Vodné elektrárne

Technológia vodných elektrární

Vo vodných elektrárňach sa kinetická energia vody dopadajúcej na turbínu mení na elektrickú energiu v generátore prúdu. Turbína aj generátor bývajú zvyčajne umiestnené v blízkosti priehrady (veľké vodné elektrárne) alebo využívajú privádzač vody prenášajúci tlak vody na turbínu. Výkon vodnej elektrárne sa bežne pohybuje od niekoľkých wattov do niekoľko sto MW. Účinnosť turbíny je na úrovni 96 %. Takáto hodnota je až dvojnásobne vyššia ako účinnosť moderných elektrární na fosílne palivá. Súvisí to s tým, že kinetickú energiu padajúcej vody je možné oveľa jednoduchšie premeniť na mechanickú energiu poháňajúcu generátor. Zariadenia využívajúce vodnú energiu sú na vysokej technickej úrovni, bývajú jednoduché a veľmi spoľahlivé. Keďže pri ich prevádzke nedochádza k spaľovaniu a uvoľňovaniu veľkého množstva tepla zariadenia majú dlhú životnosť a ich poruchovosť býva zriedkavá. Doba životnosti presahuje viac ako 50 rokov a často sú v prevádzke takmer 100 rokov napríklad malá vodná elektráreň v Jasení na Slovensku pracuje spoľahlivo už od roku 1924.

Najstarším typom vodnej turbíny je vodné kolo, ktoré je poháňané prirodzeným spádom vody. Na výrobu sa využívajú turbíny vyrobené z kovu a na rozdiel od vodných kôl sa otáčajú veľkými rýchlosťami. Takéto turbíny sa objavili koncom 19. storočia.

Podľa spôsobu využitia sa turbíny delia na :

rovnotlaké (Bankiho, Peltonova)

pretlakové (Kaplanova, Francisova)


BANKIHO TURBÍNA
- okolo roku 1920 bol tento typ turbíny rozšírený po celej Európe. Hlavnou črtou tejto turbíny je, že voda dopadá na lopatky dvakrát pri vstupe aj pri výstupe. Takéto využitie však nemá žiadny zvláštny význam s výnimkou toho, že voda je veľmi účinne a jednoducho vypúšťaná z turbíny. Bankiho turbíny sa uplatňujú už pri spádoch vody nižších ako 2 metre alebo dosahujúcich výšku až 100 metrov. Môžu využívať veľkú rôznorodosť prietokov, a to pri konštantnom priemere turbíny tým, že sa mení veľkosť vstupu vody a šírka obežného kola (rotora). Pomer šírky a priemeru rotora sa pohybuje od 0,2 do 4,5. Vzhľadom na nízku cenu a jednoduchú obsluhu sa tieto turbíny veľmi dobre uplatňujú v malých vodných elektrárňach.

PELTONOVA TURBÍNA
- v konštrukcii Peltonovej turbíny je zabudovaný princíp starého vodného kola. Používa v prípadoch kedy je k dispozícii veľký spád vody (viac ako 40 m). Používa sa do spádov s výškou až 2000 m. Maximálny výkon Peltonových turbín sa dnes pohybuje okolo 200 MW. Prvú turbínu tohto typu skonštruoval Američan Pelton v roku 1880. Turbína sa umiestňuje nad hladinu výpuste vody, čím dochádza k strate spádu, avšak zabraňuje to zaplaveniu turbíny. Z hľadiska konštrukcie existuje viacero modifikácií týchto turbín prispôsobených pre daný prietok a spád vody.

FRANCISOVA TURBÍNA
- francisova turbína sa veľmi často využíva v malých vodných elektrárňach. Podstatným rozdielom v porovnaní s Peltonovou turbínou je, že Francisova turbína je úplne ponorená vo vode. Voda sa vypúšťa otvorom v strede turbíny. Bežne sa tento typ turbíny používa pre spády od 30 do 700 metrov, pričom najväčšia Francisova turbína má výkon až 800 MW

KAPLANOVA TURBÍNA
- pre veľmi nízky spád a vysoký prietok vody sa bežne používa turbína typu Kaplan. Touto turbínou voda preteká tak, že zasahuje maximálnu plochu lopatiek. Preto sa tieto turbíny používajú pre veľmi veľké prietoky a spády pre niekoľko málo metrov. Toto umožňuje rýchle otáčky aj pri relatívne nízkej rýchlosti prietoku. Kaplanove turbíny svojou konštrukciou relatívne veľké.

Pre vypracovanie projektu a dodávky MVE je potrebné zameranie lokality (pre určenie spádu), podklady o prietokoch na toku (hydrometeorologický ústav) pre stanovenie typu turbíny. Je potrebné vedieť, či MVE bude pracovať do jestvujúcej el. siete, miesto pripojenia, alebo bude slúžiť pre samostatnú sieť.
Projektovanie a inžinierska činnosť:

> Dokumentácia pre územné rozhodnutie
> Zámer EIA, resp. záverečné stanovisko MŽP SR
> Dokumentácia pre stavebné povolenie
> Realizačný projekt
> Inžinierska činnosť pre územné a stavebné povolenie

Návratnosť investície:
Pri výstavbe MVE pri nových objektoch na toku (tzv. zelená lúka) sa predpokladá návratnosť investície do 15 rokov

Napr: Inštalovaný výkon – 150kW, Ročná výroba – 1 200 000 kWhod

Pri predpoklade výkupnej ceny 0,1 €/kWhod – 120 000 € x 15 rokov = 1 800 000 €,

To znamená, ak vyjde podľa projektu cena nižšia, je výstavba ešte efektívna
Uvádzame orientačné ceny turbín v Eur bez DPH