Eversheds Sutherland
INNOGY
Belimo

Skladovanie energie umožňujú aj prečerpávacie vodné elektrárne. Viete ako fungujú?

Prečerpávacie vodné elektrárne pracujú ako veľké akumulátory elektrickej energie.

Čierny Váh

Prečerpávacia vodná elektráreň Čierny Váh / Foto: Slovenské elektrárne

  • Téma |  25.01.2021 |  Mária Brišová / redakcia

Spotreba elektrickej energie počas dňa kolíše, no napriek tomu je nutné, aby elektrizačná sústava krajiny mala neustále presne toľko elektrickej energie, koľko jej treba.

Keďže elektrická energia sa nedá skladovať v čistom stave, prichádzajú na rad prečerpávacie vodné elektrárne, ktoré účinne zvládajú funkciu akumulácie. Tento typ elektrárni je pre stabilizáciu elektrickej siete nenahraditeľný.

Vodné elektrárne

K úplne prvým zdrojom elektriny, ktoré sa používali, patria vodné elektrárne. Prvú postavili už v roku 1882 v Appletone pod dohľadom T. A. Edisona. Hneď ďalšia vznikla pri Niagarských vodopádoch a stál za ňou Nikola Tesla. Čo sa týka obnoviteľných zdrojov, sú v súčasnosti vodné elektrárne zdrojom s najväčšou produkciou.

Vodné elektrárne, ktorú sú dnes najvýznamnejším nízkoemisným a obnoviteľným zdrojom energie, dodávajú takmer 17 % svetovej elektriny. Nerátajú sa do toho len veľké vodné elektrárne, ale aj tie menšie, ktoré sú výhodné najmä z hľadiska blízkosti k miestu spotreby energie.

Špeciálnym typom sú prečerpávacie elektrárne, ktoré musia mať dve nádrže - hornú a dolnú. Vďaka tomu, ako fungujú, slúžia ako veľké batérie so schopnosťou pokrývať jednorázový dopyt po energii.

Ako fungujú prečerpávacie vodné elektrárne?

Princíp fungovania prečerpávacej vodnej elektrárne je v podstate jednoduchý, pričom sa využívajú dve vodné nádrže - horná a dolná. Nádrže sú navzájom prepojené spádovým potrubím s veľkým priemerom. Horná nádrž je buď umelo vybudovaná na vyššie položenom mieste, alebo ju tvorí jazero nad hrádzou akumulačnej elektrárne.

V čase, keď klesá spotreba elektrickej energie, väčšinou v noci, pracuje elektráreň v čerpadlovom režime. To znamená, že v tom čase sa čerpá voda z dolnej nádrže do hornej. Využíva sa pri tom menej hodnotnej energie, ktorá sa ukladá v hornej akumulačnej nádrži.

Načerpaná voda je tam uložená dovtedy, kým sa z dispečingu prenosovej sústavy neodošle požiadavka. To nastáva väčšinou v čase veľkého zaťaženia elektrizačnej sústavy, prípadne keď dôjde k potrebe pokryť chýbajúcu výrobu pri nepriaznivých poveternostných podmienkach. V čase nedostatku elektrickej energie sa potom v turbínovom režime vyrába elektrická energia.

Prečerpávacia vodná elektráreň tak slúži ako veľký akumulátor elektrickej energie. Môžeme tiež smelo povedať, že ide v súčasnosti o jednu z najefektívnejších metód akumulácie energie v elektrizačnom systéme.

Účinnosť prečerpávacej vodnej elektrárne

V dnešnej dobe sa účinnosť týchto vodných elektrárni pohybuje okolo 75 %. Z toho vyplýva, že časť akumulovanej energie je stratová.

Výslednú účinnosť elektrárne ovplyvňujú jednotlivé časti technologického procesu. Pri účinnosti rozlišujeme, či ide o malý alebo veľký cyklus. V praxi sa uvádzajú hodnoty spojené s malým cyklom, takže celková účinnosť sa vzťahuje k vstupnému transformátoru na strane veľmi vysokého napätia.

Keď zanedbáme straty, samotný výkon prečerpávacej vodnej elektrárne môžeme vyjadriť ako súčin prietoku turbínou, hustoty vody, tiažového zrýchlenia a stredného spádu.


Mohlo by vás zaujímať:


Najlepšie miesto na vodnú elektráreň?

Prvé prečerpávacie elektrárne vznikali na konci devätnásteho storočia v Taliansku a Švajčiarsku. Následne, začiatkom dvadsiateho storočia sa začali používať aj reverzné turbíny. Dnes vo svete nájdeme stovky prečerpávacích elektrárni. Aké je teda pre nich najvhodnejšie miesto?

Vodné nádrže vznikajú buď prehradením horského údolia, alebo vyhĺbením a vybudovaním obvodových hrádzí. Pre akumulačné nádrže sú vhodné nielen údolia, ale aj zvýšené hladiny prírodných jazier spôsobené hrádzou. Tento typ nádrží sa vyskytuje napríklad v alpskej oblasti.

Veľmi špeciálnym typom je morská prečerpávacia elektráreň, ktorá, ako už z názvu vyplýva, čerpá vodu z mora. Vďaka tomu stačí na jej prevádzku horná nádrž. Tento typ nájdeme na japonskom ostrove Okinawa.

Čierny Váh

Najvýznamnejšou prečerpávacou vodnou elektrárňou na Slovensku je elektráreň Čierny Váh, ktorá sa pýši najväčším výkonom v strednej Európe. Toto zaujímavé technické dielo tiež patrí do série vodných diel s názvom Vážska kaskáda.

Schéma prečerpávacej vodnej elektrárne Čierny Váh | Foto: Slovenské elektrárne

Výhody a nevýhody prečerpávacích elektrárni

Najvýznamnejším benefitom prečerpávacích vodných elektrárni je to, že sú schopné veľmi rýchlo reagovať na výkyvy v spotrebe energie. V podstate sa stali riešením, ako znížiť straty z nevyužitej nočnej energie. Zároveň sú veľmi účinnou zbraňou pred blackoutom.

V porovnaní s inými spôsobmi akumulácie elektrickej energie sa tiež vyznačujú dlhšou životnosťou.

K nevýhodam tohto typu vodných elektrárni patrí jednak náročnosť stavby a potom aj potreba vhodných terénnych podmienok na stavbu.

Veľké projekty, akými vodné elektrárne nepochybne sú, majú aj značný dopad na životné prostredie. Rovnako je problematickou záležitosťou mnohokrát aj nutnosť presídliť veľký počet obyvateľov. Kvôli tomu vyvolávajú projekty veľkých vodných elektrárni často kontroverzné názory. Na jednej strane sa využívajú obnoviteľné zdroje energie, na strane druhej sa stavbou devastuje príroda.

Lákavou je však mizivá uhlíková stopa pri prevádzke, flexibilita výroby elektriny a jej nízka koncová cena. Vodné elektrárne tiež zohrávajú dôležitú úlohu vo vodnom režime v krajine ako ochrana pred povodňami a suchom.


Diskusia (0)

Pridajte komentár

Táto funkcia zabraňuje robotom pridávať neadekvátne príspevky. Zadajte prosím overovací kód, ktorý je výsledkom uvedeného vzorca.



Pre pridanie nového komentára sa prosím prihláste.


Mohlo by vás zaujímať

Koľko stoja tepelné čerpadlá? O tom, či sa tepelné čerpadlo oplatí, nerozhoduje len cena

Koľko stoja tepelné čerpadlá? O tom, či sa tepelné čerpadlo oplatí, nerozhoduje len cena

Energie-portal.sk medzi predajcami zisťoval, od čoho závisí cena tepelných čerpadiel a za akých podmienok bude tepelné čerpadlo pre vás výhodné riešenie. Ceny tepelných čerpadiel pre malé rodinné domy sa podľa nášho prieskumu pohybujú od 7000 eur.

Koľko stojí plynový kotol? Porovnanie ukazuje, že cena kotlov závisí od mnohých faktorov

Koľko stojí plynový kotol? Porovnanie ukazuje, že cena kotlov závisí od mnohých faktorov

Kondenzačný kotol na plyn môže byť výhodné riešenie pre vykurovanie vašich priestorov. Poradíme, kedy sa nový kotol oplatí, od čoho cena kotlov závisí a ako pri kúpe kotla ušetriť.

Koľko stojí nová elektrická prípojka pre rodinný dom alebo firmu?

Koľko stojí nová elektrická prípojka pre rodinný dom alebo firmu?

Aká je cena za pripojenie elektriny do distribučnej sústavy, čo všetko je nutné vybaviť a aké sú výhody elektrickej prípojky na kľúč?