V předcházejícím článku k této problematice (Energie 21 č. 6/2008) autor popsal hydrologická data potřebná k rychlému orientačnímu posouzení vhodnosti vzdouvacího profilu vodního toku pro výstavbu malé vodní elektrárny. Po jejich vyhodnocení mohou následovat další kroky: bilance výroby a prodeje elektrické energie, ročních provozních nákladů a návratnosti investice.
K podrobnějšímu zhodnocení návrhu malé vodní elektrárny (MVE) je třeba využít roční křivku překročení průtoků pro vybraný posuzovaný profil toku. Ve stadiu rozhodování a zvažování ekonomických ukazatelů využijeme statistické hydrologické údaje. Nejspolehlivějším zdrojem je Český hydrometeorologický ústav (respektive jeho pobočky).
Malé vodní elektrárny průtočného charakteru zpracovávají přirozený (prakticky neovlivněný) průtok profilem vodního toku. Tento průtok se sice může jevit jako celý zpracovatelný pro energetické účely, ale v některých případech je nutné bilanci zmenšit o odběry určené pro další uživatele (vodárenské, zemědělské, průmyslové účely).
Další častou příčinou snížení energetické využitelnosti profil je zachování sanitárních průtoků v původním korytě toku vedle uměle vybudovaného nového náhonu. Také zabezpečení funkčnosti migrační trasy v rybochodu vyžaduje trvalé snížení využitelného průtoku. Tyto odběry jsou u daného objektu definovány a potvrzeny vodohospodářskými orgány ve formě povolení a rozhodnutí.
Spád na MVE je určen pro daný typ vzdouvací stavby nebo energetického náhonu průtokovými poměry. Zpravidla je horní hladina uvažována v úrovni koruny přelivu vzdouvacího objektu, tuto úroveň se snažíme za normálních hydrologických podmínek udržovat provozováním odpovídajícího počtu turbín a jejich regulačním nastavením, aby byl stále využíván pokud možno maximální spád.
Maximální hodnota na roční křivce výkonů představuje maximální získatelný výkon MVE. Jedná se však o výkon, který je při hydrologických poměrech profilu toku k dispozici pouze jeden den či po velmi krátké období v roce. Proto se instalovaný výkon strojů MVE v porovnání s maximem zpravidla snižuje o (3 ÷ 5) %. Rovněž tato hodnota a výsledný instalovaný výkon do všech soustrojí MVE je záležitostí zpravidla širší ekonomické rozvahy.
Otázka výběru typu a parametrů turbíny souvisí současně s volbou jejich počtu. Pokud volíme více než jeden stroj, bývá s výhodou navrhován shodný typ z důvodů instalačních, stavebního řešení, automatizace řízení provozu, shodnosti náhradních dílů a servisních prací.
V předloženém postupu se zabýváme pouze návrhem turbíny pro hydrologické podmínky posuzovaného profilu MVE. Pro úplné ekonomické zhodnocení tento postup dostačuje za předpokladu rekonstrukce technologické části stávající vodní elektrárny při minimu stavebních zásahů. Pokud stavíme nebo rekonstruujeme MVE případně náhon nebo vzdouvací objekt, investiční náklady se podstatně zvýší o náklady na stavební část.
Celý článek je otištěn v čísle 3/09 časopisu Energie 21.
Autor: Prof. Ing. Jan Šulc, CSc., Ústav vodních staveb, FS VUT v Brně
