Obří baterie z vody. Jak funguje přečerpávací vodní elektrárna?

Představ si obrovskou baterii. Jen místo chemických článků má dvě nádrže s vodou – jednu nahoře a druhou hluboko pod ní. Když je elektřiny dostatek, voda putuje nahoru. Když jí je naopak málo, voda teče dolů a vyrábí elektřinu.

Přesně tak funguje přečerpávací vodní elektrárna. Její princip je překvapivě jednoduchý, ale zařízení, které ho dokáže využít, může být obrovské.

Síla proudící vody

Přečerpávací vodní elektrárna potřebuje dvě nádrže v různých nadmořských výškách. Když je v elektrické síti přebytek energie, elektrárna ji využije k čerpání vody z dolní nádrže do horní.

Voda je tak vlastně „nabitá“. Energie se ukryje do její polohy – čím výš voda je, tím více energie v sobě má.

Když spotřeba elektřiny vzroste, proces se obrátí. Voda z horní nádrže začne proudit dolů potrubím nebo tunelem. Roztočí turbínu, která pohání generátor, a ten vyrobí elektřinu. Voda se zachytává v dolní nádrži, odkud se může se zase přečerpávat nahoru.

Proč ji vůbec potřebujeme?

Elektrárny vyrábějí elektřinu, ale její spotřeba se během dne neustále mění. Přečerpávací elektrárna pomáhá tyto výkyvy vyrovnávat. Když je elektřiny přebytek, například při nízké spotřebě, může ji využít k čerpání vody. Když naopak spotřeba rychle vzroste, dokáže během krátké doby začít dodávat elektřinu do sítě.

Přečerpávací elektrárny jsou proto důležité také pro stabilitu elektrické sítě. Některé z nich dokážou najet na plný výkon během pouhých několika minut. 

Český obr Dlouhé stráně

Nejznámější českou přečerpávací elektrárnou jsou Dlouhé stráně v Jeseníkách. Do provozu byla uvedena v roce 1996.

Její dvě soustrojí mají dohromady výkon 650 MW. Horní nádrž leží ve výšce přibližně 1 350 metrů nad mořem a pojme asi 2,72 milionu m³ vody.

Elektrárna je z velké části ukrytá v podzemí. Strojovna se nachází v obrovské kaverně vyhloubené ve skále. Když potřebuje elektřinu vyrábět, voda proudí z horní nádrže dolů dvěma přivaděči dlouhými přibližně 1,5 kilometru.

A ještě jedna zajímavost: Dlouhé stráně používají reverzní turbíny. Stejné zařízení tedy dokáže při jednom režimu vyrábět elektřinu a při opačném vodu čerpat zpět nahoru.

Máme jich v Česku víc

Dlouhé stráně ale nejsou jediné. ČEZ provozuje také přečerpávací elektrárny Dalešice a Štěchovice II.

Dalešice na řece Jihlavě mají celkový výkon 480 MW a do provozu byly uvedeny v roce 1978. Elektrárna byla vybudována v souvislosti s výstavbou Jaderné elektrárny Dukovany a její nádrž má objem přibližně 127 milionů m³.

Štěchovice II jsou mnohem menší – mají výkon 45 MW. Jejich horní nádrž leží na vrchu Homole a pojme přibližně 500 tisíc m³ vody.

Historie přečerpávání u nás je ale ještě starší. Už v roce 1930 začal fungovat přečerpávací vodní zdroj u Černého jezera na Šumavě.

A co zahraničí?

Přečerpávací elektrárny najdeme po celém světě. Jednou z největších je Bath County Pumped Storage Station v americké Virginii. Má výkon 3 003 MW – tedy několikanásobně více než Dlouhé stráně. Do provozu byla uvedena v roce 1985 a její šestice turbín byla později modernizována.

Podobná zařízení najdeme také v Evropě. Například ve Velké Británii funguje Dinorwig ve Walesu, který je známý obrovskou podzemní strojovnou vybudovanou uvnitř hory.

Budoucnost ukrytá ve vodě?

Přečerpávací elektrárna není perpetuum mobile. Při čerpání spotřebuje více elektřiny, než později vyrobí. Jejím smyslem ale není elektřinu „vytvořit zadarmo“. Funguje jako obrovské úložiště energie.

A právě to může být stále důležitější. Elektřina ze slunce nebo větru se totiž vyrábí podle počasí, zatímco lidé ji potřebují i tehdy, když zrovna nefouká nebo nesvítí slunce.

Přečerpávací elektrárna tak jednoduše řečeno dělá něco, co znáš z mobilu: když je energie dost, nabije se. Když ji potřebujeme, začne ji vydávat. Jen místo malé baterie používá miliony tun vody a obrovský výškový rozdíl.