O vodní energetice
Vodní elektrárny mají energetický, vodohospodářský i ekologický význam. Vyznačují se velkou pohotovostí, nezatěžují životní prostředí a představují levný zdroj elektrické energie.
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.
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, Dlouhých Strání a Střekova 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 2022 činil instalovaný výkon všech vodních elektráren Skupiny ČEZ v České republice více než 1 960 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 |