Přečerpávací vodní elektrárny v České republice

Přečerpávací vodní elektrárny (PVE) plní velmi důležitou roli v zajištění spolehlivosti dodávek elektrické energie. Jejich význam navíc značně stoupá s rostoucím podílem výroby z obnovitelných zdrojů energie, především solárních a větrných elektráren. Tato skutečnost je patrná především z rekordní výroby českých PVE v posledních letech (viz níže).

I přes dlouhodobou snahu přijít s novými řešeními se z pohledu instalovaného výkonu jedná o nejvíce využívanou technologii akumulace elektrické energie v měřítku elektrizačních soustav.

PVE je soustavu dvou výškově různě položených vodních nádrží spojených tlakovým potrubím, na kterém je v dolní části umístěna reverzní turbína (nebo turbína a čerpadlo) a motorgenerátor. V době přebytku elektrické energie v síti je možné ji využít pro čerpání vody z dolní do výše položené horní nádrže a naopak v době nedostatku se prouděním vody z horní nádrže skrz turbínu elektřina vyrábí. Více o principu a uspořádání PVE se dozvíte v našem předchozím článku.

Historie přečerpávacích vodních elektráren v ČR

Roku 1930 byla v České republice uvedena do provozu první PVE, jednalo se o elektrárnu Černé jezero, vybudovanou Škodovými závody Plzeň v Hojsově Stráži na Šumavě.  Disponovala výkonem 1,5 MW, v roce 1960 byl ovšem čerpadlový provoz omezen.

Druhou PVE byla elektrárna Pastviny, která byla uvedena do provozu roku 1938, ale později byla přestavěna na elektrárnu průtočnou.

V roce 1947 následovala PVE Štěchovice II, která v 70. letech přestala stačit na vykrývání prudkých změn v soustavě a roku 1978 byla proto uvedena do provozu PVE Dalešice. Naší nejnovější PVE je elektrárna Dlouhé Stráně, která byla uvedena do provozu roku 1996.

V současné době jsou v České republice v provozu tři PVE – Dlouhé Stráně, Dalešice a Štěchovice II, všechny jsou ve vlastnictví společnosti ČEZ.

Přečerpávací vodní elektrárna Štěchovice II

PVE Štěchovice se nachází ve Středočeském kraji, zhruba 30 km jižně od centra Prahy. Leží na řece Vltavě a spolu s dalšími vodními elektrárnami tvoří tzv. Vltavskou kaskádu. Elektrárna byla do provozu uvedena v roce 1947 a po vyrobení 1 650 GWh energie byla v roce 1991 pro zastaralost odstavena.

Následující rok začala pětiletá výstavba nové PVE, ta využívá původní horní nádrž na Homoli o obsahu 500 000 m³ a velkou část původních ocelových přivaděčů o délce 590 m a průměru 1,7-2 m. Dvě soustrojí byla nahrazena jedním s Francisovou reverzní turbínou typu FR-180 z ČKD Blansko, které je umístěno ve strojovně 45 m pod zemí. Celkový výkon elektrárny vzrostl o 4 MW na současných 45 MW.

Přečerpávací vodní elektrárna Dalešice

Přečerpávací vodní elektrárna Dalešice je součástí komplexu Dukovany a nachází se na západě Moravy jihovýchodně od Třebíče. Celé vodní dílo bylo postaveno v letech 1970‑78 a skládá se z horní nádrže v Dalešicích s objemem 127 mil. m3, vyrovnávací nádrže Mohelno, přečerpávací elektrárny Dalešice a průtokové vodní elektrárny Mohelno. Horní nádrž je tvořena sypanou rokfilovou hrází s jílovým těsněním o výšce 100 m a délce 350 m a je nejvyšší svého druhu v ČR. Vodu do elektrárny umístěné společně s rozvodnou u paty hráze přivádí 4 ocelová potrubí o průměru 6,2 m.

Nachází se zde celkem 4 soustrojí s reverzními Francisovými turbínami pro spád 90m. Celkový výkon činí po rekonstrukci v roce 2007 oproti původním 450 MW nynějších 480 MW. Výkon je dimenzován tak, aby při výpadku nahradil jeden blok jaderné elektrárny Dukovany. Výrobu energie a pohon při čerpadlovém provozu zajišťují synchronní generátory s napětím 13,8 kV a obousměrným točením.

O řízení se stará jako v případě PVE Dlouhé Stráně centrála v Praze. Plného výkonu je z klidového stavu možno dosáhnout již za 55 sekund a jedná se tedy o nejrychleji nabíhající PVE v ČR.

Přečerpávací vodní elektrárna Dlouhé Stráně

Elektrárna Dlouhé Stráně se nachází na Moravě v Hrubém Jeseníku, v chráněné krajinné oblasti, proto se jedná o  stavbu velmi kontroverzní. Kvůli co nejšetrnějšímu začlenění do krajiny je veškerý provoz situován do podzemí, díky tomu elektrárna získala ocenění jako jedna z nejekologičtějších energetických staveb v Evropě. I přes veškeré snahy a ocenění se jedná o velmi citelný zásah do krajiny, což je patrné z obrázku výše a v následující virtuální prohlídce.

Výstavba elektrárny začala v květnu 1978, ale počátkem osmdesátých let byla centrálními orgány přerušena. Následně byl projekt modernizován a v roce 1989 bylo rozhodnuto stavbu dokončit. V provozu je elektrárna od roku 1996.

Z technologického hlediska se jedná o velmi pozoruhodné dílo, které se pyšní největší reverzní turbinou v Evropě o výkonu 325 MW, největším spádem v České Republice (510,7 m) a největším instalovaným výkonem vodní elektrárny v ČR.

Horní nádrž o celkovém objemu 2,72 mil. m³ je umístěna v nadmořské výšce 1350 m na vrcholu hory Dlouhé Stráně a je spojena dvěma přivaděči o průměru 3,6 m a délkách 1547 m a 1499 m se dvěma reverzními turbosoustrojími. Soustrojí se skládají z rozběhového pony motoru, generátoru a Francisovy turbíny o výkonu 325 MW v turbinovém režimu a 312 MW v režimu čerpadlovém.  Při plném výkonu protéká každým přivaděčem za sekundu 68.5 m³ vody. Dolní nádrž s celkovým objemem 3,4 mil. m³ se nachází na říčce Divoká Desná a s elektrárnou je spojena dvěma odpadními tunely o průměru 5,2 m a délkách 354 m a 390 m.

Provoz elektrárny je plně automatizován a řízen z dispečinku v Praze. Na plný výkon je schopna najet za necelých 100s a dodávat energii nepřetržitě 6 hodin. Z čerpadlového do turbínového provozu je možno přejít za 150 s, z klidu do čerpadlového za 400 s. Pro načerpání celého objemu horní nádrže je potřeba 7 hodin.

Elektrárna k pokrytí vlastní spotřeby energie využívá malé nízkotlaké vyrovnávací elektrárny Dlouhé Stráně II s Francisovou turbínou o výkonu 163 kW, umístěnou na odtoku dolní nádrže.

Parametry přečerpávacích vodních elektráren v ČR

Souhrn základních parametrů přečerpávacích vodních elektráren v ČR je uveden v následující tabulce.

Vývoj výroby přečerpávacích vodních elektráren v ČR

Na následujícím grafu je uveden vývoj butto výroby elektřiny v českých PVE v letech 2006 až 2015 podle statistik Energetického regulačního úřadu. Z grafu je patrné, že výroba elektřiny v českých PVE od roku 2008 významně roste a že v roce 2014 poprvé překonala hranici 1 TWh. Mezi lety 2008 až 2015 došlo k nárůstu výroby o 924 GWh, tedy o více než 260 %.

Plánované přečerpávací vodní elektrárny v ČR

Jedním z největších úskalí výstavby nových PVE je jejich mohutnost a s tím spojené vysoké náklady na výstavbu a také citelný zásah do krajiny. I z tohoto hlediska se v České Republice spíše investuje do již postavených PVE instalací výkonnějších a modernějších soustrojí.

Nová přečerpávací elektrárna má vzniknout na soustavě vodních děl Orlík-Kamýk. Společnost ČEZ zvažovala možnost přestavby vodní elektrárny Orlík na elektrárnu přečerpávací již několik let, ovšem k zahájení přestavby nedošlo z důvodu nízkých velkoobchodních cen elektřiny a nejistoty jejich dalšího vývoje. Vedení si nebylo jisté, zda by se dvou až třímiliardová investice v současné době vyplatila. Již z dřívějších příprav ovšem byl zajištěn posudek vlivů na životní prostředí.

Tato přečerpávací elektrárna, která by měla fungovat obdobně jako nejznámější česká přečerpávací elektrárna Dlouhé stráně v Jeseníkách, by měla být  v provozu do roku 2023 (podle informací z druhé poloviny roku 2023). Do konce roku 2023 by také měl být vybrán její dodavatel, který zajistí přestavbu vodní elektrárny Orlík na přečerpávací vodní elektrárnu.

Poslední přečerpávací vodní elektrárna byla v ČR zprovozněna v podzemních prostorách bývalého ostravského Dolu Jeremenko v červenci 2015. Tato elektrárna nicméně neplní stejnou funkci jako tři výše uvedené české PVE. Jedná se pouze o pilotní zařízení provozované pro výzkumné účely.