Vodní elektrárny v ČR: Jak fungují a proč jsou nepostradatelné pro naši energetiku

Co je to vodní elektrárna?

Vodní elektrárna je zařízení, které vyrábí elektřinu z pohybu vody – konkrétně z jejího proudu nebo výškového rozdílu. Zní to jednoduše? Ono to vlastně jednoduché je. Voda roztáčí turbínu, ta pohání generátor a ten vyrábí elektřinu. Žádné emise, žádné palivo, jen síla přírody.

Princip vodní elektrárny

Představte si, že voda teče přes hráz. Jakmile padá dolů, má velkou sílu, tzv. potenciální energii. Ta se v elektrárně mění na mechanickou a následně na elektrickou energii. 

Zjednodušeně řečeno: voda proudí na turbínu → turbína se začne točit → turbína roztočí generátor → generátor vyrábí elektřinu.

Výhodou je, že vše probíhá nepřetržitě. Dokud teče voda, vyrábí se elektřina. A právě tento princip vodní elektrárny je důvodem, proč patří mezi nejspolehlivější zdroje energie na světě.

Typy vodních elektráren

Vodní elektrárny se dělí podle způsobu využití vodního toku a podle technického řešení. Hlavními typy vodních elektráren jsou:

1. Přehradní vodní elektrárny
   Voda se zadrží v přehradní nádrži, takže vznikne výškový rozdíl (spád). Voda je pak podle potřeby vypouštěna na turbínu, která roztáčí generátor a vyrábí elektřinu. Díky objemu přehrady lze řídit průtok vody a tím i výrobu elektřiny.

   Výhody: Stabilní výkon, možnost regulace, výroba i při nízkém průtoku.
   Nevýhody: Při stavbě hrozí velký zásah do krajiny a ekosystému. Mají vysoké pořizovací náklady a náročnou výstavbu. Nelze je postavit všude, potřebují vhodnou lokalitu (údolí, řeka s velkým průtokem).

2. Derivační vodní elektrárny
   Voda je odkloněna z hlavního toku do kanálu nebo potrubí, kde pohání turbínu.

   Výhody: Při výstavbě je méně zásahů do přírody než u přehrady. Hodí se pro menší toky.
   Nevýhody: Mají menší výkon a jsou závislé na stálém průtoku.

3. Přečerpávací vodní elektrárny
   Jsou to v podstatě baterie pro elektrickou síť. V době, kdy je přebytek elektřiny (např. v noci), se voda čerpá z dolní nádrže do horní. Když je pak elektřina potřeba, voda se pustí zpět dolů přes turbínu a vyrábí elektřinu.

   Výhody: Skvěle se hodí pro vyrovnávání spotřeby a výroby elektřiny. Má rychlý náběh výkonu a zařízení dlouhou životnost.
   Nevýhody: Nejde o primární zdroj energie, ale akumulační zařízení, nutná investice do dvou nádrží ve výškovém rozdílu, vhodné jen do specifických lokalit.

4. Průtočné vodní elektrárny
   Jsou umístěny přímo na řece, obvykle u jezu. Voda z řeky proudí přes turbínu bez zadržení – elektrárny tedy využívají pouze aktuální tok vody.

   Výhody: Mají nízké pořizovací náklady, minimální zásah do přírody a fungují nepřetržitě podle průtoku řeky.
   Nevýhody: Výrobu nejde regulovat – závisí na přírodě. Proto mají nízký výkon a nehodí se pro období sucha.

5. Malé a mikro vodní elektrárny
   Fungují na stejném principu jako ostatní typy, ale v menším měřítku. Využívají menší spád i menší množství vody. Hodí se tak  např. pro rodinné domy, farmy, penziony či menší podniky.

   Výhody: Vhodné pro domácnosti, které pracují na energetické soběstačnosti. Malé elektrárny mají nízký ekologický dopad a na jejich výstavbu můžete požádat o dotaci.
   Nevýhody: Potřebujete vhodné podmínky (řeka, spád) a stavební povolení. Mohou vás zaskočit relativně vysoké vstupní náklady.

Vodní elektrárny v ČR: Kolik jich máme?

Možná vás překvapí, že v Česku máme přes 1 500 vodních elektráren. Většina z nich jsou malá a střední zařízení, rozesetá podél toků, přehrad a jezů. 

Nejvýznamnější vodní elektrárny v ČR tvoří tzv. vltavskou kaskádu – soustavu přehrad a elektráren na řece Vltavě. Patří sem Lipno, Orlík, Kamýk, Slapy, Štěchovice a Vrané. Výjimkou jsou přečerpávací elektrárny jako Dlouhé Stráně nebo Dalešice.

Vodní elektrárny v ČR tvoří zhruba 3 % z celkové výroby elektřiny. I když to není mnoho, jejich výhodou je spolehlivost a čistý provoz.

Výhody a nevýhody vodních elektráren

Vodní elektrárny hrají v české energetice důležitou roli už desítky let – zejména ty velké, jako jsou přehradní nebo přečerpávací. Při hodnocení jejich přínosu je však potřeba dívat se na věc komplexně.

Výhody vodních elektráren

1. Obnovitelný a čistý zdroj energie
   Vodní elektrárny nevypouštějí emise skleníkových plynů, nevznikají při nich spaliny ani odpad. Jsou ekologicky šetrné, zejména při dlouhodobém provozu.
2. Stálý provoz
   Na rozdíl od solární energie nebo větrné energie nejsou vodní elektrárny závislé na aktuálním počasí. Jakmile voda teče, turbíny se točí – výroba elektřiny je stabilní a předvídatelná.
3. Dlouhá životnost 
   Většina zařízení ve vodních elektrárnách má životnost 40–100 let. Kromě pravidelné údržby mají minimální provozní náklady a mohou být modernizovány bez nutnosti výstavby zcela nového zařízení.
4. Další funkce
   Velké přehrady často slouží i dalším účelům, například jako zásobárna pitné vody, ochrana proti povodním nebo rekreační využití.

Nevýhody vodních elektráren

1. Vysoké počáteční investice
   Výstavba přehrady nebo přečerpávací elektrárny je náročná na finance, čas i logistiku. Náklady se pohybují v řádu miliard korun a návratnost trvá desítky let.
2. Omezený počet vhodných lokalit
   Vodní elektrárny jdou stavět pouze tam, kde to dovolují přírodní podmínky – tedy dostatečný průtok, vhodný spád, stabilní geologické podloží a přístup k síti. V ČR jsou prakticky všechny využitelné lokality už obsazeny.
3. Dopad na život v řece (hlavně u větších přehrad)
   Výstavba přehrad znamená zatopení rozsáhlých území, zásah do přirozeného toku řeky a ovlivnění vodních a suchozemských ekosystémů. Mohou narušit migraci ryb a změnit přirozený teplotní režim.

Budoucnost vodní energie

Zatímco fotovoltaické a větrné elektrárny se rozšiřují rychlým tempem, vodní elektrárny zůstávají stabilním pilířem obnovitelných zdrojů. Jejich výhodou je schopnost regulovat síť a vyrábět elektřinu i v době, kdy slunce nesvítí a vítr nefouká.

Jejich další využití v budoucnu leží hlavně v kombinaci malých vodních elektráren s bateriemi nebo jako součást energetických komunit. Důležitý je také vývoj účinnějších a šetrnějších turbín, které méně zasahují do vodního ekosystému.

Proč vodní elektrárny stojí za pozornost?

Vodní elektrárny fungují jednoduše, spolehlivě a ekologicky. Ať už jde o velkou přehradu, nebo malou turbínu na toku řeky, energie z vody má smysl – pro jednotlivce, obce i celou společnost.