Vodné elektrárne

Slovensko má vodný potenciál využitý na 60%. Celkový ročný hydroenergetický potenciál vodných tokov na Slovensku je 15,5TWh. Z toho technicko-ekonomicky ročne je využitý asi ročne využitý potenciál je 6,6TWh. Vo svete asi 7% energie pochádza len z hydroelektrární.

Rozdelenie elektrární:

Podľa spôsobu vytvorenia spádu:

• elektrárne so vzdutou hladinou
• derivačné
• priehradové derivačné
• prečerpávacie a prílivové.

Podľa spôsobu prevádzky:

• prietokové elektrárne bez akumulácie
• regulačné s prirodzenou alebo umelou akumuláciou, ktoré sú schopné regulovať vodné prietoky

Podľa využitia na krytie denného odberového diagramu:

• základné
• špičkové
• pološpičkové elektrárne

Podľa využitia vodného toku:

• uzavreté kaskády
• otvorené kaskády

Prečerpávacie vodné elektrárne: majú dve nádrže, a to vrchnú a spodnú. Cez deň v čase zväčšeného zaťaženia elektrizačnej sústavy sa voda z vrchnej nádrže využije na výrobu elektrickej energie a v noci sa voda prečerpáva zo spodnej vyrovnávacej nádrže pod elektrárňou do vrchnej akumulačnej nádrže. Na čerpanie sa využíva lacnejšia nočná energia z tepelných elektrární. Na Slovensku sú takáto elektrárne na Váhu a najznámejšou je Liptovská Mara.

Prietokové vodné elektrárne sa stavajú na riekach s malým spádom. Energia vody sa využíva až do výšky hltnosti turbín, zvyšok prietoku prepadá nevyužitý cez hať. Výkon elektrárne sa mení s výkonom vodného toku. Najznámejšou takouto elektrárňou na Slovensku vodná elektráreň v Gabčíkove.

Akumulačné vodné elektrárne sa stavajú na riekach tečúcich údoliami. Na vhodnom mieste vodného toku sa vybuduje gravitačná priehrada klenbová členená alebo škrupinová. Na riekach s malými spádmi sa budujú zemné priehrady, spravidla sypané. Pod elektrárňami sa budujú vyrovnávacie nádrže na zabezpečenie minimálneho prietoku vody v riekach.

Priehrady a hate

Podľa konštrukcie hrádze sa rozlišujú priehrady s murovanou a zemnou hrádzou.

Murované hrádze sú z lomového kameňa alebo sú betónové, a to gravitačné (ťažné) alebo klenbové.

Zemné hrádze sú hlinité alebo balvanité.

Každá priehrada, ktorá je vybudovaná pre energetické účely, má ešte prívodné potrubie k turbínam, základovú výpusť, prelivy, zariadenie na obtok staveniska a žľaby.

Hate sa stavajú priamo v koryte rieky na zvýšenie vodnej hladiny a získanie dostatočného spádu, zlepšenie plavebného pomeru, zavodňovacie ciele, zvýšenie hladiny podzemných vôd, zásobovanie priemyselných závodov a sídlisk vodou a pod. Vysoké hate môžu zastávať funkciu údolných priehrad.

Vodné turbíny a hydroalternátory

Z vodných turbín sú najznámejšie Peltonova, Francisova, Kaplanova a Dériazova turbína.

Peltonova turbína je rovnotlaková alebo akčná turbína, pretože voda, ktorá preteká obežným kolesom je pri vstupe na obežné lopatky i privýstupe z nich pod rovnakým (atmosférickým) tlakom. Využitie Peltonových turbín je v rozhraní spádu od 400 do 1750 m, vo výnimočných prípadoch ich možno použiť aj pre menšie spády.

Francisova turbína je druhom pretlakovej turbíny. Jej konštrukcia je radiálno axiálna s natáčavými lopatkami rozvádzacieho kolesa a s pevnými lopatkami obežného kolesa. Natáčaním lopatiek možno meniť objemový prietok vody, a tým aj výkon turbíny. Francisove turbíny sa používajú pre spády 400 až 600 m, vo výnimočných prípadoch pre spády od 0,5 m.

Kaplanova turbína je pretlaková radiálnoaxiálna s troma až dvanástimi lopatkami obežného kolesa. Výkon turbíny sa ovláda natáčavím zariadením umiesteným v dutom hriadeli obežného kolesa pomocou servomotora. Kaplanove turbíny sa používajú pre spády od 5 do 80m.

Hydroalternátory sú niekoľkopólové synchrónne alternátory s vyjadrenými pólmi, poháňané vodnou turbínou. Podľa uloženia hriadeľa sú hydroalternátory s vodorovným alebo zvislým hriadeľom.