Energetika
Úvodná stránka
Energetika sa zaoberá výrobou a rozvodom elektrickej energie.
  • výroba elektrickej energie - zaoberá sa výrobou elektrickej energie v klasických a nekonvenčných elektrárňach
  • rozvod elektrickej energie - rieši prenos a dodávku elektrickej energie z elektrární až k odberateľom

6.1.3 Vodné elektrárne

 

Využívajú kinetickú alebo potenciálnu energiu vody na premenu na elektrickú energiu.
Vodné elektrárne sú súčasťou vodného diela.
Vodné dielo je súhrn všetkých zariadení (zdrž, prívodný kanál, samotná vodná elektráreň,odpadový kanál), ktoré umožňujú sústredenie vodného spádu do jedného miesta.

Hlavné časti vodného diela

Zdrž

Vznikne napríklad prehradením (zahradením) vodného toku a má za úlohu sústrediť prietoky rieky na následné využitie vo vodnej elektrárni.

Prívodný kanál

Zabezpečuje potrebný prívod vody, čiže sústreďuje hydraulický spád a zároveň slúži ako plavebná dráha. Prívod vody pozostáva z vtokov, ktoré sú vybavené hrablicami, hradidlami a rýchlouzáverom. Tie zabraňujú tomu, aby sa nečistoty (pne, konáre) dostali do turbíny.

Vodná elektráreň

Premieňa kinetickú alebo potenciálnu energiu vody na elektrickú energiu. Zahŕňa strojovňu, turbíny a generátory. Súčasťou vodnej elektrárne sú aj plavené komory.
Rozhodujúcimi technologickými zariadeniami sú

Odpadový kanál

Odvádza energeticky využitú vodu z vodnej elektrárne a vodu z plavebnej komory späť do rieky. Zároveň tvorí aj plavebnú dráhu.
Účinnosť vodnej elektrárne je 90%.
Ušetrí ročne 3,7 mil. ton hnedého uhlia.
Vodné dielo je len z 1/3 využité na výrobu na výrobu elektrickej energie. Zvyšok je použitý na :

Rozdelenie vodných elektrární podľa využitia

Vodné elektrárne na Slovensku

Vodné elektrárne sú na Slovensku rozdelené na : Obe majú svoj energetický dispečing v Žiline, odkiaľ je slovenská vodná energetika riadená.

Vodné elektrárne Trenčín

Zahŕňajú vodné diela na Dunaji a na Váhu.

Dunaj

Gabčíkovo 720 MW

Váh

Kráľová 44,8 MW
Sereď 62,9 MW
Madunice 43,2 MW
Horná Streda 25,5 MW
Nové Mesto 25,5 MW
Kostolná 25,5 MW
Trenčín 16,1 MW
Dubnica 16,5 MW
Ilava 15 MW
Ladce 13,6 MW
Nosice 67,5 MW
Pov. Bystrica 58,2 MW
Mikšová 93,6 MW
Hričov 31,5 MW
Žilina 85 MW
Lipovec 38,4 MW
Sučany 38,4 MW
Krpeľany 24,75 MW
Bešeňová 4,8 MW
Liptovská Mara 198 MW
Čierny Váh 735,2 MW

Vodné elektrárne Dobšiná

Zahŕňajú vodné diela na

Orava

Orava 21,75 MW
Tvrdošín 6,2 MW

Kontrolné otázky:

1. Z čoho pozostáva vodné dielo?
2. Na akom princípe pracuje vodná elektráreň?
3. Aké typy vodných turbín poznáme?
4.Podľa čoho sa stanovuje použitie jednotlivých typov turbín?
5.Aké typy turbín sú najčastejšie používané na Slovensku?
6.Aký je rozdiel medzi priehradovou a prečerpávacou vodnou elektrárňou?
7.Aké typy turbín sú najčastejšie používané na Slovensku?
8.Kde sa nachádza slovenský energetický dispečing?
9.Vymenuj aspoň tri elektrárne patriace pod VET.
10.Čo je to VED?

Pre zaujímavosť

 

VE Gabčíkovo

Vieme, že to "Gabčíkovo" ktoré poznáme v súčasnosti nie je podľa pôvodného projektu, ale po odstúpení Maďarska je to len náhradné riešenie. Najprv sa budem zaoberať pôvodným plánom a potom súčasným stavom.

Pôvodný zámer

Vybudovaním sústavy vodných diel Gabčíkovo - Nagymaros (SVD G - N) sa sledovalo viacúčelové komplexné riešenie vodohospodárskych pomerov v prospech viacerých národohospodárskych odvetví.
Komplexnosť spočívala : Súčasťou SVD G-N podľa pôvodného projektu boli :

Zdrž Hrušov – Dunakility

Jej úlohou bolo akumulovať prietoky Dunaja s následným využitím vody v elektrárni Gabčíkovo na výrobu elektrickej energie.
Zdrž je dlhá 16 km a široká od 1 km až do 4 km. Jej celkový objem je 200 mil. m3 .

Privádzací kanál

Súčasne mal slúžiť aj medzinárodnej plavbe a zároveň odvádzať počas povodní časť povodňového prietoku až 5300 m3.s-1.

Elektráreň

Slovenský stupeň elektrárne - Gabčíkovo tvoria dva hlavné objekty: Úlohou stupňa Gabčíkovo je : V elektrárni Gabčíkovo je :

Turbíny

Je to 8 Kaplanových turbín 4-K-15 G, výrobok ČKD Blansko.
Hmotnosť turbíny je 1225,5 t.
Obežné koleso má 4 lopaty. Hmotnosť jednej lopaty je 16,9 t a hmotnosť kompletného obežného kolesa je 223,1 t .
Hltnosť turbíny podľa spádu sa pohybuje od 413 až po 636 m3.s-1. Inštalovaný výkon jednej turbíny je 90 MW.
To znamená, že inštalovaný výkon elektrárne je 720 MW.
Pre potreby elektrizačnej sústavy sú agregáty na VE Gabčíkovo dimenzované tak, aby v rámci obmedzení daných požiadavkami plavby boli schopné plniť aj dynamické funkcie energosystému.
Progresívne dynamické parametre umožňujú rýchly nábeh stojaceho agregátu až po prifázovanie za 50 sekúnd.
Plný výkon dosiahuje za ďaľších 20 sekúnd.

Generátory

Generátory G1 a G2 pracujú do 110 kV systému.
Na dvojblokové transformátory sú pripojené generátory G3-G4, G5-G6 a G7-G8. Na výstupnej strane sú dvojblokové transformátory pripojené na zapúzdrené vodiče s izoláciou SF6 ústiace do zapúzdrenej 400 kV rozvodne.
Rozvodňa 400 kV s celkovým počtom polí 9 je zapúzdreného vyhotovenia s izoláciou SF6. Je to v SR prvá rozvodňa tohto typu na napätie 400 kV. Dodala ju firma AEG zo SRN.
Riadenie výkonov a výroby elektrickej energie v súlade so zásadami medzištátnej zmluvy vykonávajú štátne energetické dispečingy.
Automatizovaný systém dispečerského riadenia mal zapezbečovať úlohy operatívneho riadenia prietokov sústavou s cieľom optimálne využívať hydroenergetický potenciál pri rešpektovaní obmedzení daných manipulačným poriadkom SVD G-N.
Riadenie technologických procesov zabezpečujú automatizované systémy riadenia technologického procesu (ASRTP).

Realita

Po odstúpenia Maďarska od pôvodného projektu vypracovalo Slovensko nasledovné varianty riešenia, pričom sa po neľahkom zvažovaní rozhodlo pre variant C (keďže podľa stanoviska Maďarska variant A už nebol možný)

Varianty riešenia

Variant C - Náhradné riešenie vodného diela Gabčíkovo
Spočíva v prehradení koryta Dunaja na slovenskom území v oblasti Čunova, to znamená bez vodného diela Nagymaros.
Keďže sa Slovensko rozhodlo pre túto možnosť, v súvislosti s tým sa následne rozhodlo v Čunove nielen prehradiť koryto, ale aj regulovať tok cez dve turbíny. Turbíny sú Kaplanové, každá s výkonom 6 MW. Vyvedenie je do 400 kV sústavy a zásobuje elektrickou energiou Petržalku.
Všetky prístroje môžu byť diaľkovo riadené z Gabčíkova.
V Gabčíkove "ide" všetkých osem turbín priemerne 2 mesiace do roka.

PVE Čierny Váh

Prečerpávacia vodná elektráreň (PVE) Čierny Váh je situovaná v dolnej časti rieky Čierny Váh, cca 10 km nad sútokom s Bielym Váhom povyše osady Svarín pri Liptovskom Hrádku.
Je to elektráreň, ktorá nepracuje podľa denného diagramu zaťaženia, to znamená že dispečing neráta s pravidelnou dodávkou jej inštalovaného výkonu do siete.
Elektráreň pracuje len pri požiadavke z dispečingu, to znamená, ak vypadla nejaká elektráreň s ktorou dispečing denne ráta.
Jej práca spočíva v tom, že požiadavku dispečingu realizuje spustením prívodu vody z hornej nádrže na turbíny počas doby, pokiaľ požiadavka trvá. Potom, ak ju už sieť nepotrebuje, počká na čas, kedy je elektrickej energie v sieti prebytok (večer) a do hornej nádrže si načerpá minutú vodu.
V opačnom prípade nepracuje, spracúva len minimálny prietok turbínami.
Jej hlavnými časťami sú : Je to výnimočná vodná elektráreň nachádzajúca sa v krásnom prostredí.
Keď som ju navštívila, využila som čas potrebný na čakanie na sprievodcu elektrárňou na prezeranie rôznych grafov a schém charakterizujúcich spomínanú elektráreň.
Bola som veľmi prekvapená tým, že elektráreň viac energie spotrebuje na prečerpávanie, než dodá do siete. Lenže v zápätí mi bolo vysvetlené, že úlohou elektrárne nie je stabilne dodávať, ale elektráreň "žije" z toho, že je schopná kedykoľvek (do 120sekúnd) dodať akýkoľvek výkon počas doby požadovanej elektrárňou. V elektrárni je 6 sústrojenstiev po 110 MW. To znamená, že by vedela počas doby pokiaľ sa "neminie" voda (to je 8 hodín) z hornej nádrže dodávať 660MW. Ale táto situácia zatiaľ nikdy nenastala a ak by nastala, to by už bolo s našou sieťou veľmi zle. Počas mojej návštevy prišla napríklad požiadavka na 40MW po dobu 4 minút.
Vtedy sa spustí voda podzemnými privádzačmi z hornej nádrže na turbínu, ktorá je spojená s generátorom. Turbína je Francisova (ostatné elektrárne na Slovensku majú Kaplanove turbíny) , lebo spád z hornej nádrže je veľký.
Privádzače sú tri, generátorov je šesť, to znamená, že jeden prívod obslúži dva generátory.
Generátor pracuje v reverznom chode ako čerpadlo, to znamená že v noci prečerpáva minutú vodu späť.

Horná nádrž

Horná nádrž je situovaná na plošine nepravidelného tvaru medzi udolím Bieleho a Čierneho Váhu, vo výške cca 1150 m.n.m. Nachádza sa na vrchu "Neznáma" a pohľad z nej je ukážkový. Okolo sú Vysoké Tatry, Nízke Tatry a Veľká Fatra.
Užitočný objem nádrže je 3,7 mil.m3. Kolísanie hladiny je 25 m medzi kótami 1160 a 1135 m.n.m.
Tesnenie svahov a dna nádrže je riešené ako asfaltobetónové jednoplášťové.

Prívod vody do dolnej nádrže

Prívod vody k elektrárni je riešený tromi podzemnými tlakovými privádzačmi svetlého profilu 3,8 m, ktoré v údolnej nive prechádzajú do betónovaných tlakových potrubí svetlého profilu 3,6 m až po guľovú odbočnicu, ktorá rieši rozvetvenie jedného privadzača na dve čerpadlá a na dve turbíny.
Hrúbka privádzacieho potrubia sa pohybuje od 12 do 44 m.
Z hľadiska technického a technologického možno rozdeliť podzemnú časť privádzačov do dvoch častí a to na šikmé úseky a horizontálne úseky. Šikmé časti privádzačov sú so klonom 45°.

Dolná nádrž

Dolná nádrž má užitočný obsah 3,7 mil.m3. Kolísanie hladiny je 7,45 m medzi kótami 726,00 - 733,45 m. Dolná nádrž je prehradená betónovou hrádzou o dĺžke 375 m vrátane elektrárne.

Prítok vody do dolnej nádrže

Prítok vody do dolnej nádrže je využívaný domácim sústrojenstvom TG7 - Kaplanova turbína 4-K-69 v rozmedzí 4,5 - 8,0 m3.s-1.
To znamená že s výrobou elektrickej energie pri týchto prietokoch sa ráta v dennom diagrame zaťaženia. Je to okolo 75 MW.
Väčšie prietoky sa prepúšťajú na jalovo.

Výpustný objekt dolnej nádrže

Výpustný objekt je súčasťou telesa hrádze. Vývarom je napojeným na úpravu koryta Čierneho Váhu pod hrádzou.

Elektráreň

V elektrárni je nainštalovaných šesť trojstrojovych vertikálnych prečerpávacich jednotiek pozostavajúcich z motorgenerátora, Francisovej turbíny a akumulačného čerpadla.
Motorgenerátor je s turbínou spojený pevnou prirubovou spojkou.
Ak pracuje v režime "čerpadlo", vtedy je turbína spojená s akumulačným čerpadlom pomocou zubovej spojky zasúvateľnej za kľudu a vysúvateľnej za chodu, ovládanej hydraulicky.
Sústrojenstvá PVE Čierny Váh možu byť nasadené do týchto druhov prevádzky: turbínová, čerpadlová a kompenzačná.
Manévrovacia schopnosť sústrojenstiev vo všetkých prevádzkových režimoch dosahuje svetovú úroveň.
Prvý agregát TG6 bol uvedený do prevádzky v r. 1980 a posledný TG1 v roku 1982. V roku 1982 bol uvedený do prevádzky aj TG7.
Vodné dielo PVE Čierny Váh bolo uvedené do trvalej prevádzky dňom 30.9.1983.
Všetky prístroje - generátory, turbíny, čerpadlá, transformátory, ovládacie prvky, strojné prvky a systémy.......vrátane projektu - sú zabezpečené len domácimi výrobcami pôvodného Československa a dosahujú svetovú úroveň!

Na začiatok