7 VODNÉ ELEKTRÁRNE
1
7.1 Voda  ako energetickż zdroj
Podobne ako va
etky ostatné obnovite>
né zdroje, aj energia vody má svoj pôvod v slne%0Å„nej
energii.
Pohyb povrchovżch vôd v tokoch je sÅ›%0Å„ase
ou kolobehu vody v prírode. Energetickżm zdrojom
tohto pohybu je Slne%0Å„ná energia, preto sa energia vodnżch tokov neustále obnovuje, a tżm je
nevy%0Å„erpate>
ná. Energia vodnżch tokov tvorí cca 0,4 % energie dodanej Slnkom.
Energetické vyu~
itie je mo~
né pomocou:
- mechanickej energie vodnżch tokov - majoritné vyu~
itie
- mechanickej energie morí (príliv a odliv, prÅ›dy, vlny - Energia prÄ…dów morskich, pÅ‚ywów i
falowania) - minoritné vyu~
itie
Obieg wody w przyrodzie
http://oki.krakow.rzgw.gov.pl/Article.aspx?tid=tabEdukacja&
2
id=eduObieg
http://www.infometeo.republika.pl/woda.html
7.1.1 Hydroenergetickż potenciál
Ka~
dż vodnż tok predstavuje ur%0Å„ité mno~
stvo energie, ktoré je ur%0Å„ené mno~
stvom
prete%0ńenej vody a rozdielom vża
ok, na ktorżch táto voda preteká.
Pre vżkon [W] Å›seku vodného toku (1-2) platí:
- hustota vody [1000 kg.m-3 ]
- gravita%0Å„ná kona
tanta [9,81 m.s-2 ]
- prietok vody [m3.s-1 ]
- vża
ka spádu [m]
3
Vżroba elektrickej energie vo vodnej elektrárni je doprevádzaná stratami, ktoré vznikajÅ›
aj v turbíne, generátore a transformátore. Odoberanż vżkon zo svoriek alternátora je
- Å›%0Å„innose
vodnej elektrárne
- Å›%0Å„innose
turbíny (0,85÷0,95), generátora (0,95÷0,99), transformátora (0,92÷0,98)
4
7.1.2 Rozdelenie vodnżch elektrární
a) pod>
a koncepcie riea
enia projektu vyu~
itia energie vodného toku
a1) rie%0Å„ne  voda privádzaná do turbíny neopÅ›a
e
a koryto rieky, elektráreH
je umiestnená
na rieke
a2) deriva%0Å„né  voda opÅ›a
e
a pôvodné koryto rieky a k turbíne je privádzaná bu

otvorenżm kanálom, alebo potrubím
5
Otvorenż kanál Tlakovż kanál
6
b) pod>
a spôsobu prevádzky a pod>
a spôsobu akumulácie energie:
b1) prieto%0Å„né vodné elektrárne
- sÅ› charakteristické tżm, ~
e nemajÅ› ~
iaden akumula%0Å„nż priestor. Vżkon elektrárne je závislż na
okam~
itom prietoku v rieke. Tieto sÅ› budované na ve>
kżch riekach s rovnomernżm prietokom
po%0Å„as celého roka. Tento druh VE pracuje vä%0Å„a
inou do základnej %0Å„asti denného diagramu
zae
a~
enia.
b2) akumula%0Å„né elektrárne s prirodzenou akumuláciou vody
- sÅ› charakteristické tżm, ~
e majÅ› k dispozícii zásobu vody v akumula%0Å„nej nádr~
i. Voda do
nádr~
e priteká prirodzenżm spôsobom. SÅ› budované pri priehradách na riekach. Spád u tżchto
elektrární bżva strednż a~
vysokż. Pracujś ako a
pi%0Å„kové alebo poloa
pi%0Å„kové vodné elektrárne.
Wybrane elementy charakterystyki
zbiornika zaporowego
7
http://levis.sggw.pl/~ozw1/zgw/msos/00_01/wodypow/podzialwod.htm
b3) akumula%0Å„né elektrárne s umelou akumuláciou vody (pre%0Å„erpávacie vodné elektrárne)
- PVE v %0Å„ase zní~
eného zae
a~
enia elektriza%0ńnej sśstavy umelo akumulujś energiu vo forme vody
a to pre%0Å„erpávaním vody z dolnej nádr~
e do hornej akumula%0Å„nej nádr~
e.
- zásoby vodnej energie v hornej nádr~
i sÅ› vyu~
ívané na vżrobu elektriny po%0Å„as energetickej
a
pi%0Å„ky (turbínová prevádzka). PVE majÅ› ve>
kż vżznam pri vyrovnávaní denného diagramu
zae
a~
enia ES pri %0Å„erpadlovej prevádzke v %0Å„ase prebytku elektrickej energie v sÅ›stave.
Elektrownia szczytowo-pompowa
8
Chladnż, V.: Vżroba elektriny, Koa
ice, 2006
http://climatetechwiki.org/technology/jiqweb-ph
Z h>
adiska strojového usporiadania sa PVE kona
truujÅ› ako:
a) 4-strojové usporiadanie, ktoré je tvorené agregátmi turbína-generátor a motor -
%0Å„erpadlo. Takéto riea
enie je historicky najstara
ie (horizontálne usporiadanie strojov).
b) 3-strojové usporiadanie, naj%0Å„asteja
ie s vertikálnym ulo~
ením je tvorené motorgenerátorom,
turbínou a %0Å„erpadlom. Turbína bżva spojená s motorgenerátorom pevnou spojkou a s
akumula%0ńnżm %0ńerpadlom vżsuvnou zubovou spojkou.
c) 2-strojové usporiadanie je tvorené motor- generátorom a reverznou turbínou. Reverzná
turbína pri to%0Å„ení do jedného smeru pracuje ako turbína, pri to%0Å„ení do druhého smeru pracuje ako
%0Å„erpadlo. Osobitné postavenie má 2-strojové usporiadanie s jednosmernou reverznou turbínou.
To%0Å„í sa stále do jedného smeru. Prechod z turbínovej prevádzky na %0Å„erpadlovÅ› sa robí prestavením
lopatiek na turbíne.
9
Chladnż, V.: Vżroba elektriny, Koa
ice, 2006
7.1.3 Vodné turbíny
10
Peltonova turbína
- voda sa na obe~
né koleso privádza tangenciálne cez jednu alebo viacero dżz
- obe~
né koleso je v~
dy ulo~
ené v turbínovej skrini, ktorá zabraH
uje rozstriekavaniu vody
a usmerH
uje ju do odpadu
- regulácia prietoku vody v dżze a tżm aj vżkonu turbíny sa robí ihlovżm uzáverom v osi dżzy.
Regulácia musí bye
plynulá, bez skokovżch zmien, aby nedochádzalo k rázom v prívodnom
potrubí.
- peltonova turbína sa pou~
íva spravidla pri vysokżch spádoch a mena
ích prietokoch.
http://www.youtube.com/watch?v=WwNpls58cso
http://www.youtube.com/watch?v=BvSe7Frhb9E
http://www.oze.stuba.sk/oze/vodna-energia/
11
Kaplanova turbína
- turbína sa reguluje riadením otvárania lopát rozvodného aj obe~
ného kolesa sÅ›%0Å„asne, ale pre
po~
adovanż vżkon a danż spád musí bye
presne dodr~
aná väzba ich vzájomného otvorenia.
Tżm sa dosahuje vysoká Å›%0Å„innose
(a~
do 96 %).
a) hladina vstupnej nádr~
e; b hladina vżstupnej nádr~
e; c lopatky rozvádzacieho kolesa
(stator); d vżztu~
ná mre~
a a
pirálovej skrine http://www.transformacni-technologie.cz/lopatkovy-stroj.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
Janí%0Å„ek, F.: Obnovite>
né zdroje energie I, Bratislava
12
http://www.inforse.dk/europe/fae/OEZ/voda/voda.html#VODNÉ ELEKTRÁRNE -
http://www.mechanik.piwko.pl/turb_wodne/turb_wodne.html
Francisova turbína
- pou~
íva sa regulácia len rozvádzacím kolesom
- najvhodneja
ie sÅ› 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
13
Bankiho turbína
- lopatky obe~
ného kolesa sÅ› pevné, prietok sa reguluje klapkou alebo a
peciálne upravenżm
segmentom vo vtokovom potrubí tesne pred obe~
nżm kolesom
http://mve.energetika.cz/primotlaketurbiny/banki.htm 14
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
15
http://energyforumonline.com/tag/renewable-energy/page/3/
http://energyforumonline.com/tag/energy-data-book/page/2/
List of the largest hydroelectric power stations
16
http://www.oze.stuba.sk/wp-content/themes/ObnovitelneZdrojeEnergie/elearning/EENERGETIKA/ELEN-3_2.htm
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.
17
18
Żarnowiec - elektrownia
szczytowo-pompowa
19