Vodní elektrárna – jak na to

Jestliže jsme se rozhodli pro zřízení vlastní malé vodní elektrárny čeká nás nejprve výběr vhodné lokality i správné turbíny. Tomu jsme se však věnovali v předchozím článku. Nyní se zaměříme na několik praktický rad při stavbě vodní elektrárny, jejího správného využití ale i na ekonomickou rozvahu.

Vedeme vodu
Abychom mohli energii vody využívat, musíme k elektrárně vodu přivést a koncentrovat spád do místa instalace vodní turbíny. Beztlakové přivaděče jako náhony a kanály se budují převážně výkopem v terénu. Náklady závisí na délce, příčné svažitosti terénu, typu zeminy a s tím souvisejícího druhu opevnění stěn koryta. Nejvýhodnější je oprava původního náhonu, případně volba stejné trasy z důvodu snadnějšího získání a zaměření pozemku.

Pevné stěny jako základ
Správně konstruovaný a profilově čistě provedený náhon netrpí podemíláním ani nežádoucím zanášením. Je však nutno zabezpečit pevnost jeho stěn, a to zejména pokud je vedený v náspu, kdy by jeho protržená stěna mohla mít katastrofální následky na níže ležící pozemky. Totéž se týká hrází akumulačních nádrží. V obou těchto případech je možné použít přírodní zeleň.

Olše a vrby
Nejúčinnější v tomto směru je osázení břehu vlhkomilnými stromy (vrbami, olšemi, ale i osikami, topoly nebo duby). Olše a vrby jsou stromy, které velmi snadno koření a poměrně rychle rostou. Pokud však lokalita trpí nedostatkem vody a náhon je dlouhý, není olše nejvhodnější, protože dorůstá velkých rozměrů. Velikosti její listové plochy je potom úměrná spotřeba vody, kterou si strom bere z náhonu.

Maximální spád = minimální náklady
Tlakové přivaděče jsou nejčastěji zhotoveny z ocelových trub, případně z železobetonu. Měrné náklady na jejich výstavbu jsou vyšší než u přivaděčů beztlakových (náhonů), zejména u toků podhorských a horských. Ekonomicky mohou být výhodnější než beztlakové pouze při velkém podélném spádu toku například u horských bystřin. Tam se realizují co nejkratší. Často se oba typy přivaděčů kombinují s cílem dosažení maximálního spádu a minimálních nákladů. Společně s přivaděči řešíme i odpadní kanály, které vracejí vodu do původního koryta. Často jsou ale tak krátké, že náročnost jejich výstavby a náklady s ní spojené jsou vůči ostatním částem elektrárny bezvýznamné.

Bojujeme o sanační odtok
Naše úsilí o maximální využití energie vodního toku může narazit při vodoprávním řízení na problém minimálního hygienického (sanitárního, sanačního) průtoku původním korytem. Sanační množství je nutno ponechat v řečišti a nelze s ním kalkulovat pro využití. Nejčastěji je tato podmínka vyžadována u vodního díla derivačního – jezu, kdy by se v sušším období mohlo velmi snadno stát, že by byla veškerá voda odvedena do náhonu. Původní řečiště pod jezem by se v takovém případě ocitlo na suchu.

Velikost sanačního průtoku
Tento stav by mohl nastat náhle a většina vodních živočichů by neměla šanci migrovat spolu s klesající vodou. Koryto se zbytkovými kalužemi vody, například v úseku od jezu až po zaústění odpadního kanálu, by začalo zahnívat. Dříve, pokud to bylo vyžadováno, bývalo zvykem stanovovat velikost sanačního průtoku tak, že odpovídal 350-ti dennímu průtoku. Jednodušeji řečeno – byl to takový průtok, jaký protékal korytem v patnácti nejsušších dnech v roce. Po tu dobu stejně energetické vodní dílo v drtivé většině případů nepracovalo a čas byl věnován pravidelné údržbě.

Buďte za dobře s úředníky
Nově se rozmohlo stanovovat sanační průtok mnohem vyšší. Často na základě zcela neodůvodněného a fyzikálně neobhájitelného rozhodnutí, protože řeka už sama o sobě má v té době méně vody než úředník nařídil. To vše ke značné nelibosti provozovatelů vodního díla, které během celého roku marnotratně protékající voda připravuje o výdělek a prodlužuje dobu splácení úvěrů. A tak z jejich pohledu nesmyslné nařízení často vědomě nedodržují. To však působí problémy. Správa toku – povodí vám kvůli tomu může nechat elektrárnu odstavit. Proto se vyplatí tu věci vyřešit dohodou.

Využíváme hráze a jezy
Aby mohl přivaděč dobře fungovat, je dobré ho podpořit vzdouvacím zařízením (přehradní hráze a jezy), které slouží ke vzdutí vodní hladiny v toku a usměrnění vody do přivaděče. Hráze se vyznačují obvykle větší výškou vzdutí, větším objemem zadržené vody a plochou zaplavovaného území. Jejich nová výstavba pouze za účelem provozování malých vodních elektráren je z ekologických a ekonomických hledisek většinou neúnosná, nicméně využití stávajících hrází může být ekonomicky velmi výhodné. Další možností je instalace vodní turbíny na přivaděčích pitné vody.

Jezy
Jez nazývaný v místním názvosloví i stav, splav, či hatě, slouží k vzedmutí a stabilizaci vodní hladiny v říčním korytě. Díky tomu je možné určitou část vody odebírat mimo hlavní řečiště. Jez přehrazuje vodní tok v určité vzdálenosti pod bodem počátku vodního práva. Vzdálenost je zvolená tak, aby nadržená voda v tomto bodě nestoupla. U derivačního vodního díla má jez jen takovou výšku, jaká je nezbytná pro vedení vody náhonem, u jezového vodního díla musí mít výšku rovnou spádu pro vodní motor. Aby výška hladiny s proměnným průtokem nekolísala, bývá tok před jezem rozšířen a koruna jezu dlouhá. Kde údolí rozšíření neumožňuje, staví se jez v toku zešikma nebo dokonce téměř podélně. Na malých vodních dílech jsou nejběžnější jezy pevné s neměnnou výškou. Jezy mají oproti hrázím nižší výšku vzdutí a podstatně menší objem zadržené vody. Náklady na jejich výstavbu rostou s jejich šířkou. U toku větší šířky navyšuje investice nutnost využití speciální mechanizace. U nížinných toků je zachovalý jez většinou nutnou podmínkou výstavby samotné elektrárny.

Na co nesmíte zapomenout
Pokud se s hydrologickým úřadem domluvíte na provozu, musíte pak dodržovat odběr sjednaného množství vody, a to většinou pomocí spolehlivých automatik s hladinovou regulací, abyste přitom vyloučili nevhodný vliv lidské obsluhy. Každé vodní dílo se časem zanáší a proto i vaše elektrárna musí mít ihned od začátku vyřešené odstraňování naplavenin vytažených z vody, které v žádném případě nelze vracet do toku. Další okolnosti pak logicky plynou ze zákonitostí každé stavby. Například musíte mít vhodné geologické podmínky a zajištěnou dostupnost lokality pro těžké mechanismy, případně vybudovat potřebné zpevněné komunikace. Budete-li chtít vaši elektrárnu napojit na síť energetické distribuční společnosti, je nutné řešit i vzdálenost od přípojky vysokého napětí nebo velmi vysokého napětí s dostatečnou kapacitou. A v neposlední řadě nesmíte zapomenout na sousedské vztahy, majetkoprávní vztahy ohledně pozemku a postoj místních úřadů. Musíte předejít možnému rušení obyvatel hlukem vaší elektrárny a v případě nutnosti provést odhlučnění. Vaše dílo je také nutno začlenit do reliéfu lokality a doložit, že nebude zasahovat do okolní přírody, a to jak v okamžiku stavby, tak během provozu.

Finanční rozvaha
V současné době se neposkytují dotace na výstavbu malých vodních elektráren plošně, ale pouze individuálně. Dotaci lze získat po splnění poměrně přísných podmínek, například na Státním fondu životního prostředí nebo u Státní energetické agentury. Úroková sazba úvěrů poskytnutých peněžními ústavy na financování malých vodních elektráren není zvýhodňována a jsou požadovány další záruky – ručení pozemkem a zařízením budované elektrárny bohužel nestačí. Základní postup, jak správně navrhnout instalovaný výkon MVE a stanovit odhad roční produkce, můžete nalézt na www.spvez.cz/pages/voda.htm.

text: Martin Matoušek
foto: archiv autora

 

Napsat komentář