Stránky jsou archivovány Národní knihovnou ČR

Vodní mlýny, vodní kola, Archimedův šroub, jen historie?

Vodní mlýn je mlýn poháněný proudem vody. Energie proudící vody je přenášena na hřídel prostřednictvím vodního kola. Je to starověký vynález, který byl známý antickému světu již od 3. st. před n.l. Ve středověku byl dále rozvíjen a už od 7. století se mlýny rozšiřovaly mimo původní území Římské říše a Irska. Mlýn (latinsky „mola“, německy „Mühle“) do Čech pravděpodobně přinesli mniši – benediktýni.

Nejstarší zmínky o vodních mlýnech v českých zemích pocházejí z 8. století. Základem vodního mlýnu obecně je vodní kolo, poháněné energií vodního toku. Během staletí vývoje vzniklo mnoho konstrukcí vodních mlýnů. K jejich základnímu dělení však slouží místo přívodu vody na mlýnské kolo:

  • Horní náhon – voda dopadá na mlýnské kolo shora tak, aby „namočila“ jen 1/2 kola. Jednotlivé lopatky kola mají tvar jakési „vaničky“; jejich funkcí je držet vodu během rotace co nejdéle. Jakmile se však kolo začne otáčet, jednotlivé vaničky poklesnou, a voda se z nich začne vylévat. V praxi tedy si lze představit horní náhon jako kolo, jehož jedna polovina je zatížena tíhou vody, zatímco druhá polovina je prázdná, což způsobuje jeho rotaci.

    horní náhon

  • Dolní a střední náhon – proud vody teče pod osou kola, kde pohání lopatky (velmi zjednodušeně řečeno) na principu „obráceného vesla“.

    střední náhon dolní náhon

Mezi obvyklé příslušenství mlýnů patří zejména:

  • Retenční rybník
  • Stavidla
  • Přívodní kanál (tzv. náhon)
  • Vantroky - dřevěné koryto, zakončující náhon, slouží jako přívod vody pro vodní kolo na vrchní vodu
  • Lednice - prostor, ve kterém se otáčí mlýnské kolo
  • Odvodní kanál (tím voda odtéká od kola, tzv. jalová strouha)

Vodní mlýn tedy nelze chápat jako pouhý „dům s kolem“, nýbrž jako celistvou a často velmi rozlehlou technickou soustavu. Budovatelé a provozovatelé vodních mlýnů tedy ovlivňovali i tvářnost krajiny a provoz na řece.

Vodní kola byla používaná k pohonu mnoha různých zařízení, nejčastěji:

  • Hamr – Hamr je v podstatě středověká strojní kovárna, kde vodní kolo přes soustavu převodů zdvihalo obrovské kladivo (hamr), kovající rozměrné výkovky.
  • Pila – Vodní kolo se často používalo k pohonu pil, zejména k podélnému řezání klád na prkna.
  • Stoupa – Zařízení pro drcení, využívalo se zejména v hornictví, ale i v zemědělství.
  • Čerpadlo (vodotěžný stroj) – Vodní kolo se často používalo ve středověkém hornictví k čerpání vody z dolů. Tyto stroje jsou poměrně detailně znázorněny v díle Georgia Agricoly, který dlouhou dobu působil v Čechách. V Čechách je dodnes zachována Dlouhá stoka, která sloužila k pohonu podobných zařízení v dolech v Krásnu a Horním Slavkově.
  • Rumpál (hašpl) – V hornictví se využívaly též rumpály ke zdvihání rudy.

Na přelomu devatenáctého a dvacátého století je možno považovat vývoj základních typů vodních kol za ukončený a byl znám rozsah jejich použitelnosti:

Graf použitelnosti jednolivých druhů kol:


O tom, že snaha konstruktérů nebyla marná svědčí dosažená hodnota účinnosti některých strojů:

typ kola účinnost [%]
korečník na horní vodu s obráceným chodem až 85
korečník na horní vodu obyčejný 65 - 80
korečník se zadním dopadem 65 - 75
lopatník s kulisou 65 - 70
lopatník s přepadem 60 - 75
lopatník s voletem 45 - 55
Zuppingerovo kolo 70 - 78
Ponceletovo kolo 60 - 65
Sagebienovo kolo až 80
střikový hřebenáč 30 - 35
belík (valach) 25 - 30

Řada vodních mlýnů se postupně stala technickými památkami, některé však byly rekonstruovány na malé vodní elektrárny (např. Čeňkova pila na Šumavě).
Seznam vodních mlýnů najdete zde: cs.wikipedia.org

Šneková turbína


Obměnou vodního kola na horní vodu je šneková (Archimédova) turbína, která využívá potenciální energii vody. Nicméně, ve srovnání s účinností vodního kola, je účinnost šnekové turbíny větší. Turbína se skládá z rotoru tvaru Archimédova šroubu rotujícího v půlkruhového žlabu. Voda natéká do turbíny, svou hmotností působí na listy šnekovnice – to má za následek otáčení rotoru. Na dolním konci turbíny voda volně vytéká. Na horním konci šroubu je připojen přes převodovku k rotoru generátor.

Archimedův šroub je vynález známý již od starověku a je považován za jednoduchý stroj. Uvádí se, že šroub vynalezl Archimedes ze Syrakus (287–212 př. n. l.). V 90. letech 20. století inženýr Karl-August Radlik (1912–2001) a prof. Ing. Karel Brada, DrSc., rozvinuli myšlenku Archimédova šroubu jako vodní turbíny. První modelová turbína byla odzkoušena na ČVUT v Praze v roce 1995–1996. V roce 1997 české firma SIGMA Hranice pod vedením Ing. Karla-Augusta Radlika a prof. Ing. Karla Brady, DrSc. uvedla na trh první prototyp Archimédovy turbíny, a tato byla následně nainstalována v obci Obere Schlägweidmühle.

V současné době je již v Evropě postaveno několik malých vodních elektráren s technologií šnekové turbíny. V Polsku první Archimédovu turbínu nainstalovala a spustila česká společnost GESS-CZ, s.r.o. z Hranic v červnu 2011 na řece Radomce v obci Jastrzębia pod Radomilem.


Šneková turbína MVE Goryn Polsko

U nás snad největší realizace malé vodní elektrárna se pěti šnekovými turbínami byla uskutečněna firmou PANATELA s. r. o., Budějovická 11, 391 81 Veselí nad Lužnicí, jednatel p. Roman Mixa.

MVE Soběslav Valcha se nalézá na řece Lužnici, jez v ř. km 63,7, levý břeh, k.ú. Soběslav, kraj Jihočeský.

Vlastní strojovna MVE je řešena jako kompletně monolitický objekt ze železobetonu. Spodní stavba strojovny je uspořádána pro osazení pěti kompletních šnekových turbín o Ø 2 200 mm s převedením výkonu převodovkami na asynchronní generátory à 18,5 kW. Instalovaný elektrický výkon MVE 92,5 kW. Brutto výroba elektřiny cca 450 000 kWh/r.

Parametry MVE:

Turbína šneková turbína
Počet TG (ks) 5
Průměr šneku (mm) 2 200
Čistý spád na turbínách (m) 0,7 – 1,3
Maximální průtok jednou turbínou (m3/s) 2,1
Maximální průtok MVE (m3/s) 10,5
Minimální průtok jednou turbínou (m3/s) 0,7
Regulace 1 x frekvenční měnič
Účinnost turbíny v optimu (%) 85,0
Převod převodovka Siemens-Flender
Typ generátoru asynchronní
Instal. el. výkon generátoru (kW) 18,5
Instal. el. výkon MVE (kW) 92,5

Za zaznamenání stojí rozsah čistého spádu na turbínách (cca 1,0 m), což umožňují šnekové turbíny, jiné řešení by nebylo schůdné.


Pohled na MVE Soběslav Valcha
Zdroje:
cs.wikipedia.org ►, 29. srpen 2020
EA Výstavba MVE Soběslav Valcha (Ing. Jan Bouška)