MENDELOVA UNIVERZITA V BRNĚ AGRONOMICKÁ FAKULTA BAKALÁŘSKÁ PRÁCE

MENDELOVA UNIVERZITA V BRNĚ AGRONOMICKÁ FAKULTA

BAKALÁŘSKÁ PRÁCE

BRNO 2010

VLASTIMIL OBERREITER

Mendelova univerzita v Brně Agronomická fakulta Ústav zemědělské, potravinářské a environmentální techniky

Výroba a rozvody elektrické energie v České republice Bakalářská práce

Vedoucí práce: doc. Ing. Jan Škyřík, CSc.

Vypracoval: Vlastimil Oberreiter

Brno 2010

ZADÁNÍ BAKALÁŘSKÉ PRÁCE

PROHLÁŠENÍ Prohlašuji, že jsem bakalářskou práci na téma………………………………………... ………………………………………………………………………………………… Vypracoval(a) samostatně a použil(a) jen pramenů, které cituji a uvádím v přiloženém seznamu literatury. Bakalářská práce je školním dílem a může být použita ke komerčním účelům jen se souhlasem vedoucího diplomové práce a děkana AF MZLU v Brně. dne ………………………………. podpis ……………………………

PODĚKOVÁNÍ Chci tímto poděkovat panu doc. Ing. Janu Škyříkovi, CSc. za cenné rady a připomínky, které mi pomohly k vytvoření této bakalářské práce.

ABSTRAKT Tato bakalářská práce se věnuje problematice výroby elektrické energie z vodních zdrojů. Ukazuje různé možnosti využití vodní energie a jejich konstrukčním řešení. Zabývá se výhodami a nevýhodami tohoto způsobu výroby elektrické energie a vlivem na okolní prostředí. Závěrečná část pojednává o světových trendech výroby elektrické energie a rozvodném systému elektřiny v České Republice.

KLÍČOVÁ SLOVA Vodní elektrárny, alternativní energie-voda, vodní turbíny, rozvodná soustava, přenosová soustava, ztráty vedení, jalový výkon

ABSTRACT This thesis is dedicated to the production of electricity from hydroelectric sources. Shows the various possibilities of water power and design solutions. Discusses the advantages and disadvantages of this method of power generation and impact on the surrounding environment. The final section deals with the global trend of electricity generation and electricity distribution systems in the Czech Republic.

KEYWORDS Hydroelectric power plants, alternative energy - water, water turbines, distribution system, transmission system, loss management, reactive power

OBSAH Úvod.................................................................................................................................. 8 1

Vodní a přečerpávací elektrárny ................................................................................ 9 1.1

Vodní energie ..................................................................................................... 9

1.2

Potenciál energie vodního toku ........................................................................ 10

1.3

Princip vodní elektrárny ................................................................................... 11

1.4

Umístění strojovny elektrárny .......................................................................... 12

1.5

Typy vodních elektráren .................................................................................. 13

1.5.1

Přehradní (akumulační) a jezové .............................................................. 13

1.5.2

Přečerpávací .............................................................................................. 15

1.5.3

Slapové (přílivové) a příbojové ................................................................ 16

1.6

1.5.3.1

Energie moří a oceánů ....................................................................... 16

1.5.3.2

Elektrárny pro využití mořského příboje ........................................... 16

1.5.3.3

Energie mořských proudů.................................................................. 17

1.5.3.4

Přílivové elektrárny ........................................................................... 17

Vodní turbíny ................................................................................................... 19

1.6.1

Rozdělení turbín podle způsobu přenosu energie vody ............................ 19

1.6.2

Rozdělení turbín podle průtoku vody oběžným kolem ............................. 19

1.6.3

Rozdělení turbín podle polohy hřídele...................................................... 20

1.6.4

Rozdělení turbín podle výkonu ................................................................. 20

1.6.5

Nejčastější typy vodních turbín ................................................................ 20

1.6.5.1

Francisova turbína ............................................................................. 20

1.6.5.2

Kaplanova turbína ............................................................................. 21

1.6.5.3

Dériazova turbína .............................................................................. 23

1.6.5.4

Peltonova turbína ............................................................................... 23

1.6.5.5

Bánkiho turbína ................................................................................. 24

1.6.6 2

Rozsah použití turbín ................................................................................ 25

Moderní trendy ve výrobě elektrické energie .......................................................... 26

3 Technický, ekonomický a ekologický rozbor výroby elektrické energie ve vodních elektrárnách ..................................................................................................................... 30 3.1

Technický rozbor ............................................................................................. 30

3.2

Ekonomický rozbor .......................................................................................... 30

3.2.1

Výstavba a provoz .................................................................................... 30

3.2.2

Struktura ceny elektřiny ............................................................................ 31

3.2.2.1 3.2.3

Hlavní složky ceny elektřiny ............................................................. 32 Ekologický rozbor..................................................................................... 32

4

Rozvody elektrické energie a racionalizační hlediska výroby a rozvodů ............... 33 4.1

Přenos elektrické energie ................................................................................. 33

4.2

Rozvody elektrické energie v ČR .................................................................... 33

4.2.1

Historie...................................................................................................... 33

4.2.2

Rozvodná soustava ČR ............................................................................. 34

4.2.3

Přenosová soustava ČR ............................................................................. 34

4.2.4

Distribuční soustava ČR ........................................................................... 36

5

Závěr ........................................................................................................................ 37

6

Seznam použité literatury ........................................................................................ 38

7

Seznamy .................................................................................................................. 40

8

7.1

Seznam tabulek ................................................................................................ 40

7.2

Seznam grafů .................................................................................................... 40

7.3

Seznam obrázků ............................................................................................... 40

Seznam příloh .......................................................................................................... 42

ÚVOD Poptávka po elektrické energii celosvětově roste. Hlavním důvodem je zvyšování počtu obyvatel a jejich životní úrovně. Proto je nutné zvyšovat výrobní kapacitu elektrické energie, ale zároveň se nesmí zapomenout na ekologické hledisko. Elektrickou energii můžeme získávat z tradičních zdrojů nebo z obnovitelných zdrojů. Tradiční zdroje využívají k výrobě elektrické energie spalování fosilních paliv (uhlí,ropa,zemní plyn..) nebo jadernou reakci.Spalování fosilních paliv v tepelných elektrárnách má neblahý vliv na zemské klima,jelikož produkují velké množství oxidů a jiných plynů.V jaderných elektrárnách je zase problém s nakládáním s vyhořelým palivem.Obnovitelné zdroje,jako je vodní,větrná,geotermální a sluneční energie,jsou k přírodě mnohem šetrnější.Jejich nevýhodou je malá využitelnost a špatná regulovatelnost.Sami o sobě nemůžou pokrýt celou spotřebu el. energie.Do budoucna se předpokládá,že tepelné elektrárny budou nahrazeny jadernými a doplňovat je bude energie z obnovitelných zdrojů..Protože se už nyní objevují náznaky,že vyhořelé palivo je možné znovu použít a zefektivnit tak výrobu el. energie v jaderných elektrárnách. U nás i v Evropské unii je snaha o zvýšení zastoupení obnovitelných zdrojů energie. Hlavním důvodem je snižovat znečištění prostředí z tradičních zdrojů.Existují různé dotační tituly na podporu rozvoje výroby energie z obnovitelných zdrojů.Ovšem má to i negativní vlivy.Jako zvyšování ceny za el. energie nebo problémy s přenosovou sítí a její kapacitou. Úkolem této bakalářské práce je objasnit výrobu elektrické energie ve vodních elektrárnách a jejím následným přenosem k uživateli. První část práce se věnuje problematice vodních elektráren a používaných turbín.Další část se zaobírá světovými trendy a vývojem výroby elektrické energie.Poslední část je věnována přenosové soustavě v ČR a ekonomickým,technickým a ekologickým aspektům výroby el. energie ve vodních elektrárnách.

8

1 VODNÍ A PŘEČERPÁVACÍ ELEKTRÁRNY 1.1 Vodní energie V historii lidstva je vodní energie nejstarší technicky využívaným energetickým zdrojem. Je jedním z obnovitelných zdrojů energie. Nejstarším prostředkem na využití vodní energie bylo vodní kolo. Účinnost vodních kol se nachází v rozmezí 20-65%, nižší je u kol se spodním náhonem, vyšší pak u kol s náhonem horním. Vodní kolo bylo hojně

využíváno ve starověku, středověku, i na počátku novověku, a to především pro pohon vodních mlýnů. Později bylo používáno i pro pohon strojů v hamrech a na pilách. V našich zemích se první zmínky o vodním kole uvádí do roku 718. První věrohodně doložené prameny ale o vodním kole mluví až v roce 1125 v Úněticích. Nejstarší u nás dochovaný mlýn se nachází v obci Hoslovice na Strakonicku.První zmínka pochází z roku 1351.V roce 2008 byl díky velmi zachovalému stavu všech funkčních částí prohlášen za národní kulturní památku. [1]

OBR. 1 Mlýn Hoslovice převzato z [19]

Dnes používané turbíny byly vyvinuty postupným stále větším zdokonalováním vodních kol. Dnes mají účinnost kolem 90%. Konstrukčních typů turbín je celá řada. Dnes se nejčastěji používají tři základní typy. Peltonova turbína je vhodná tam, kde je velký rozdíl hladin a malý průtok. Voda zde pod tlakem proudí na lopatky turbíny a tím jí roztáčí. Francisova turbína je vhodná do míst, kde lze zajistit stálý rozdíl hladin i 9

průtok na který je turbína postavená. Kaplanova turbína má velkou výhodu v tom, že lze nastavovat polohu lopatek turbíny a proto je často využívána tam, kde nelze zajistit konstantní průtok a rozdíl hladin. V České Republice jsou tyto turbíny nejpoužívanější.[2]

1.2

Potenciál energie vodního toku Voda je v přírodě nositelem energie mechanické, tepelné a chemické. Nejdelší

význam má, z hlediska technického využití, mechanická energie vodních toků stále obnovovaná koloběhem vody na Zeměkouli. Jejím původem je energie slunečního záření dopadající na naši planetu. Energie vodních toků se projevuje ve formě potenciální (polohové a tlakové) a ve formě kinetické (rychlostní). „Odhaduje se,že z celkového množství vody odpařeného ročně ze země asi jedna pětina(cca1,06 . 1014 m3) dopadne ve formě srážek na pevninu. Asi 68% z toho se vypaří,31% odteče v řekách a potocích do moří a 1% dosáhne moře ve formě podzemního toku.“[1] Vyjádření práce elementárního úseku toku dl s konstantním průřezem S, přesune-li se těžiště z bodu A do bodu B. Práce je pak dána vztahem [1] Této práci odpovídá výkon [1] V technické soustavě jednotek se uvádí veličina spád, označovaná H. Pro převod platí

.Energie E je vztažena na 1 kg kapaliny,a proto se nazývá měrnou

energií. Na úseku toku se počítá s průměrným průtokem. Potenciální výkon se počítá pro průměrný střední průtok. Součet všech výkonů jednotlivých úseků toku dává teoretický hydroenergetický potenciál toku,který ukazuje teoretický výkon toku při bezztrátovém využití spádu a středních průtoků.Ve skutečnosti nepřipadá bezztrátové využití energie toku v úvahu.Je potřeba uvažovat ztráty hydraulické,objemové,účinnosti přeměny energií v technologickém zařízení a brat v úvahu podmínky hydrologické,geologické a topografické.Skutečně využívaný hydroenergetický potenciál je pak menší.S cílem využití vodní energie pokud možno celého vodního toku se často 10

buduje kaskáda hydroenergetických děl (např. Vltavská kaskáda).Rozmístění elektráren na vodním toku se sestavuje tak,aby bylo dosaženo co největšího využití spádu při co nejnižších pořizovacích nákladech. [1]

1.3

Princip vodní elektrárny Voda vtékající přívodním kanálem roztáčí turbínu, která je na jedné hřídeli s

generátorem elektrické energie. Dohromady tvoří tzv. turbogenerátor.

OBR. 2 Princip funkce vodní elektrárny

převzato z [19]

Mechanická energie tekoucí vody se mění na základě elektromagnetické indukce na energii elektrickou,ta se transformuje a odvádí přenosovou soustavou do míst spotřeby.Vodní turbíny jsou technicky nejdokonalejší mechanické motory - dosahují 95% účinnosti. Umístění vlastní elektrárny může být různé.

11

1.4

Umístění strojovny elektrárny

Pod přehradou u vzdušné paty

OBR. 3 Elektrárna Dalešice

převzato z [19]

Částečně nebo zcela v tělese přehrady mimo přelivy

OBR. 4 Elektrárna Štěchovice převzato z [19]

12

Pod přelivy u vzdušné paty přehrady

OBR. 5 Elektrárna Slapy převzato z [19]

1.5

Typy vodních elektráren Přehradní (akumulační) a jezové Přečerpávací Slapové (přílivové) a příbojové

1.5.1 Přehradní (akumulační) a jezové Využívají vzdouvacího zařízení (přehrada, jez) k soustředění spádu. Spád můžeme zvýšit také prohlubováním koryta pod vzdouvacím zařízením. Jezová elektrárna se umísťuje v blízkosti jezu nebo v jeho tělese. Přehradní elektrárny využívají většího vzdutí vody než jezové a umožňují akumulaci průtoku. Tělesa přehrad jsou nejčastěji stavěna z betonu nebo sypaných zemin, musí být nepropustná, udržovat maximální dovolené vzdutí horní hladiny a funkční objekty přehrady musí kdykoli umožnit odpouštění největšího průtoku vody bez překročení úrovně dovoleného maximálního vzdutí horní hladiny vody [1]

13

Prostory ve vodní nádrži Ochranný (Vo) Užitečný (Vu) Stálý (Vs)

OBR. 6 Prostory ve vodní nádrži

Vtok k turbínám elektrárny musí být umístěn pod spodní hladinou užitečného prostoru. Tato vodní díla mimo akumulace vody pro výrobu elektrické energie stabilizují průtoky korytem, chrání před povodňovými vlnami a podporují ekonomicky výhodné plavební možnosti vodních toků. Břehy nádrží mohou sloužit jako rekreační oblasti. Často jsou nádrže zdrojem pitné vody pro vodárny, zdrojem technologické vody pro průmysl, jaderné a tepelné elektrárny a závlahové vody pro zemědělství. V neposlední řadě je třeba připomenout, že v Evropě má své významné a uznávané místo i architektura českých vodních elektráren. Využití vodních elektráren a především vodních děl z hlediska vodohospodářského významu se projevilo v období záplav. V roce 2002 se sice povodním v povodí Vltavy nepodařilo zcela zabránit; jejich důsledky by však, bez schopnosti operativně a plánovitě příval vodní masy zadržet, byly daleko ničivější. [3] Klasické přehradní vodní elektrárny můžeme rozdělit na malé a velké. Malou vodní elektrárnou se u nás považuje zařízení s výkonem do 10 MW. Takováto zařízení byla v minulosti často budována. Můžeme říci, že na každém druhém jezu nebo mlýně. Během doby ale mnoho z těchto zařízení zaniklo. Na mnoha místech se zase, vzhledem k výhodným podmínkám pro výkup elektřiny z těchto ekologicky šetrných zařízení, 14

začínají obnovovat. Velké vodní elektrárny jsou u nás především na přehradních nádržích. Největší průtočnou elektrárnou v ČR je hydroelektrárna na přehradní nádrži Orlík s maximálním výkonem 364 MW.[2] 1.5.2 Přečerpávací Tento typ vodní elektrárny slouží nejčastěji jako zásobárna elektrické energie, které se děje prostřednictvím potenciální energie vody. Toto skladování umožňuje řešit problém rozdílné spotřeby elektrické energie během dne a noci. Ráno a v podvečer bývají v odběru elektrické energie z elektrorozvodné sítě výkonové spotřební špičky,naopak v noci je odběr elektrické energie malý. Jaderné nebo uhelné elektrárny mají více méně pořád stejný výkon a tento nelze snadno zvyšovat a snižovat. Například když je během noci malý odběr elektrické energie jaderná elektrárna vyrábí stále stejně, protože snížení výkonu a po té opětovné zvýšení při ranní špičce by se nedalo provést, protože jde o časově i technologicky náročný proces. Proto k vykrývání těchto stavů, kdy je energie nedostatek nebo naopak přebytek, se výborně hodí přečerpávací vodní elektrárny. Přečerpávací vodní elektrárna je složena ze systému dvou nádrží položených nad sebou. V době špičky elektrárna elektrickou energii vyrábí tak, že se voda z horní nádrže pouští přes turbínu pohánějící generátor do spodní nádrže. Naopak v době přebytku energie například během noci se voda ze spodní nádrže čerpá zpátky do horní nádrže a tak se vytvoří zásoba vody pro výrobu ve špičce. Jedná se o doposud jediný technicky proveditelný způsob, pomocí kterého lze vyrobenou elektrickou energii ve velkém měřítku po delší dobu skladovat. V české republice jsou jako přečerpávací elektrárny využívány tato vodní díla: Černé jezero s výkonem 1,5 MW uvedené do provozu v roce 1930, dále Štěchovice II s výkonem 45 MW spuštěné v roce 1948, následují Dalešice s výkonem 480 MW zprovozněné v roce 1978 a poslední je vodní dílo Dlouhé Stráně s výkonem 650 MW, které dodává elektrickou energii od roku 1996. Zajímavostí přečerpávací vodní elektrárny Dalešice je, že její sypaná hráz je největší stavbou svého druhu v Evropě. Toto vodní dílo slouží jako zásobárna vody, k rekreaci, výrobě elektrické energii a primárně jako zásobárna vody pro nedalekou jadernou elektrárnu Dukovany, které slouží právě jako zařízení k vykrývání špiček ve spotřebě elektrické energie. [2]

15

OBR. 7 Horní nádrž elektrárny Dlouhé Stráně převzato z [19]

1.5.3 Slapové (přílivové) a příbojové 1.5.3.1 Energie moří a oceánů Celá hmota světových moří a oceánů je stálé v pohybu, a to nejen na povrchu, ale i ve velkých hloubkách. Nejdůležitějším pohybem vodních částic na povrchu oceánů a moří je vlnění způsobené větrem, slapovým působením Měsíce a Slunce, přítokem velkých řek, posunem zemských desek v důsledku podmořských zemětřesení apod. Odhaduje se, že energie, kterou vytváří vlny ve všech světových oceánech, dosahuje hodnoty 342 miliard MJ. V této souvislosti bylo vypočteno, že každá vlna vzdutého moře při pobřeží Velké Británie má nepřetržitě po celý rok na jeden metr své délky výkon 50 až 80 kWh. [4] 1.5.3.2

Elektrárny pro využití mořského příboje

Síla příboje při velkých bouřkách je až zarážející. Například ve Francii přehazovaly příbojové vlny přes kamenný vlnolam vysoký 7 m balvany o hmotnosti až 3,5 t a betonový blok o hmotnosti 65 t posunuly na vzdálenost 20 m. Přesto je síla příboje zatím velmi málo využívána - v místech velkého příboje se nenalézají velká 16

města a ani se nebudují žádné velké průmyslové podniky. Příbojová hydroelektrárna na pobřeží Bretaně s generátory umístěnými pod mořskou hladinou měla jen minimální úspěch. Vodní turbína s vertikálním hřídelem využívající oba směry průtoků vody byla zkonstruována v Japonsku. Je možnost ji použít i pro využití příboje. [4] 1.5.3.3

Energie mořských proudů

Cirkulace vodní hmoty ve světových oceánech a mořích je nejen periodická, ale uchovává svůj směr a rychlost. Stabilní proudy jsou součástí oceánské cirkulace. Energetické využití těchto mořských proudů zůstává zatím ve stádiu úvah a studií. Jako příklad lze uvést návrh na energetické využití části Golfského proudu mezi mysem Heterras a Floridou v USA. Průměrná rychlost proudu je v této oblasti 3,2 km/h ve spodních vodních vrstvách a 8,8 km/h při povrchu. Každou sekundu zde proteče 70 miliónů m3 vody. Na úrovni mysu Heterras téměř 100 km široký proud vody se stáčí k východu a směřuje k Evropě. Podle výpočtů by se zde dalo získat z 1 m3 vody 0,8 kW elektrického výkonu. Celkový energetický výkon Golfského proudu v těchto místech se odhaduje na 25 tisíc MW. V projektu se uvažuje o použití obřích turbín o průměru asi 170 m, se dvěma lopatkami oběžného kola, otáčejícími se rychlostí 1 otáčkou za minutu. Turbíny mají být upevněny ocelovými lany k těžkým kotvám v hloubce asi 30 m až 130 m pod hladinou. Jejich vzájemná vzdálenost by byla 100 m i s propusti pro velké lodě. Všechny projekty využívání mořských proudů s sebou však nesou velká rizika. Mohlo by dojít ke zpomalení Golfského proudu a možné katastrofické důsledky se dají stěží odhadnout. Francouz Morion navrhuje zapustit do mořského dna obrovské disky, které by se otáčely spolu s mořským proudem. Turbína by měla průměr víc než 100 m. Tyto elektrárny doporučuje umístit k pobřeží Francie, Japonska a Iberských ostrovů. Zkušební projekt byl realizován u jižního pobřeží Sicílie. O projekt je ve světě velký zájem také proto, že neohrožuje stabilitu proudů a nepodstupuje ekologická rizika. [4] 1.5.3.4

Přílivové elektrárny

Příliv a odliv je výsledek působení slapových sil Měsíce a Slunce. Na výšku přílivu a odlivu má zásadní vliv tvar pobřeží. Nejvyšší známý příliv je u Nového Skotska v USA - o plných 20 m. Chod slapových sil, a tím přílivů a odlivů, není pravidelný. Při stavbě přílivových elektráren je třeba přihlédnout ke všem vlastnostem místa a ke všem nepravidelnostem, které se zde nachází. Ve Francii a Itálii jsou známy 17

stavby přílivových mlýnů už ze 13. století. Přílivová vlna se vlévala přímo do nádrží a při odlivu se vypouštěla na mlýnská kola. Nepravidelnost přílivů a odlivů však přinášely nemalé obtíže, a to nejen starým mlýnům. Potíže vznikaly i následně budovaných přílivových elektrárnách.Za nejstarší přílivovou elektrárnu z roku 1913 se uvádí anglická Dee Hydro Station v Cheshire o výkonu 635 kW. První moderní přílivová elektrárna se zprovoznila až v roce 1966. Jde o francouzskou přílivovou elektrárnu v Bretani, v ústí řeky La Rance.

OBR. 8 Přílivová elektrárna v Bretani převzato z [19]

V této oblasti je průměrná výška přílivu 8,4 m. Přílivová voda pro turbíny je k tomu posilována i přítokem řeky. Výkon elektrárny je 240 MW. Elektrárna je vybavena 24 reverzními turbínami, takže využívá jak přílivu i odlivu. Pracuje ročně 2 250 hodin a produkuje 540 milionů kWh elektrické energie. V roce 1984 byl v Kanadě v bazénu Annapolis s výškou přílivu až 15,8 m spuštěn první stroj přílivové elektrárny. Rotor přímoproudé turbíny se čtyřmi lopatkami má průměr 7,6 m a výkon 17,8 MW. K nevýhodám přílivových elektráren patří skutečnost, že jejich pracovní doba nesouhlasí s energetickou špičkou elektrizačních soustav a že místa pro výstavbu těchto elektráren jsou často velmi vzdálena od míst potřeby produkované energie. Přesto energie přílivů a

18

odlivů je možným energetickým zdrojem pro využití v budoucnosti. Ročně by se tak mohlo získat 7,2 až 11,8 biliónů MJ elektrické energie.[4]

1.6

Vodní turbíny „Vodní turbíny jsou nejvýznamnějšími hydrodynamickými motory. Jejich

pracovním prvkem je oběžné kolo, ve kterém se využívá kinetická energie u rovnotlaké turbíny, popř. z části i energie tlakové u přetlakové turbíny. Kinetická energie vzniká z energie tlakové,ve kterou se mění v přivaděči k turbíně původní polohová energie .Specifičnost hydroenergetiky vyžaduje použít turbín nejrůznějších typů,rozměrů a výkonů v návaznosti na konkrétní podmínky místa instalace.Typy vodních turbín lze třídit podle různých hledisek.“ [1] Podle způsobu přenosu energie Podle průtoku vody oběžným kolem Podle polohy hřídele Podle výkonu 1.6.1 Rozdělení turbín podle způsobu přenosu energie vody Přetlakové – jsou to takové turbíny, u nichž je tlak vody před oběžným kolem větší, jak za oběžným kolem. Označují se také jako reakční turbíny Rovnotlaké – jsou to turbíny, u nichž se tlak vody při průchodu oběžným kolem nemění. Nazývají se jako akční turbíny. 1.6.2 Rozdělení turbín podle průtoku vody oběţným kolem Centrifugální turbína Centripetální turbína Axiální turbína Radiálně axiální turbína Diagonální turbína Turbína se šikmým průtokem Tangenciální turbína Turbína s dvojím průtokem

19

1.6.3 Rozdělení turbín podle polohy hřídele Horizontální Vertikální Šikmé 1.6.4 Rozdělení turbín podle výkonu Velké - P>100MW Střední - P<100MW Malé - P<10MW 1.6.5 Nejčastější typy vodních turbín 1.6.5.1 Francisova turbína Je nejdéle používaný typ moderní turbíny. Řešitelem je J.B. Francis (1849).Turbína je přetlaková s radiálně – axiálním prouděním vody přes oběžné kolo.Lopatky jsou pevně spojeny s oběžným kolem.Regulace se provádí pomocí natáčivých rozváděcích lopatek.tento způsob regulace navrhl v roce 1868 J.Fink. Může se použít jako horizontální i vertikální turbína. Francisovy turbíny se používají jako čerpadlové turbíny. Používá se pro střední a velké průtoky a spády. [1]

. OBR. 9 Francisova turbína – oběžné kolo převzato z [19]

20

OBR. 10 Francisova turbína – schéma převzato z [19]

1.6.5.2

Kaplanova turbína

Je to přetlaková axiální turbína. Vznikla vylepšením vrtulové turbíny prof. Kaplana roku 1919. Vylepšení spočívalo v možnosti natáčení rozváděcích i oběžných lopatek.Oběžných lopatek bývá malý počet (3-10).Lopatky oběžného kola jsou upevněny volně na čepech na náboji hlavního hřídele.Čepy svírají s osou hlavního hřídele 90˚.V náboji je uloženo též regulace natáčení lopatek.K regulaci se používá hydraulika,u malých turbín může být mechanická regulace.Díky tomu je možné dosáhnout vysoké účinnosti v širokém pásmu průtokových poměrů.Většinou se používá ve vertikálním uspořádání,mohou být ale i horizontální a šikmá provedení.Tato turbína je konstrukčně složitější než Francisova. [1]

21

Mohou se objevovat jiné konstrukční varianty této turbíny jako: Propelerová turbína – pevné lopatky na oběžném kole, regulované rozváděcí lopatky. Thomannova turbína – pevné rozváděcí a regulovatelné lopatky oběžného kola.

OBR. 11 Kaplanova turbína – schéma převzato z [19]

OBR. 12 Kaplanova turbína převzato z [19]

22

1.6.5.3

Dériazova turbína

Jedná se o přetlakovou diagonální turbínu z roku 1950 principiálně podobnou Kaplanově turbíně s tím rozdílem, že čepy lopatek oběžného kola svírají s osou hlavního hřídele úhel 30˚-60˚. Snahou bylo u této turbíny zlepšení technicko – ekonomických parametrů Kaplanovy turbíny. Ovšem je technicky náročnější.[1]

OBR. 13 Dériazova turbína převzato z [19]

1.6.5.4

Peltonova turbína

Jde o rovnotlakou turbínu vynalezenou v roce 1880. Voda vstupuje na oběžné kolo tangenciálně přes dýzu (1 nebo více). V dýze se mění tlaková energie vody na kinetickou energii paprsku vody.Paprsek pak naráží na korečkové lopatky oběžného kola.Regulace se provádí změnou průřezu výtokového otvoru dýzy pomocí jehly.Pro rychle odstavení turbíny se odklání paprsek vody mimo lopatky. [1]

OBR. 14 Peltonova turbína – schéma převzato z [19]

23

OBR. 15 Peltonova turbína převzato z [19]

1.6.5.5

Bánkiho turbína

Jedná se o rovnotlakou turbínu. S touto myšlenkou přišel v roce 1903 australský inženýr Mitchel. V letech 1912 – 1919 zpracoval teorii řešení maďarský prof. Bánki. Turbína se skládá ze dvou vodorovně umístěných desek,mezi nimi jsou pevné lopatky.Proud vody prochází přes lopatky dvakrát.Nejprve ze vstupu přes lopatky do středu kola(dostředivý průtok) a pak znovu přes lopatky ven(odstředivý průtok).Regulace se provádí klapkou nebo jiným zařízením na vstupu. [1]

OBR. 16 Bánkiho turbína – schéma převzato z [19]

24

OBR. 17 Bánkiho turbína – oběžné kolo převzato z [19]

1.6.6 Rozsah pouţití turbín

GRAF: 1 Rozsah použití turbín převzato z[11]

25

2 MODERNÍ TRENDY VE VÝROBĚ ELEKTRICKÉ ENERGIE Energetická náročnost se ve světě dlouhodobě zvyšuje. Hlavními příčinami je zvyšování počtu obyvatel na zemi a růst ekonomiky.

GRAF: 2 Světová výroba elektřiny převzato z[10]

V současné době je snaha o zmenšování počtu elektráren spalující fosilní paliva, i když jejich podíl je stále vysoký, a nahrazovat je ekologicky více šetrnými zdroji v důsledku globálního oteplování, snižování emisí CO2 a dalších plynů a snižování zásob fosilních paliv. [5]

GRAF: 3 Struktura světové výroby elektřiny převzato z[10]

26

„Pokud bude pokračovat současný trend, bude se především zvyšovat podíl zemního plynu na úkor ropy. Podíl uhlí (vzhledem k relativně stabilní nízké ceně) zůstane zhruba stejný. Odhlédneme-li od ekologických důsledků spalování fosilních paliv, dostaví se ale brzy problémy s dobýváním jejich technicky a ekonomicky těžitelných zásob. Podle nejnověji zveřejněné statistiky British Petroleum budou celosvětové zásoby ropy vyčerpány za 40 let, zemního plynu za 65 let a uhlí za 200 let, a to i přes nově objevovaná naleziště, neboť jejich přídavný potenciál je kompenzován rostoucí spotřebou. Hydroenergetika je sice v některých zemích důležitým zdrojem, ale s minimální možností dalšího rozšíření a se značnou závislostí na hydrometeorologických podmínkách. Světové zásoby uranu (především v Austrálii, Kanadě a Africe) vystačí v současných typech jaderných reaktorů na stovky let, při použití v rychlých reaktorech vystačí na tisíce let. Značné prostředky se věnují na výzkum a vývoj nových ekologicky přátelských energetických technologií. Podíl bezemisních obnovitelných zdrojů na výrobě energie však bohužel bude i nadále tvořit jen malou část (2-4% celosvětové výroby v r. 2030). Vyšší podíl lze vzhledem k vysokým nákladům očekávat jen v průmyslově nejvyspělejších zemích (cílem EU je 12% podíl obnovitelných zdrojů v r. 2012).“ [5] Ovšem plnohodnotně nahradit tepelné elektrárny alternativními zdroji jako je sluneční, větrná a vodní energie není možné. Regulovatelnost výkonu těchto zdrojů je špatná, protože tyto zdroje jsou závislé na klimatických podmínkách. Jako nejschůdnější náhrada se jeví jaderná energie.

GRAF: 4 Světová výroba elektřiny v jaderných elektrárnách převzato z[10]

27

GRAF: 5Výrobní kapacita jaderných elektráren ve světě převzato z[10]

„Současná jaderná energetika šetří životní prostředí eliminací asi 2,4 Gt CO2/rok. Přitom úsporná opatření (především snižování energetické náročnosti při výrobě a spotřebě energie) v průmyslově vyspělých zemích povedou ke snížení podílu těchto zemí na emisích ze 70% v r. 1990 na 42% v r. 2030. Naopak extrémní absolutní nárůst je očekáván v rozvojových zemích, především Číně a Indii. Uhelná elektrárna o ekvivalentním výkonu 1000 MWe spotřebuje ročně 2–6.000.000 tun paliva (podle typu uhlí) a vyprodukuje 6.500.000 tun CO2 (960 t CO2/GWh). Analogická plynová elektrárna spotřebuje ročně 2-3.000.000.000 m3 plynu a produkuje 480 t CO2/GWh. Olejová elektrárna stejného výkonu spotřebuje ročně 1.500.000 tun topného oleje a produkuje 730 t CO2/GWh. Elektrárna na spalování biomasy o stejném výkonu by představovala zábor půdy pro pěstování biomasy na rozloze 6.000 km2, větrná elektrárna by zabrala 100 km2 a sluneční 50 km2. Naproti tomu bezemisní jaderná elektrárna o výkonu 1000 MWe spotřebuje ročně jen 35 t paliva a zabírá rozlohu několika km2.“ [5] Výroba elektrické energie v jaderných elektrárnách má jistá rizika, která jsou mnohdy zveličována, jako je ozáření z těchto zdrojů či nakládání s vyhořelým palivem. Je potřeba si uvědomit, že běžně ozáření obyvatel v ČR z přírodních zdrojů je 3-3,5 mSv. Nejvíce z radonu v podloží, budovách a podzemních vodách, na který připadá asi polovina dávky. Průměrné ozáření z umělých zdrojů, které ovlivňuje člověk svojí činností, je zhruba 0,32 mSv. Z toho nejvíce přispívají lékařská ošetření (včetně 28

rentgenového vyšetření) dávkou 0,3 mSv, radioaktivní spad (zkoušky jaderných zbraní, jaderné havárie) představuje dávku 0,007 mSv, výpusti z jaderných zařízení 0,001 mSv. Z uvedených dat, monitorovaných Státním úřadem radiační ochrany, je patrné, jak neúměrně se zveličuje nebezpečí ozáření z jaderné energetiky. Zajímavou statistiku zveřejnil rovněž ČEZ, který uvádí průměrný celkový počet úmrtí u různých způsobů výroby elektřiny. Počet úmrtí na 1 vyrobenou TWh v elektrárnách (včetně těžby surovin, jejich dopravy apod.) je 4,1 pro olejové, 2,2 pro uhelné, 1,9 pro plynové, 1,2 pro sluneční, 0,07 pro větrné a 0,005 pro jaderné elektrárny. Rovněž problematika vyhořelého paliva je neadekvátně zveličována. Vyhořelé jaderné palivo je po několikaletém skladování v bazénu vyhořelého paliva na JE umístěno v kontejnerech do meziskladu vyhořelého paliva. Tento mezisklad se obvykle nachází v lokalitě JE, a palivo je zde skladováno a pod přísným dohledem monitorováno po dobu 50 let. Současné koncepce přepokládají, že poté bude vyhořelé jaderné palivo umístěno do trvalého hlubinného úložiště. Současně však probíhá celosvětový výzkum tzv. transmutačních technologií, které by po separaci transuranů a štěpných produktů zajistily další energetické využití jaderného odpadu. Proto reálně lze předpokládat, že za příštích 20-30 let se z hrozby vyhořelého jaderného paliva stane druhotná energetická surovina a potřebná kapacita finálního odpadu k trvalému uložení se o dost sníží. [5] V roce 2006 bylo v 30 státech světa v provozu 441 jaderných reaktorů s celkovou kapacitou blížící se 370 000 GW. Celosvětově tyto reaktory vyrábějí přibližně 16 % světové elektřiny. Nejvíce jaderných zdrojů je provozováno v USA, ve Francii, Japonsku, Velké Británii a Rusku. Jaderná energetika hraje velmi důležitou roli i v zemích EU - z jaderných elektráren zde pochází přibližně jedna třetina (33 %) veškeré vyrobené elektřiny. Většinou se používají tlakovodní reaktory PWR (65 %), co do četnosti jsou na druhém místě reaktory varné BWR (22 %). Následují reaktory těžkovodní, grafitové, plynem chlazené, rychlé a další typy. [6]

29

3 TECHNICKÝ, EKONOMICKÝ A EKOLOGICKÝ ROZBOR VÝROBY ELEKTRICKÉ ENERGIE VE VODNÍCH ELEKTRÁRNÁCH 3.1 Technický rozbor V České republice nejsou příliš vhodné podmínky pro výstavbu velkých vodních elektráren. Je zde malá hustota říční sítě a nevhodný reliéf zemského povrhu (viz. Příloha 1). Potenciál pro jejich výstavbu je téměř vyčerpán. Opak je tomu u malých vodních elektráren, které byly dříve více rozšířené. Budují se v místech dřívějších mlýnů,pil a hamrů,nebo se staví kompletně nové.Dnes jich je v ČR zhruba 1300. [14] Pro výstavbu malé vodní elektrárny jsou důležité tyto ukazatele: možnost umístění vhodné technologie, vhodné geologické podmínky a dostupnost lokality pro těžké mechanismy vzdálenost od přípojky VN nebo VVN s dostatečnou kapacitou, minimalizace možného rušení obyvatel hlukem míra zásahu do okolní přírody a vhodné začlenění do reliéfu lokality dodržování odběru sjednaného množství vody majetkoprávní vztahy k pozemku

3.2

Ekonomický rozbor

3.2.1 Výstavba a provoz Z finančního hlediska je stavba velkých vodních elektráren náročná oproti slunečním či větrným elektrárnám, hlavní příčinou je výstavba tělesa hráze a odkoupení pozemku ze zatopeného území. Ovšem jejich nároky na údržba,obsluhu a provoz jsou nízké. U malých vodních elektráren už nejsou náklady na pořízení velké,když se ještě využijí zbytky původních mlýnu atd.,jsou náklady ještě nižší. Pokud nebude vyrobená energie pro vlastní potřebu, je možno ji prodávat do sítě a tím pokrýt náklady. TABULKA 1 Výkupní cena elektřiny z malé vodní elektrárny převzato z[12]

Kč/kWh Rok uvedení do provozu

po 1. 1. 2008 po 1. 1. 2006 po 1. 1. 2005 před 1. 1. 2005

Výkupní cena elektřiny do sítě celodenní VT NT 2,6 3,8 2 2,45 3,8 21,78 2,22 3,47 1,6 1,73 2,7 1,25

30

Zelené bonusy celodenní VT NT 1,4 2,21 1,01 1,25 2,21 0,79 1,02 1,88 0,61 0,53 1,11 0,26

3.2.2 Struktura ceny elektřiny V České republice má cena elektřiny vzrůstající tendenci.

GRAF: 6 Vývoj ceny elektřiny v ČR převzato z [13]

V rámci Evropské unie se ceny elektřiny také liší. TABULKA 2 Ceny elektřiny – leden 2010 převzato z [14]

Město

Cena elektrické energie v centech za kWh

Kodaň Berlín Brusel Vídeň Dublin Lucemburk Amsterdam Praha Lisabon Madrid Řím Stockholm Londýn Paříž Helsinky Atény

28,02 (7,27 Kč) 22,63 (5,87 Kč) 20,80 (5,39 Kč) 19,40 (5,03 Kč) 18,29 (4,74 Kč) 18,25 (4,73 Kč) 17,48 (4,53 Kč) 17,39 (4,51 Kč) 16,90 (4,38 Kč) 16,60 (4,30 Kč) 16,28 (4,22 Kč) 14,98 (3,88 Kč) 13,50 (3,50 Kč) 13,19 (3,42 Kč) 11,55 (2,99 Kč) 11,43 (2,96 Kč)

Všechny přepočty provedeny na základě kurzu z 1. 3. 2010: 1 euro = 25,93 Kč

31

Hlavní složky ceny elektřiny

3.2.2.1

1.Výrobce-elektrárny 2.Distributor Stát-ČEPS, a.s. plní tři funkce: provoz distribuční sítě, přenos a tranzit elektrické energie. Privat- regionální distribuční společnosti ČEZ Distribuce, a.s., PRE distribuce, a.s. a E.ON Distribuce, a.s. jsou napojeny na přenosovou soustavu, zabezpečující distribuci elektřiny, provozování a rozvoj distribuční soustavy. 3.Dodavatel - nakupuje elektřinu na domácím nebo zahraničním trhu a prodává ji ostatním účastníkům trhu s elektřinou.

GRAF: 7 Složky ceny elektřiny převzato z [15]

3.2.3 Ekologický rozbor Vodní elektrárny mají energetický a vodohospodářský, ale i význam ekologický. Vyznačují se velkou pohotovostí, představují levný zdroj elektrické energie využívaný zejména v období špičkové spotřeby a nezatěžují životní prostředí žádnými odpady. Přečerpávací vodní elektrárny k tomu umožňují i účelné využití elektřiny produkované méně regulovatelnými energetickými zdroji v období nízké spotřeby.Provozovatelé vodních elektráren v současné době technickými a organizačními opatřeními zabraňují škodlivým únikům látek do vodních toků. K ochraně životního prostředí vodní elektrárny přispívají i vyrovnáváním průtoků a omezováním povodňových vln na řekách, jejichž energetický potenciál využívají. [9]

32

4 ROZVODY ELEKTRICKÉ ENERGIE A RACIONALIZAČNÍ HLEDISKA VÝROBY A ROZVODŮ 4.1 Přenos elektrické energie Pro přenos elektrické energie se používá střídavá třífázová soustava.Protože na vedení vznikají ztráty,které jsou úměrnné druhé mocnině elektrického proudu,proto se pro přenos na větší vzdálenosti transformuje elektrické napětí na vysoké hodnoty.Pro nadzemní vedení až 1MV,pro podzemní vedení jen 110kV,protože nemáme tak dokonalé izolanty,které by vydržely větší napětí.V minulosti se provádělo vedení elektrické energie i pomocí stejnosměrné soustavy,ta má velké nevýhody v tom,že stejnosměrné napětí se nedá transformovat na vysoké hodnoty,a proto na vedení vznikají velké ztráty. „První přenos elektrické energie na kratší vzdálenost se uskutečnil jednoduchým vedením jednosměrného proudu nízkého napětí (A. Pirockij v roce 1876) a později i vysokého napětí (M. Depréz v roce 1882). Přenos elektrické energie na větší vzdálenost (175 km) uskutečnil v roce 1891 ruský inženýr M. Dolivo- Dobrovolskyj pomocí trojfázového střídavého proudu mezi městy Laufen a Frankfurt nad Mohanem. První přenosy střídavého proudu velmi vysokého napětí se uskutečnil v Evropě začátkem 20. století, po první světové válce přenosy napětím 220 kV, po druhé světové válce napětím 380 kV (Švédsko) a o několik let později napětím 500 kV (SSSR) a 740 kV (Kanada).“ [7]

4.2

Rozvody elektrické energie v ČR

4.2.1

Historie V roce 1919 byly v Československu položeny základy elektrizační soustavy a v

roce 1920 vznikla 3-fázová soustava 50 Hz, jak ji známe teď.Za první republiky došlo k rozsáhlé elektrifikaci území dřívějšího Československa a byly postaveny první elektrárny. V roce 1955 bylo elektrifikováno celé území Československa a během následujících let došlo k napojení této sítě přes trasy z Ukrajina a Moldávie na tzv. Jednotný energetický systém (JES) bývalého SSSR. Napojení bylo založené na nekvalitní technologii, díky které velmi kolísala frekvence soustavy a docházelo k výpadkům, které pociťovaly hlavně velké průmyslové závody. Po roce 1989 začala objevovat snaha o připojení naší přenosové soustavy do soustav západní Evropy. V roce 1992 se na základě iniciativy ČSFR uskutečnila konference generální ředitelů energetických společností, kde se projednala možnost připojení ČSFR 33

do UCPTE.O půl roku později vzniklo energetické seskupení států střední Evropy CENTREL (ČR, SR, Polsko, Maďarsko). V roce 1997 došlo k napojení na síť UCPTE.[8] 4.2.2 Rozvodná soustava ČR Skládá se z: Přenosové soustavy,ve které se elektřina z elektrárny transformuje z pvodních několika tisíc voltů na hodnotu 400 kV nebo 220kV pro přenos na dlouhé vzdálenosti. Vedení spojují jednotlivé zdroje a transformační stanice, aby bylo možno řídit přenos energie v závislosti na momentální spotřebě elektřiny v různých oblastech i v případě poruchy na některé části sítě. Distribuční soustavy,ve které se napětí z přenosové soustavy transformuje na vysoké napětí 110 kV, část elektrické energie se přivádí do velkých podniků těžkého průmyslu a do měníren zajišťujících elektrifikaci železničních tratí. Zbývající část se dodává k dalším spotřebitelům, kde se transformuje na napětí 22 kV. K poslední transformaci na napětí 230V a 400 V dochází v samotných podnicích, obcích a městských čtvrtích

OBR. 18 Schéma rozvodné soustavy převzato z [19]

4.2.3

Přenosová soustava ČR „ Přenosová soustava ČEPS, a.s. představuje jeden ze základních subsystémů

elektrizační soustavy ČR, který propojuje všechny významné subjekty (elektrárny, velké podniky, apod.) v elektrizační soustavě a zajišťuje rozhodující podíl zahraniční spolupráce. Celou přenosovou soustavu tvoří 38 rozvodných zařízení 420 kV a 245 kV umístěných ve 30 transformovnách, dále 2900 km tras vedení 400 kV a 1440 km tras vedení 220 kV. Do přenosové soustavy patří i dvě rozvodny 123 kV a 105 km tras vedení 110 kV (viz. příloha 2). Společnost ČEPS dále zajišťuje přenos elektřiny, provoz, údržbu a rozvoj přenosové soustavy a především dispečerské řízení elektrizační soustavy ČR v reálném čase. Jako systémovou službu dále zpracovává a testuje plán obrany přenosové 34

soustavy proti šíření poruch a plán obnovy elektrizační soustavy po rozsáhlých systémových poruchách.Technicky řídí systémové služby, jako je regulace výkonu a kmitočtu, regulace napětí a jalového výkonu a řídí potřebné výkonové rezervy.“ [8] Pro regulaci výkonu se právě hodí vodní elektrárny, které jsou schopny naběhnout a dodávat energii do sítě během několika minut. Jalový výkon je výkon, který nekoná práci.Je způsoben fázovým posunem mezi napětím a proudem. Je odebírán cívkami, které ho potřebují k vytvoření magnetického pole a kondenzátory k vytvoření elektrického pole. Jalový výkon se pouze vyměňuje mezi zdrojem a spotřebičem.Snahou je,aby bylo jalového výkonu v síti co nejméně a síť byla používána co nejvíce pro přenos činného výkonu.Ukazatelem tohoto stavu je účiník.Účiník je definován jako poměr činného a zdánlivého výkonu λ = P / S. V třífázových systémech se symetrickou soustavou sinusových napájecích napětí a sinusových zatěžovacích proudů, je účiník roven cosϕ. Účiník by se měl co nejvíce blížit hodnotě 1. Jeho regulace se provádí automaticky připojením kapacitní zátěže a regulací její velikosti.

OBR. 19 Výkony ve střídavém obvodu

Velké firmy mají povinnost kompenzovat jalový výkon odebíraný ze sítě a zároveň zamezit jeho zpětnému dodání do sítě. Z důvodu peněžních postihů jsou proto kompenzační zařízení součástí rozvoden odběratelů ze sítí vysokého napětí.

35

TABULKA 3 přirážka za nedodržení účiníku, stav rok 2008 převzato z [16]

Rozsah tg fí kvarh/kWh 0,311-0,346 0,347-0,379 0,380-0,410 0,411-0,440 0,441-0,470 0,471-0,498 0,499-0,526 0,527-0,553 0,554-0,580 0,581-0,606 0,607-0,632 0,633-0,659 0,660-0,685 0,686-0,710 0,711-0,736 0,737-0,763 0,764-0,789 0,790-0,815 0,816-0,841 0,842-0,868 0,869-0,895 0,896-0,922 0,923-0,949 0,950-0,977 0,978-1,007

Cos fí 0,95 0,94 0,93 0,92 0,91 0,90 0,89 0,88 0,87 0,86 0,85 0,84 0,83 0,82 0,81 0,80 0,79 0,78 0,77 0,76 0,75 0,74 0,73 0,72 0,71

Přiráţka % 1,12 2,26 3,43 4,63 5,85 7,10 8,37 9,68 11,02 12,38 13,79 15,22 16,69 18,19 19,74 21,32 22,94 24,61 26,32 28,07 29,87 31,72 33,63 35,58

Rozsah tg fí kvarh/kWh 1,008-1,034 1,035-1,063 1,064-1,092 1,093-1,123 1,124-1,153 1,154-1,185 1,186-1,216 1,217-1,249 1,250-1,281 1,282-1,316 1,317-1,350 1,351-1,386 1,387-1,423 1,424-1,460 1,461-1,494 1,495-1,532 1,533-1,579 1,580-1,620 1,621-1,663 1,664-1,709 1,710-1,755

Cos fí 0,70 0,69 0,68 0,67 0,66 0,65 0,64 0,63 0,62 0,61 0,60 0,59 0,58 0,57 0,56 0,55 0,54 0,53 0,52 0,51 0,50

Přiráţka % 37,59 39,66 41,80 43,99 46,25 48,58 50,99 53,47 56,03 58,67 61,40 64,23 67,15 70,18 73,31 76,56 79,92 83,42 87,05 90,82 94,70

Vyšší než 1,755

Nižší než 0,50

100

4.2.4 Distribuční soustava ČR Distribuční soustava je soubor zařízení pro rozvod elektřiny z přenosové soustavy ke koncovým uživatelům. Součástí distribuční soustavy jsou řídící, ochranné, zabezpečovací a informační systémy. V Česku se jedná o zařízení s napětím 110kV a nižší. Distribuční soustavu v ČR spravuje několik firem. PREdistribuce, a.s. ČEZ Distribuce, a.s. E.ON Distribuce, a.s. Mapa působnosti jednotlivých firem viz.příloha 3.

36

5 ZÁVĚR Vodní elektrárny mají důležitou funkci v systému výroby elektrické energie.Nejen že trvale dodávají energii do sítě,ale také pokrývají špičkové odběry,díky jejich velké rychlosti naběhnutí do provozu.Další jejich výhodou je možnost akumulovat energii na pozdější využití.Vodní elektrárny oproti tepelné nebo jaderné elektrárně téměř neprodukují žádný nebezpečný odpad a nezatěžují ovzduší.Proti ostatním alternativním zdrojům mají lepší možnost regulace.Ovšem mají i svá úskalí.Velké vodní elektrárny zaujímají velké rozlohy,jejich umístění v přírodě je obtížné.Dalším negativem je silně zanášení zeminou a následné problémy se sinicemi.Celkově jsou vodní elektrárny šetrné k přírodě a do budoucnosti se budou rozšiřovat ve formě malých vodních elektráren.

37

6 SEZNAM POUŢITÉ LITERATURY [1] ŠKORPIL, Jan ; KASÁRNÍK, Milan. Obnovitelné zdroje energie I.díl Vodní elektrárny. 1. Plzeň : Vydavatelství Západočeské univerzity, 1997. 101 s. World Wide Web: [2] Enviweb [online]. 21.11.2009 [cit. 2010-04-17]. Vodní elektrárny. Dostupné z WWW: <www.enviweb.cz/clanek/vodenerg/79300/vodni-elektrarny>. [3] Vodní a tepelné elektrárny [online]. 2006 [cit. 2010-04-17]. Význam vodních elektráren. Dostupné z WWW: <www.vodni-tepelne-elektrarny.cz/vyznam-vodnichelektraren.htm>. [4] Alternativní zdroje energie [online]. 2005 [cit. 2010-04-17]. Energie přílivu a příboje oceánů. Dostupné z WWW: <www.alternativni-zdroje.cz/energie-prilivupriboje.htm>. [5] Britské listy [online]. 7.9.2004 [cit. 2010-04-17]. Jaderná energetika a trvale udržitelný rozvoj. Dostupné z WWW: . [6] Skupina ČEZ [online]. c2010 [cit. 2010-04-17]. Jaderná energetika ve světě . Dostupné z WWW: <www.cez.cz/cs/vyroba-elektriny/jaderna-energetika/je-vesvete.html>. [7] Skupina ČEZ [online]. c1999 [cit. 2010-04-17]. PŘENOS ELEKTRICKÉ ENERGIE. Dostupné z WWW: <www.cez.cz/edee/content/file/static/encyklopedie/vykladovy-slovnikenergetiky/hesla/prenos_elen.html>. [8] SURVIVAL [online]. 26.7.2006 [cit. 2010-04-17]. Energetika a česká elektrizační soustava. Dostupné z WWW: <survival.specialista.info/view.php?cisloclanku=2006072601>. [9] Jaderná energie a ekologie [online]. 2007 [cit. 2010-04-17]. Výroba elektrické energie a ekologie. Dostupné z WWW: . [10] www.cez.cz 38

[11] MVE.ENERGETIKA.CZ [12] www.energetika.cz [13] hjdialog.cz [14] www.nazeleno.cz [15] www.energetickecentrum.cz [16] www.ceskaenergetika.cz [17] www.eru.cz [18] survival.specialista.info [19] www.obrazky.cz

39

7 SEZNAMY 7.1 Seznam tabulek Tabulka 1 Výkupní cena elektřiny z malé vodní elektrárny ........................................................ 30 Tabulka 2 Ceny elektřiny – leden 2010 ....................................................................................... 31 Tabulka 3 přirážka za nedodržení účiníku, stav rok 2008 .......................................................... 36

7.2

Seznam grafů

Graf: 1 Rozsah použití turbín ...................................................................................................... 25 Graf: 2 Světová výroba elektřiny ................................................................................................. 26 Graf: 3 Struktura světové výroby elektřiny ................................................................................. 26 Graf: 4 Světová výroba elektřiny v jaderných elektrárnách ........................................................ 27 Graf: 5Výrobní kapacita jaderných elektráren ve světě .............................................................. 28 Graf: 6 Vývoj ceny elektřiny v ČR ............................................................................................... 31 Graf: 7 Složky ceny elektřiny ....................................................................................................... 32

7.3

Seznam obrázků

Obr. 1 Mlýn Hoslovice .................................................................................................................. 9 Obr. 2 Princip funkce vodní elektrárny ....................................................................................... 11 Obr. 3 Elektrárna Dalešice ......................................................................................................... 12 Obr. 4 Elektrárna Štěchovice ...................................................................................................... 12 Obr. 5 Elektrárna Slapy .............................................................................................................. 13 Obr. 6 Prostory ve vodní nádrži .................................................................................................. 14 Obr. 7 Horní nádrž elektrárny Dlouhé Stráně ............................................................................ 16 Obr. 8 Přílivová elektrárna v Bretani ........................................................................................ 18 Obr. 9 Francisova turbína – oběžné kolo.................................................................................... 20 Obr. 10 Francisova turbína - schéma ......................................................................................... 21 Obr. 11 Kaplanova turbína - schéma .......................................................................................... 22 Obr. 12 Kaplanova turbína ......................................................................................................... 22 Obr. 13 Dériazova turbína .......................................................................................................... 23 Obr. 14 Peltonova turbína - schéma ........................................................................................... 23 Obr. 15 Peltonova turbína .......................................................................................................... 24 Obr. 16 Bánkiho turbína - schéma .............................................................................................. 24 Obr. 17 Bánkiho turbína – oběžné kolo ...................................................................................... 25 Obr. 18 Schéma rozvodné soustavy ............................................................................................. 34 Obr. 19 Výkony ve střídavém obvodu .......................................................................................... 35

40

PŘÍLOHY

41

8 SEZNAM PŘÍLOH Příloha 1 Jaderné a vodní elektrárny v ČR ................................................................................ 43 Příloha 2 Přenosová síť ČEPS ................................................................................................... 44 Příloha 3 Působnost distribučních společností ........................................................................... 45

42

PŘÍLOHA 1 Jaderné a vodní elektrárny v ČR převzato z[17]

43

PŘÍLOHA 2 Přenosová sít´ ČEPS převzato z[18]

44

PŘÍLOHA 3 Působnost distribučních společností převzato z [17]

45