Vodní elektrárna představuje efektivní obnovitelný zdroj energie. Její parametry však závisí na přírodních a dalších podmínkách v dané lokalitě. Energetická vodní díla jsou často víceúčelová a kromě výroby elektřiny slouží k ochraně proti povodním, k odběrům vody pro průmysl a závlahy, k vodní dopravě, rybolovu, rekreaci a dalším účelům.
V provozu vodní elektrárny tak hraje významnou úlohu správce vodního toku a správce povodí. Povodí Labe, státní podnik, jakož i ostatní správci vodních toků a správci povodí, vstupuje aktivně do řešení problematiky rozvoje vodní energetiky na rozsáhlém území, které má ve své působnosti. Mezi hlavní předměty činnosti patří výkon funkce správce povodí, správce významných a určených drobných vodních toků v Oblasti povodí horního a středního Labe a dále vlastního toku Labe od soutoku s Vltavou u Mělníka po státní hranici u Hřenska. K tomu patří také provoz a údržba vodních děl nezbytných k zabezpečení funkcí vodního toku, provoz a údržba labské vodní cesty, dispečerské řízení vodohospodářské soustavy, provoz systémů měřících stanic, zabezpečení komplexní péče o jakost vody v nádržích a vodních tocích, zpracování vodohospodářské bilance a celá řada dalších činností.
Z podkladů uvedených v prvním vydání Státního vodohospodářského plánu z roku 1955 vyplývá, že tehdy na vodních tocích o celkové délce asi 3850 km, které jsou nyní ve správě Povodí Labe, státní podnik, bylo evidováno asi 1200 hydroenergetických zdrojů o celkovém instalovaném výkonu 92,5 MW. V současné době evidujeme na našich vodních tocích 420 vodních elektráren o celkovém instalovaném výkonu 111 MW, z toho 129 z nich využívá k provozu vzdouvací funkci vodních děl v majetku státu s právem hospodařit pro Povodí Labe, státní podnik. Náš státní podnik provozuje v současné době 20 vlastních vodních elektráren, které vybudoval v rámci vlastní investiční výstavby, nebo získal při privatizaci majetku státu, případně nákupem od jiného vlastníka.
Z výše uvedených údajů vyplývá, že teoreticky by nyní mělo být na území v působnosti Povodí Labe, státní podnik k dispozici asi 780 energeticky nevyužitých lokalit. To je však pouze teorie, neboť podmínky se od poloviny minulého století do současné doby výrazně změnily. Jde o celou škálu hledisek jako jsou požadavky na ekologický stav vodního toku, odtokové poměry, majetkoprávní záležitosti a pochopitelně i požadavek investora obnovovat vodní elektrárny nebo realizovat nové energetické zdroje co nejefektivněji (z hlediska budoucích tržeb).
Většina z tzv. volných profilů, v místech bývalých nebo stávajících (často poškozených) jezů, je energeticky nevyužitelná. Důvody mohou být různé, například v lokalitě je již v současné době připravována nebo realizována vodní elektrárna, lokalita je neefektivní, t.j. má malý spád, špatné hydrologické poměry, jsou zde přísné podmínky z hlediska ochrany přírody a krajiny, existují složité majetkoprávní podmínky, není možnost přístupu k vodnímu dílu, existují budoucí zájmy vlastníků jezů a pozemků, jedná se o opuštěná vodní díla apod.
K poslednímu je třeba doplnit, že pokud se k určitému vodnímu dílu nikdo nehlásí, jedná se s největší pravděpodobností o opuštěné vodní dílo. V tomto případě lze na tuto skutečnost upozornit příslušný vodoprávní úřad. Dle ustanovení § 135 občanského zákoníku se vlastníkem opuštěné věci stává v takovém případě obec, na jejímž území se opuštěná věc nachází.
Povodí Labe, státní podnik, zajišťuje vyjadřovací činnost k záměrům cizích investorů, kteří v jeho územní působnosti mají zájem obnovovat, stavět, rekonstruovat nebo modernizovat vodní elektrárny. Na základě předloženého záměru nejprve vydáme předběžné vyjádření, ve kterém formulujeme provozní, ekologické, majetkoprávní, případně další problémy.
Stavbou nového pevného jezu může být nepříznivě ovlivněn průchod velkých vod. Z tohoto důvodu preferujeme jezy pohyblivé. Pohyblivý jez přispívá ke snížení hladin při převádění povodní, zajišťuje určitou ovladatelnost hladinového režimu, což je významné zejména při zimních povodních doprovázených tvorbou ledu a ledových zátarasů. Naopak nový pevný jez v korytě vodního toku může vyvolat nežádoucí změnu v současných ustálených poměrech. Vznik nového vzdutí může v širší údolní nivě nepříznivě zasáhnout i budovy a jiné stavby v délce nové jezové zdrže.
Vodní poměry v tomto smyslu je nutno vnímat komplexně, tedy režim povrchových i podpovrchových vod. To znamená, že žadatel musí předložit řadu posudků (hydrotechnický, hydrogeologický, dendrologický, statický a pod.), vypracovaných odborně způsobilými osobami, které zhodnotí míru vlivu a v případě potřeby eliminace škod navrhnou účinná opatření, která by měla být realizována v rámci výstavby předmětného hydroenergetického díla.
Pokud nelze vyloučit, že realizací záměru dojde ke změně morfologického, fyzikálně-chemického a biologického stavu vodního útvaru, což může mít negativní vliv na ekologický potenciál vodního útvaru a tím na cíle ochrany vod, jichž musí být dosaženo podle vodního zákona a předpisů Evropské unie, je nutné předložit odborné posouzení vlivu záměru na ekologický stav dotčeného vodního útvaru.
V obecné rovině předchází zprovoznění vodní elektrárny několikastupňové povolovací řízení, ve kterém musí být kromě technického řešení zohledněny všechny aspekty dotýkající se zájmů různých subjektů v dotčené lokalitě a současně musí být zohledněny širší vodohospodářské a ekologické zájmy.
V současné době eviduje Povodí Labe, státní podnik asi 60 cizími investory rozpracovaných záměrů staveb vodních elektráren u stávajících nebo nově navržených jezů. Kromě toho bylo v nedávné době zahájeno několik staveb významného charakteru na středním a dolním úseku řeky Labe. Můžeme jmenovat vodní elektrárny v Českých Kopistech, v Dolních Beřkovicích, v Čelákovicích, ve Velkém Oseku apod. V roce 2010 byla uvedena do provozu vodní elektrárna Lovosice - Píšťany na Labi se čtyřmi Kaplanovými turbínami, o celkovém výkonu 2800 kW, spádu 2,2 m a hltnosti 160 m3/s, jejímž investorem je firma Reno Energie, a. s. V posledních několika letech byla celá řada původních vodních elektráren na Labi zmodernizována a zrekonstruována. Můžeme jmenovat vodní elektrárny v Srnojedech, v Kostelci nad Labem, v Nymburce, v Předměřicích a v řadě dalších lokalit. Rovněž dochází k instalacím nových čistících strojů česlí na vtoku do vodní elektrárny. Zde můžeme zmínit vodní elektrárny na Labi v Pardubicích nebo v Hradci Králové.
Mezi nejvýznamnější subjekty provozující vodní elektrárny na vodních tocích ve správě Povodí Labe, státní podnik patří ČEZ - Obnovitelné zdroje, s. r. o., s osmi vodními elektrárnami o celkovém instalovaném výkonu větším jak 30 000 kW a Energo - Pro, a. s.
Stále ještě platí opatření ministerstva zemědělství o dočasném omezení nakládání s majetkem státu pro realizaci vodních elektráren do doby schválení koncepce rozvoje vodních elektráren v České republice. Z tohoto důvodu nemůže Povodí Labe vydávat cizím investorům souhlas s užitím majetku státu ve prospěch výstavby vodních elektráren. Žadatel o stavbu vodní elektrárny musí v toto případě požádat ministerstvo zemědělství o udělení výjimky k majetkoprávnímu vypořádání. V návaznosti na to pak Povodí Labe řeší s cizími investory, v rámci povolovacích řízení, majetkoprávní problematiku obvyklou cestou, tedy pomocí nájemních smluv a věcných břemen.
Dále je třeba připomenout, že na základě § 20 odst. 1 zákona č. 254/2001 Sb., o vodách a o změně některých zákonů (vodní zákon) a vyhlášky č. 23/2007 Sb., o podrobnostech vymezení vodních děl evidovaných v katastru nemovitostí České republiky, vznikla pro vlastníky vodních děl povinnost jejich evidence.
Jsme si vědomi toho, že nelze bránit využití dosud nevyužitého hydroenergetického potenciálu, neboť v porovnání s ostatními obnovitelnými zdroji jsou vodní elektrárny šetrné ke svému okolí a jsou zdrojem výroby elektrické energie nejméně zatěžujícím životní a přírodní prostředí. Výstavba a rekonstrukce vodních elektráren je dnes veřejností všeobecně podporována a nesetkává se ve většině případů s významným nesouhlasem ekologů. Je to především tím, že jsou navrhovány, budovány a využívány téměř výhradně vodní elektrárny s průběžným provozem bez akumulačních nádrží. Jedná se o vodní elektrárny situované vedle jezů nebo derivační s převodem vody do přivaděče z jezové zdrže.
Vodní elektrárny jsou budovány přednostně v lokalitách s již soustředěným spádem (u stávajících jezů) nebo u nových vodních děl budovaných pro jiné než energetické účely. Na obnovu a rekonstrukci čeká řada odstavených a zrušených vodních elektráren, které byly po desetiletí nedílnou součástí okolního krajinného prostředí a jejichž torza toto prostředí v současném stavu občas i hyzdí. Využití existujících lokalit se soustředěným spádem je výhodné nejen proto, že dostavba vodních elektráren zde prakticky nepředstavuje žádný významný zásah do okolního prostředí, ale i z důvodu úspor investičních prostředků. Nicméně i zde je třeba při návrhu, realizaci a zejména při provozu respektovat příslušná ekologická hlediska a kritéria, aby se odstranily nebo minimalizovaly negativní vlivy na některé rostlinné a živočišné druhy v konkrétní lokalitě.
Náš státní podnik se snaží vycházet vstříc investorům, kteří obnovují původní energetické zdroje a nemění parametry stávajících vzdouvacích objektů.
Provoz vodní elektrárny musí být zajištěn v souladu s manipulačním a provozním řádem. Manipulační řád je přehledný a jednoznačný soubor zásad, které vycházejí z povolení k nakládání s vodami k využití jejich energetického potenciálu a jsou v souladu s obecně platnými předpisy a směrnicemi. Provozní řád stanovuje základní postupy a podmínky pro uvedení vodní elektrárny do provozu, vlastní provoz a údržbu stavebních částí a strojnětechnologického zařízení vodní elektrárny a dalšího příslušenství tak, aby byl zajištěn bezporuchový a hospodárný provoz a byla zajištěna bezpečnost obsluhy i samotného zařízení.
Provozní řád musí řešit i mimořádné situace, tj. např. v době povodní, kdy dochází zejména u jezových vodních elektráren k podstatnému snížení spádu, což často způsobuje odstavení hydroagregátů. Povodňové průtoky vytvářejí na vtocích, v přiváděčích a odpadech od vodních elektráren nánosy, což způsobuje řadu problémů, jako je snížení výroby elektrické energie, zhoršení životních podmínek pro živočichy, zhoršení hospodárnosti vodních elektráren apod. Rovněž zimní provoz způsobuje na vodních dílech těžkosti. Jsou to zejména ledové zátarasy a bariéry z nahromaděných ledových ker na koncích vzdutí, namrzání ledů na česlích a na uzávěrech, ucpávání česlí ledovou tříští a ledovými krami, omezení průtoků v derivačních přivaděčích z důvodu zmenšení profilu namrzáním apod. S těmito jevy je tedy třeba počítat a je nutné jejich zahrnutí do provozních předpisů.
Zvýšenou pozornost je potřebné věnovat provozu vodních elektráren při mimořádných extrémních provozních stavech. Tyto stavy se vyskytují a trvají jen několik dní v roce, může však při nich dojít ke vzniku vážných škod na zařízeních vodních elektráren a vzdouvacího objektu.
Manipulační a provozní řád ale mnohdy není dodržován. Podmínkou pro provoz většiny vodních elektráren je například průběžné zpracovávání přirozeného průtoku v řece. Tuto zásadu provozovatelé občas nedodržují a provádějí tzv. špičkování, jehož důsledkem je vznik nevyrovnaných průtoků v řece pod vodním dílem. K tomuto jevu může docházet buď striktním udržováním hladiny u pohyblivých jezů bez nastavení tolerancí nebo při výpadku vodní elektrárny z provozu apod. Další problémy vznikají nedodržováním stanoveného minimálního zůstatkového průtoku pod jezem a při překračování kóty kladné tolerance výkyvu hladiny.
Při provozu vodní elektrárny lze použít ruční řízení, částečně nebo plně automatizované, lokální nebo dálkové. Automatika má zvláštní význam zejména u elektráren budovaných v odlehlých oblastech, kde by zabezpečení stálé nebo i občasné obsluhy bylo obtížné a neefektivní. Možnost zajištění automatizovaného řízení patří mezi nejvýznamnější výhody vodních elektráren. Obsluha takové vodní elektrárny se za běžných provozních podmínek omezuje na pouhou kontrolu a údržbu.
Malá vodní elektrárna na vlastní zahradě? Možná to zní jako vize budoucnosti, ale pro některé domácnosti v Česku je to už dnes realita. Domácí vodní elektrárna je ekologický a stabilní zdroj energie, který může významně snížit závislost na dodávkách elektřiny ze sítě.
Základní princip je jednoduchý: tekoucí voda (např. z potoka) roztáčí turbínu, která pohání generátor a vyrábí elektřinu. Oproti velkým přehradám využívají malé vodní elektrárny nižší průtoky a menší spád, ale pracují na stejném principu. Domácí vodní elektrárna není řešením pro každého. Je ideální pro místa mimo distribuční síť, kde je připojení k elektřině složité nebo drahé. Umožňuje plně soběstačný provoz - nejen pro běžnou domácnost, ale i pro podnikání, zemědělství, dílny nebo menší provozovny. Ve spojení s akumulací (např. bateriemi) může zajistit stabilní dodávku energie.
Jednou z největších výhod vodní elektrárny je její spolehlivost. Zatímco solární panely jsou závislé na slunečním svitu a větrné turbíny na síle větru, vodní elektrárna vyrábí energii v podstatě nepřetržitě. Dokud teče voda, teče i elektřina. Voda je obnovitelný zdroj energie, který při správném využití nezatěžuje životní prostředí. Malé vodní elektrárny mají jen minimální dopad na tok řeky nebo potoka.
Na rozdíl od jiných technologií je vodní elektrárna „mechanicky jednoduchá“ (turbína, hřídel, generátor, regulační skříň). Díky tomu se méně porouchá a vydrží v provozu desítky let. Pokud máte dostatečný průtok vody, může být návratnost investice relativně krátká - okolo 8 až 15 let.
Ne každá lokalita je vhodná pro malou vodní elektrárnu. Klíčové jsou:
Před stavbou je potřeba získat několik povolení a vyjádření - od vodoprávního úřadu, ochránců přírody, správce toku (např. Povodí Vltavy) až po stavební úřad. V některých lokalitách může být schvalovací proces dlouhý a komplikovaný.
Průtok se udává v litrech za sekundu (l/s). Spolu se spádem přímo ovlivňuje výkon elektrárny. Čím více vody proteče, tím více energie získáte. Průtok lze orientačně odhadnout z mapy (např. hydrologické údaje ČHMÚ), ale přesněji se měří v terénu pomocí průtokoměru. Pokud není tok na vašem pozemku, budete potřebovat souhlas vlastníka (např. státu, obce nebo Povodí).
Stavba vodní elektrárny podléhá řadě povolovacích procesů - od územního rozhodnutí přes vodoprávní řízení až po kolaudaci. Ušetřit čas a nervy může pomoci malá vodní elektrárna na klíč.
Chcete vlastní vodní elektrárnu? Po zvážení všech pro a proti vás možná překvapí, jak reálná může být představa mít vlastní vodní elektrárnu. Začněte jednoduše: zjistěte, jaký je průtok vody na vašem pozemku, jaký máte spád a jestli je možné tok technicky využít. Čísla vypadají dobře? Pusťte se do toho!
Přečerpávací vodní elektrárna (PVE) Dlouhé stráně patří k nejmodernějším energetickým dílům v České republice a v řadě parametrů převyšuje obdobné stavby v zahraničí. Horní nádrž je nejvýše položeným umělým vodním dílem i nejkapacitnějším „akumulátorem“ elektrické energie v ČR. Slouží jako pohotová výkonová rezerva k regulaci výkonu v celé české elektrizační soustavě.
PVE Dlouhé stráně je umístěna na severní Moravě v chráněné krajinné oblasti Hrubého Jeseníku u obce Loučná nad Desnou. Díky využití podzemního stavitelství minimálně ovlivňuje životní prostředí, jelikož všechny technologie elektrárny jsou umístěny hluboko pod povrchem. V roce 2005 veřejnost zařadila toto dílo mezi sedm největších divů Česka. Vodní elektrárna se dokonce stala vyhledávaným turistickým cílem, ročně projde organizovanými exkurzemi padesát tisíc návštěvníků.
Jedná se o klasickou vysoko spádovou přečerpávací vodní elektrárnu s horní umělou nádrží na vrcholu Dlouhých strání (1350 m n. m.) a dolní nádrží v údolí Divoké Desné. Elektrárna má několik českých i evropských „nej“.
Elektrárna představuje zdroj špičkové energie s regulačním rozsahem 1250 MW. Vlivem nástupu fotovoltaických elektráren po roce 2010 se výrazně zvýšila potřeba vykrývat nerovnoměrnosti mezi výrobou a spotřebou. Proto v poslední době, za situací, které jsou příznivé pro výrobu ve fotovoltaických elektrárnách, PVE v průběhu dne častěji přechází do čerpadlového režimu, zatímco zpočátku do tohoto režimu přecházela téměř výhradně v noci.
Klíčové parametry a schopnosti:
Již v průběhu výstavby byla k řízení technologie elektrárny použita pokroková koncepce distribuovaného řídicího systému. Rychlý vývoj v oblasti poskytovaných služeb ale vedl k potřebě modernizace, která proběhla v letech 2007-2008. Zahrnula integraci všech funkcí výrobních bloků, včetně regulátoru turbíny a fázování, ovládání rozvoden, ale i vodohospodářský provoz vodního díla.
V roce 2007 byl obnoven klimatickými vlivy extrémně namáhaný těsnicí asfaltobetonový plášť horní nádrže. V roce 2012 došlo k výměně oběžného kola na výrobním bloku č. 1, což umožnilo značné rozšíření provozního pásma do oblasti nízkých výkonů. V roce 2019 získala elektrárna certifikaci pro „ostrovní provoz“, tzv. „black start“ - možnost spustit po blackoutu přes dieselový generátor vodní turbínu dálkově a přifázováním k síti elektrárny Chvaletice obnovit provoz elektrické soustavy.
V současné době probíhá příprava opatření, jež umožní dílčí zvýšení provozního objemu nádrží PVE, a tedy i zvýšení kapacity akumulace energie.
V prostoru vrcholu hory Dlouhé stráně byla horní nádrž vytvořena zčásti výlomem a zčásti násypem obvodové hráze. Má přibližně tvar elipsy s maximální délkou 750 m a šířkou 280 m. Hráz byla nasypána z kamenitého materiálu, vytěženého v prostoru nádrže. Těsnění dna i návodního svahu je z asfaltového betonu. Vzdušný svah nádrže byl přikryt zeminou a oset trávou. K výsadbě byly rovněž použity odpovídající druhy místních stromů a keřů. Koruna hráze délky 1750 m a šířky 5,5 m má na návodní straně betonový vlnolam se zábradlím.
V severovýchodní části nádrže je situován betonový výtokový objekt, který je zapuštěn pod její dno. Podzemní část je rozčleněna do čtyř podlaží, propojených schodištěm a osobním výtahem. Horní stavba je jednopodlažní, vybavena pro pobyt pracovníků při měřeních, opravách a revizích.
Vstupy do obou přivaděčů umožňují kruhové šachty o průměru 1600 mm. Přístup na podlahu podzemní strojovny je možný i přístupovou štolou. Touto štolou je kanálkem přiváděna do jímky prosáklá voda z nádrže.
Dolní nádrž má sypanou kamenitou hráz s návodním asfaltovým těsněním. Koruna hráze má šířku 6 m a vede po ní neveřejná komunikace. Délka koruny hráze je 306 m. Všechny ovládací prvky dolní nádrže jsou umístěny ve sdruženém objektu. V roce 2018 byla dolní nádrž poprvé vypuštěna s cílem odtěžit sedimenty z jejího dna.
Do podzemí hory jsou situovány kromě dozorny všechny provozní jednotky přečerpávací vodní elektrárny. Ústřední stavbou je podzemní kaverna o rozměrech 87,5 × 25,5 × 50 m. Zde jsou umístěny dvě přečerpávací jednotky ve vertikálním uspořádání s kulovými uzávěry na vysokotlaké straně a pomocná zařízení strojně hydraulická a elektrotechnická, potřebná pro provoz soustrojí.
Soustrojí může pracovat ve dvou režimech - čerpacím a turbínovém. Konstrukce uzávěru umožňuje jeho zavření až do průtoku 75,3 m³ za vteřinu. Dovolený průsak při tlaku odpovídajícím 595,5 m vodního sloupce je 25 l za vteřinu, ve skutečnosti je ale mnohem menší.
Kaverna je podélně členěna na tři bloky - jeden montážní a dva strojní. Podlaha strojovny na kótě 767,20 m n. m. dělí každý blok na horní a dolní stavbu. Horní stavba má čtyři podlaží, spodní stavba pět podlaží. Pro prostor kaverny se spotřebovalo 690 t ocelové konstrukce, na klenbu pak 3600 m³ betonu.
Hlavní elektrotechnická zařízení jsou soustředěna v komoře transformátorů. Úroveň podlaží transformátorů se nachází na kótě 770,5 m n. m. Jsou zde umístěny celkem čtyři transformátory (dva blokové, dva vlastní spotřeby), dále akumulátorovna, kompresorovna, prostory vzduchotechniky atd. Ve spodní stavbě (podlaží 765,50 m n. m.) je situována havarijní jímka olejů, komunikační a kabelová chodba.
Provoz elektrárny je automatizován a řízen z pražského centrálního dispečinku společnosti ČEZ, který ji může dálkově uvést do plného výkonu 650 MW. Po liberalizaci trhu s elektrickou energií a oddělení Divize přenosové soustavy ČEZ do samostatné společnosti ČEPS, a. s. je elektrárna od roku 2003 ovládána současně ze dvou dispečinků.
Výrobním dispečinkem ČEZ, a. s. je nasazována zejména pro pravidelné provozy pro regulaci denního diagramu spotřeby elektrické energie. Typickou službou pro ČEPS, a. s. je naopak rychlý start („quick start“), s jehož pomocí má dispečer přenosové soustavy možnost řešit zejména nenadálé poruchové výpadky v energetické síti ČR.
V dnešní době by se s největší pravděpodobností taková stavba ve zdejší lokalitě nepostavila. Však také od listopadu 1989 žádné stěžejní dílo obdobného charakteru v ČR nevzniklo.
tags: #pozemek #projektovane #vystavby #vodni #elektrarny