Vodnà elektrárny

SPVEZ
Vodnà energie patřà u nás k nejdéle využÃvaným obnovitelným zdrojům primárnà energie.

SPVEZ, z.s. vznikl poÄátkem devadesátých let a působà dnes vÃce než 25 let v rámci celé ÄŒR. Sdružuje zejména podnikatele v oblasti obnovitelných energetických zdrojů, pÅ™edevÅ¡Ãm v oblasti malých vodnÃch elektráren, výrobce pÅ™ÃsluÅ¡ných technologických zaÅ™ÃzenÃ, projektanty a vÅ¡echny ty, kteřà majà zájem rozvÃjet ekologicky Å¡etrnou výrobu elektrické energie a tepla.
V souÄasné dobÄ› má cca 350 Älenů.
Historie

Na naÅ¡em územà byl v roce 718, jako prvnà ve stÅ™ednà EvropÄ›, vybudován na Å™ece OhÅ™i u Žatce mlýn pohánÄ›ný vodnà energiÃ. Ve stÅ™edovÄ›ku umožnilo vodnà kolo zÅ™izovánà manufaktur vznikajÃcÃch z Å™emeslné výroby. NejÄastÄ›ji využità vodnà sÃly sloužilo ve mlýnech k drcenà zrna, na pilách atd. Technický rozvoj se do prvnà poloviny 19. stoletà omezil pouze na zdokonalovánà různých typů vodnÃch kol.
RozhodujÃcà pro rozvoj byl vznik a vývoj vodnÃch turbin jako základnà souÄásti MVE. V letech 1848 – 1849 vyvinul prvnà turbinu vhodnou pro velké výrobnà série AmeriÄan Francis. Tato turbina se zaÄala uplatňovat v EvropÄ› po roce 1870.
Na principu vstÅ™iku tlakové vody do miskových lopatek vyvinul v roce 1877 AmeriÄan Pelton svoji turbinu. Spirálová Francisova turbina byla doÅ™eÅ¡ena v roce 1886.
V roce 1912 vyvinul prof. Viktor Kaplan v BrnÄ› prvnà vrtulovou turbinu (propeler) a v roce 1913 turbinu s natáÄivými oběžnými lopatkami.
V letech 1912 až 1919 prof. D. Bánki (MaÄarsko) vypracoval teorii Å™eÅ¡enà specifického typu rovnotlakých turbin s dvojnásobným průtokem.
Uvedené typy vodnÃch turbin jsou základnà i v souÄasné dobÄ›, i když jsou samozÅ™ejmÄ› různÄ› modifikovány a Å™eÅ¡eny na soudobé technické úrovni.
Vodnà motory se v Äeských zemÃch zaÄaly vyrábÄ›t od založenà blanenských železáren v roce 1698. NejdÅ™Ãve se vyrábÄ›la pouze vodnà kola. Od roku 1870 se zde již vyrábÄ›ly Francisovy turbiny. V roce 1870 byla založena továrna na výrobu vodnÃch turbin Josef Prokop a synové v PardubicÃch, která se stala pÅ™ed druhou svÄ›tovou válkou dominantnà ve výrobÄ› Francisových turbin u nás a vyvážela je do vÅ¡ech států Evropy a i do nÄ›kterých asijských zemÃ.
RozhodujÃcÃmi výrobci vodnÃch turbin v minulosti u nás byly firmy:
- Josef Prokop a synové, Pardubice (Francis)
- Ignác Storek v Brně (Kaplan)
- Českomoravská – Kolben, Praha (Francis, Pelton)
- ÄŒKD Blansko (Francis, Kaplan, Pelton)
O rozvoji malých vodnÃch elektráren svÄ›dÄà inventarizace provedená v roce 1930, podle které v Äeských zemÃch bylo provozováno 11 785 hydroenergetických dÄ›l s instalovaným výkonem 194,4 MW. Tento stav odpovÃdal v zásadÄ› i roku 1948.
Po roce 1948 pak doÅ¡lo ke znárodnÄ›nà elektráren a k ruÅ¡enà MVE, neboÅ¥ velké energetické státnà podniky o MVE nemÄ›ly zájem. Do tehdejÅ¡Ãho ústÅ™ednÃho Å™editelstvà ČEZ bylo v roce 1949 pÅ™evzato 152 vÄ›tÅ¡Ãch malých vodnÃch elektráren s instalovaným výkonem cca 84 MW. Dalšà malé MVE zůstaly v drženà JZD, mÃstnÃch národnÃch výborů a znárodnÄ›ných průmyslových podniků. VÄ›tÅ¡ina z nich postupnÄ› dosloužila nebo byla zruÅ¡ena.
Po roce 1990 doÅ¡lo k úplnému uvolnÄ›nà soukromého podnikánà i v oblasti malých vodnÃch elektráren. Byla zruÅ¡eno omezenà výroby elektÅ™iny hranicà 200 000 kWh/rok a soukromà podnikatelé mohli obnovovat a budovat MVE bez administrativnÃch omezenÃ, týkajÃcÃch se instalovaného výkonu nebo o výše roÄnà výroby elektÅ™iny. DoÅ¡lo k postupné privatizaci Äásti MVE dosud spravovaných státnÃmi organizacemi (ÄŒEZ, rozvodné distribuÄnà podniky) a k postupné obnovÄ› zruÅ¡ených MVE. Dále se zaÄaly soukromými podnikateli budovat i nové MVE ve vhodných lokalitách. V souÄasné dobÄ› je v provozu v ÄŒR cca 1400 MVE.
Základnà pojmy a názvoslovÃ

Pro navrhovánÃ, výstavbu, rekonstrukce a provoz malých vodnÃch elektráren (MVE) existuje norma ČSN 75 2601   (752601) – malé vodnà elektrárny.
Z této normy vycházà základnà názvoslovà a pojmy:
- Malými vodnÃmi elektrárnami jsou zdroje využÃvajÃcà vodnà energii pro výrobu elektÅ™iny o instalovaném výkonu do 10 MW.
- ZákladnÃmi parametry MVE je spád, průtok turbÃnami, instalovaný výkon MVE a průmÄ›rná roÄnà výroba elektrické energie.
- Instalovaný výkon je souÄet jmenovitých Äinných výkonů vÅ¡ech soustrojà elektrárny.
- Dosažitelný výkon MVE je nejvyššà Äinný výkon, kterého MVE může dosáhnout pÅ™i daném stavu vÅ¡ech zaÅ™Ãzenà a pÅ™i provoznÃch podmÃnkách.
- Využitelný průtok je maximálnà průtok, který je MVE schopna pÅ™i pÅ™ÃsluÅ¡ném spádu energeticky zpracovat.
- Celkový spád MVE je výškový rozdÃl hladin pÅ™ed vtokem a pÅ™ed vyústÄ›nÃm odpadu za pÅ™edpokladu nulového průtoku elektrárnou.
- ÄŒistý (provoznÃ) spád MVE je výškový rozdÃl hladin pÅ™ed vtokovým objektem (vtokem turbÃny) a pÅ™ed vyústÄ›nÃm odpadu (za savkou) zmenÅ¡ený o ztráty v hydraulickém obvodu MVE.
- Hydraulický obvod MVE jsou vÅ¡echny prostory protékané energeticky využÃvanou vodou od prvnÃho pÅ™ÃÄného průřezu na vtokovém objektu do poslednÃho pÅ™ÃÄného průřezu na výtoku MVE.
MVE jsou navrhovány jako:
- průtoÄné (neovlivňujÃcà v daném profilu pÅ™irozený průtok vodnÃho toku)
- akumulaÄnà (využÃvajÃcà akumulace průtoků ve vodnà nádrži a potÅ™ebných odbÄ›rů vody z jejÃch prostorů)
MVE mohou mÃt následné 3 varianty dispoziÄnÃho Å™eÅ¡enÃ:
- jezová (pÅ™Ãjezová) v Å™adÄ› variant uspořádánÃ,
- derivaÄnà (pÅ™ed vzdouvacÃm zaÅ™ÃzenÃm je Äást vody pÅ™ivedena do derivaÄnÃho pÅ™ivádÄ›Äe k MVE, kde je využit spád mezi hornà hladinou a výtokem do původnÃho toku)
- pÅ™ehradnà (MVE je zcela nebo z podstatné Äásti v tÄ›lese hráze, nebo jako podpÅ™ehradová, popÅ™. věžová)
Kritéria výběru lokality

MVE se navrhuje jako průtoÄná, která neovlivňuje v daném profilu průtok vodnÃho toku, nebo jako akumulaÄnà využÃvajÃcà akumulace průtoků ve vodnà nádrži pÅ™i respektovánà potÅ™ebných odbÄ›rů z jejich prostorů.
Návrh MVE se projednává zpravidla z hlediska vodohospodářského, územnÄ› plánovacÃho a možnosti pÅ™ipojenà na elektrizaÄnà soustavu.
ZákladnÃmi pÅ™edpoklady pro posouzenà efektivnÃho Å™eÅ¡enà MVE, kromÄ› vhodné dispozice lokality pro stavbu MVE, jsou:
- vyjasnÄ›né majetkoprávnà vztahy k územÃ,
- geodetické podklady,
- geologické podklady,
- hydrologické údaje o lokalitě od Českého hydrometeorologického úřadu (ČHMÚ),
- údaje o spádových poměrech na lokalitě,
- zásady technického Å™eÅ¡enà MVE vÄ. pÅ™edběžného rozpoÄtu investice,
- pÅ™ÃpadnÄ› projekt pro územnà nebo stavebnà povolenÃ,
- povolenà s nakládánà s vodami vÄ. schváleného MZP (minimálnÃho zůstatkového průtoku),
- výpoÄet výroby elektÅ™iny MVE provedený na základÄ› hydrologických údajů lokality a v souladu s povolenÃm s nakládánà s vodami. VypoÄtená hodnota pak je výchozà pro posouzenà ekonomie MVE.
VýpoÄet výroby elektÅ™iny

Hydroenergetické Å™eÅ¡enà stanovà optimálnà návrh instalovaného výkonu, poÄet soustrojà MVE a průmÄ›rnou roÄnà výrobu. Po stanovenà typu MVE, instalovaného výkonu a typu a poÄtu soustrojà se provedou zpÅ™esnÄ›né výpoÄty průmÄ›rné roÄnà výroby elektÅ™iny pro průmÄ›rnÄ› vodný rok. Tento výpoÄet je potom základnà informacà vedoucà ke stanovenà ekonomické efektivnosti navrhované MVE.
VýpoÄet výkonu MVE, resp. roÄnà výroby elektÅ™iny vycházà z hydrologie lokality (hodnot M-dennÃch průtoků Qmd, které se obvykle vyjadÅ™ujà graficky jako Äára pÅ™ekroÄenà dennÃch průtoků).
NapÅ™.:

VýpoÄet se provede postupnÄ› pro jednotlivé Äasové úseky roku a vycházà ze vzorce:
PG = g . QT. Hu . ηT . ηPř . ηG
kde:
PG = výkon generátoru v kW při daném průtoku
g = gravitaÄnà zrychleni, tj. 9,81 m/s2
QT = průtok turbÃnou v m3/s = (Qmd – MZP), pÅ™iÄemž je omezen maximálnÃm průtokem turbÃnou (hltnostÃ) a minimálnÃm průtokem turbÃnou
Hu = Äistý spád MVE v m (pÅ™i daném průtoku)
ηT = úÄinnost konkrétnà turbÃny
ηPř = úÄinnost pÅ™evodu
ηG = úÄinnost generátoru
Objem roÄnà výroby elektÅ™iny EG v kWh v průmÄ›rném daném roce se pak vypoÄte:
EG= ∑ (PG . 24 . poÄet dnÃ)
ÚÄinnosti turbin, pÅ™evodů a generátorů dosahujà následujÃcÃch hodnot:
*) Pozn.: ÚÄinnost turbiny je stanovena v optimálnÃch podmÃnkách. ÚÄinnost turbÃny musà u novÄ› instalovaných turbÃn dosáhnout v provoznÃm optimu minimálnÄ› 85%, u renovacà starÅ¡Ãch typů minimálnÄ› 80% pÅ™i nezbytnosti jejich koncepce automatického provozu. Hodnoty úÄinnosti je tÅ™eba vyžadovat od výrobce, u turbin je musà doložit kÅ™ivkou úÄinnosti v závislosti na různých provoznÃch stavech.
**) Pozn.: ÚÄinnost u pÅ™Ãmého pÅ™evodu je 1,0.
V pÅ™ÃpadÄ›, že měřenà dodané elektÅ™iny do distribuÄnÃch elektrovodných sÃtà je až za transformátorem, pak je tÅ™eba poÄÃtat i s úÄinnostà transformátoru (obvykle 96%).
PoÄet dnů v prvých dnech (pÅ™i nejvyššÃch průtocÃch v roce) se obvykle snižuje o cca 10 až 15 dnů dle konkrétnà dispozice lokality (vlivem nedostateÄných spádů způsobených povodňovými stavy, poruchami a pod.).
Vzdělávánà a kurzy SPVEZ

ZaÄnÄ›te svou cestu k provozovánà malých energetických zdrojů s naÅ¡imi akreditovanými rekvalifikaÄnÃmi kurzy. ZÃskejte potÅ™ebné znalosti a státnà licenci dÃky naÅ¡im intenzivnÃm a prakticky zaměřeným kurzům vedeným odbornÃky v oboru OZE.

Přejete si dostávat novinky na váš e-mail?

Zůstaňte informováni o nejnovÄ›jÅ¡Ãch trendech a novinkách v oblasti hydroenergetiky.
PRO VEŘEJNOST
DŮLEŽITÉ ODKAZY
Svaz podnikatelů pro využità energetických zdrojů, z.s.
Na Pankráci 1618/30, 140 00 Praha 4 - Nusle
Pracoviště: Na Pankráci 1618/30, 140 00 Praha 4 - Nusle
Telefon: +420 608 747 773
E-mail: spvez@spvez.cz
URL: www.spvez.cz
Bank. spojenÃ: KB Praha 1, Ä.ú.: 44733011/0100
IČ: 00506494