1

7 VODNÉ ELEKTRÁRNE

2

7.1 Voda – ako energetický zdroj

Podobne ako všetky ostatné obnoviteľné zdroje, aj energia vody má svoj pôvod v slnečnej

energii.
Pohyb povrchových vôd v tokoch je súčasťou kolobehu vody v prírode. Energetickým zdrojom

tohto pohybu je Slnečná energia, preto sa energia vodných tokov neustále obnovuje, a tým je

nevyčerpateľná. Energia vodných tokov tvorí cca 0,4 % energie dodanej Slnkom.
Energetické využitie je možné pomocou:

- mechanickej energie vodných tokov - majoritné využitie

- mechanickej energie morí (príliv a odliv, prúdy, vlny -

Energia prądów morskich, pływów i

falowania

) - minoritné využitie

http://oki.krakow.rzgw.gov.pl/Article.aspx?tid=tabEdukacja&
id=eduObieg
http://www.infometeo.republika.pl/woda.html

Obieg wody w przyrodzie

3

7.1.1 Hydroenergetick

ý potenciál

Každý vodný tok predstavuje určité množstvo energie, ktoré je určené množstvom

pretečenej vody a rozdielom výšok, na ktorých táto voda preteká.

Pre výkon [W] úseku vodného toku (1-2) platí:

- hustota vody [1000 kg.m

-3

]

- gravitačná konštanta [9,81 m.s

-2

]

- prietok vody [m

3

.s

-1

]

- výška spádu [m]

4

Výroba elektrickej energie vo vodnej elektrárni je doprevádzaná stratami, ktoré vznikajú

aj v turbíne, generátore a transformátore. Odoberaný výkon zo svoriek alternátora je

- účinnosť vodnej elektrárne

- účinnosť turbíny (0,85÷0,95), generátora (0,95÷0,99), transformátora (0,92÷0,98)

5

7.1.2 Rozdelenie vodn

ých elektrární

a) podľa koncepcie riešenia projektu využitia energie vodného toku

a1) riečne

– voda privádzaná do turbíny neopúšťa koryto rieky, elektráreň je umiestnená

na rieke

a2) derivačné

– voda opúšťa pôvodné koryto rieky a k turbíne je privádzaná buď

otvoreným kanálom, alebo potrubím

Otvorený kanál

Tlakový kanál

6

7

b) podľa spôsobu prevádzky a podľa spôsobu akumulácie energie

:

b1) prietočné vodné elektrárne

- sú charakteristické tým, že nemajú žiaden akumulačný priestor. Výkon elektrárne je závislý na

okamžitom prietoku v rieke. Tieto sú budované na veľkých riekach s rovnomerným prietokom

počas celého roka. Tento druh VE pracuje väčšinou do základnej časti denného diagramu

zaťaženia.

b2) akumulačné elektrárne s prirodzenou akumuláciou vody

- sú charakteristické tým, že majú k dispozícii zásobu vody v akumulačnej nádrži. Voda do

nádrže priteká prirodzeným spôsobom. Sú budované pri priehradách na riekach. Spád u týchto

elektrární býva stredný až vysoký. Pracujú ako špičkové alebo pološpičkové vodné elektrárne.

Wybrane elementy charakterystyki

zbiornika zaporowego

http://levis.sggw.pl/~ozw1/zgw/msos/00_01/wodypow/podzialwod.htm

8

b3) akumulačné elektrárne s umelou akumuláciou vody (prečerpávacie vodné elektrárne)

- PVE v čase zníženého zaťaženia elektrizačnej sústavy umelo akumulujú energiu vo forme vody

a to prečerpávaním vody z dolnej nádrže do hornej akumulačnej nádrže.

- zásoby vodnej energie v hornej nádrži sú využívané na výrobu elektriny počas energetickej

špičky (turbínová prevádzka). PVE majú veľký význam pri vyrovnávaní denného diagramu

zaťaženia ES pri čerpadlovej prevádzke v čase prebytku elektrickej energie v sústave

.

Chladný, V.: Výroba elektriny, Košice, 2006

http://climatetechwiki.org/technology/jiqweb-ph

Elektrownia szczytowo-pompowa

9

Z hľadiska strojového usporiadania sa PVE konštruujú ako:

a) 4-strojové usporiadanie, ktoré je tvorené agregátmi turbína-generátor a motor -

čerpadlo. Takéto riešenie je historicky najstaršie (horizontálne usporiadanie strojov).

Chladný, V.: Výroba elektriny, Košice, 2006

b) 3-strojové usporiadanie, najčastejšie s vertikálnym uložením je tvorené motorgenerátorom,

turbínou a čerpadlom. Turbína býva spojená s motorgenerátorom pevnou spojkou a s

akumulačným čerpadlom výsuvnou zubovou spojkou.

c) 2-strojové usporiadanie je tvorené motor- generátorom a reverznou turbínou. Reverzná

turbína pri točení do jedného smeru pracuje ako turbína, pri točení do druhého smeru pracuje ako

čerpadlo. Osobitné postavenie má 2-strojové usporiadanie s jednosmernou reverznou turbínou.

Točí sa stále do jedného smeru. Prechod z turbínovej prevádzky na čerpadlovú sa robí prestavením

lopatiek na turbíne.

10

7

.1.3 Vodné turbíny

11

Peltonova turbína

- voda sa na obežné koleso privádza tangenciálne cez jednu alebo viacero dýz
- obežné koleso je vždy uložené v turbínovej skrini, ktorá zabraňuje rozstriekavaniu vody

a usmerňuje ju do odpadu

- regulácia prietoku vody v dýze a tým aj výkonu turbíny sa robí ihlovým uzáverom v osi dýzy.

Regulácia musí byť plynulá, bez skokových zmien, aby nedochádzalo k rázom v prívodnom

potrubí.

- peltonova turbína sa používa spravidla pri vysokých spádoch a menších prietokoch.

http://www.oze.stuba.sk/oze/vodna-energia/

http://www.youtube.com/watch?v=WwNpls58cso

http://www.youtube.com/watch?v=BvSe7Frhb9E

12

Janíček, F.: Obnoviteľné zdroje energie I, Bratislava
http://www.inforse.dk/europe/fae/OEZ/voda/voda.html#VODNÉ ELEKTRÁRNE -

http://www.mechanik.piwko.pl/turb_wodne/turb_wodne.html

http://www.youtube.com/watch?v=dBBMdePFsOI
http://www.youtube.com/watch?v=_eLufvzh5HU
http://www.youtube.com/watch?v=gogy0HkSt7g

http://www.youtube.com/watch?v=VKK7Ya3-H80

http://www.youtube.com/watch?v=VJu8oRBQxmw

Kaplanova turbína

- turbína sa reguluje riadením otvárania lopát rozvodného aj obežného kolesa súčasne, ale pre

požadovaný výkon a daný spád musí byť presne dodržaná väzba ich vzájomného otvorenia.

Tým sa dosahuje vysoká účinnosť (až do 96 %).

a) hladina vstupnej nádrže; b hladina výstupnej nádrže; c lopatky rozvádzacieho kolesa

(stator); d výztužná mreža špirálovej skrine

http://www.transformacni-technologie.cz/lopatkovy-stroj.html

13

Francisova turbína

- používa sa regulácia len rozvádzacím kolesom
- najvhodnejšie sú pre málo sa meniaci prietok a spád.

http://www.youtube.com/watch?v=I1qkVlIEtVQ

http://www.youtube.com/watch?v=Q0F-9HciA-A

http://www.youtube.com/watch?v=U6ZK3pA45aY

3 Virtual Turbines: Pelton, Francis and Kaplan

http://www.youtube.com/watch?v=HzQPNpP55xQ

14

Bankiho turbína

- lopatky obežného kolesa sú pevné, prietok sa reguluje klapkou alebo špeciálne upraveným

segmentom vo vtokovom potrubí tesne pred obežným kolesom

http://mve.energetika.cz/primotlaketurbiny/banki.htm

15

http://energyforumonline.com/tag/renewable-energy/page/3/

http://energyforumonline.com/tag/energy-data-book/page/2/

7.1.4 Global hydro power capacity

Trend in worldwide renewable

capacity, including hydropower,

2000-2010

Trend in worldwide renewable

capacity, excluding hydropower,

2000-2010

16

http://www.oze.stuba.sk/wp-content/themes/ObnovitelneZdrojeEnergie/elearning/EENERGETIKA/ELEN-3_2.htm

List of the largest hydroelectric power stations

17

7.1.5 Hydro power capacity in Poland

W Polsce obecnie istnieje 727 elektrowni wodnych o

łącznej mocy ok 2 300 MW. Przeważają instalacje

do 0,3 MW, dużych elektrowni powyżej 10 MW jest jedynie 6.

18

19

Żarnowiec - elektrownia

szczytowo-pompowa