VODNA ENERGIA Voda je na Zemi a v jej atmosfere v neustalom pohybe. V dosledku aktivity Slnka sa odparuje z vodnych ploch, vytvara oblaky pary a pada k Zemi vo forme dazda alebo snehu. Energia tohto vodneho cyklu je velmi ucinne vyuzivana vodnymi elektrarnami alebo vodou pohananymi mechanickymi dielami. Vyuzivanie energie vody na pohon mechanickych zariadeni je velmi starou cinnostou a siaha daleko do minulosti. Jednoduche vodou pohanane kolesa, nahradzujuce namahavu pracu, ludstvo pouzivalo od nepamati. Prva zmienka o takychto zariadeniach sa objavuje u starych Grekov asi 4000 rokov pred n.l. Greci pouzivali vodnu energiu hlavne na mletie obilia. Vyuzivanie tejto prirodnej energie sa stalo este jednoduchsim a rozsirenejsim po tom, com bola vyvinuta prva vodna turbina na zaciatku 19.storocia. Od tohto obdobia sa zacina postupne presadzovat vyroba elektrickej energie vodnymi elektrarnami. Najnovsie technologie vyroby elektriny z vody su zalozene na vyuziti morskeho prilivu, morskych vln alebo teplotneho rozdielu vody v oceanoch. Z uvedenych typov vodnej energie len energia morskeho prilivu nie je vysledkom aktivity Slnka, ale je sposobovana pritazlivou silou Mesiaca. Energia morskych vln je priamym dosledkom sily vetra, ktory je sposobovany cinnostou Slnka. obr. vodcyklus.jpg Text: Kolobeh vody v prirode. Mnozstvo energie obsiahnutej v zemskom vodnom cykle je obrovske, avsak jej vyuzitie je zlozite. Napriek tomu, ze existuje viacero sposobov ako vyuzivat energiu vody, najrozsirenejsia je vyroba elektriny vo vodnych elektrarnach. Vyhodou tejto vyroby je, ze je to obnovitelny energeticky zdroj nesposobujuci emisie skodlivin do ovzdusia a navyse je mozne ho vyuzit na okamzite pokrytie spotreby t.j. v case kedy to je potrebne. Nevyhodou su vsak vysoke investicne naklady na vystavbu a tiez aj negativne dopady na okolite zivotne prostredie, hlavne v pripade velkych vodnych diel. Potencial vodnej energie na ktoromkolvek mieste je dany dvoma velicinami: mnozstvom vody (prietok) pretekajucim za jednotku casu a vertikalnou vyskou spadu vody. Spad moze byt prirodzeny v dosledku sklonu terenu alebo moze byt umelo vytvoreny napr. priehradou. Vyska spadu na rozdiel od prietoku vody je nemenna. Prietok sa meni v dosledku premenlivej intenzity, rozlozenia a trvania zrazok. Okrem toho zavisi aj na odparovani alebo infiltracii do zeme. Prietok vody v riekach je castou hydrologickeho cyklu a celosvetovy potencial vodnej energie vyuzitelny napr. vo vodnych elektrarnach je teda mozne urcit na zaklade tejto hodnoty. Z vysledkov niektorych studii vyplyva, ze celkovy potencial vodnej energie je na urovni 50.000 TWh (5.1013 kWh) rocnej vyroby elektriny, co zodpoveda len stvrtine rocnych zrazok, avsak az 4-nasobku rocnej vyroby elektriny vo vsetkych elektrarnach na svete. Realny odhad, zalozeny na miestnych podmienkach, vsak hovori, ze potencial je na urovni 10.000 - 20.000 TWh. Je to obrovska hodnota ved rocna produkcia 10.000 TWh elektrickej energie znamena, ze na vyrobu tohto mnozstva energie v elektrarnach na fosilne paliva, by bolo potrebne denne spalit ekvivalent 40 milion barelov ropy. Dolezitou otazkou vsak zostava kolko vodneho potencialu si mozeme, vzhladom na potencialne negativne dopady na okolite prostredie, dovolit vyuzit. Z pohladu elektrarenskych spolocnosti je vodna energia z pomedzi vsetkych obnovitelnych energetickych zdrojov najziadanejsim zdrojom. Suvisi to s tym, ze poskytuje moznost vybudovania velkych vykonov a historicky sa preukazala ako ekonomicky jeden z najlacnejsich sposobov vyroby elektriny. Vodne elektrarne s vykonom az 10 tisic MW (10 vacsich atomovych elektrarni) boli vybudovane na jednom mieste. Navyse celosvetovy potencial (ekonomicky vyuzitelny) este stale nie je vycerpany a predstavuje asi 3 milion MW, co je asi 30 % sucasnej spotreby elektriny vo svete. Hoci nevyuzity potencial je obrovsky, v niektorych castiach sveta ako napr. v Europe je maly. V Nemecku napr. nie je prakticky ziadny. Najvacsi potencial je v Afrike a Azii. Pozoruhodne je, ze niektore krajiny ako napr. Norsko si pokryvaju celu svoju spotrebu elektriny vyhradne z vodnych elektrarni. V inych krajinach je vsak vzhladom na potencialne negativne dopady na zivotne prostredie vystavba velkych vodnych elektrarni zakazana (Svedsko). Celosvetova instalovana kapacita vo vodnych elektrarnach bola v roku 1998 asi 630.000 MW. Tento udaj vsak nie je velmi presny pretoze nezahrnuje vela malych vodnych elektrarni a sukromnych zariadeni, ktore v statistikach casto nefiguruju. Ich prispevok sa odhaduje len na niekolko percent. Svetova rocna vyroba elektriny je priblizne 2200 TWh (miliard kWh), co znamena ze vodne elektrarne pracuju asi na 40% ich vykonu. Najvacsia vodna elektraren na svete sa nachadza na rieke Parana medzi Paraguayom a Braziliou. Nazyva sa Itaipu a jej 18 turbin ma celkovy vykon 12.600 MW. Velke vodne elektrarne sa buduju aj v inych castiach sveta - hlavne v Cine a Indii. V Cine dokoncili v roku 1999 najvacsiu domacu vodnu elektraren (Ertan) s vykonom 3300 MW, ktora je sucasne druhou najvacsou v Azii a najvacsim elektrarenskym zdrojom v Cine. Niektore dalsie velke elektrarne s celkovym vykonom 32.000 MW sa v Cine este stavaju. Najvyssie polozena vodna elektraren na svete sa stavia v tibetskom jazere Yamzho Yumco. Tato precerpavacia vodna elektraren sa nachadzat vo vyske 4000 az 5000 metrov nad morom. V Indii sa buduje 12 vacsich vodnych elektrarni s celkovym vykonom 3700 MW. Vsetky tieto projekty by mali byt dokoncene do roku 2002. Vystavba najvacsej vodnej elektrarne na svete 18.200 MW-ovej elektrarne nazvanej Three Gorges Dam (Cina) vstupila v roku 2000 do svojej druhej fazy. Hoci vystavba elektrarne bola v roku 1998 v dosledku zaplav na rieke Jangtze docasne prerusena, predpoklada sa, ze plna vyroba elektriny by mohla v tejto elektrarni zacat v roku 2009. Do roku 2000 bolo na tomto vodnom diele preinvestovanych asi 3,7 miliardy dolarov, vratane presmerovania rieky Jangtze. Vodne dielo bude zaberat dva kilometre dlzky rieky Jangtze, bude mat vysku 200 metrov a vytvori 550 km dlhu vodnu nadrz. Cinska vlada predpoklada, ze celkove naklady na vystavbu dosiahnu 25 miliard USD. Three Gorges Dam je vsak velmi problematicka elektraren, ktora vyvolala mnozstvo negativnych ekologickych i socialnych dopadov. Znecistenie vody v rieke Jangtze sa zdvojnasobi, nakolko priehrada bude zachytavat viac ako 50 roznych druhov skodlivin z okolitych bani a priemyselnych podnikov, ktore doteraz boli odvadzane silnym prudom rieky. Vystavba elektrarne si tiez vyziadala premiestnenie 1,1 az 1,9 milion obyvatelov, premiestnenie alebo zaplavenie viac ako 1300 archeologickych miest a ovplyvnenie zivota mnohych ohrozenych druhov zivocichov i rastlin. Jednym z mnohych dokazov o negativnych dopadoch tohto diela na zivotne prostredie je skutocnost, ze v roku 1996 americka Export-Import banka odmietla garantovat uvery americkym spolocnostiam podielajucim sa na vystavbe tohto diela, prave s poukazanim na negativne environmentalne dopady. obr. Itaipu12600MW.jpg Vodna elektraren Itaipu v Brazilii. obr.itaiorchest.jpg Text: Stator najvacsej vodnej elektrarne na svete v Itaipu pojme cely orchester. Mnoho krajin v Strednej a Juznej Amerike velmi zavisi na prevadzke vodnych elektrarni. Len v Brazilii je instalovanych 40 % z celkoveho vykonu na kontinente a 59.000 MW vo vodnych elektrarnach predstavuje 86 % domaceho vykonu. Viac ako 50 % domacej spotreby energie pokryva vodna energia v Cile, Kolumbii, Paraguaj, Peru, a Venezuele. Hoci vacsina potencialnych zdrojov bola uz vyuzita este stale tu existuju plany na budovanie novych vodnych zdrojov. Brazilia popri nedavno ukoncenom 3000 MW-ovom vodnom diele (Xingo) buduje dalsie elektrarne s vykonmi 1450 MW (Ita) a 1140 MW (Machadinho), ktore by mali byt ukoncene do roku 2003. Obe tieto elektrarne su umiestnene na rieke Uruguaj. Okrem toho sa planuje rozsirenie kapacity v sucasnosti najvacsej vodnej elektrarni na svete Itaipu zo sucasnych 12.600 MW na 14.000 MW. Tento projekt, ktory Brazilia realizuje spolocne s Paraguayom bude stat asi 200 milion dolarov. PROBLEMY SPOJENE S VODNYMI ELEKTRARNAMI Hlavnym dovodom preco sa vodne elektrarne nestavaju vsade tam, kde to je mozne je, ze su relativne drahe a su s nimi spojene negativne ekologicke i socialne dopady. Plati to predovsetkym pre velke vodne elektrarne. Vodny tok je sucastou ekologickeho systemu, v ktorom jedna zmena moze vyvolat nasledne zmeny v inych castiach systemu. Prikladom moze byt zmena prietoku vody v rieke, ktora moze vyvolat zmeny v kvalite vody a zivotnych podmienkach vodnych organizmov hlavne ryb. Priehrady, ktore su sucastou vacsiny velkych vodnych elektrarni mozu vyznamne ovplyvnit zivotne podmienky ryb. Navyse novo vzniknute priehradne jazero zvycajne oddeli populacie ryb zijucich v dolnej a hornej casti toku, cim zablokuje ich migracne cesty. Ekologicke dopady takychto vodnych diel mozu byt sledovane este velmi daleko od miesta priehrady. V tropickych oblastiach dochadza k vyraznej sezonnej variacii mnozstva zrazok a v obdobi sucha dochadza k vyznamnemu odparovaniu z priehradneho jazera. Toto moze ovplyvnovat vysku hladiny v nadrzi v ovela vacsom rozsahu ako napr. v miernom pasme. Vodne toky a zrazkova cinnost vzajomne suvisia. Vodne toky mozu ovplyvnovat nielen miestnu klimu ale aj hladinu spodnych vod vo svojom okoli. Sedimentacia v jazerach moze viest k zvysenej erozii v dolnej casti toku. Zmeny v prietoku vody tiez maju za nasledok zmeny v prenose sedimentov. Pocas vystavby velkych vodnych diel, prenos bahna a sedimentov je obzvlast vyznamny v dolnom toku rieky. Stavebne prace mozu viest k znizeniu kvality vody a s tym suvisiacim problemom pre obyvatelov zavislych na takychto vodnych zdrojoch. SPODNE VODY Hladina spodnej vody je dolezita tak pre ludi ako i rastliny a zvierata. Je dolezitou zlozkou ekosystemu hlavne z hladiska zabezpecenia dostatku pitnej vody. Vytvorenie priehradneho jazera ma zvycajne velky vplyv na uroven spodnej vody a naplnanie podzemnych rezervoarov. Taketo jazero spolu so zmenami prietoku vody v dosledku cinnosti vodnej elektrarne mavaju za nasledok aj zmeny hladiny spodnej vody v okolitych oblastiach. V tychto oblastiach moze preto postupne dochadzat k zhorsovaniu kvality pitnej vody. FLORA A FAUNA Ked v priehradnom jazere dochadza k zachytu zivin (hnojiv) vzdy to ma za nasledok zvysenu eutrofikaciu nadrze. Toto moze sposobovat rychlejsi rast rias alebo inych vodnych rastlin. Zvysena produkcia organickej hmoty v jazere moze ovplyvnit anerobne procesy ako su nedostatok kyslika vo vacsich hlbkach jazera. Vo vseobecnosti su plytke jazera s velkou plochou vo vacsom riziku z hladiska eutrofikacie, pretoze zasoba kyslika vo vacsich hlbkach je umerne obmedzena plochou jazera. V hlbokych uzkych jazerach, s pravidelnou cirkulaciou vody, je zvycajne dostatok kyslika vo vacsich hlbkach na to, aby dochadzalo k recyklacii ku dnu klesajucej organickej hmoty. Odparovanie moze taktiez sposobovat koncentraciu zivin veducu k k eutrifikacii. V tropickych oblastiach ma poda nizky obsah humusu, co v kombinacii so sezonnymi variaciami zrazok moze sposobovat znacnu eroziu. Transport erodovanych sedimentov sa zastavi a uklada sa v priehradnom jazere, co si vyzaduje castejsie cistenie a zvysene naklady na prevadzku. Vybudovanie priehradneho jazera ma za nasledok zastavenie prenosu zivin do dolnej casti rieky a ovplyvnenie biologickej produkcie nielen v rieke, ale v celej oblasti casto siahajucej az do mora. Vo svete existuje viacero prikladov takeho dopadu velkeho vodneho diela na zivot v riekach. Zmeny urovne vodnej hladiny, ku ktorym dochadza pri prevadzke vodnych diel, maju za nasledok aj zmeny zlozenia rybnych druhov. Umele vodne nadrze zvycajne obsahuju mensie mnozstvo vodnych organizmov ako prirodne jazera. Zmeny v dolnych tokoch riek za priehradnymi jazerami su vyvolane hlavne zmenami prenosu zivin. Zatopenie velkeho uzemia, ku ktoremu dochadza pri vystavbe vodnej nadrze vyvolava tlak na migraciu zvierat z tejto oblasti, v pripade ked je este kam migrovat. Avsak v mnohych pripadoch zaplavenim velkych uzemi je mnoho organickych druhov v postihnutej oblasti zlikvidovanych. Vacsinou je len velmi tazke predvidat k akym zmenam moze pri zaplaveni dochadzat. Nielen zaplavenie oblasti ale aj konstrukcne prace, doprava a hluk pocas vystavby maju negativny vplyv na zivocichy. OBYVATELSTVO Velke vodne elektrarne s priehradami si vyzaduju vybudovanie velkych priehradnych jazier. Z tohto dovody je casto potrebne vysidlit mnoho ludi z takejto oblasti. Toto vsak vedie k uplne novej situacii pre obyvatelov zijucich v postihnutej oblasti. Byvanie, obrabanie pody a pracovne podmienky sa tak radikalne menia. Dosledky zavisia na velkosti a konkretnej lokalite vystavby vodneho diela. Avsak v pripade velkych vodnych diel byvaju velmi zavazne. Aj z tohto dovodu je dnes v mnohych vyspelych krajinach zakazane budovat vodne elektrarne na najvacsich riekach. Nespokojnost vzrasta hlavne vtedy, ked su obyvatelia nuteni presidlit sa na uzemia s horsimi podmienkami ako boli povodne. V rozvojovych krajinach je pre domorodych obyvatelov situacia zvycajne este horsia a len tazko sa s presidlenim zmieruju. Presidlenie domorodeho obyvatelstva casto znamena zanik ich kulturneho systemu. Dopad na tieto skupiny obyvatelstva byva najvacsi, nakolko tito ludia maju len maly politicky vplyv a slabe moznosti obhajovania svojich zaujmov. Zaplavenim velkych uzemi dochadza casto aj k zniceniu kulturnych pamiatok a objektov vyznamnych pre miestnych obyvatelov co ma za nasledok aj stratu ich kulturnej identity. Velke vodne nadrze tiez mozu zvysit riziko vodou prenasanych chorob. Vzniknute jazero so stojacou vodou a malymi zmenami vodnej hladiny moze totiz vytvorit lepsie zivotne podmienky pre patogenne organizmy a pre ich hostitelov. Chorobami vyvolavanymi priamo patogennymi organizmami su v tropickych oblastiach tyfus, cholera, dyzenteria a niektore cervove ochorenia. Dalsie choroby ako napr. malaria, spava nemoc alebo zlta zimnica su prenasane organizmami infikovanymi patogennymi organizmami z vodnych nadrzi. Inym rizikom pre obyvatelstvo, vyplyvajucim z pritomnosti vodnej elektrarne, je pretrhnutie priehrady a zaplavenie velkych uzemi v dolnej casti toku rieky. Hoci k pretrhnutiu priehrady dochadza zriedkavo, nasledky mozu byt obrovske. K takejto situacii moze dojst v dosledku kombinacie zaplav a stavebnych nedostatkov priehrady alebo tiez aj v dosledku zemetrasenia. Velke vodne elektrarne svojou konstrukciou vyzaduju zvycajne okrem velkeho mnozstva vody aj obrovsku infrastrukturu ako su cesty (pocas vystavby) alebo vysokonapatove rozvody. Taketo elektrarne dodavaju elektrinu velkemu poctu odberatelov a su vlastnene velkymi elektrarenskymi spolocnostami. Z inzinierskeho hladiska si vyzaduju znacne naroky a rizika s nimi spojene su velke. Popri nevyhodach spojenych s velkymi vodnymi elektrarnami sa casto uvadzaju aj niektore pozitivne dopady ako su obmedzenie zaplav v danej oblasti alebo moznosti rekreacie v okoli novovytvorenych priehradnych jazier. TECHNOLOGIA Vo vodnych elektrarnach sa kineticka energia vody dopadajucej na turbinu meni na elektricku energiu v generatore prudu. Turbina aj generator byvaju zvycajne umiestnene v blizkosti priehrady (velke vodne elektrarne) alebo vyuzivaju privadzac vody prenasajuci tlak vody na turbinu. Vykon vodnej elektrarne, ktory sa bezne pohybuje od niekolkych wattov do niekolko sto MW, je funkciou dvoch velicin: prietoku vody najcastejsie vyjadrovanom v metroch kubickych za sekundu (m3/s) a vyskou spadu vody. Konstrukcia vodnej elektrarne a pouzita turbina sa navrhuju s ohladom na tieto veliciny. Z hladiska konverznej ucinnosti su vodne elektrarne vysoko efektivnymi zariadeniami. Ucinnost turbiny je na urovni 96 %. Takato hodnota je az dvojnasobne vyssia ako ucinnost modernych elektrarni na fosilne paliva. Suvisi to s tym, ze kineticku energiu padajucej vody je mozne ovela jednoduchsie premenit na mechanicku energiu pohanajucu generator ako kaloricku energiu vznikajucu pri horeni pevneho paliva, pri ktorom dochadza k znacnym stratam energie (tepla). Zariadenia vyuzivajuce vodnu energiu su na vysokej technickej urovni, byvaju jednoduche a velmi spolahlive. Kedze pri ich prevadzke nedochadza k spalovaniu a uvolnovaniu velkeho mnozstva tepla zariadenia maju dlhu zivotnost a ich poruchovost byva zriedkava. Doba zivotnosti presahuje viac ako 50 rokov a casto su v prevadzke takmer 100 rokov (mala vodna elektraren v Jaseni na Slovensku pracuje spolahlivo uz od roku 1924). obr. turbinsiet.jpg Text: Vyroba elektriny vodnou elektrarnou. TYPY VODNYCH ELEKTRARNI Rozdelenie vodnych elektrarni na male a velke je vo svete zauzivane, pricom sa akceptuje, ze elektrarne s vykonom viac ako 10 MW sa oznacuju ako velke a ostatne su male. Aj medzi malymi vodnymi elektrarnami vsak existuje iste delenie, pricom elektrarne (turbiny) s vykonom mensim ako 1 kW sa oznacuju ako mikro resp. nano. Z hladiska svojej cinnosti je vodne elektrarne mozne rozdelit na dva zakladne typy: konvencne a precerpavacie. Ine rozdelenie suvisi napr. s typom turbiny (Kaplanova, Peltonova, Francisova a i.) alebo s vyskou spadu (nizky, stredny a vysoky spad). Konvencne (bezne) vodne elektrarne vyuzivaju na svoju prevadzku energiu vody z rieky, privodneho kanala, alebo nadrze. Tieto elektrarne sa delia na elektrarne so zachytnou nadrzou vody a elektrarne, ktore vyuzivaju len cast vody z rieky privadzanu k nej osobitnym kanalom. Voda moze byt k turbine privadzana bud v case potreby vyroby elektriny alebo priebezne. obr.elektrarne.jpg text: Klasicke elektrarne su bud prietokove alebo s priehradnou nadrzou. Precerpavacie vodne elektrarne su dolezitou sucastou elektrizacnej sustavy. Pracuju na velmi jednoduchom principe vyuzivajuc dve navzajom prepojene vodne nadrze (vyssie a nizsie polozenu). Voda skladovana vo vyssie polozenej nadrzi je zasobarnou potencialnej energie. Pocas obdobia s vysokou spotrebou elektrickej energie sa voda z vyssej nadrze vypusta kanalom do spodnej nadrze, pricom prechadza cez turbinu elektrarne (vyroba elektriny). V case, ked spotreba elektriny v sieti je nizka, precerpava sa voda zo spodnej do hornej nadrze, pricom sa energia spotrebovava. Toto prebieha zvycajne v noci. Hoci precerpavacie vodne elektrarne viac elektriny spotrebuju ako jej vyrobia, su pre elektrarenske spolocnosti neocenitelne vzhladom na schopnost vyroby elektriny prakticky okamzite v case kedy si to zataz elektrickej siete vyzaduje. Suvisi to s tym, ze v elektrarnach pracujucich v zakladnom zatazeni (napr. jadrove elektrarne) nie je mozne okamzite zvysovanie alebo znizovanie vykonu podla potreby. Navyse tzv. spickova elektrina (vyrabana v case maximalnej spotreby) je ovela drahsia ako elektrina vyrabana v zakladnom zatazeni. obr. precerpavanie.jpg Text: Princip cinnosti precerpavacej vodnej elektrarne. ZAKLADNE CASTI VODNYCH ELEKTRARNI Vacsina konvencnych vodnych elektrarni pozostava z nasledujucich casti: * Priehrada, ktora reguluje pritok a vytvara potrebny spad vody. Priehradne jazero je formou uskladnenej energie. Niektore vodne elektrarne vyuzivaju namiesto priehrady privadzaci kanal, ktory odvadza vodu z vodneho toku k turbine. * Turbina, ktora sa otaca v dosledku tlaku vody dopadajucej na jej lopatky. * Generator, ktory je pripojeny k turbine a vyraba elektricku energiu. * Transformator, ktory meni elektricku energiu vyrobenu generatorom na napatie vyuzitelne v elektrickej sieti. obr. vodaakopracuje.jpg Text: Schema vodnej elektrarne. TYPY TURBIN Najstarsim typom vodnej turbiny je "vodne kolo", ktore je pohanane prirodzenym spadom vody. Taketo vodne kolesa sa v minulosti stavali z dreva a po obvode mali viacero lopatiek zachytavajucich vodu, cim sa koleso udrzovalo v stalom pohybe. Tieto vodne zdroje energie sa vyuzivali po starocia na mechanicky pohon zariadeni. Nie su vsak vhodne na vyrobu elektrickej energie. Na jej vyrobu sa vyuzivaju turbiny vyrobene z kovu a na rozdiel od vodnych kol sa otacaju velkymi rychlostami. Taketo turbiny sa objavili koncom 19. storocia. Viac ako storocny vyvoj viedol v sucasnosti k sirokej ponuke viacerych typov, ktore sa svojou konstrukciou lisia v zavislosti od sposobu vyuzitia, prietoku vody alebo usporiadania technologickeho zariadenia. Podla sposobu vyuzitia sa turbiny delia na : * rovnotlake (Bankiho, Peltonova), * pretlakove (Kaplanova, Francisova). Toto delenie vychadza z toho ci sa vyuziva kineticka energia prudenia vody (rovnotlake turbiny) alebo tlakova energia (pretlakove). Kineticka energia je v tokoch predstavovana rychlostou prudenia. Tato rychlost je zavisla na spade toku. Na jej vyuzitie sa pouzivaju hlavne turbiny typu Bankiho a Peltona. Su to zariadenia zalozene na rotacnom principe. Optimalne vyuzitie kinetickej energie vsak vyzaduje, aby obvodova rychlost turbiny v mieste styku s vodou bola asi polovicna ako je rychlost prudenia vody. Keby obvodova rychlost bola rovnaka ako rychlost prudenia, lopatky by vlastne ustupovali bez moznosti prevziat vodnu energiu a nebolo by vlastne mozne turbinu zatazit. Z uvedeneho vyplyva, ze otacanie tychto turbin je relativne pomale. V technickom nazvoslovi sa tento jav oznacuje ako nizka rychlobeznost, ktora v podstate vyzaduje vacsie rozmery turbiny. Rovnotlake turbiny su tie, kde tlak vody na lopatky sposobeny polovicnou obvodovou rychlostou ako je rychlost prudenia, je po celej ceste odovzdavania energie stale rovnaky. Dalsim znakom tychto turbin je ciastocny ostrek. Voda vstupuje do turbiny len ciastocne po obvode. Tlakova energia vody sa vyuziva pretlakovymi turbinami ako su napr. Kaplanova alebo Francisova. V tychto zariadeniach sa cast tlaku vody premeni na rychlost, ktora je nutna na zabezpecenie pozadovaneho prietoku vody. Zvysok tlaku sa postupne znizuje pri prudeni po lopatke a v mieste , kde voda lopatku opusta je tlak prakticky cely vyuzity. V miestach kde voda opusta turbinu je tlak dokonca nizsi ako atmosfericky. Tento podtlak sposobuje kavitacne javy, co ma za nasledok opotrebovavanie materialu a tym aj znizovanie zivotnosti turbiny. Z tohto dovodu sa pouziva nerezovy material a zavadza sa aj protitlak. Turbina sa potom umiestnuje nizsie ako je spodna hladina vody. Spolocnou vlastnostou pretlakovych turbin je, ze obvodova rychlost obezneho kolesa a tym aj otacky su niekolkonasobne vyssie ako rychlost prudenia vody. Tieto turbiny sa tiez oznacuju ako rychlobezne. Maju teda mensie rozmery a vynalozeny material je lepsie vyuzity. Pretlakove turbiny maju uplny ostrek, pricom voda vstupuje po celom obvode turbiny. BANKIHO TURBINA Hoci konstrukciu turbiny, ktora sa dnes oznacuje ako Banki ako prvy navrhol a patentoval v roku 1903 inzinier Michell, dostala nazov po madarskom profesorovi Donatovi Bankim, ktory ju vyvinul nezavisle na Michellovi na univerzite v Budapesti. Okolo roku 1920 bol tento typ turbiny rozsireny po celej Europe. Hlavnou crtou tejto turbiny je, ze voda dopada na lopatky dvakrat pri vstupe aj pri vystupe. Taketo vyuzitie vsak nema ziadny zvlastny vyznam s vynimkou toho, ze voda je velmi ucinne a jednoducho vypustana z turbiny. Bankiho turbiny sa uplatnuju uz pri spadoch vody nizsich ako 2 metre alebo dosahujucich vysku az 100 metrov. Mozu vyuzivat velku roznorodost prietokov, a to pri konstantnom priemere turbiny tym, ze sa meni velkost vstupu vody a sirka obezneho kola (rotora). Pomer sirky a priemeru rotora sa pohybuje od 0,2 do 4,5. Dolezitou crtou Bankiho turbiny je, ze ucinnostna krivka je relativne plocha, co znamena, ze aj pri znizenom prietoku je ucinnost este stale relativne vysoka. Toto je niekedy dolezitejsie ako vyssia ucinnost inych turbin v optimalnom bode ucinnostnej krivky. Vzhladom na nizku cenu a jednoduchu obsluhu sa tieto turbiny velmi dobre uplatnuju v malych vodnych elektrarnach. PELTONOVA TURBINA obr. pelton.jpg Text: Peltonova turbina. V konstrukcii Peltonovej turbiny je zabudovany princip stareho vodneho kola. Tato turbina, ktora vzhladom pripomina klasicke vodne kolesa sa pouziva v pripadoch kedy je k dispozicii velky spad vody (viac ako 40 m). Pouziva sa do spadov s vyskou az 2000 m. Maximalny vykon Peltonovych turbin sa dnes pohybuje okolo 200 MW. Prvu turbinu tohto typu skonstruoval American Pelton v roku 1880, po ktorom dostala aj svoj nazov. Najvacsie Peltonove turbiny maju priemer aj viac ako 5 metrov a vazia viac ako 40 ton. Turbina sa umiestnuje nad hladinu vypuste vody, cim dochadza k strate spadu, avsak zabranuje to zaplaveniu turbiny. Z hladiska konstrukcie existuje viacero modifikacii tychto turbin prisposobenych pre dany prietok a spad vody. obr.peltonwork.jpg Text: Principialna schema zapojenia Peltonovej turbiny. Francisova turbina Francisova turbina sa velmi casto vyuziva v malych vodnych elektrarnach. Podstatnym rozdielom v porovnani s Peltonovou turbinou je, ze Francisova turbina je uplne ponorena vo vode a tak tlak ako aj rychlost prietoku klesaju od vstupu k vystupu vody z turbiny. Voda sa vypusta otvorom v strede turbiny. Svojou stavbou je Francisova turbina zlozitejsia ako Peltonova a vyzaduje si specificku konstrukciu pre danu vysku spadu a prietok, tak aby sa dosiahla maximalna ucinnost. Bezne sa tento typ turbiny pouziva pre spady od 30 do 700 metrov, pricom najvacsia Francisova turbina ma vykon az 800 MW. Kaplanova turbina obr. kaplan.jpg Text: Kaplanova turbina. Pre velmi nizky spad a vysoky prietok vody sa bezne pouziva turbina typu Kaplan. Touto turbinou voda preteka tak, ze zasahuje maximalnu plochu lopatiek. Preto sa tieto turbiny pouzivaju pre velmi velke prietoky a spady pre niekolko malo metrov. Zaujimavou crtou je, ze rychlost otacania lopatiek je az dvakrat vyssia ako rychlost prudiacej vody. Toto umoznuje rychle otacky aj pri relativne nizkej rychlosti prietoku. Aj Kaplanove turbiny sa vyznacuju roznymi konstrukciami. Ich pouzitie sa vsak obmedzuje na spady vody od 1 m do asi 30 m. Pri tychto podmienkach sa vyzaduju relativne vysoke prietoky v porovnani s turbinami vyuzivajucimi vysoke spady, aby bolo mozne dosiahnut porovnatelny vykon. Preto su Kaplanove turbiny svojou konstrukciou relativne velke. obr. kaplanwork.jpg Text: Principialna schema zapojenia Kaplanovej turbiny. MALE VODNE ELEKTRARNE Male vodne elektrarne (MVE) su charakteristicke tym, ze ich vystavba a prevadzka zvycajne nie je spojena s negativnymi dopadmi na zivotne prostredie. Podobne ako velke vodne elektrarne aj MVE sa vyznacuju vysokou ucinnostou vyuzitia vodnej energie. Navyse maju vyhodu v tom, ze su tzv. decentralizovanym zdrojom energie. Tym ze ich je mozne instalovat v odlahlych oblastiach, poskytuju moznosti rozvoja a casto aj energetickej sebestacnosti hlavne na vidieku. Vo svete pracuje mnoho tisic takychto zariadeni, ktore maju za sebou viac ako 150-rocny vyvoj. V prepocte na jednotku vykonu su MVE vsak v porovnani s velkymi o nieco drahsie. Vo velkej vacsine pripadov su male elektrarne pripojene na verejnu elektricku siet, do ktorej dodavaju energiu. Mnohe z nich su tzv. prietokove t.j. nemaju ziaden rezervoar (voda nie je skladovana za priehradou) a vyrabaju elektricku energiu len vtedy ked je vody dostatok. Energiu vsak male vodne elektrarne mozu dodavat aj do systemu izolovaneho od elektrickej siete. V takomto pripade vyuzivanom vacsinou v samostatnych objektoch, sa elektrina casto pouziva na dobijanie baterii, z ktorych sa cerpa v pripade potreby. V pripade dostatku energie vyrobenej malou vodnou elektrarnou je mozne pouzit aj zariadenie (menic) na zmenu jednosmerneho prudu vyrabaneho MVE na striedavy, ktory vyuziva vacsina beznych elektrospotrebicov. MVE sa vyznacuju velkou roznorodostou v konstrukcii, ktora zohladnuje miestne podmienky ako su spad a prietok vody. MVE s vysokym spadom su bezne v horskych oblastiach a kedze na dosiahnutie daneho vykonu potrebuju mensie prietoky vody ako MVE s malym spadom, su zvycajne aj lacnejsie. MVE s nizkymi spadmi vody sa buduju v udoliach. obr.mvehighhead.jpg Text: Umiestnenie malej vodnej elektrarne s vysokym spadom vody. obr.MVEhigh.jpg Text: Mala vodna elektraren s vysokym spadom. Vacsina MVE si vyzaduje privodny kanal alebo potrubie odvadzajuce vodu z vodneho toku. Aby nedoslo k zaneseniu alebo poskodeniu turbiny, voda zvycajne prechadza cez filter alebo sa pouzivaju usadzovacie nadrze. Privod vody sa umiestnuje mimo hlavneho toku (rieka, potok), aby v pripade vysokeho stavu vody nedoslo k vysokemu tlaku na turbinu. Kedze rizika spojene s prevadzkou MVE su omnoho nizsie ako v pripade velkej vodnej elektrarne (pretrhnutie priehrady), nie su potrebne ani vysoke bezpecnostne opatrenia pri stavbe, ktoru je mozne zvladnut s miestnymi obyvatelmi a pri pouziti jednoduchych technologii. Hoci potreby udrzby su nizke, MVE si zvycajne vyzaduju viac pozornosti ako napr. slnecne clanky alebo veterne elektrarne. Suvisi to hlavne s odstranovanim necistot a pravidelnou udrzbou alebo vymenou lozisk turbiny. obr. mvelowhead.jpg Text: Mala vodna elektraren vyuzivajuca nizky spad vody. CENY Vsetky vodne elektrarne su charakterizovane vysokymi investicnymi a nizkymi prevadzkovymi nakladmi. MVE stavane pre nizke spady a vykony su zvycajne na jednotku vykonu drahsie ako MVE vyuzivajuce vysoke spady vody. Vstupne ceny su najvacsou barierou ich rozvoja. Napriek tomu, ze doba navratnosti vlozenych investicii je dlha (casto 7-10 rokov) maju MVE velku vyhodu v porovnani s inymi technologiami vyuzivajucimi obnovitelne zdroje energie - dlhu zivotnost. Tieto zariadenia su schopne vyrabat elektricku energiu viac ako 70 rokov, cim sa stavaju velmi vyhodnymi pre potencialnych investorov. Navyse cena elektriny (prijem z prevadzky MVE) bude v buducnosti len vyssia, co znamena ze vlozene investicie sa mnohonasobne vratia. MIKRO TURBINY Ako mikro turbiny sa casto oznacuju zariadenia s vykonom mensim ako 1000 W. Taketo turbiny su schopne zabezpecit energiu pre jednu domacnost vybavenu energeticky uspornymi spotrebicmi. Mikro turbiny sa umiestnuju v miestach, kde je bud nizky spad alebo prietok vody (resp. oboje). Casto sa vyuzivaju v spojeni so sadou baterii, ktore su turbinou dobijane. Mikro turbiny sa v zahranici predavaju za asi 1,5 USD/W a maju velkost prenosneho kufrika vybaveneho alternatorom produkujucim jednosmerny prud. Typicka mikro vodna elektraren vyuziva cast vodneho toku privadzanu do zasobnika vody, ktorym moze byt napr. 200 litrovy sud. Sud funguje ako usadzovacia nadrz filtrujuca vodne necistoty. Voda zo suda je k turbine privadzana potrubim (PVC) s priemerom 5 az 10 cm a po vypusteni z turbiny byva odvadzana spat do vodneho toku. Mikro turbiny sa dodavaju v dvoch prevedeniach. Jedno vyuziva alternator podobny zariadeniu v automobiloch, druhe vyuziva permanentny magnet. Zariadenia s alternatorom su vhodne pre vacsie systemy (100 az 1000 W), kym permanentne magnety sa pouzivaju pre systemy mensie ako 80 W. obr. mikroturb.jpg Vacsie systemy maju tiez elektronicku regulaciu (shunt), ktora zabranuje "pretoceniu" turbiny pri vacsich otackach a chrani ju pred poskodenim (opotrebovanim jej casti). Turbiny pripojene na baterie su vhodnym riesenim, pretoze baterie su dobijane prakticky okamzite po odbere energie z nich. Z tohto dovodu nie je potrebne pouzivat tzv. solarne baterie s hlbokym cyklom vybijania, ale je mozne pouzit klasicke automobilove baterie, ktore su lacnejsie. Zvycajne investicie do kvalitneho potrubia a turbiny su efektivnejsie ako investicie do kvalitnych baterii. V systemoch s mikro turbinami je potrebne dbat na presnu specifikaciu dlzky a priemeru potrubia, v ktorom dochadza k stratam energie. Pouzitie dlhych potrubi s malym priemerom casto v dosledku zvyseneho trenia zbytocne znizuje vyrobu elektriny. obr. mikronepal.jpg Text: Velky pocet mikro turbin je instalovany v Nepale. ZHODNOTENIE POTENCIALU VODNEJ ENERGIE Mnoho ludi ma moznost vyuzit silu vodneho toku (aj relativne maleho) avsak ma problemy odhadnut mnozstvo energie, ktore by tento zdroj mohol poskytnut. Prvym krokom pri stanoveni potencialnej energie, vyuzitelnej v malej vodnej elektrarni je zistenie prietoku a spadu vody. Prietok vyjadruje mnozstvo vody pretekajuce vodnym tokom alebo turbinou a meria sa v m3/s alebo v litroch/s. Spad vyjadruje tlak padajucej vody a udava sa v metroch vodneho stlpca. Tento tlak je funkciou vertikalnej vzdialenosti (vysky z ktorej voda pada) a charakteristiky potrubia cez ktore je voda privadzana k turbine. Miesta, kde sa vodna energia vyuziva su casto kategorizovane ako miesta s nizkym resp. vysokym spadom. Nizky spad znamena zvycajne 3 metre a menej, pricom spady pod 0,6 m su pre velku vacsinu vodnych turbin nepouzitelne. Pre turbiny vyuzivajuce nizky spad su potrebne vysoke prietoky, a teda vacsie a drahsie turbiny. URCENIE SPADU Pri urcovani spadu je potrebne si uvedomit rozdiel medzi "hrubym" statickym a "cistym" dynamickym spadom. Hruby spad je vertikalna vzdialenost medzi vrcholom potrubia alebo kanala odvadzajuceho vodu z toku a bodom, v ktorom sa voda z turbiny vypusta. Cisty spad je rozdiel hrubeho spadu zmenseny o straty v dosledku turbulencii a trenia v potrubi (kanal). Tieto straty zavisia na type, priemere a dlzke privadzacieho potrubia, pocte spojov a kolien. Hodnotu hrubeho spadu je mozne pouzivat len ako priblizny odhad vo vypoctoch potencialnej energie vyrobenej turbinou. Pre presny vypocet je potrebne poznat hodnotu cisteho spadu. Stanovenie hrubeho spadu sa najpresnejsie vykona pomocou profesionalnych zariadeni. V pripade , ked je k dispozicii spad viac ako niekolko desiatok metrov, je mozne pouzit aj lacnejsie, jednoduchsie a teda aj menej presne metody napr. pomocou zariadenia nazyvaneho altimeter (pouzivany v letectve). Taketo zariadenie je niekedy mozne pozicat v leteckych kluboch. Altimeter je vsak potrebne kalibrovat a zohladnit tak rozdiely v atmosferickom tlaku. Inou jednoduchou metodou je stanovenie spadu napr. pomocou zahradnej hadice (6-10 m dlhej). Tato metoda spociva v tom, ze dvaja ludia postupuju v smere toku od miesta umiestnenia turbiny (najnizsi bod) do miesta odberu vody (najvyssi bod) tak, ze jeden clovek drziaci hadicu na vyssom konci ju ponori do vody a druhy clovek drziaci spodny koniec ju postupne vydvihuje do vysky a sleduje dokedy voda z hadice vyteka. Pri istej vyske voda prestane z hadice tiect. Tato vyska sa zaznaci a obaja postupia vyssie v smere toku a cely postup opakuju az do najvyssieho bodu odberu vody. Nakoniec sa vsetky parcialne namerane vysky scitaju a daju celkovu vysku spadu. URCENIE PRIETOKU Prietok vody vo vodnom toku je na rozdiel od spadu velicina premenliva a zavisi od viacerych parametrov. Prietok sa meni casto zo dna na den a sezonne variacie su typicke prakticky pre vsetky toky. Zasobnik vody (rezervoar), pokial je mozne ho vybudovat, vsak moze tieto zmeny vylucit a poskytnut konstantny prietok v priebehu celeho roka. Vystavba takehoto zasobnika byva spravidla draha a predstavuje niekedy viac ako polovicu investicnych nakladov malej vodnej elektrarne. Udaje o prietoku vody je mozne ziskat na povodiach vodnych tokoch, vodarnach a kanalizaciach resp. miestnych uradoch. V pripade, kedy nie je mozne tieto udaje ziskat, je ich potrebne stanovit meranim. Pre samotny vypocet energie vyrobenej vodnou elektrarnou je pri absencii zasobnika potrebne vychadzat z minimalneho prietoku v priebehu roka. Je mozne pouzit aj hodnotu priemerneho prietoku v priebehu roka avsak je si treba uvedomit, ze v niektorom obdobi roka bude vyroba energie nizsia. Meranie prietoku vody je zvycajne zlozitejsie ako meranie spadu a musi byt vykonane na viacerych miestach pozdlz toku. Toto ma mimoriadny vyznam, nakolko vodny tok nabera vodu pozdlz smeru toku. Vyber meracieho miesta je preto velmi dolezity. Existuje niekolko metod merania prietoku. Velmi jednoduche sposoby su zalozene na merani hadicou a vedrom (prehradenim maleho toku) resp, meranim rychlosti toku. Iny sposob je zalozeny na merani vzdutia hladiny za prepadovou hranou. Meranie zalozene na prehradeni toku a odvedeni vody do meracej nadoby je mozne pouzit pre velmi male toky (prietok 5 litrov/sek.) a spociva v prehradeni toku brvnami a odvedenim vody do vedra alebo suda. Meria sa cas, za ktory sa vedro (sud) so znamym objemom naplni. Meranie sa opakuje viackrat, aby bolo mozne vylucit nepresnosti spojene s tymto postupom. Iny sposob je zalozeny na merani rychlosti prudenia a prierezu (plochy) vodneho toku. Nasobenim rychlosti (meranej v m/s) a plochy (meranej v m2) ziskame prietok v m3/s. Rychlost prudenia je mozne stanovit napr. malym plavakom, pricom sa meria cas, za ktory plavak prekona presne zmeranu dlzku toku. Meranie prierezu vodneho toku je zlozite pre clenite toky. Je vsak mozne urcit prierez v najjednoduchsom mieste pomocou zmerania sirky toku a jeho hlbky. V pripade, ked nemame k dispozicii tok s obdlznikovym prierezom, je potrebne rozdelit prierez na casti a urcit plochu tychto casti nasobenim sirky a hlbky. Celkovy prietok je sumou jednotlivych casti. Hodnotu prietoku je vsak potrebne vynasobit koeficientom trenia v dosledku nerovnosti dna toku. Tento koeficient je 0,8 pre pieskovite dno, 0,7 pre dno s malymi kamenmi a 0,6 pre dno s velkym poctom velkych kamenov. Meranie prietoku pomocou vzdutia hladiny vody za prepadovou hranou je zrejme z obrazku. Medzi vzdutim hladiny (H) za prepadovou hranou a prietokom (Q) existuje zavislost, vyjadrena nasledujucou tabulkou. Hodnoty prietoku uvedene v tabulke platia pre prepadovu hranu B=1 meter. obr. prietokvody.jpg Text: Meranie prietoku vody. H (m) Q H (m) Q H (m) Q (l/s) (l/s) (l/s) 0,02 5 0,28 265 0,68 1005 0,04 14 0,32 324 0,72 1095 0,06 26 0,36 387 0,76 1188 0,08 40 0,40 453 0,80 1283 0,10 56 0,44 523 0,90 1530 0,12 74 0,48 596 1,00 1793 0,14 93 0,52 672 1,10 2069 0,17 125 0,56 751 1,20 2360 0,20 160 0,60 833 1,30 2660 0,24 210 0,64 918 1,40 2970 STANOVENIE VYKONU Pri znamom prietoku a spade vody je mozne stanovit hodnotu vykonu malej vodnej elektrarne nasledovne : Vykon (kW) = spad (m) x prietok (m3/s) x grav. konst. (9,81) x ucinnost (0,6) Spad je brany ako cisty spad. Ucinnost 0,6 (60%) zohladnuje straty v dosledku trenia prudiacej vody a ucinnost strojneho zariadenia. Pre male vykony a prietoky merane v litroch za sekundu je tiez mozne pouzit nasledujuci zjednoduseny vypocet: Vykon (kW) = spad (m) x prietok (liter/s)/200 Celkova ucinnost je v tomto pripade 50 %. Ucinnosti, ktore boli v predchadzajucich vypoctoch kompromisne zvolene v rozsahu 50-60 % zavisia tiez na prevadzkovych podmienkach (velkosti spadu a prietoku). Vo vseobecnosti plati, ze zariadenia pracujuce s nizkymi prietokmi a spadmi maju aj nizsie ucinnosti ako turbiny vyuzivajuce vyssie spady a prietoky. Celkova ucinnost sa v skutocnosti moze pohybovat od 40% do 70%. Niektore velmi dobre navrhnute systemy maju ucinnosti az 75%. Rocnu vyrobu elektrickej energie (E) je mozne vypocitat na zaklade nasledujuceho vztahu: E (kWh) = vykon (kW) x cas (hod.) Z uvedenych vztahov je mozne velmi jednoducho spocitat, ze vodna elektraren vyuzivajuca prietok 1 liter vody za sekundu je schopna za rok vyrobit viac ako 40 kWh pre kazdy jeden meter spadu. obr. nomogramcb.jpg Text: Graf vypoctu vykonu vodnej turbiny a rocnej vyroby elektriny. Hladane hodnoty lezia na priesecniku spojnici bodov na hornej (spad) a spodnej (prietok) mierke. ENERGIA OCEANOV Oceany su uz dlhsiu dobu povazovane za velmi perspektivny zdroj energie. Pohyb vody v oceanoch so sebou nesie obrovsku energiu vo forme prilivu (odlivu) alebo vln. Obidve tieto formy energie je mozne vyuzit na vyrobu elektrickej energie. PRILIVOVE ELEKTRARNE Energia prilivu sa lisi od ostatnych zdrojov energie tym, ze ma svoj povod v potencialnej a kinetickej energii vychadzajucej z posobenia Mesiaca na Zem. Priliv je dosledkom tohto posobenia a prejavuje sa na vsetkych pobreziach oceanov a mori. Hladina vody sa pravidelne dvakrat denne meni (stupa a klesa) co viedlo k snaham vyuzit tuto energiu. Vsetky tieto snahy su zalozene na naplnani a vyprazdnovani prirodneho rezervoaru vodou. Prilivova a odlivova voda tak moze prechadzat cez turbinu umiestnenu v priehrade a vyrabat elektricku energiu. Plati, ze cim vyssi je priliv, tym viac elektrickej energie je mozne vyrobit. Celosvetovy potencial ukryty v energii prilivu sa odhaduje asi na 3000 GW (3000 vacsich atomovych elektrarni). Niektori experti odhaduju, ze z tohto potencialu by bolo mozne technicky vyuzit asi 2 % , co je 50 krat menej ako je vykon vsetkych vodnych elektrarni. V sucasnosti je ekonomicky mozne vyuzivat priliv na miestach, kde dosahuje vysku aspon 5 metrov. Taky priliv sa vyskytuje na mnohych miestach sveta, hlavne v oblastiach kde sa nachadzaju zalivy, ktore dokazu priliv este zosilnit. Zalivy je mozne jednoducho prehradit a doplnit priehradu vodnou turbinou. Technologia vyuzivajuca energiu prilivu je velmi podobna vodnym elektrarnam vyuzivajucim nizky spad vody. Hlavnym rozdielom prilivovych elektrarni v porovnani s klasickymi vodnymi elektrarnami je, ze okrem slanej vody, musia turbiny pracovat s premenlivou vyskou spadu. Navyse elektrina sa v nich pocas dna vyraba len niekolko hodin. V konecnom dosledku to znamena znizenie celkovej ucinnosti. Prilivove elektrarne tak vyrabaju len asi tretinu elektriny ako vykonovo porovnatelne vodne elektrarne. Zaujem o budovanie prilivovych elektrarni pretrvava od konca 60.tych rokov. Zo zaciatku bola snaha budovat taketo priehradne prilivove elektrarne v ustiach uzkych a dlhych zalivov. Z inzinierskeho hladiska sa toto riesenie ukazalo ako realizovatelne avsak z ekologickeho hladiska malo viacere negativne dopady. V sucasnosti pracuju 3 komercne prilivove elektrarne na tomto principe. Najvacsia z nich s vykonom 240 MW bola dana do prevadzky v roku 1967 v usti rieky La Rance blizko St. Malo vo Francuzsku. Dalsia 1MW-ova elektraren sa nachadza v ruskej casti Bieleho mora a pracuje od roku 1969. Tretia 16 MW-ova elektraren sa nachadza v kanadskej Nova Scotii. Ekologicke problemy, ktore su spojene s prehradenim vodnych tokov a zalivov zabranili vystavbe dalsich elektrarni priehradneho typu. Hlavne problemy s prehradenim zalivu spocivaju v tom, ze takato prekazka obmedzuje migraciu ryb, premavku lodi a navyse v zalive dochadza k zvysenej sedimentacii. Toto ma vplyv aj na ine zive organizmy v danej oblasti. Znizena hladina vody negativne vplyva na zivot (hniezdenie) vtakov, co sa prejavuje aj vo vzdialenejsich oblastiach. Prilivova elektraren v La Rance pracuje tak, ze v case prilivu prepusta vodu do rezervoaru a v case odlivu vypusta tuto vodu spat do Atlantickeho oceanu. Voda pritom prechadza cez 24 turbin spojenych s generatormi vyrabajucimi dostatok elektriny pre asi 300 tisic obyvatelov. Elektraren ma turbiny, ktore mozu pracovat ako cerpadla a vyuzivat celu sustavu ako precerpavaciu vodnu elektraren a tak odlahcovat zataz v elektrickej sieti. Voda sa v case nizkej zataze precerpava z oceanu do rezervoaru za priehradou a tak zvysuje vysku hladiny vyuzitelnu pri vyrobe elektriny. Vyska prilivu je takto az 13,4 metra, pricom priehrada ma sirku 760 metrov. V roku 1997 boli v tejto prilivovej elektrarni instalovane turbiny, ktore vyuzivaju na vyrobu elektriny tak prilivovu ako aj odlivovu vodu. obr.larance.jpg text: Prilivova vodna elektraren v usti francuzskej rieky La Rance. POBREZNE PRUDY Hoci technologia vyuzivajuca energiu prilivu prehradenim zalivu je v praxi overena od zaciatku 90-tych rokov sa nebuduju a zaujem inzinierov sa sustredil hlavne na vyuzitie pobreznych prudov na vyrobu elektriny. Taketo prudy vznikaju v pobreznych vodach v dosledku sil posobiacich na morskom dne, ktore tlacia prudy v uzkych kanaloch podobne ako vznika velmi silny vietor v udoliach alebo na kopcoch. Kedze hustota vody je az 832 krat vyssia ako hustota vzduchu, prudy s rychlostou napr. 16 km/h nesu so sebou energiu ako vietor s rychlostou az 390 km/h. Na rozdiel od silnych vetrov je prilivove prudy mozne predpovedat, kedze priliv a odliv sposobujuci prudy, sa striedaju kazdych 12 hodin. Pobrezne prilivove prudy je mozne vyuzit tzv. prilivovymi turbinami. Tieto turbiny, ktore maju tvar podobny veternym turbinam umiestnenym pod vodou, su vsak este malo rozvinute. Prototypy pracuju spolahlivo a ekonomicky v miestach, kde prudy dosahuju rychlosti 2-3 m/s. Nevyhodou je, ze pri vacsich rychlostiach su viac namahane a pri nizsich rychlostiach je ich prevadzka neekonomicka. Prilivova turbina s priemerom rotora 20 m dokaze vyrobit tolko energie ako veterna turbina s priemerom 60 m. Vyhodou prilivovych turbin je, ze ich nie je vidiet ani pocut a cele zariadenie okrem transformatora je umiestnene pod hladinou vody. Na svete existuje viacero vhodnych miest pre umiestnenie prilivovych turbin a niektori experti odhaduju potencial tohto zdroja na viac ako 330 tisic MW. Taketo miesta sa nachadzaju hlavne pri pobreziach v juhovychodnej Azii. Idealne miesto pre umiestnenie prilivovej turbiny je v hlbke asi 30 m, pricom tieto turbiny su schopne vyrabat 10 MW elektriny z kazdeho kilometra stvorcoveho. V Europskej Unii bolo identifikovanych 106 miest vhodnych pre tieto turbiny - 42 z nich sa nachadza vo vodach v okoli Velkej Britanie. Prva prilivova turbina ma byt umiestnena pri juhozapadnom pobrezi Anglicka. Ma mat priemer rotora 12-15 m a instalovany vykon 300 kW, ktory je dostatocny na zasobovanie malej obce elektrinou. Ocakavana cena vyrobenej elektriny sa pohybuje na urovni 0,10 USD/kWh. Je to sice viac ako cena elektriny z konvencnych elektrarni avsak podstatne menej ako platia dnes obyvatelia zijuci na mnohych malych ostrovoch, kde by bolo mozne tuto technologiu vyuzit. ENERGIA VLN Velka cast energie dopadajucej na Zem zo Slnka sa meni na vietor, ktory nasledne dava silu morskym vlnam. Energia unasana morskymi vlnami je obrovska a dosahuje asi 70 MW/km cela vlny. Taketo vlny prechadzaju velkymi vzdialenostami bez toho, aby stratili na svojej sile. Vlny vytvorene burkou uprostred Atlantickeho oceanu bezne putuju k pobreziu Europy bez podstatnej straty svojej energie. Cela energia je sustredena blizko pri hladine vody a len malo energie je unasanej v hlbke vacsej ako 50 metrov. Z uvedeneho vyplyva, ze ide o velmi koncentrovany zdroj energie s ovela mensimi variaciami pocas dna ako je to v pripade inych obnovitelnych zdrojov (slnko, vietor). Technologia vyuzivajuca energiu vln je zalozena na ich zachytavani do uzatvoreneho priestoru a premienani ich kinetickej energie na elektrinu. Tieto elektrarne vyuzivaju energiu oscilujuceho stlpca vody, pricom vznika tlak vzduchu, ktory prechadza vzduchovou turbinou. Tlak vzduchu roztaca turbinu pripojenu na generator elektrickeho prudu. Najvacsi potencial pre vyuzitie energie vln v Europe sa nachadza v blizkosti Velkej Britanie a podla niektorych odbornych studii by cena vyrobenej elektriny nemala byt vyssia ako 0,10 USD/kWh, co je uroven pri ktorej sa zdroj stava ekonomicky konkurencie schopny na trhu s elektrinou. Doposial najucinnejsie zariadenie nazvane "Salter Duck" dokonca vyraba elektrinu za cenu nizsiu ako 0,05 USD/kWh. Salter Duck bol prvym takymto zariadenim zostrojenym uz v roku 1970 profesorom Stephenom Salterom na univerzite skotskom Edinburgu. ocean.jpg Text: Zariadenie vyuzivajuce energiu vln na vyrobu elektrickej energie. Zariadenia vyuzivajuce oscilujuci stlpec vody ako napr. Salter Duck su velmi perspektivne a boli testovane aj v Japonsku a Norsku. V Japonsku uz niekolko rokov uspesne pracuje zariadenie s nazvom Mighty Whale, ktoreho konstrukcia je dnes povazovana za najperspektivnejsiu. Jedno z prvych vacsich zariadeni s vykonom 180 kW bolo instalovane na britskom ostrove Islay a je pomocou podmorskeho kabla spojene s pevninou. Nevyhodou tychto zariadeni vsak je ich citlivost na morske burky, ktore ich velmi casto mozu vyradit z prevadzky resp. znicit. Takto bolo znicene prve velke zariadenie na vyuzitie morskych vln nedaleko Norska. Zariadenie pri ostrove Islay sa v pripade silnejsej burky ponara pod hladinu mora. Hoci vo svete bolo vyrobenych viacero prototypov elektrarni vyuzivajucich morske vlny ani jedna z nich nie je komercne vyrabana. mightywhale.jpg Text: Mighty Whale vyraba elektricku energiu z morskych vln. Obnovitelne zdroje energie - navrat na publikaciu