Výroba elektřiny z vodních zdrojů je v porovnání se solární či větrnou energetikou méně závislá na rozmarech počasí či přírodních podmínkách. Na rozdíl od megalomanských projektů, jako je například čínské vodní dílo Tři soutěsky, které nezohledňují dopady na životní prostředí, ale v Evropě již dnes převládají malé projekty. Jde hlavně o průtočné vodní elektrárny, takzvané run-of-river, které se snaží být při ekonomické efektivitě i ekologicky co nejšetrnější.
V oblastech, které nemají vysoké hory, se nejčastěji jedná o řešení využívající řek se stabilním průtokem a jezů. „Tyto elektrárny nevyžadují stavbu přehrady a zaplavení území nad elektrárnou, což znamená i menší odpor z hlediska přijatelnosti veřejností. To je zároveň nevýhodou v případě, kdy není stabilní průtok, protože toto řešení neumožňuje kvůli absenci nádrže akumulaci vody,“ vysvětluje Pavel Rudolf, vedoucí Odboru fluidního inženýrství Viktora Kaplana z Energetického ústavu Fakulty strojního inženýrství VUT v Brně.
V Evropě je podle něj v současné době asi 15 procent celkového výkonu ve vodních elektrárnách dodáváno právě průtočnými elektrárnami. Typickou evropskou zemí využívající průtočné vodní elektrárny osazené Kaplanovými nebo přímoproudými Kaplanovými turbínami je Rakousko (oblast dolního toku rakouského Dunaje). Konkrétně jde o elektrárny ve městech Ybbs-Persenbeug, Melk, Aschach, Greifenstein a Freudenau, které společně vytvářejí celkový výkon asi 5,7 GW.
Mezi další evropské země s významným podílem průtočných elektráren patří Německo (dolní část Rýna) nebo Švédsko. „V Česku mezi novější elektrárny tohoto typu, postavené po roce 2010, patří například Obříství, Litoměřice či Štětí na Labi,“ dodává Pavel Rudolf s tím, že v Evropě je potenciál velkých řek již prakticky vyčerpán a možnosti rozvoje se skýtají právě malým vodním elektrárnám.
Podle Cechu malých vodních elektráren mají průtočné vodní elektrárny v našich podmínkách smysl. Více vody v řekách teče na konci podzimu a v zimě, kdy je elektřiny obecně málo. Pozdně podzimní a zimní nedostatek elektřiny se přitom v Česku bude ještě prohlubovat s předpokládaným dalším masivním rozvojem fotovoltaických zdrojů, respektive s odstávkou uhelných zdrojů. „Vodní elektrárny tedy vyrábějí a budou vyrábět maximum elektřiny v době jejího nedostatku, jde tudíž o cennou elektřinu. Výroba z malých vodních elektráren v České republice navíc kolísá spolu s průtoky velmi pozvolna. I proto například dispečink České přenosové soustavy v přípravě provozu na delší období odhaduje výkon malých vodních elektráren trvale na 300 megawattů v zimním období a na 200 megawattů v letním období,“ říká Vladimír Zachoval, předseda Cechu malých vodních elektráren.
Podle Skupiny ČEZ byl loňský rok mimořádný
Společnost ČEZ nedávno uvedla, že malé vodní elektrárny z jejího portfolia vyrobily v roce 2020 v Česku více než 229 milionů kWh elektřiny, meziročně o 16 % více a nejvíce za posledních 6 let. Svou produkcí pokryly roční spotřebu více než 65 000 českých domácností. I na malých vodních zdrojích se tak začíná projevovat nejrozsáhlejší modernizační akce v dějinách české hydroenergetiky, při níž dosud bylo zcela obnoveno 38 soustrojí na všech typech vodních elektráren Skupiny ČEZ po celé ČR. Investice vyšla na více než 3 miliardy Kč.
V pomyslné hitparádě malých vodních elektráren dominovala šumavská Vydra, která dodala do sítě 29 200 MWh bezemisní energie a pokryla tak spotřebu 8 500 domácností. Následovala ji malá vodní elektrárna Práčov, která leží na Chrudimce pod vodním dílem Křižanovice (16 100 MWh) a elektrárna Spytihněv na řece Moravě (12 700 MWh).
Potenciál je v horách
Podle Karla Kramla, ředitele společnosti Stream Hydropower, která se na řešení malých vodních elektráren specializuje, dosahuje průtočná vodní elektrárna například při porovnání se solární elektrárnou minimálně čtyřnásobně vyšší roční dodávky energie do sítě. „A přestože dodávaný výkon klesá s průtoky v řece v období suchých měsíců, je možné vodu akumulovat v jezové zdrži a elektrárnu provozovat ve špičkovém režimu, tedy v době největší denní spotřeby energie. V praxi to v případě malých vodních elektráren znamená větší nádrž nad jezem, v podstatě vznik malého horského jezera,“ vysvětluje Karel Kraml.
Významný potenciál pro výrobu elektrické energie pak mají podle odborníků právě horské oblasti bohaté na vodní zdroje. V těchto oblastech se setkáváme především s derivačními průtočnými vodními elektrárnami, které vodu z řeky odvádějí a následně ji zase do vodního toku po několika kilometrech vracejí. Na rozdíl od přehrad nevyužívá toto řešení Kaplanovy turbíny, ale spíše turbíny určené pro velké spády, jako je Peltonova či Francisova.
„Toto řešení umožňuje využití hydro-energetického potenciálu větší části řeky v řádech několika kilometrů, v některých případech až desítek kilometrů. Samotné stavební objekty jsou malých rozměrů a většinou nevyčnívají z krajiny. Odběrný objekt z řeky představuje obyčejně jen několik metrů vysoký jez s podzemní sedimentační nádrží na odstranění písku z říční vody, trubní přivaděč se pak vede buď pod zemí, anebo po povrchu a strojovna má charakter malé průmyslové stavby, u které se v posledních letech objevují designová provedení dle moderní architektury,“ popisuje Karel Kraml.
Česká republika však má pro takováto řešení příliš nízké a hustě osídlené hory. Vzít v českých horách vodu z řeky, vést ji do derivační vodní elektrárny a vrátit po několika kilometrech zpět do toku by znamenalo, že voda bude chybět obcím, průmyslovým podnikům či vodákům.
To, že energetický potenciál českých vodních toků pro výstavbu nových vodních elektráren je omezený, dobře ví i ČEZ. Ten se podle svých slov do budoucna bude soustředit především na modernizaci, tedy zvyšování efektivity provozu vodních elektráren, které se již v praxi osvědčily.
