O vodní energetice

I když v ČR nejsou přírodní poměry pro budování velkých vodních energetických děl ideální, hrají v rámci obnovitelných zdrojů u nás vodní elektrárny prim. Naše toky nemají potřebný spád ani dostatečné množství vody. Proto je podíl výroby elektrické energie ve vodních elektrárnách na celkové výrobě v ČR poměrně nízký. Významným posláním vodních elektráren v ČR je však sloužit jako doplňkový zdroj výroby elektrické energie a využívat především své schopnosti rychlého najetí na velký výkon a tedy operativního vyrovnání okamžité energetické bilance v elektrizační soustavě ČR.

turbína - MVE Mělník

Usazování turbíny malé vodní elektrárny Mělník

V českých zemích má využívání vodní energie dlouholetou tradici. Od přímého mechanického pohonu zařízení mlýnů, pil a hamrů až k přeměně na elektrickou energii. Nejstarším zařízením tohoto typu v Čechách byla vodní elektrárna v Písku, vybudovaná v roce 1888. Byla zřízena v návaznosti na velký úspěch propagačního osvětlení centra města Františkem Křižíkem 23. června 1887. (Písek se stal prvním městem v Čechách se stálým veřejným elektrickým osvětlením). Také v Praze existovaly již na začátku 20. století dokonce dvě vodní elektrárny – na Těšnově a na Štvanici. Těšnovská byla roku 1929 zrušena, štvanická je po rekonstrukci dodnes v provozuschopném stavu.

Podle metodiky EU se přečerpávací vodní elektrárny a malé vodní elektrárny s instalovaným výkonem nad 10 MW mezi zařízení vyrábějící elektřinu z obnovitelných zdrojů nepočítají, nicméně z hlediska jejich významu pro elektroenergetiku ČR a především pro svůj přínos k zachování životního prostředí jsou i ony předmětem zájmu Skupiny ČEZ.

Všechny velké vodní elektrárny, s výjimkou Dalešic, Mohelna a Dlouhých Strání, jsou situovány na toku Vltavy, kde tvoří kaskádový systém – vltavskou kaskádu. Jejich provoz je automatický a jsou řízeny z centrálního dispečinku ve Štěchovicích. Koncem roku 2018 činil instalovaný výkon všech vodních elektráren Skupiny ČEZ v České republice 1 961,1 MW.

Z hlediska všech obnovitelných zdrojů Skupiny ČEZ mají vodní elektrárny na výrobě elektrické energie největší podíl.

jak funguje vodní elektrárna

Voda přitékající přívodním kanálem roztáčí turbínu, která je na společné hřídeli s generátorem elektrické energie. Dohromady tvoří tzv. turbogenerátor. 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. Ta se transformuje a odvádí do míst spotřeby.

Výběr turbíny závisí na účelu a podmínkách celého vodního díla (elektrárny včetně vodní nádrže, řečiště či jiného zařízení usměrňujícího proud vody). Nejčastěji se osazují turbíny reakčního typu (Francisova nebo Kaplanova turbína), a to v bohaté paletě modifikací. 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 500 m) se používá akční Peltonova turbína. 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 zabydlela malá horizontální turbína Bánkiho spolu s upravenou jednoduchou turbínou Francisovou.

Přehled vodních elektráren provozovaných Skupinou ČEZ

Elektrárna Instalovaný výkon (MW) Rok uvedení do provozu
Akumulační a průtočné vodní elektrárny
Lipno I 120 1959
Orlík 364 1961–1962
Kamýk 40 1961, 2008
Slapy 144 1954–1955
Štěchovice I 22,5 1943–1944
Vrané 13,88 1936, 2007
Střekov 19,5 1936
Malé vodní elektrárny
Lipno II 1,5 1957
Hněvkovice 9,6 1992
Kořensko I 3,8 1992
Kořensko II 0,94 2000
Želina 0,63 1994
Mohelno 1,76 1977, 1999
Dlouhé Stráně II 0,16 1996
Přelouč 2,34 1927
Spálov 2,4 1926
Hradec Králové I 0,75 1926
Práčov 9,75 1953
Pastviny 3 1938
Obříství 3,36 1995
Les Království 2,21 1923
Předměřice nad Labem 2,6 1953
Pardubice 1,99 1978
Spytihněv 4 1951
Brno Kníničky 3,1 1941
Brno Komín 0,25 1923
Vydra 6,4 1939
Hracholusky 2,55 1964
Čeňkova Pila 0,1 1912
Černé jezero I 1,5 1930
Černé jezero II 0,04 2004
Černé jezero III 0,37 2005
Bukovec 0,63 2007
Mělník 0,59 2010
Přečerpávací vodní elektrárny
Štěchovice II 45 1948, 1996
Dalešice 475 1978, 2008
Dlouhé Stráně I 650 1996