00
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:
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