Zem a zemské zdroje Vodná energia

1. Zem a zemské zdrojeVodná energia Ing. Ladislav Hvizdák, PhD.

2. Malé vodné elektrárne - MVE • Malé vodné elektrárne (MVE) sú charakteristické tým, že ich výstavba a prevádzka zvyčajne nie je spojená s negatívnymi dopadmi na životné prostredie • Podobne ako veľké vodné elektrárne aj MVE sa vyznačujú vysokou účinnosťou využitia vodnej energie. Navyše majú výhodu v tom, že sú tzv. decentralizovaným zdrojom energie. Tým že ich je možné inštalovať v odľahlých oblastiach, poskytujú možnosti rozvoja a často aj energetickej sebestačnosti hlavne na vidieku. Vo svete pracuje mnoho tisíc takýchto zariadení, ktoré majú za sebou viac ako 150-ročný vývoj • Vo veľkej väčšine prípadov sú malé elektrárne pripojené na verejnú elektrickú sieť, do ktorej dodávajú energiu.

3. Princíp činnosti Vodnú energiu je možné získať buď využitím jej • prúdenia (energia kinetická - pohybová), • jej tlaku (energia potenciálna-tlaková), • alebo oboch energií súčasne. Kinetickú energiu predstavuje rýchlosť prúdenia toku. Táto rýchlosť je závislá na spáde toku. Využiť ju je možné hlavne vodnými kolesami a turbínami Bankiho a Peltona. Tlaková energia sa využíva hlavne prehradením toku splavom, haťou alebo priehradou a ďalej sa vedie vhodným uzatvoreným prívodom k turbíne, ktorá je umiestnená nižšie ako je hladina prehradeného toku. Tlakovú energiu je možné efektívne využiť v turbínach typu Kaplan alebo Francis. Túto energiu charakterizuje skutočnosť, že časť tlaku sa premení na rýchlosť, ktorá je nutná na zabezpečenie požadovaného prietoku vody. Zvyšok tlaku sa postupne znižuje pri prúdení po lopatke turbíny a v mieste, kde voda lopatku opúšťa je tlak prakticky celý využitý.

4. Delenie MVE podľa výkonu • Priemyselné od 10 do 60 kW • Závodné nad 60 kW • Verejné nad 100 kW • Drobné do 60 kW • Minielektrárne od 35 do 60 kW • Mikrozdroje pod 35 kW Zdroj: Zem a zemské zdroje

5. Delenie podľa spádu Vodné elektrárne sa členia podľa toho, pre aké spády a akým spôsobom vodný tok využíva: • Akumulačné VE - ich súčasťou je veľká akumulačná nádrž • Derivačné VE - sú postavené na derivačnom kanále • Prietokové VE - prehradzujú pôvodné alebo nové koryto vodného toku • Prečerpávacie VE - majú 2 nádrže (hornú a dolnú) v čase nízkej záťaže prečerpávajú vodu do vyššie položenej nádrže. V čase vyššej záťaže táto voda potom poháňa hydrogenerátor na výrobu elektrickej energie. • Kombinované VE

6. Prečerpávacia vodné elektráreň

7. Základné časti MVE

8. Kavitácia • Kavitácia (z latinského cavitas - dutina), je hydrodynamická dutina, vytvorená v kvapaline pri prudkom lokálnom poklese okolitého tlaku. Po zániku podtlaku, ktorý ju vytvoril kavita zaniká implóziou.

9. MVE v SR • Skutočne využitý hydroenergetický potenciál SR je na úrovni 57,5 % • Podiel vodných elektrární na ročnej výrobe elektrickej energie Slovenských elektrární a.s. predstavuje  13 až 20 %. • Prečerpávacie VE: Čierny Váh 734,4 MW, Liptovská Mara 98 MW, Dobšiná 24,0 MW Ružín 60 MW

10. Najväčšia VE v SR • VE Gabčíkovo je vybudovaná na hraničnej rieke Dunaj a svojou výrobou elektriny je našou najväčšou vodnou elektrárňou. Aj po odstúpení Maďarska od výstavby Sústavy vodných diel Gabčíkovo - Nagymaros je stupeň Gabčíkovo rovnaký, ako bol v pôvodnom Zmluvnom projekte.

11. VE Gabčíkovo Parametre - VE Gabčíkovo • Kategória : akumulačná – kanálová • Výkon inštalovaný : 720 MW • Tok : Dunaj • Typ turbíny : Kaplan • Prietok : 8x 630 m3.s-1 • Počet turbo agregátov : 8 • Rok uvedenia do prevádzky : 1992 • Priemerná ročná výroba : 2200 GWh

12. Pelton, Francis, Kaplan

13. Energia morských vĺn • Zdrojom vodnej energie, ktorý však nemá význam v našich podmienkach, je energia morských vĺn, ktorá je takisto obnoviteľným zdrojom použiteľným na výrobu elektriny. • Táto energia vzniká účinkom slnečného žiarenia, ktoré zohrieva vzduch, pričom vzniká vietor, a ten spôsobuje vlny na moriach. Energia vĺn sa mení z miesta na miesto a vo všeobecnosti je možné povedať, že čím je vzdialenosť od rovníka väčšia, tým väčšia je aj energia morských vĺn. Ukazuje sa, že táto energia má z celosvetového hľadiska veľký potenciál. • Vývoj týchto elektrární prebieha hlavne v krajinách ako sú Japonsko, Veľká Británia, Írsko, Nórsko a Dánsko.

14. Energia morských vĺn • Existujúce zariadenia majú však stále charakter prototypov. Zariadenia blízko pobrežia sú založené na princípe oscilujúceho stĺpca vody umiestneného vo veľkej komore (podobné prevrátenému poháru), ktorý má otvory pre vlny a vzduchovú turbínu namontovanú vo vrchnej časti zariadenia. Keď vlny vstúpia do zariadenia, dôjde ku stlačeniu vzduchu v ňom, pričom tento tlak sa prenáša na vzduchovú turbínu vyrábajúcu elektrinu. Pilotné elektrárne tohto typu boli skonštruované v Japonsku, Indii, Anglicku a Nórsku.

15. Energia morských vĺn

16. Energia prílivu a odlivu • Ďalšiu technológiu využitia vodnej energie morí a oceánov predstavujú tzv. prílivové elektrárne pracujúce na princípe zachytávania vody pri vysokom prílive. • Voda, ktorá sa nahromadí v bazéne počas prílivu, sa počas odlivu vypúšťa cez bariéru, v ktorej sú inštalované turbíny. Teoreticky je tieto turbíny možné využívať v oboch smeroch, ale prakticky sa využívajú len pri odlive. Takéto elektrárne sú úspešne prevádzkované vo Francúzsku (240 MW na rieke La Rance), v Ruskej federácii a Číne.

17. Energia prílivu a odlivu • V súčasnosti sa pripravuje viacero projektov, ktoré však môžu využiť len veľmi malú časť tohto obrovského zdroja s odhadovanou kapacitou 3 milióny MW. Veľké prílivové elektrárne však predstavujú, podobne ako veľké hydroelektrárne, aj značné environmentálne problémy. Zmeny vyvolané regulovaním prílivu a odlivu cestou stavania bariér môžu mať vplyv na okolité prostredie. Vybudované hrádze totiž zvyšujú obsah solí vo vode, podobne ako zvyšujú sedimentáciu a koncentráciu iných škodlivín.

18. Ďakujem za pozornosť