve světě. Její výkon totiž bude 11,2 GW, a zajistí jej 20 Francisových turbín s výkonem mezi 550 až 611 MW. Přehrada bude mít značné sociální dopady na původní komunity žijící v okolí řeky a celý místní ekosystém této části amazonského tropického pralesa. Stavba přehrady začala v roce 2011. Odhaduje se, že přemístit se musí okolo 20 000 lidí. První elektřina se vyrobila v roce 2016 a od té doby se postupně uvádí do provozu další části hydroelektrárny. I na základě odporu proti této stavbě uvažuje Brazílie o změně přístupu k využívání vodních elektráren k produkci elektřiny. Připomeňme, že Brazílie má mezi 70 % až 80 % elektřiny z tohoto zdroje.

Důležitý v těchto případech je i způsob provozování vodního díla a jaké priority se kladou. To je například klíčové v případě etiopské přehrady, která může v případě nedohody a nenalezení kompromisního přístupu připravit Súdán a Egypt o značnou část vody a způsobit jim nejen ekologické problémy. Ekologický způsob provozování by však měl být prioritou i při provozování malých elektráren na říčkách. Výroba elektřiny by měla být do značné míry podřízena potřebám environmentálně příznivého režimu na vodním toku, který využívá.

Právě ekologické a sociální dopady velkých vodních děl jsou důvodem, proč se v Evropě v současné době budují ve velmi omezené míře a jejich projekty narážejí na značný odpor.

Hráz přehradní nádrže Orlík (zdroj ČEZ).
Hráz přehradní nádrže Orlík (zdroj ČEZ).

Dalším rizikem je možnost katastrofy v souvislosti s protržením přehrady. Seznam vážných havárií z roku 2000 uvádí počet 147 a z toho v Evropě 26. Od té doby se událo dalších zhruba 30 podobných událostí. V Evropě byla nejhorším neštěstím havárie přehrady Vajont v Itálii v roce 1963, která měla okolo 2000 obětí. Vůbec největší katastrofou bylo zničení kaskády nádrží na řekách Žu a Chung s přehradami Pan-čchiao a Š´-man-tan v roce 1975, kde jsou odhady obětí mezi 80 000 až 200 000. Své domovy ztratilo okolo 11 milionů lidí. V roce 1979 došlo k velké katastrofě v Indii. Odhady počtu obětí havárie přehrady Machchu-2 se velmi různí, ale určitě to bylo několik tisíc. Z poslední doby lze jmenovat kolaps přehrady budované v Laosu firmou Xe-Pian Xe-Namnoy. V tomto případě šlo o přehradu dominantně určenou pro produkci elektřiny. Ta je součástí, která využívá bohatství vodnatých a prudkých řek v Laosu pro výrobu elektřiny ekonomicky se intenzivně rozvíjejících okolních států. K havárii došlo 23. července 2017. Zatím je potvrzeno 36 obětí a 98 obyvatel je nezvěstných. O své domovy přišlo 6600 lidí.

 

Závěr

Vodní elektrárny zajišťují většinu obnovitelné elektrické energie. Ze značné části se na ní podílejí velké až gigantické přehrady. Hlavně v rozvíjejících se a rozvojových zemích se dá předpokládat pokračování jejich velmi rychlého rozvoje. To je dáno tlakem na růst produkce elektřiny a zároveň snížení emisí nejen oxidu uhličitého. V rozvinutých státech Evropy a USA se naopak nedá právě kvůli jejich ekologickým a sociálním dopadům očekávat větší počet projektů těchto děl. Tam zůstává potenciál v budování decentralizovaných malých děl. Výjimkou by mohly být stavby přečerpávacích elektráren, které by mohly pomoci při akumulaci energie. Příkladem je například navrhovaný projekt přebudování systému na Hooverově přehradě v Kalifornii na přečerpávací elektrárnu, která by pomáhala vyhlazovat denní diagram způsobený vysokým podílem fotovoltaických zdrojů v tomto státě USA. Zde rozhodne často ekonomika, která naráží na problém, kdy nejvýhodnější režim provozování je v případě vykrývání denních špiček a propadů ve spotřebě a produkci elektřiny v situaci dostatečně velkých rozdílů v ceně, což odpovídá případu doplňování zdrojů jaderných (noční přebytek výroby a denní maximum spotřeby) nebo fotovoltaických (denní nadvýroba a noční nedostatek výroby). Naopak odlišný je režim při doplňování větrných zdrojů, kdy vhodné či nevhodné podmínky pro produkci elektřiny mohou trvat řadu dní. To je i důvod, proč se z ekonomických důvodů zatím uložily k ledu projekty přečerpávacích elektráren v Německu a Rakousku.

Podobná situace jako v celé vyspělé Evropě je i v Česku. Kromě malých vodních elektráren máme sice jistý potenciál pro výstavbu dalších vodních děl v podobě velkých přečerpávacích elektráren, ale téměř všechna potenciální díla jsou v ekologicky cenných oblastech a tedy se značnými environmentálními riziky. V principu nejblíže realizaci je asi přebudování Orlíku na možnost přečerpávání. Zde vše závisí dominantně na ekonomické situaci, kterou vytváří vývoj energetiky v našem regionu. Do budoucna je tak důležitá podpora malých vodních elektráren a u velkých děl pak je rozhodující mít připraveny projekty s důkladným technickým a environmentálním rozborem. V případě rozvoje energetiky v takovém směru, který by tato díla vyžadoval, by se k jejich výstavbě mělo přikročit. Je však třeba mít na paměti, že je potřeba začít dostatečně včas, protože příprava i budování většího vodního díla je dlouhodobější záležitostí. Zároveň je třeba počítat u potenciálně vhodných míst s takovou možností v územním plánu, aby nedošlo k výstavbě zařízení pro jiné využití v prostoru, který by měl být vodním dílem zatopen.

 


Upozornění: Studie o potenciálních místech pro přečerpávací elektrárny z roku 1978 lze nalézt v tematické části časopisu CzechIndustry 4, 2014, str. 35 - 68

 

Napsáno pro servery Osel a oenergetice.


 

Poznámka:

Právě vyšla kniha kolektivu autorů „Česká energetika na křižovatce“, která byla napsána na základě studie vypracované pro Hospodářskou komoru ČR a navazuje na knihu „Perspektivy české energetiky“. Rozebírá změny, které nastaly od přijetí aktualizace státní energetické koncepce u nás i v našem blízkém a vzdálenějším okolí. Upozorňuje na rizika, která se i vlivem nečinnosti před naší energetikou vynořují a rychle blíží. Ukazuje, jaké jsou možnosti rizikům čelit a zajistit pro Česko efektivní, ekologickou a udržitelnou energii. Podrobnější publikace, která analyzuje a prezentuje světovou i českou energetiku v komplexnějším záběru a s delší vizí se připravuje v rámci Akademie věd.

Datum: 22.08.2018
Tisk článku

Energetika v metalurgii - Hašek Pavel, Klečková Zuzana
Knihy.ABZ.cz
 
 
cena původní: 236 Kč
cena: 222 Kč
Energetika v metalurgii
Hašek Pavel, Klečková Zuzana
Související články:

Větrné elektrárny včera, dnes a zítra     Autor: Vladimír Wagner (01.09.2017)
Možné cesty k nízkoemisní energetice     Autor: Vladimír Wagner (10.12.2017)
Možné scénáře a rizika vývoje elektroenergetiky v Česku     Autor: Vladimír Wagner (14.12.2017)
Obejdeme se bez uhelných bloků?     Autor: Vladimír Wagner (31.05.2018)



Diskuze:

Nestálost výkonu

Michal Krejčí,2018-09-21 08:57:44

Na co dle mého názoru autor poněkud pozapomíná, že stejně jako u větrných elektráren může nějaké období nefoukat vítr, tak u vodních elektráren nemusí téct dostatek vody. A to i několik let. Kupříkladu letos budou asi zajímavá čísla o vyrobené elektrické energii z vodních elektráren.

Odpovědět

ostrovní systémy

M Ark,2018-08-25 17:24:56

Zdravím, super článek o energetice. Zdali by měl autor náladu odpovědět na toto: existují nějaké studie či příklady realizace ostrovních systémů v kombinaci slunce-vítr-přečerpávačka pro dům, soudomí či malé sídlo?
Díky za případnou odpověď.

Odpovědět


Re: ostrovní systémy

Pavel Hudecek,2018-08-27 01:39:15

Tak tohle mě onehdy napadlo, tak jsem trochu počítal, no posuďte sám:

1 m3 -> 1 tuna -> 10 kN -> na každý metr rozdílu hladin tedy uskladníme v m3 teoretických 10 kJ

1 kWh = 3,6 MJ -> na uskladnění 1 kWh tedy potřebujeme 1 m3 dostat 360 m vysoko, nebo 10 m3 36 m vysoko, či 36 m3 10 m vysoko.

Takže máte-li 10 m vysoký barák (dejme tomu 3patrový), na půdě i ve sklepě bazén 3x12x10 m, můžete uskladnit 1 kWh... A nebo na to koupit jednu větší autobaterku, třeba 12V/85Ah:-)

Poznámka: Na 1 kWh se můžete 5 minut sprchovat, nebo půl hodiny vytápět menší byt v zimě, či ohřívat vodu rychlovarkou, hodinu mikrovlnit, ... 10 dní svítit malou úsporkou v lampičce, 200x nabít telefon. A ze sítě stojí něco přes 2-6 Kč podle sazby. Nebo, pokud máte solárku z r. 2010, ji můžete do sítě prodat za 13,6 Kč.

Odpovědět


Re: Re: ostrovní systémy

Radek Štrébl,2018-08-27 11:34:11

Mate tam asi chybku, ten bazen mi vychazi 10x mensi, 3x12x10 je 360 a ne 36 ! Ale jinak je to samozrejme stejne nesmysl, v tom se nemylite.

Odpovědět

Nepřehánět

Pavel Nedbal,2018-08-23 22:43:52

to s tou potenciální kapacitou velkých i malých elektráren.
Jednoduchý výpočet, povodí Labe - postavíme maxi maximální elektrárnu. Když v Děčíně (132m/nm) uděláme hráz vysokou 315 metrů, případně ještě v místech, kde by Čechie přetékala, budeme mít zaplaveno krásné jezero k rozvodí u Jihlavy, cca 500m/nm.
Protože se shromáždí veškerý disponibilní průtok i malých potůčků, k dispozici v elektrárně Děčín budeme mít tak jako tak průměrný průtok Labe 315m3/s.
Protože při 100% účinnosti turbíny nám 1m3/s při h=1m dá výkon 10kW, 315m3/s h=1m dá 3,15 MW a celá zatopená Čechie do výšky Jihlavy (další přístav např. Č. Krumlov, 505m/nm) dá k dispozici nádherný výkon 1,159 GW, což je jen o trochu víc, než jeden blok Temelína (budou z vody vykukovat chladicí věže, je trochu na kopečku).
Takže lepší stavět přečerpávačky, jako rychlé baterky pro vyrovnávání výkonů, pro základní zatížení se nehodí. Zázraky se nekonají.

Odpovědět


Re: Nepřehánět

Josef Hrncirik,2018-08-24 08:34:50

Z odtoku Labem plyne, že cca 1/2 srážek (250 mm/m2.rok) se odpaří.
Nevypařovalo by se z jezera i bez odtoku vše?
Nebyl by přístav již ve Dvoře Králové?

Odpovědět


Věnné město

Pavel Nedbal,2018-08-24 15:23:07

Dvůr Králové nad Labem, patrně vaše bydliště, bude při hladině jezera Čechie 500m/nm obětováno. Nejnižší bod katastru při Labi 270m/nm, nejvyšší bod 485m/nm. Lze zalobovat - neztrácet naději, může pomoci green piss.

Odpovědět

Technický dotaz

Jirka Niklík,2018-08-23 20:11:28

Na Štěchovice jsem se byl podívat minulý týden a zaujala mě vyrovnávací komora v podobě
"komínu" na vrcholu Homole vedle horní akumulační nádrže.
Mohl by mi někdo objasnit, v jaké situaci ta vyrovnávací komora zafunguje?
Schematicky je to asi podobné tomuto obrázku:
https://www.openpr.com/images/articles/Q/6/Q60729303_g.jpg
(Surge tank)
Na stránce ČEZu http://virtualniprohlidky.cez.cz/cez-stechovice/
je surealistický popis :
…rázy, které vznikají v potrubí při přečerpávání a odstavování turbíny. Ve chvíli, kdy čerpadlo přestane čerpat, dochází k utržení vodního paprsku a voda se tlačí dolu, kde vytvoří velký ráz…
Dovedu si představit ráz způsobený návratem čerpané vody po zastavení čerpadla, ale ten by nahoře umístěná komora netlumila, ale spíš podpořila…
Na schematu přečerpávačky Dlouhé stráně jsem žádnou takovou komoru nenašel. V jaké situaci to tedy funguje a jak?

Odpovědět


Re: Technický dotaz

Pavel Brož,2018-08-25 12:40:06

To je zajímavá otázka, nicméně protože se mi nepodařilo dohledat dost potřebných informací, mohu pouze spekulovat, berte to prosím jenom jako můj osobní laický názor. Můj osobní tip je že by to mohlo souviset se způsobem řešení přivaděčů. Jestli se nemýlím, přivaděče v Dlouhých Stráních jsou instalovány ve skalním masivu, minimálně takto na mě působí informace, kterou jsem našel ve čtrnáct let starém, přesto velice dobře popisném článku od Františka Novotného na http://archiv.neviditelnypes.zpravy.cz/clanky/2004/07/38339_21_0_0.html, vyjímám:

"Další technickou lahůdkou, zdaleka ne poslední, jsou dva pancéřové přivaděče vody. Mají průměr 3,6 m a délku 1,5 km. Trouby o délce 12 m a proměnné tloušťce stěn (spodní díly musejí udržet 1 600 tun hmotnosti vodního sloupce) byly spouštěny do vyražených štol, pečlivě svařeny a zality betonem - to vše v drsném klimatu Jeseníků a v nadmořské výšce nad 1000 m."

Oproti tomu přivaděče do horní nádrže Štěchovic jsou povrchové - sám jsem přes ně mnohokrát přecházel, vede tam jedna z mých nejoblíbenějších turistických cest ze Štěchovic na Slapskou hráz, to údolí Vltavy je tam dodnes prostě nádherné.

Berte to ale jenom jako mou domněnku, bylo by potřeba znát více informací, a nejlépe samozřejmě získat odpověď někoho znalého těchto detailů.

Odpovědět


Re: Technický dotaz

Pavel Brož,2018-08-26 18:17:04

Tak myslím, že jsem na to přišel - souvisí to s místem, kde se při vypínání čerpadel uzavírá ten přivaděč spojující horní a dolní nádrž. Pokud se uzavírá nahoře, jako na následujícím obrázku v místě popsaném jako Valve chamber (což se dá přeložit asi jako uzávěrová komora):

https://www.google.com/imgres?imgurl=http%3A%2F%2Fwww.elynews.com%2Fwp-content%2Fuploads%2F2014%2F01%2Fpumped-storage-diagram-best1.jpg&imgrefurl=http%3A%2F%2Fwww.elynews.com%2F2014%2F01%2F03%2Fenergy-project-slated-county%2F&docid=IupEsuap9vx3DM&tbnid=Qds2MPdU0X1QwM%3A&vet=1&w=1410&h=959&client=firefox-b-ab&bih=771&biw=1406&ved=2ahUKEwiK-7-4hovdAhWGIIgKHRUTAzwQxiAoAXoECAEQEg&iact=c&ictx=1

tak potom v okamžiku uzavření v tom místě dojde k následujícímu jevu - jelikož je maximální výška vodního sloupce, který jde vytáhnout "vakuem" směrem nahoru, jen cca deset metrů (protože pouze do této výše jej dokáže vytlačit atmosférický tlak působící na hladinu v druhé části spojené nádoby), tak dojde k onomu "utržení vodního paprsku" jak to popisují na těch stránkách ČEZu. Ta voda prostě odteče přes zastavené lopatky té turbíny, přičemž nad klesající hladinou v tom potrubí dočasně vzniká vakuum. Ten ráz, který by vznikl, nevzniká od nárazu té vody, jedná se ve skutečnosti o podtlakový ráz - zatímco do té doby byl v tom potrubí tlak odpovídající výšce toho sloupce vody, najednou nad tou klesající hladinou bude tlak nulový, protože tam bude (aspoň po nějakou dobu) vakuum.

Jinými slovy, v tomto modu ta vyrovnávací komora slouží jako ochrana před podtlakovým rázem, nikoliv přetlakovým.

Nicméně evidentně existují různé realizace s různým řešením umístění té vyrovnávací komory. Např. na následujícím obrázku je vyrovnávací komora umístěna dole:

https://www.google.com/search?q=equalizing+chamber+pumped-storage+hydropower&client=firefox-b-ab&tbm=isch&source=iu&ictx=1&fir=PfD_6Um8QInKLM%253A%252C4ee0vR16UhEbMM%252C_&usg=AFrqEzdYkHMCFp6t9kKsSRghZavI-_eE4Q&sa=X&ved=2ahUKEwjGr86whYvdAhUNMt4KHW7IBc0Q9QEwBXoECAUQBg&biw=1406&bih=771&dpr=1.25#imgrc=PfD_6Um8QInKLM:

Obě umístění myslím řeší každé něco jiného - zatímco umístění na úrovni horní nádrže řeší ten podtlakový ráz, umístění dole by mohlo řešit spíše ten přetlakový ráz vznikající po návratu té vody z kanálu po zastavení čerpadel. Zcela určitě bude záležet na dalších konstrukčních parametrech té přečerpávací vodní elektrárny, na základě nichž vyplyne, který problém bude v daném případě aktuálnější.

Odpovědět


Re: Re: Technický dotaz

Jirka Niklík,2018-09-04 22:50:51

No jo, ale vakuum v horni části potrubí by řešila pouhá trubka, ve které by při čerpání nebo provozu stála voda, a při zastavení čerpání by do ní a pak do potrubí vnikal vzduch. Nemusela by tam být taková masívní věž...

Odpovědět

Pavel Pavel,2018-08-23 13:43:04

Slavíč je v CHKO Beskydy, takže se k výstavbě elektrárny v lokalitě nemůže Správa Chráněné krajinné oblasti Jeseníky nijak stavět.

Odpovědět


Re:

Vladimír Wagner,2018-08-23 22:18:20

Díky za upozornění, tohle upsání mě dost mrzí. Jednak pár vět předtím píší, že jde o Beskydy a navíc jako rodák z Havířova mám Beskydy i okolí Morávky prochozené. Poprosím redakci o opravu.

Odpovědět


Re: Re:

Oldřich K.,2018-08-25 10:51:59

je v nadmořské výšce 1350 km na vrcholu hory.

Odpovědět

Ďalšie riziko vodných priehrad

Andrej Mochnac,2018-08-23 12:57:08

Chcel by som upozorniť na ďalšie riziko vodných priehrad a tým je možné spôsobovanie lokálnych zemetrasení.

https://www.internationalrivers.org/dam%E2%80%93induced-seismicity

http://seismo.berkeley.edu/blog/2017/02/16/oroville-dam-makes-its-own-earthquakes.html

https://www.src.com.au/earthquakes/seismology-101/dams-earthquakes/

Odpovědět

Oslava - Ketkovice

Ctibor Jablonický,2018-08-23 09:02:46

A co uvažovaná elektrárna v kaňonu řeky Oslavy pod Ketkovickým hradem? Nevíte podrobnosti (výkon, typ atp.)? Co jsem zaslechl, tak její zvažovaná výstavba vyvolává poměrně velké emoce, ačkoliv se nejedná o nijak ekologicky významnou oblast.

Odpovědět


Re: Oslava - Ketkovice

Dušan Král,2018-08-23 10:10:51

Ano, emoce vyvolala a naprosto pochopitelně. Sám jsem podepsal petici proti výstavbě. A teď k faktům. Lokalita významná je, dokonce se zde nachází jedny z největších chráněných oblastí v čr, viz tento starší článek https://vesmir.cz/cz/casopis/archiv-casopisu/2016/cislo-4/prilis-divoka-oslava.html. Průtok řeky Oslavy je poměrně malý a efekt pro výrobu elektřiny by byl zanedbatelný. Navíc opravdu chceme zaplavit další krásné údolí!? Stačí, že takto dopadlo údolí řeky Jihlavy. Doba výstaveb velkých přehrad v čr snad skončila, to raději podporujme rozvoj MVE, kterých bylo na českých řekách daleko více (se započtením různých mlýnů a pil).

Odpovědět


Re: Oslava - Ketkovice

Ivo Hlavůněk,2018-08-23 19:55:25

Kaňon Oslavky je nádherné místo, stavba přehrady tady nedává smysl, myslel jsem že betonovací mafie už z ministerstva zemědělství vypadla.

https://www.google.com/maps/@49.1552391,16.1687908,3a,75y,284.99h,98.85t/data=!3m8!1e1!3m6!1sAF1QipObOppg0ZYnecR3SzFVfP5PDMqbfhzFlHyh6kY!2e10!3e11!6shttps:%2F%2Flh5.googleusercontent.com%2Fp%2FAF1QipObOppg0ZYnecR3SzFVfP5PDMqbfhzFlHyh6kY%3Dw203-h100-k-no-pi0-ya200.49998-ro-0-fo100!7i6656!8i3328

https://www.google.com/maps/@49.1660572,16.1679665,3a,75y,128.87h,67.85t/data=!3m11!1e1!3m9!1sAF1QipPqDgzfQMnNDLx-6pODBukvxg0LEz4rQTncfiIr!2e10!3e11!6shttps:%2F%2Flh5.googleusercontent.com%2Fp%2FAF1QipPqDgzfQMnNDLx-6pODBukvxg0LEz4rQTncfiIr%3Dw203-h100-k-no-pi-2.9338646-ya91.49999-ro-0-fo100!7i8000!8i4000!9m2!1b1!2i22

Odpovědět


Re: Oslava - Ketkovice

Vladimír Wagner,2018-08-23 22:06:16

Předpokládám, že jde o přehradu Čučice. V tom případě ovšem nejde o nádrž pro vodní elektrárnu, ale jejím dominantním úkolem je zadržování vody a zásobování vodou daného regionu. Asi by tam i elektrárna mohla být, ale spíše jako přívažek. Už vzhledem ke zmíněnému malému spádu. Nejde asi o ekologicky extrémně cennou lokalitu, ale je to velice malebné údolí, které řadě lidí přirostlo k srdci. A právě to je zdrojem velkých emocí, které se kolem toho otevřely. Obecně, převážná většina nádrží, které se diskutovaly v současnosti a vyvolávají emoce, jsou nádrže pro zadržování vody a nemají moc společného s energetikou. Jejich potřeba roste s nárůstem extrémně suchých období. A zvyšuje se tak i tlak na budování takových nádrží.

Odpovědět


Re: Re: Oslava - Ketkovice

Dušan Král,2018-08-24 10:11:25

To s tou fcí máte pravdu, ale v posledních letech se ukazuje, že přehrady nejsou dobrým lékem na problém se zadržení vody v krajině. Chce to změnit uspořádání zemědělské krajiny o čemž se mluví už velmi dlouho, ale nikdo s tím u nás zatím nehnul. Bohužel vybudování přehrady je řádově rychlejší než provádět dlouhodobé změny v krajině, tak snad se dočkáme doby (i s přispěním podobného počasí jako je v letošním létě), kdy situace ve společnosti bude nakloněna tomu, aby se začalo opravdu něco dělat...

Odpovědět


Re: Re: Re: Oslava - Ketkovice

Pavel Brož,2018-08-24 12:51:06

To není otázka času, ale peněz. Pro velkokolchozníky je levnější obhospodařovat krajinu tak, jak to dnes bohužel dělají. Nastavte štědré dotace např. jako byly pro fotovoltaiku, a do dvou let bude česká zemědělská krajina překopaná k nepoznání.

Odpovědět




Pro přispívání do diskuze musíte být přihlášeni


















Tento web používá k poskytování služeb, personalizaci reklam a analýze návštěvnosti soubory cookie. Používáním tohoto webu s tím souhlasíte. Další informace