„Teče voda, teče, ces velecký majír, nehal si ma, nehal, starodávný frajír,“ zpívá se v lidové písničce. Nechme teď stranou žal dívky, kterou opustil její milý. Tekoucí voda totiž není důvodem ke smutku, ba právě naopak. Nabízí zajímavé možnosti, jak získávat energii, ale zdaleka nejen to.

Vodní energie, je jedním z nejstarších a nejúčinnějších způsobů produkce elektrické energie. Je ekologicky šetrná a produkuje minimální množství skleníkových plynů a emisí. Na vodu se navíc dá celkem spolehnout.

Toky vody jsou poměrně konstantní, což znamená, že vodní elektrárny mohou produkovat energii po celý rok bez velkých kolísání, na rozdíl od jiných obnovitelných zdrojů, jako jsou solární panely nebo větrné turbíny.

I když, pravda, v poslední době se i v našich končinách objevují období sucha, která tuto tezi začínají vyvracet…

Přehrady pro vodní elektrárny často slouží také jako zásobník pitné vody a ochrana proti povodním. Navíc vodní elektrárny mají dlouhou životnost, často přes 50 let, a jsou relativně snadno udržovatelné.

Mohou tak poskytovat energii po mnoho desetiletí, což snižuje potřebu časté obnovy infrastruktury. Mohou být i celkem snadno regulovány, což umožňuje přizpůsobit produkci energie aktuálním potřebám a požadavkům na energetickou síť.

Jak vidno, výhod vodní energie je dost a dost. Z toho těží řada evropských zemí, které se mohou pochlubit dravými řekami, které pak energií napájejí i velká města. Mezi takové státy patří Albánie, Island, Norsko, Švýcarsko nebo Švédsko.

Česká republika v tomto ohledu nepatří mezi velmoci. Podíl vodní energie v jejím energetickém mixu se pohybuje mezi dvěma až třemi procenty. Na druhou stranu, má vodní energetika na českých zemích velmi bohatou historii, kterou jí může leckterá hydroenergetická velmoc závidět.

Využívání vodných toků patří k nejstarším způsobům získávání energie. Už ve starověké Indii a Číně byla využívána vodní kola, sloužící k zavlažování a pohonu mlýnů. Alespoň tak o tom hovoří dochované zprávy.

Nejstarší archeologické nálezy tohoto druhu pocházejí ze 7. století př. n. l. a odkryty byly na Blízkém východě.

Vůbec první vodní mlýn na našem území byl postaven v roce 718 u Žatce na řece Ohři. Rok 1227 je pak spojen s prvním plovoucím vodním mlýnem, tentokrát na řece Labi. Na vodu spoléhaly pily i hamry a na vodním kole leželo hlavní břímě výroby energie až do vynálezu parního stroje.

Během 19. století byla učiněna řada kroků, která umožnila vyrábět na vodních tocích elektřinu. První rotační vodní motor sestrojil v roce 1826 francouzský profesor Claude Bourdin a prvně jej nazval turbínou.

Na něj později navázal americký inženýr anglického původu James Bicheno Francis a také rakouský inženýr Viktor Kaplan, který působil v Brně. Cesta k vodním elektrárnám tak byla otevřena.

Za první vodní elektrárnu na světě lze považovat dílo anglického technika lorda Armstronga, který vodním dílem nechal osvětlit svůj zámek. V roce 1882 postavil T. A. Edison v New Yorku vodní elektrárnu o výkonu 90 kW a v roce 1883 ve švýcarském Lausanne byla uvedena do provozu první větší vodní elektrárna v Evropě.

České země příliš nezaostaly. Nejstarší česká vodní elektrárna vznikla již v roce 1887 v Jindřichově Hradci a nestál za ní nikdo jiný než mág české elektrifikace František Křížík. Brzy se k ní přidaly její mladší sestřičky, například ta na Vltavě u Vyššího Brodu.

V roce 1918 vzniká Československá republika, která si za jeden ze svých úkolů vytkla rozsáhlou elektrifikaci. V českých zemích, v jedné z nejrozvinutějších částí habsburské monarchie, mělo přístup k elektrickému proudu 34 procent obyvatel, zároveň však byla elektrifikována pouhá desetina měst a obcí.

Na Slovensku byla situace mnohem horší, tam si mohla večer zapnout lampičku ke čtení jen dvě procenta obyvatel. Domácnost s přístupem k elektřině spotřebovala v roce 1918 v průměru 100 kilowatthodin, což by dnes průměrné české domácnosti vystačilo sotva na dva týdny.

Ve světovém srovnání to byl tehdy slušný výkon, Československo figurovalo na devátém místě v průměrné výrobě elektrického proudu na obyvatele, zatímco dnes se pohybuje ve třetí desítce. Přesto úřední místa podporovala další elektrifikaci.

V zákoně z roku 1919 „O státní podpoře při zahájení soustavné elektrifikace“ bylo budování malých vodních elektráren (MVE) vyhlášeno veřejným zájmem.

A tak se mohla rozběhnout výstavba řady MVE s výkonem nad 1 MW, jako například Lomazice na Ohři, Spálov na Jizeře, Miřejovice na Vltavě, Přelouč na Labi nebo Rudolfov na Černé Nise. „Specifický příklad z té doby leží na zatopeném území dnešní Orlické přehrady,“ popisuje Martin Slavík ze společnosti ČEZ. „Zde před její výstavbou stála Novomlýnská elektrárna protivínského pivovaru, kterou nechal postavit kníže Schwarzenberg z Hluboké v roce 1929. Zatímco samotná budova byla zbořena, jez, propust a náhon se zachoval dodnes. Při nízké hladině je dokonce vidět.“.

Velké vodní elektrárny se v ČSR přihlásily o slovo ve třicátých letech. Prvními vlaštovkami v této oblasti byly Vranov nad Dyjí, Střekov u Ústí nad Labem nebo Vrané nad Vltavou. Už po skončení války, v roce 1947, vyrostla na Vltavě další vodní elektrárna.

Jejím domovem byly Štěchovice a ve své době se jednalo o největší československou vodní elektrárnu s instalovaným výkonem 22,5 MW.

Konec druhé světové války přinesl řadu změn, které zasáhly i do oblasti energetiky. Nejen vodní elektrárny byly znárodňovány jako na běžícím páse a s tím souvisel i pokles výroby elektrické energie z vody o dvacet procent.

Po komunistickém převratu v únoru 1948 navíc došlo v československé ekonomice k zásadním strukturálním změnám nadiktovaným z Moskvy. „Plánované hospodářství potřebovalo nové vydatné zdroje. Hutní a strojní průmysl totiž vyžadoval velké zdroje elektřiny.

Stejně tak vrůstala potřeba spotřeba v domácnostech. Ke svícení se přidávaly postupně pračky, kuchyňské spotřeby nebo bojlery pro ohřev vody. Bylo nutné řešit nestabilitu sítě vyrovnávacími zdroji. Takovým byla třeba vodní elektrárna Orlík,“ popisuje Martin Slavík.

Elektrárna Orlík je jedním ze symbolů vodní energetiky u nás. Plány na výstavbu vodní elektrárny na řece Vltavě v oblasti Orlíku byly vypracovány již v první polovině 20. století. První kroky směřující k její výstavbě byly podniknuty v meziválečném období, ale kvůli hospodářským potížím a později i druhé světové válce nedošlo k jejich realizaci.

Stavět se začalo až v roce 1954 a o sedm let později bylo hotovo. Jezero bylo vytvořeno vybudováním gravitační betonové přehrady o výšce 91,5 m a délce její koruny 450 m. Těleso přehrady je vybaveno 3 přelivy s rozměry 15 x 8 m s kapacitou 2 184 m3 /s (stoletá voda) a dvěma spodními výpustmi o průměru 4 000 mm.

Samotná vodní elektrárna je umístěna v levé části řeky u paty betonové hráze. Voda je přiváděna na soustrojí čtyřmi ocelovými potrubími o průměru 6250 mm, zabetonovanými v hrázi. Vtok je vybaven rychlouzávěry a nouzovými hradidly.

V elektrárně jsou instalována 4 plně automatizovaná soustrojí s Kaplanovými turbínami. Jedno desetilopatkové kolo, v době uvedení do provozu světová rarita, bylo oceněno na světové výstavě EXPO 58 v Bruselu zlatou medailí.

V současnosti jsou tato soustrojí vybavena moderními osmilopatkovými koly s vyšší účinností.

Společně s elektrárnami na Lipně a na Slapech je Orlík kostrou Vltavské kaskády, kterou dohromady tvoří devět přehrad. Ale samozřejmě, že nejen na Vltavě stojí vodní elektrárny. Jeseníky jsou jedním z nejkrásnějších koutů naší země.

I sem však zasáhla moderní doba. Elektrárna v horách? Na první poslech to zní děsně. Ale přečerpávací elektrárna Dlouhé stráně sklízí obdiv. A to i přesto, že je umístěna v chráněné oblasti.

Provoz elektrárny dokončené v roce 1996 je zabudován uvnitř jesenického masivu Mravenečník. Princip přečerpávací elektrárny je založen na dvou nádržích, které přecházejí mezi čerpadlovým a turbínovým režimem. V případě Dlouhých strání činí výškový rozdíl mezi oběma nádržemi 511 metrů.

Elektrárna však není zdaleka zajímavá jen svým umístěním a řešením. Zmíněný více než půlkilometrový spád je největší v České republice. Má rovněž největší instalovaný výkon ze všech českých vodních elektráren: 2 x 325 MW. To odpovídá zhruba třetině výkonu jaderné elektrárny v Temelíně.

Elektrárna je koncipována jako podzemní dílo. Obě soustrojí jsou umístěna v uvnitř masivu, v kaverně o rozměrech 87,5 x 25,5 x 50 metrů. Tato kaverna má celkem osm pater a přístupové tunely jsou na návrh psychologů vyzdobeny barevnými mozaikami.

Tím se mají odstraňovat klaustrofobické stavy příchozích lidí. Souběžně s kavernou turbín se v podzemí nachází komora transformátorů, která má rozměry 115 x 16 x 21,7 m. V této komoře jsou dva blokové trojfázové transformátory, rozvodny a další zařízení.

Při výstavbě horní nádrže byla hora seříznutá o tři metry. Od podloží je toto umělé jezero izolováno osmnácticentimetrovou vrstvou přírodního asfaltu vytěženého v Albánii. Právě tento materiál zvládne odolávat teplotám od -30 až po 60°C. Tedy, aspoň měl by odolávat.

Již pět let po zprovoznění elektrárny se zde objevily první trhliny a v roce 2007 už tato vrstva musela být kvůli havarijnímu stavu rekonstruována.

České vodní elektrárny však nemusí být jen vodním dílem a stavbou produkující energii. Mnohé z nich jsou i zajímavým architektonickým díle. „Určitě tomu tak je, za všechny lze jmenovat třeba Čeňkovu pilu na soutoku Vydry a Křemenné, Městskou elektrárnu v Písku nebo Hučák v Hradci Králové,“ vypočítává Martin Slavík.

I tyto stavby jsou důkazem toho, že vodní energetika má nemalý přesah i do jiných oblastí.