Obnovitelné zdroje energie
Výroba elektřiny pomocí vody: jak fungují vodní elektrárny
Elektřina se vyrábí mnoha způsoby, v posledních letech stoupá obliba té z udržitelných a obnovitelných zdrojů. Jedním z nich je voda, konkrétně síla vodního proudu. V tomto článku se dozvíte, jak se získává energie z vodní síly a jaké druhy vodních elektráren existují.
Již v dávné minulosti lidé zjistili, že jim síla vody může ulehčit práci. Do řek a potoků stavěli vodní kola a hned bylo slyšet u zurčící vody klapání mlýna, jinde zase burácení pily a bouchání velkého kladiva, které pohánělo kolo.
Dnes využíváme vodu na výrobu elektřiny. Na rozdíl od dalších častých zdrojů udržitelné energie, slunci a větru, je voda neustále k dispozici. Ve vodních elektrárnách lze vyrábět elektřinu nepřetržitě, a to bez emisí CO2. Pokud vás zajímají i další obnovitelné zdroje energie, nenechte si ujít články z našeho průvodce zde.
Typy elektráren se rozlišují podle jejich konstrukce. Nejběžnější jsou ty průtočné, neboli říční elektrárny. Stojí na řekách, kde využívají energii proudící vody. Akumulační vodní elektrárny jsou zase typické pro velké přehradní nádrže. Mezi další vodní elektrárny patří přečerpávací, které jsou vhodné zvláště pro uchovávání energie, a také přílivové, které využívají sílu mořského přílivu a odlivu.
Fungování průtočné vodní elektrárny
Vodní elektrárny fungují podobně jako mlýn na potoce. V minulosti se tímto způsoben vyráběla pouze mechanická energie. Moderní elektrárna využívá mechanickou energii k výrobě elektřiny.
Síla proudící vody se v dnešní době zvyšuje pomocí jezů. Tvoří se takzvané výškové spády. Řeka se přehradí tak, aby mezi horní a dolní hladinou vznikl výškový rozdíl. Samozřejmě platí, že čím je spád vyšší, tím je větší síla dopadající vody, která se poté využívá k výrobě energie.
Voda z řeky proudí velkými trubkami nebo štolami přímo do vodní elektrárny, kde dopadá na turbíny. V těchto turbínách se nachází lopatková kola, podobná lodnímu šroubu. Po dopadu vody se rozpohybuje a turbína začne měnit mechanickou energii na elektrickou, podobně jako dynamo na jízdním kole. Vyrobená elektřina se následně transformuje a dodává do rozvodné sítě. Turbíny, které pohání generátor, mohou mít velikost vysokého domu, a proto dodávají elektřinu až stovkám tisíc domácností.
Jak pracuje akumulační vodní elektrárna
Akumulační elektrárny fungují na podobné bázi, voda také pohání turbíny. Kinetická energie vody se mění na mechanickou, která se v generátoru přemění na elektřinu. Tyto elektrárny jsou budovány přehrazením řeky a vytvořením nádrže. Z nádrže je poté podle potřeby voda vpouštěna do elektrárny, kde opět zprovozní turbíny, které vyrábí elektřinu. Rozdílem tedy je, že voda neprotéká nepřetržitě, ale je vpouštěna jen tehdy, když je potřeba produkovat elektřinu. Lze říct, že akumulační vodní elektrárna může začít vyrábět pouhým stisknutím tlačítka.
Fungování přečerpávací vodní elektrárny
Ani přečerpávací vodní elektrárny se ve způsobu výroby elektřiny neliší od předchozích dvou typů. Jejich nejdůležitější funkcí je však uchovávání elektřiny. Jako akumulační médium se v přečerpávacích vodních elektrárnách používá právě voda. Tato elektrárna pracuje s obrovským objemem říční vody v přehradě nebo nádrži.
Zatímco v akumulačních nebo průtočných elektrárnách se voda po využití v turbínách vrací zpět do řeky, v přečerpávacích se zadržuje v nádrži. Pokud dojde v elektrické síti k přebytkům energie, proudí tato elektřina do přečerpávací elektrárny. Použije se na pohon čerpadla, které přečerpá vodu z dolní nádrže do horní. Ve vyšší úrovni zůstává, dokud naopak nebude elektřina potřeba. V tu chvíli se voda začne vpouštět do přečerpávací elektrárny, kde pohání turbíny a ty následně generátor, který vyrobí elektřinu. Voda přeteče do spodní nádrže a čeká na opětovné přečerpání nahoru.
Princip přílivové vodní elektrárny
Tyto elektrárny využívají pro výrobu elektřiny příliv a odliv. Nachází se tedy tam, kde tento jev probíhá, tedy u moře nebo ústí velkých řek. Vodní proudy pohání velké turbíny, v generátoru pak vzniká elektřina. Turbíny bývají poháněny v obou směrech, vyrábí tedy jak při přílivu, tak při odlivu. Při budování přílivové elektrárny nedochází k tak zásadnímu zásahu do okolí jako u jiných typů vodních elektráren, je proto šetrnější k přírodě.
Vodní elektrárny a vliv na životní prostředí
Obecně je známo, že vodní elektrárny jsou šetrné k životnímu prostředí nebo se svůj negativní vliv snaží minimalizovat. Při výrobě elektřiny pomocí vody se neprodukuje CO2 a nespotřebovávají suroviny. Použitá voda se vrací zpět do řek, a to dokonce v lepší kvalitě, protože turbíny elektráren obohacují vodu kyslíkem. Zásahy do přírody, jako jsou změny říčních toků, se kompenzují například rybími přechody. Ty vodním živočichům umožňují migrovat proti proudu na svá místa tření. Anebo se pro elektrárnu využívá pouze část řeky.
Česká republika má dlouhou tradici ve využívání vodní energie, a sice od přímého mechanického pohonu po výrobu elektřiny. Mezi obnovitelnými zdroji má v Česku tato elektřina velké zastoupení. Například v prvním čtvrtletí roku 2020 se u nás pomocí vodních elektráren vyrobilo více než 338 GWh elektřiny. Šlo téměř o 29 % celé produkce.
Věříme, že informace o vodních elektrárnách, jejich výhodách a fungování vám rozšířily povědomí o obnovitelných zdrojích.
Sdílejte tento článek
