Malé vodné elektrárne – ich uplatnenie v regionálnej energetike

Jeden z limitujúcich faktorov rozvoja ľudskej spoločnosti je dostatok energie. To platí tak pre úroveň svetadielu či štátu, ako aj pre určité územné celky ako regióny, mestá a obce. Počiatky rozvoja regiónov, miest a obcí na Slovensku sa v minulosti viazali najmä na zdroje vodnej energie. Do vývoja vstúpil tiež vynález parného stroja. Až v 90. rokoch 19. storočia po objavení dynama a elektromotora sa začala éra elektrifikácie.

Elektrizačná sústava sa začala budovať až po skončení prvej svetovej vojny, čo bolo spojené tiež so vznikom Československej republiky. Najväčší rozvoj elektrizačnej sústavy bol v druhej polovici dvadsiatych a v tridsiatych rokoch minulého storočia. Dovtedy mestá a obce, ale najmä banské a priemyselné centrá, mali svoje miestne, prípadne regionálne výrobne elektrickej energie.

Boli to v prvom rade vodné elektrárne. Keďže tieto mali obmedzené výkonové možnosti a obmedzenú výrobu elektrickej energie, ktorá bola navyše závislá od premenlivosti prietokov, boli často kombinované s parnými strojmi a s tepelnými elektrárňami. Menšie súkromné podniky využívajúce vodnú energiu (mlyny, píly, jednoduché zariadenia (stupy) na výrobu súkna a pod.) často využívali naďalej len mechanickú energiu získanú z vody vodnými kolesami, prípadne neskôr vodnými turbínami.

Energia získaná z vody teda vo veľkej miere pomáhala pri hospodárskom rozvoji v rozličných odvetviach. Boli to najmä baníctvo, hutníctvo, železiarstvo, priemyselná výroba, ale tiež osvetlenie vo väčších mestách, kúpeľoch, liečebných sanatóriách i jaskyniach. Elektrické pohony sa používali aj v železničnej doprave na lokálnych tratiach do viacerých kúpeľných miest a tiež na lesných železniciach.

Príkladov je veľa. Z oblasti banských prevádzok je to najmä Kremnická kaskáda troch malých vodných elektrární (MVE), zásobená vodou privádzačom z toku Turca (Turčekovský vodovod), ale tiež najstaršie MVE v Smolníku, Žakarovciach a Krompachoch. Z oblasti hutníckej je príkladom sústava MVE pre železiarne v Podbrezovej (Piesok, Podbrezová, Lopej, Dubová a Jasenie). Pre lesné železnice slúžili MVE v Ľubochni a Poprade, pre kúpele MVE v Rajeckých Tepliciach, Korytnici, Trenčianskych Tepliciach, Vyšných Ružbachoch, pre papierne Harmanec to boli MVE Ulmanka, Harmanec I, Harmanec II a Jakub pre papiereň a celulózku MVE Ružomberok a mnoho ďalších. Už v roku 1911 bolo na Slovensku 13 MVE pre verejné zásobovanie elektrickou energiou.

Veľmi rozporuplným bolo pre malé vodné elektrárne obdobie industrializácie národného hospodárstva po roku 1948. Pri koncentrácii priemyslu, likvidácii súkromného podnikania a pri nevhodnom a nekomplexnom hodnotení výroby elektrickej energie v MVE väčšina z nich bola zlikvidovaná alebo aspoň vyradená z prevádzky.
Dnes vidíme, že tieto predtým dobre fungujúce MVE využívajúce miestne vodné zdroje, sa v mnohých prípadoch ešte dajú obnoviť a môžu ďalej slúžiť rozvoju mikroregiónu alebo obci.

Postavenie a funkcie MVE
Postavenie a funkcie MVE možno hodnotiť z rôznych hľadísk. Nakoľko je to stavba vodohospodárska a energetická, jej primárnou funkciou je výroba elektrickej energie.

Pohľad na postavenie a funkcie MVE sa menil s historickým vývojom energetiky. Ako sme už uvádzali, jednými z prvých elektrární na našom území boli práve vodné elektrárne. Energiu dodávali najskôr pre samostatné prevádzky a neskôr po vybudovaní jednotnej elektrizačnej sústavy boli zapojené do tejto sústavy. S postupným zvyšovaním spotreby elektrickej energie sa budovali nové zdroje – či už vodné, tepelné alebo jadrové – výkonovo oveľa väčšie ako 10 MW (výkonová hranica pre MVE podľa veľkosti inštalovaného výkonu).

Zákonite sa preto menilo aj postavenie MVE, ktoré sa stali v podstate doplnkovými zdrojmi. Ich význam je predovšetkým v regio­nálnej energetike – lokálne zlepšujú bilanciu výroby elektrickej energie.

Z hľadiska umiestnenia výroby sa dajú MVE rozdeliť do 3 skupín:
1. MVE, ktoré dodávajú všetku vyrobenú energiu do elektrizačnej sústavy,
2. MVE, ktoré sa využívajú prednostne na krytie vlastnej potreby a iba prebytky sa dodávajú do elektrizačnej sústavy,
3. MVE, ktoré sa využívajú výlučne na krytie vlastnej potreby a nie sú pripojené do elektrizačnej sústavy.

Do 1. skupiny patrí väčšina MVE. Vzhľadom na to, že oblasť výstavby a prevádzky MVE je v zahraničí aj u nás oblasťou pre malých a stredných podnikateľov, sú tieto MVE väčšinou vo vlastníctve fyzických alebo právnických osôb. Príkladom sú novopostavené MVE (po roku 1990) na rieke Váh, Hron, Hornád a pod. Do tejto skupiny patria aj výkonovo najväčšie MVE, ktoré sú vo vlastníctve doteraz dominantného výrobcu elektrickej energie na Slovensku – Slovenských elektrární – Enel, a. s. Ide najmä o MVE pri vyrovnávacích nádržiach Bešeňová a Tvrdošín.

Do 2. skupiny patria MVE zvyčajne vo vlastníctve priemyselných podnikov. V poslednom čase pribudli do tejto kategórie aj MVE na využitie sanačných prietokov na vodárenských nádržiach a na privádzačoch vody z vodárenských nádrží do úpravní vody. Prevádzkované sú obyčajne podnikom povodia, ktorý prevádzkuje aj objekt priehrady, kde si výrobou z MVE kryje prednostne vlastnú spotrebu. Príkladom z posledného obdobia sú MVE pri vodárenskej nádrži Málinec.

Do 3. skupiny patria u nás najmä MVE pri horských chatách. Keďže tu nie je elektrické vedenie, pracujú tieto MVE v samostatnom chode a všetka vyrobená elektrická energia sa používa na vlastnú spotrebu. Príkladom je MVE pri Zamkovského chate v Malej studenej doline vo Vysokých Tatrách, MVE pre lesovňu na Oraviciach atď.

Malá vodná elektráreň v mikroregióne
Uvedieme príklad, ako možno v súčasnosti zakomponovať riešenie MVE do projektu rozvoja mikroregiónu. Je ním pripravované riešenie z obce Bacúch, kde sa práve viac ako 100 rokov staré vodné dielo (tajch) ukazuje ako objekt zasluhujúci si zvýšenú pozornosť a starostlivosť.

Na jeho obnovu a rozšírenie o malú vodnú elektráreň nadväzuje ďalší rozvoj turistického ruchu v mikroregióne, ako je výstavba penziónu, malej výletnej rybárskej reštaurácie, rybníka a pod. Na tejto úlohe sa podieľala aj Katedra hydrotechniky Stavebnej fakulty STU Bratislava v spolupráci so starostom obce niekoľko rokov.

Myšlienkou rozvoja obce Bacúch a jej riešenia ako dediny na európskej úrovni sa obecný úrad zaoberal už dávnejšie. Cieľom je rozvoj ekologickej turistiky v nadväznosti na ostatné prvky rozvoja mikroregiónu. Do konkrétnej formy sa myšlienky dostali až na základe spracovania Územného plánu a jeho aktualizácie v roku 1995. Hlavné smery rozvoja sa následne vyšpecifikovali v dvoch štúdiách. Pri vypracovaní štúdií projektová organizácia úzko spolupracovala s obecným zastupiteľstvom.

Prvá štúdia s názvom Rekreačné centrum Bacúch I bola vypracovaná v roku 1995. V jej obsahu bolo 8 hlavných celkov: rekonštrukcia Bacúšskeho tajchu, MVE Tajch, rybárska reštaurácia Tajch, rybník pod Tajchom, MVE Rybník, plniareň minerálnej vody, penzión Božena a hotel Biela skala. Druhá štúdia s názvom Rekreačné centrum Bacúch II bola ukončená v roku 1996. Patria do nej 2 samostatné celky, a to: Múzeum horehronskej dediny a Športový areál (biatlon – prepojenie s Osrblím, mladé talenty, behy a pod.)

Vodná nádrž spolu s priehradným objektom v Bacúchu (tajch) je zapísaná v zozname kultúrno-technických pamiatok Slovenskej republiky. V roku 1998 mal vodohospodársky objekt 100 rokov od začatia svojej prevádzky.

Pôvodná funkcia tajchu spočívala v nadlepšovaní prietokov Hrona v systéme ďalších podobných objektov. Zvýšené prietoky sa využívali na splavovanie drevnej hmoty k miestam ďalšieho spracovania alebo nakládky na iné dopravné zariadenia.

Rekonštrukcia tajchu
Z doteraz vykonaných geologických prieskumov nevyplývalo, že jestvujúce teleso priehrady je nestabilné. Zvetrané povrchové vrstvy opevnenia na svahoch a korune priehrady nie sú sprievodným znakom nestability, ale sú následkom neprevádzkovania celého vodného diela. Z predpokladanej konštrukcie telesa priehrady a pracovných postupov pri jej výstavbe (1881 – 1896) sa skôr javí nevhodný akýkoľvek stavebný zásah väčšieho rozsahu do tohto telesa, ktorý môže následne vyvolať nestabilitu. Pohľad z návodnej strany na teleso priehrady pri súčasnom stave je na obr. 1.

Hlavným problémom sa javia priesaky podložím a telesom priehrady. Preto je potrebné vykonať na ujasnenie týchto problémov doplnkový geologický prieskum a až potom sa bude môcť rozhodnúť a projekčne pripraviť spôsob opravy. Pritom sa musí prihliadať aj na historickú hodnotu tohto vodného diela, a preto by sa nemal zmeniť jeho vzhľad vrátane drevenej nadstavby (pohľad zo vzdušnej strany – pôvodný stav – obr. 2 a súčasný stav – obr. 3).

MVE Tajch
Prvoradým predpokladom výstavby MVE pri tajchu je rekonštrukcia priehradného telesa a obnovenie manipulačnej budovy. Samotná strojovňa MVE by mala byť umiestnená na ľavom brehu potoka asi 25 m pod pätou priehrady. Predpokladá sa, že architektonický návrh budovy bude obdobný ako pôvodná stavba manipulačného objektu na korune priehrady. Odber vody na energetické využitie sa uvažuje v predpolí ľavého dnového výpustu, v ktorom sa bude viesť prívodné oceľové potrubie. Odpadový kanál od MVE sa vyústi do koryta toku pod priehradou.

Základné parametre navrhovanej MVE Tajch sú:

• hrubý spád – 12,5 m,
• maximálna hltnosť turbíny – 0,7 m3/s,
• predpokladaný výkon hydroagregátu – 55 kW.

MVE Rybník
Pod Bacúšskym tajchom sa plánuje výstavba malej vodnej nádržky, ktorá má slúžiť pre studenochovné rybnikárstvo. Takto vytvorený stupeň doplnený derivačným privádzačom ponúka ďalšiu možnosť výstavby MVE. Základné parametre navrhovanej MVE Rybník sú:

• hrubý spád – 11,0 m,
• maximálna hltnosť turbíny – 0,45 m3/s,
• predpokladaný výkon hydroagregátu – 32 kW.

Záver
Tieto dve navrhované MVE by svojimi výkonmi a výrobou elektrickej energie veľkou mierou prispeli k hospodárnej prevádzke plánovaných objektov cestovného ruchu, ako budú penzión, rybárska reštaurácia, prípadne osvetlenie obce a pod. Celý plánovaný komplex v popredí s rekonštruovaným tajchom, vodnou plochou s možnosťami rybolovu a MVE by mali byť lákadlom pre turistov či už domácich, alebo zahraničných. To by pre mikroregión znamenalo aj vytvorenie nových pracovných miest najmä v oblasti cestovného ruchu a služieb a prílev financií.

prof. Ing. Peter Dušička, PhD., doc. Ing. Tomáš Hodák, PhD., Ing. Peter Šulek, PhD.
Foto: archív autorov

Autori pôsobia na Katedre hydrotechniky Stavebnej fakulty STU v Bratislave.

Článok bol uverejnený v časopise Inžinierske stavby/Inženýrské stavby.