Vodní elektrárna potřebuje turbínu na tělo

V České republice je malých vodních elektráren „jako šafránu“. Snad je to proto, že u nás využití vodní energie představuje jen asi 12 procent instalovaného výkonu všech elektráren. A z toho pouze 2 procenta vyrábí vodní elektrárny do výkonu 10 MWh, které jsou označovány jako malé. Přitom u nás prokazatelně existuje několik tisíc lokalit na vodních tocích a nádržích využitelných k výrobě elektrické energie.

Malé vodní elektrárny (MVE) mají také obrovskou výhodu v tom, že mohou být rozptýlené po celé republice, takže jejich dodávky není nutno přenášet daleko, za cenu ztrát v rozvodech. Také na rozdíl od velkých elektráren a s nimi spojených přehrad, nepředstavují MVE nijak velký zásah do přírody. Navíc na nich můžete i vydělávat. Není to sice tak jednoduché, ale možnosti tu jsou.

Stavíme vodní dílo
Možná že tedy zatoužíte mít vlastní malou vodní elektrárnu, která by vám mohla nějakým způsobem ušetřil účty za elektřinu, popřípadě i nějakou tu korunu vydělala. To znamená rozhodnout se buď pro elektrárnu pro autonomní provoz nebo pro vybudování většího zařízení, které bude napojené na síť energetické distribuční společnosti. V každém případě je třeba zjistit několik údajů a vyhnout se mnoha úskalím.

Správná lokalita
Klíčovým předpokladem pro úspěšnost vašeho projektu je ohodnocení konkrétní lokality a jejího hydroenergetického potenciálu. Abyste fungující vodní elektrárnu dobře dimenzovali, musíte znát základní parametry – využitelný spád a průtočné množství vody v daném profilu, který chcete využít. Využitelný spád zjistíme nivelací na úseku od vtokového objektu (obvykle nad jezem) po úroveň spodní hladiny na odpadu z turbíny.

Vyšší spád = výhodnější investice
Odečtením všech ztrát před turbínou získáme čistý, tedy pro turbinu užitečný spád. Vyšší spád znamená výhodnější investici. Hodnoty průtoku získáme od Českého hydrometeorologického ústavu, nebo od Správy toku – povodí. Získání těchto údajů však bývá zpoplatněno. Na základě uvedených údajů se pomocí odtokové křivky, která udává přítok zaručený v daném profilu toku po určitý počet dní stanovíme výpočtem potřebný výkon vodní turbíny.

Vybíráme turbínu
Výběr vhodného turbosoustrojí pro vaši elektrárnu bychom měli ponechat odborníkům. Turbíny dělíme podle uspořádání na vertikální, horizontální a šikmé. Podle způsobu přivádění vody mohou být přímoproudé, kolenové, kašnové, spirální nebo kotlové. Podle spádu na nízkotlaké (do 10 m), středotlaké (do 100 m), vysokotlaké (nad 700 m). Sympatickým trendem ve výrobě malých vodních elektráren je, že producenti přistupují k prefabrikaci jednotlivých částí, zejména v konstrukci kompaktních soustrojí. Tím se podstatně omezí rozsáhlé a nákladné montáže přímo na vodním díle a zkrátí doba výstavby elektrárny.

Turbína musí „sedět“
Firmy zabývající se výrobou obvykle nabízejí ucelené řady turbín, z nichž se pochopitelně vybírá ta, která vyhoví nejvíce parametrům zvolené lokality. Doporučuje se vždy provádět výběr v soutěži minimálně mezi třemi dodavateli. Klasická je Kaplanova turbína, která pracuje jako přetlaková, je výborně regulovatelná, ale výrobně značně nákladná. Vyrábí se v různých variantách s použitím pro spády od jednoho do dvaceti metrů a pro průtoky od 0,15 m3/s až do několika m3/s. Je vhodná zejména pro jezové a říční elektrárny.

Varianta pro malý spád
Pro malé spády a průtoky se užívá Bánkiho turbína, pro vyšší výkony turbína Francisova. V našich podmínkách, charakteristických malými spády (od 1,5 m do 10 m) bývá nejvhodnější a nejčastěji používaná turbína typu Kaplan. Při volbě typu turbíny je nutné zohlednit i rozměry a konstrukci stavební části, neboť dražší strojní vybavení může svojí kom paktností celkové investiční náklady snížit. Stavební částí turbíny rozumíme takové části vodní elektrárny, které spolu se strojní částí tvoří elektrárnu jako celek, například základy nebo betonová spirála.

Postačí mikroturbína
Vzhledem k tomu, že většina výhodných lokalit je již obsazena, soustřeďuje se pozornost na místa, kde instalace MVE dosud nebyla technicky možná nebo ekonomicky výhodná. Pro velmi nízké spády (do 2 m) s velkým průtokem je na VUT v Brně vyvíjena takzvaná vírová turbína, což je modifikace Kaplanovy turbíny. Komerčně dostupná je řada mikroturbín Cink s výkony 5 až 20 kW, které jsou schopny zpracovat malé spády i průtoky a mohou fungovat i v tzv. ostrovním provozu. Nahrazují tak dieselagregáty na odlehlých místech.

Průměrný průtok
Vzhledem k používaným malým průtokům lze vodu k turbíně přivádět třeba požární hadicí. Podobně lze pro nepatrné průtoky (do 20 l/s) použít mikroturbínu Setur, s výkonem do 1 kW. Malé vodní elektrárny se obvykle dimenzují na 90-ti denní až 180-ti denní průměrný průtok, což ovlivňuje technická úroveň technologie, zejména schopnost turbíny přizpůsobit se regulací změnám průtoku.

text: Martin Matoušek
foto: archiv autora

 

Napsat komentář