MALÁ VODNÁ ELEKTRÁREŇ

ATYPICKY RIEŠENÁ MALÁ VODNÁ ELEKTRÁREŇ

Charakteristika:

Je to typ malej vodnej elektrárne založenej na viacerých zvláštnostiach.

Okrem iného v tom, že napriek svojej existencii chráni biotopy, živočíchy a rastliny, nenarúša prirodzený tok a pôvodné koryto. Tým, že samotná elektráreň nie je inštalovaná na toku rieky, nenarúša ani pôvodný raz krajiny výstavbou prítokových kanálov, hrádzi, priehrad a nádrží, netvorí migračnú bariéru a nespôsobuje zmeny mikroklimatických podmienok.

Jej inštalácia je možná aj na miestach kde tradičné MVE v súčasnosti nemožno stavať.               Variabilný rozsah dosahovaných parametrov a prispôsobivosť vytvára podmienky pre náhradu súčasných a plánovaných stavieb MVE a väčšiu využiteľnosť tokov riek na výrobu elektrickej energie aj na Slovensku. Napriek uvádzaným environmentálnym výhodám by v konečnom dôsledku navrhnutý inovatívny spôsob premeny vodnej energie na elektrickú mal dosahovať aj podstatne vyššie hodnoty ako dosahujú súčasné porovnateľné zariadenia pri využití rovnakého množstva vody.

Podmienky použitia:

Základom inštalovania funkčnej elektrárne je vyhľadanie vhodných prírodných lokalít pri splnení nasledujúcich podmienok:

Prvou podmienkou je existencia vodného toku s dostatočne veľkým prietokom vody tak, aby po jej čiastočnom vybočení (cca do 1/3 prietoku?, minimálne od cca 0,10 m3/s?) na vybranom úseku rieky, mimo jej koryta do odtokového potrubia zostávajúci prietok vody v koryte zodpovedal napr. veľkosti prietoku v čase pretrvávajúceho sucha, kedy elektráreň inštalovaná na menších riekach nebude v prevádzke, aby nepoškodila jej prirodzený ekosystém.

Druhou podmienkou je možnosť inštalácie odtokového potrubia tak, aby čo najmenej narúšalo pôvodný charakter prírody (pokiaľ možno - zakopané v zemi, alebo v samotnom koryte rieky).

Treťou podmienkou je nájdenie vhodného miesta mimo toku rieky, kde by bolo možné inštalovať jednoduchú konštrukciu samotnej elektrárne s turbínou, vzhľadom na jej požadované prevýšenie od úrovne vtoku vody do potrubia (cca od 2 do 10m).

Štvrtá podmienka je zabezpečenie odtoku vody od elektrárne späť do koryta rieky, alebo do pokračujúceho spádového potrubia končiaceho ďalšou elektrárňou.

Princíp inštalácie:

Pri nájdení vhodného toku nenápadne umiestnime pod hladinu zbernú časť odtokovej rúry, tzv. lievik. Samozrejme lievik musí byť chránený filtrom pred prienikom vodných živočíchov, väčších plávajúcich predmetov a iných nečistôt. Ďalšia časť potrubia bude umiestnená v zemi alebo na povrchu tak, aby splývalo s prostredím. Bude kopírovať terén, bez ohľadu na znížený tlak vody, ktorá v ňom preteká. Samozrejme, že výšku hladiny vtoku do potrubia nesmie potrubie ani v jednom mieste jeho vedenia prevýšiť, aby nedošlo k zastaveniu prietoku vody samospádom. Pri dodržaní tejto podmienky nie je prioritne podstatné kade potrubie povedie, koľkokrát a ktorým smerom bude ohýbané, ani aké bude dlhé. Podstatné je, aby bolo vedené k miestu inštalácie elektrárne s dostatočným prevýšením.

Originalita riešenia:

Originalita riešenia je okrem ochrany životného prostredia aj v konečnom štádiu riešenia premeny vodnej energie na elektrickú. Inovatívny projekt obsahuje aj iné využitie prírodných zákonov spojených s hustotou vody a jej gravitáciou novým spôsobom, ktorý by mal pri rovnakom množstve použitej vody z toku a rovnakého prevýšenia dosiahnuť lepšie výsledky ako súčasné zariadenia.

Prevádzka:

Činnosť elektrárni tohto typu je založená na samostatnom bezobslužnom chode s minimálnou údržbou.

Výhody:

Okrem už spomínaných ekologických výhod, variabilnosti výroby a dodávok a predpokladanej vyššej výkonnosti navrhovanej elektrárne je potrebné spomenúť:                                                                           - pomerne nízke náklady na realizáciu (najmä v závislosti od dĺžky potrubia), teda aj rýchlu návratnosť       vložených investícií                                                                                                                                       - jednoduchosť riešenia                                                                                                                                   - zavedením špecializovanej výroby nových komponentov vzniknú rozsiahle možnosti na export             - v prípade potreby môže dobre situovaná elektráreň, ktorá bude odvádzať časť toku potrubím slúžiť aj     ako ochrana pred záplavami zátopových oblastí

Medzi najväčšie výhody za dodržania v predchádzajúcej časti uvedených podmienok sa javí predpokladaná efektivita. Napr. pri znížení priemerného prietoku vody o 1/3 na mieste kde by mala stáť betónová hrádza o výške zadržiavanej vody 2m môžme dosiahnúť rovnaký výsledok výrobou elektriny vytekajúcej z potrubia, kde by ústie rúry dosahovalo 6m prevýšenie a až 2 násobok výkonu pri následnom predĺžení prietoku vody v potrubí s rovnakým 6m prevýšením ak by na to boli vhodné podmienky.                                  

K tomu je ešte treba pripočítať predpokladaný vyšší výkon navrhnutej MVE dosiahnutý pri premene energie padajúcej vody na elektrickú energiu na základe inovatívnych riešení s využitím poznadtkov o lineárnom prúdení kvapalín.

Existujúci stav techniky:

Pre ilustráciu boli vybrané tieto zobrazenia, ktoré čiastočne ukazujú ako približne môže byť situovaná aj nami navrhnutá MVE, avšak aj na tokoch s nižším spádom,  bez náročných požiadaviek na prirodné podmienky vhodné pre výstavbu betónových hrádzi a pod.

Zobrazené je krátke potrubie bez ohybov znižujúcich tlak, resp. prívodný kanál budovaný u elektrárni s vysokým spádom, ktorý je skôr prírodnou raritou ako ponukou na novú výstavbu.  

Stručný prehľad o stave a perspektívach výroby elektrickej energie:

Požadovaná súčinnosť

Z hľadiska prípravnej činnosti je potrebné vykonať základné prepočty na konkrétne podmienky možnej výstavby elektrárne a navrhnúť optimálne riešenie novo navrhnutého atypického koncového zariadenia pre následné fyzické overenie predpokladaného správania sa tekutín pri premene kinetickej energie na elektrickú. Jedná sa hlavne o prieskum pôsobenia hydrostatického tlaku a vlastností laminárneho prúdenia vody v novo navrhnutom prostredí. V prípade predpokladaných priaznivých výsledkov odskúšaných na provizórnom zariadení  bude možné riešiť optimalizáciu ostatných komponentov.