Kdo si chce vydělávat vodní elektrárnou, rád uslyší, že každý vložený milion korun se vrátí zhruba za rok. A čím větší investice, tím větší zisk i návratnost. Tato alternativní výroba elektřiny se spíš hodí pro zajištění provozu firmy poblíž potoka či řeky.
Vodní energie
Kdo si chce vydělávat vodní elektrárnou, rád uslyší, že každý vložený milion korun se vrátí zhruba za rok. A čím větší investice, tím větší zisk i návratnost. Tato alternativní výroba elektřiny se spíš hodí pro zajištění provozu firmy poblíž potoka či řeky.
Drobný živnostník nemá miliardové zázemí na výstavbu uhelných nebo jaderných elektráren. Ovšem alternativní výroba elektřiny například z vodních zdrojů je jako dělaná pro středního podnikatele. Když už ne na prodej, minimálně může snížit náklady na energetické vstupy do vlastní výroby.
Klasickým příkladem je přírodní pohon výrobních provozů umístěných poblíž vodních toků. Mlýny, pily a textilky v Česku už staletí využívaly energie tekoucí vody. Převod mlýnských kol na kinetickou práci jednoduchých strojů časem nahradila výroba elektřiny. Přispěl k tomu vynález turbíny a také nadšení českého elektrovynálezce Františka Křižíka. Díky němu a první vodní elektrárně v českých zemích má město Písek elektrické osvětlení už 120 let.
Většinu elektřiny dnes vyrábějí velké nebo střední vodní elektrárny. Kapacity vodních toků jsou ale v podstatě vyčerpány, možnosti tak zbývají jen pro provozovatele malých zdrojů. Těch je nyní v zemi necelá stovka.
EVROPA PŘISPÍVÁ NA VODNÍ ELEKTRÁRNU AŽ 35 PROCENTY
„Za malé vodní elektrárny se považují zdroje do instalovaného výkonu deseti megawatt. Jestli jsem dobře počítal, tak jich je v tuzemsku čtyřiaosmdesát,“ říká vedoucí odboru elektroenergetiky ministerstva průmyslu a obchodu Ladislav Pazdera. Náklady na výstavbu malé vodní elektrárny se přitom výrazně liší podle užitkového profilu vodního toku. Laicky řečeno, záleží na převýšení a průtoku vody v místech, kde je možnost elektrárnu vybudovat. V době dotací na zelenou energii hrají kromě přírodních předpokladů důležitou roli i dotace. Výstavba vodních elektráren není pro získání evropských financí prioritou číslo jedna (tou je do roku 2013 úspora energií), ale i tak je hned na druhém místě. Až 35 procent potřebných investic tak mohou z eurofondů získat podnikatelé nebo obce, které se do výstavby malé vodní elektrárny pustí.
Každý producent elektřiny z vodních zdrojů se navíc může spolehnout, že za jednu megawatthodinu dodanou do veřejné sítě dostane zaplaceno 2398 korun. Pokud přitom vyrobenou energii sám spotřebuje, nejenže ušetří na nákladech za nakoupenou elektřinu, ale stát mu doplatí takzvaný zelený bonus – 1340 korun za každou megawatthodinu. Dostane peníze za to, že nezatěžuje životní prostředí emisemi a navíc klade menší nároky na odběr elektřiny z fosilních, především uhelných zdrojů.
Jak vyhodnotit, jestli se stavba vodní elektrárny vyplatí, je jednoduché i složité zároveň. I když obecně platí, že každý vložený milion korun do vodní elektrárny se vrátí zhruba za rok, je třeba při této investici počítat s mnoha dalšími faktory, které nelze ovlivnit.
Jednoduchá část rozhodování spočívá ve výpočtu, jak výdělečné bude zařízení na konkrétním místě. Stačí si změřit využitelný spád v metrech (H). Od dodavatele turbíny zjistit koeficient využitelnosti vybrané turbíny (koeficient „k“ pro malé turbíny se pohybuje mezi číslem 5 až 7). A samozřejmě důležitý je i průměrný průtok (Q) v krychlových metrech za sekundu. Tuto informaci většinou bez potíží (ale za úplatu) dokáže dodat Český hydrometeorologický ústav.
Znásobením těchto údajů získá investor představu o výkonu své uvažované elektrárny: P = Q x H x k. Výkon v kilowattech je ale jen prvním krokem ke zjištění finanční efektivnosti investice.
Samozřejmě záleží na konkrétních klimatických podmínkách – dlouhá sucha i náhlé povodně veškeré propočty nabourávají. A to je ta složitější část při rozhodování, zda do malé či střední vodní elektrárny investovat.
Rozhodnutí o investici ovlivní i samotná lokalita. Existuje už ve vyhlédnutém místě jez nebo hráz? Jak velké a časté jsou výchylky v průtoku během roku? Nejsou v toku nade mnou jiní odběratelé? Stačí pouzí zahrádkáři, kteří mohou vodu v nutné chvíli nečekaně odebrat? I takové otázky musí mít na paměti zájemce o provozování malé vodní elektrárny. To je jeho hlavní nevýhoda proti větším konkurentům. Investice a provoz jsou levnější a výkupní cenu vyrobené elektřiny má zaručenu, ale nedokáže ovlivnit přísun svého paliva – vody.
KONKURENTEM MOHOU BÝT I BOBŘI
Starosti provozovatele malé vodní elektrárny se často neliší od problémů jeho kolegů v jiných oborech podnikání. Části elektrárniček bez stálé obsluhy občas čelí nájezdu zlodějů, které zajímají především kovové části. Že sběrné dvory vyplatí za odlomené lopatky pár tisíc a turbína za několik set tisíc je zničená, je samozřejmě nezajímá.
Vodní hospodaření má však i svá specifika. „Náhon nahlodávají bobři a ondatry,“ uvádí jako perličku Jiří Hauser, který provozuje vodní elektrárnu Černý mlýn mezi Komárovem a Kylešovicemi. Někteří jeho kolegové mají ale vážnější výhrady – stěžují si, že jim stát hází klacky pod nohy, i když navenek obnovitelné zdroje energie podporuje.
„Každý nám jenom radí, jak máme podnikat, ale to my umíme. Když jde ale o dotace, ukáže se, že přednost mají obce,“ cítí se dotčený Petr Nejedlý z Chocně, který už jednu malou vodní elektrárnu provozuje deset let. Obcím je podle něj přitom jedno, zda hospodaří efektivně – když peníze dojdou, zaplatí stát ztrátu „z jiné kapsy“.
Také plzeňský podnikatel Ivo Marek nemá s podmínkami pro financování staveb vodních elektráren dobré zkušenosti. Přestože doložil jedné regionální bankovní pobočce v Plzni ekonomickou rozvahu celého projektu i s návratností, po měsících slibů se dočkal verdiktu, že to kvůli nízkému podílu vlastních zdrojů nepůjde.
„Doufám, že naleznete pochopení u konkurence a uskutečníte si své sny. Dostupné podklady Vám samozřejmě v případě zájmu vrátíme,“ napsala Markovi vedoucí plzeňské pobočky oné banky. Bezelstně ještě dodala, že neměla možnost věnovat se jeho případu s příkladnou intenzitou.
Podnikatel přitom vlastní auditorské energetické oprávnění Českého vysokého učení technického a v oboru se léta pohybuje. Dobře spočtenou má i ekonomickou stránku věci. „Požadovaný devítimilionový úvěr na deset let je při zaručeném ročním zisku 2 miliony korun víc než akceptovatelný,“ vypočítává Marek.
„To by byla správná podpora státu – zaručit se za dlouhodobý úvěr, případně za nižší než obvyklou sazbu,“ přidává se Petr Nejedlý. Podle něj by taková podpora navíc přišla stát levněji než rozdávání dotací, u nichž je návratnost nejistá.
Provozovatelé a majitelé velkých vodních děl takové problémy až tolik neřeší a jejich nejistotou zůstávají jen výrazné výkyvy počasí. Jejich přísun „paliva“ totiž vychází především z kapacity vystavěných přehrad, což je na druhou stranu nemalá investice v řádu miliard korun, kterou si malá či střední firma dovolit nemůže.
Ani giganti, jako je ČEZ nebo Pražská energetika ale menší zdroje nepouštějí ze zřetele. Příkladem může být elektrárna v Mělníku.
Tepelná elektrárna patřící společnosti ČEZ bude jako první v zemi vyrábět elektřinu dvojím způsobem. Prvotně bude i nadále fungovat jako producent energie z uhlí. Následně ale elektrárna využije také chladicí vodu, potřebnou při procesu spalování fosilního paliva. Právě tato „odpadová“ voda má pohánět turbínu malé vodní elektrárny. „Proud je tam dost silný, tak proč ho nevyužít,“ vysvětluje Josef Sedlák, ředitel divize ČEZ Obnovitelné zdroje. Český elektrárenský gigant totiž neustále hlídá stabilitu proudu v síti.
UNIKÁTNÍ PŘEHRADA JE POUTNÍM MÍSTEM TURISTŮ
Vyrovnat výkyvy v dodávkách energie mohou ovšem i speciální vodní elektrárny – přečerpávací stanice. Česko se může chlubit třetím největším takovým zařízením na světě. Dlouhé Stráně na úpatí Jeseníků mají rozlohu devíti fotbalových stadionů a přehrada je zřetelně vidět i z velkých dopravních letadel. Za elektrárnou nazývanou Magické nebo Jesenické oko s výkonem 640 MW ale míří turisté i po souši. Pěší jako cyklisté – vede sem totiž oblíbená cyklostezka. Jen vloni k přehradě dorazilo na 61 tisíc turistů.
Zpřístupnění elektrárny přivítal i starosta Loučné nad Desnou Pavel Martínek. „Turisté přinášejí zisk našim podnikatelům. A vodní dílo poskytuje zaměstnání obyvatelům obce,“ konstatuje starosta.
V noci se přečerpává voda ze spodního jezera do horního, přes den se vyrábí elektřina přítokem z horní nádrže do spodní. Provoz elektrárny je plně automatizovaný. Podzemní systém elektrárny zahrnuje také více než osm kilometrů tunelů a štol. Z klidu do plného turbínového výkonu dokáže elektrárna přejít do 100 vteřin.
VZNIKNE ČESKO-RAKOUSKÁ HYDROELEKTRÁRNA?
Dlouhé Stráně mohou o své primáty přijít. Existuje totiž plán na ještě ambicióznější vodní přečerpávající dílo. Už proto, že by mělo překročit státní hranice. Šumperská firma Energotis, která se zabývá projekty v oblasti energetiky, by chtěla vytvořit z Lipna a rakouské přehrady Aschach obří přečerpávací elektrárnu. Vodní díla chce propojit podzemním přivaděčem vody o průměru šest metrů.
Celý plán má dva velké háčky. První je finanční, druhý naráží na legislativu. Projekt by si totiž vyžádal podle odhadů jednu miliardu eur, asi 28,6 miliardy korun. Další problém je fakt, že české ani rakouské zákony s ničím podobným nepočítají a země spíš své energetické zdroje ochraňují, než že by přály přeshraniční spolupráci.
Fyzikální zákony jsou ale jednoznačně pro. Přehrady jsou od sebe vzdálené 25 kilometrů a převýšení je optimální – Lipno je 450 metrů nad Aschachem. Na obou nádržích přitom existují elektrárny, které by bylo možné relativně levně upravit.
Mezi oběma přehradami by v noci, kdy je levný proud, putovala voda z Aschachu přivaděčem do Lipna, kam by ji poháněla nejvýkonnější čerpadla. V době energetické špičky by pak vrácená voda poháněla novou elektrárnu využívající přečerpanou vodu z Rakouska. Ve středoevropském regionu by potom toto vodní dílo mohlo vyrovnávat energetické výkyvy v celé elektrárenské síti.
Vodní energie proudí už téměř sto let i do elektrických žil hlavního města. Pětice malých vodních elektráren dodává síti půl procenta roční spotřeby Prahy. Před devadesáti devíti lety začali dělníci stavět první pražskou vodní elektrárnu na západním cípu Štvanického ostrova. Většina celého technického zařízení je skryta hluboko pod zemí a tedy i pod hladinou Vltavy. „Jsou tam tři soustrojí, Kaplanova turbína horizontálního typu, na hřídeli je umístěn generátor a pak obsluha a trafo,“ popisuje vedoucí jezný Miroslav Bartoň štvanickou elektrárnu s výkonem 5,67 MW.
V Praze brzy vyroste její nejmladší sestra, a to na jezu v Troji. Měla by mít výkon dvou megawatt a stane se tak druhou největší vodní elektrárnou v metropoli. Další dvě vodní elektrárny pracují na pražských jezech v Modřanech a v Podbabě, poslední pak do pražské sítě přispívá z toku Berounky v Černošicích, nejmenší je na Botiči. Všechny mají výkon maximálně 1,5 MW.
„Praha je v tomto směru skutečně ojedinělá a jde dalším českým městům příkladem. Po dokončení jezu v Troji už totiž využije všech svých potenciálních možností na výrobu elektřiny na Vltavě,“ oceňuje vodohospodář z Povodí Vltavy Jiří Friedel.
MINITURBÍNY ČEKÁ BOOM
Využitelná místa pro vodní elektrárny podél českých řek a potoků jsou téměř vyčerpaná. Zůstává prostor spíše pro provozy, které ji zpracují přímo na místě. Pily, papírny, zemědělské farmy nebo obce stojící u řek.
Další možností jsou lokality, kde instalace malých vodních elektráren dosud nebyla technicky možná nebo ekonomicky výhodná. Pro velmi nízké spády (do dvou metrů) s velkým průtokem vyvíjejí na Vysokém učení technickém v Brně vírovou turbínu, což je modifikace Kaplanovy turbíny.
Komerčně dostupná je také řada mikroturbín české společnosti Cink s výkony 5 až 20 kW, které jsou schopny zpracovat malé spády i průtoky a mohou fungovat i v takzvaně ostrovním provozu. Nahrazují tak dieselagregáty na odlehlých místech. Vzhledem k používaným malým průtokům lze vodu k turbíně přivádět třeba požární hadicí. Podobně lze pro nepatrné průtoky (do 20 litrů za vteřinu) použít mikroturbínu Setur, s výkonem do jednoho kilowattu.
ČESKÁ VODNÍ NEJ
• Vodní elektrárna v Písku je nejstarší zařízení tohoto typu v Čechách. Elektrárna byla zřízena pro osvětlení centra města Františkem Křižíkem na jeho vlastní náklady. Dne 23. června 1887 se rozsvítil Velký a Malý rynek. Město novinku ocenilo a zařízení od Křížíka odkoupilo. Písek se tak stal prvním městem v Čechách se stálým veřejným elektrickým osvětlením.
• Na Vltavě nejdéle funguje vodní elektrárna Vraný. Byla postavena v roce 1936 a po letošní modernizaci může pokrýt roční spotřebu téměř devíti tisíc domácností.
• Mělnická elektrárna je první v republice, která bude vyrábět proud dvojím způsobem. Odpadová voda
z chladicího zařízení uhelné elektrárny bude roztáčet turbínu malé vodní elektrárny.
• Česko je tradičním a uznávaným výrobcem vodních turbín. Ty nejmenší s výkonem od pěti kilowattů jsou schopny zpracovat energii vody i na nízkém spádu a při malém průtoku.
• Prahu zásobuje proudem pětice malých vodních elektráren, šestá se brzy začne stavět v Troji. Nejstarší a dosud nevýkonnější je zařízení na Štvanici, které se začalo stavět přesně před 99 lety. I přesto dokáže voda pokrýt jen půl procenta spotřeby metropole.
Typy a využití turbín
Kaplanova turbína
Klasická přetlaková turbína v základním provedení výborně regulovatelná, ale výrobně náročná. Dnes
ji vyrábí řada českých firem s různými úpravami regulace i dispozičním uspořádáním (kolenové či přímoproudé turbíny). Je použitelná pro spády od jednoho do 20 metrů, průtoky 0,15 až několik m3/s, individuálně až několik desítek m3/s. Je vhodná zejména pro jezové a říční malé vodní elektrárny.
Francisova turbína
V minulosti nejpoužívanější přetlaková turbína pro téměř celou oblast průtoků a spádů malých vodních elektráren již od spádu 0,8 metru. Její oprava se vyplácí zejména do spádu tří metrů. Instalace nových turbín se dnes omezuje na spády od
10 metrů a pro větší průtoky a tedy vyšší výkony.
Bánkiho turbína
Rovnotlaká turbína s dvojnásobným průtokem oběžného kola, výrobně nenáročná. Turbíny jsou podle velikosti použitelné pro spády 5 až 60 metrů a průtoky 0,01 až 0,9 m3/s.
Peltonova turbína
Rovnotlaká turbína vhodná pro spády nad 30 metrů. Využitelné průtoky jsou od 0,01 m3/s (pro představu jde o 10 litrů za vteřinu). Levnější náhradou mohou být v některých případech sériově vyráběná odstředivá čerpadla v reverzním chodu.
Pramen: Energetika.cz
