00

Úvod: Využití vodní energie

Úvod

Vodní energie je nejdéle technicky využívanou formou energie v přírodě. Je neod-dělitelně spjata s vývojem civilizace. Vodní energie je zdrojem relativně dostupným, čistým a především obnovitelným. Voda je v přírodě nositelem energie chemické, tepelné a mechanické. Tato energie v přírodě zahrnuje:

  • mechanickou energii vodních srážek
  • mechanickou energii ledovců
  • mechanickou energii moří (vlny, proudy, příliv a odliv)
  • mechanickou energii vodních toků

Z hlediska technického využití je nejvýznamnější energie vodních toků. Proto se v této práci budeme zabývat jen mechanickou energií vodních toků.

Využívá se její energie polohová a tlaková (potenciální), ale i rychlostní (kinetická). Zatímco například využívání mechanické energie moří je ve stádiu experimentů, lze energii vodních toků využívat již zvládnutým technologickým zařízením na poměrně vysoké úrovni, většinou ve vodních elektrárnách.

Nutnou a podstatnou součástí každého vodního díla je vodní motor, tj. stroj, ve kterém dochází k přeměně (transformaci) energie vodního toku na energii mechanickou (hydraulickou). Každá vodní nádrž má potenciální energii Ep.

Ep = m.g.H [ J ]

kde m …. hmotnost kapaliny [ kg ]
g ….. gravitační zrychlení [9,81 m/s2]
H …. spád vodního toku [ m ]

Pro praktické výpočty je výhodnější tuto potenciální energii vztáhnout na 1 kg kapaliny. Tato veličina se pak nazývá potenciální měrná energie Epm [J/kg].

Měrná energie vyplývá z vodohospodářského řešení vodní elektrárny. Je mírou energetického obsahu.

Polohová a tlaková energie určuje celkovou potenciální energii.

Ep = Ez + Et

V daném průtočném průřezu je celková měrná energie Em obecně určena součtem Ep
a Ek. Tedy měrné energie polohové Ez, tlakové Et a kinetické Ek.

Em = Ez + Et + Ek

Pro vodní motor je určující jmenovitá měrná energie (při jmenovitých otáčkách a jmenovitém průtoku). Měrná energie vodního motoru Emvm je vždy menší než měrná energie vodního díla Emvd.

Emvm < Emvd