MVE Hronská Dúbrava a Stará Ľubovňa

V čase získavania elektrickej energie z alternatívnych prírodných zdrojov sú jednou z možností vodné toky. Výnimkou v súčasnosti nie sú rieky Hron a Poprad, ktorých energetický potenciál nie je plnohodnotne využitý. Samozrejme, toto využitie musí byť v súlade so zákonom o ochrane prírody a s požiadavkami ochranárskych združení, správcov tokov a v neposlednom rade so Slovenským rybárskym zväzom. Dôležité je preto pred začatím stavebných prác a vydaním stavebného povolenia zapracovať pripomienky uvedených organizácií v projekte na stavebné povolenie tak, aby pri odsúhlasení realizačnej dokumentácie nenastali rozpory, ktoré by ovplyvnili samotnú realizáciu stavby a v konečnom dôsledku aj sprevádzkovanie diela.

MVE Hronská Dúbrava
MVE ako celok zasahuje do existujúceho koryta rieky Hron s hydrouzlom v riečnom kilometri 143,110 v katastri obcí Hronská Dúbrava, Jalná, Trnavá Hora a je situovaná medzi železničnou stanicou Hronská Dúbrava a rýchlostnou cestou I/50. Stavba ako celok zaberá 99 244 m² pôdy, z čoho trvalý záber je 19 703 m², a pozostáva zo stavebných objektov (stavebná časť) a prevádzkových súborov (technologická časť).
Samotná výstavba sa začala v marci 2010. Po prevzatí staveniska a vytýčení objektov stavebného diela sa uskutočnil dendrologický prieskum na zabezpečenie náhradnej výsadby, po ktorom sa na základe povolenia vyrúbali stromy a kroviny v záujmovom území. Drevný materiál, ktorý bol majetkom vlastníkov pozemkov, sa uskladnil. Následne sa po vytýčení hlavných objektov hydrouzla – budovy MVE a hate – pristúpilo k ich budovaniu.

Keďže samotný hydrouzol sa nachádza priamo v toku rieky, práce sa museli rozdeliť do dvoch etáp. V prvej sa zrealizovala budova MVE na pravom brehu rieky vrátane dvoch haťových polí a štrkového priepustu, v druhej etape sa po odhradení a prepustení vody cez dve pravé haťové polia vybudovali dve ľavé haťové polia vrátane biokoridoru. Celý hydrouzol (elektráreň a hať) sa realizoval pod ochranou štetovnicových stien zarazených do nepriepustného podložia, ako aj so zabezpečením stredovej štetovnicovej steny v pilieri medzi druhým a tretím haťovým poľom a s podpornou konštrukciou z valcovaných profilov z vnútornej strany stredového piliera, a to pre tlak vody z dôvodu zúženého profilu vodného toku, ako aj pre nemožnosť zaraziť túto štetovnicovú stenu do podložia z dolomitu. Štetovnicová stena sa následne ukotvila privarením k sústave mikropilót navŕtaných do dolomitického podložia. V prvej etape sa stavebná jama chránila zarážaním štetovníc priamo z terénu v mieste budovy elektrárne, ďalšia časť štetovníc sa v mieste dvoch pravých haťových polí zarazila z ohrádzok zrealizovaných z výkopov budovy MVE, respektíve z vyťaženého materiálu z prehĺbenia koryta rieky. Po vybudovaní ochrany stavebnej jamy prvej etapy formou štetovníc a ochranných ohrádzok do výšky stanovenej projektom sa materiál nasypal ešte vyššie tak, aby nebolo ohrozené okolité územie, a to so zreteľom na vodné stavy z roku 2009 a v zmysle odsúhlaseného protipovodňového plánu stavby. To isté sa aplikovalo aj v druhej etape vrátane opevnenia lomovým kameňom a betónovými panelmi.

Objekt MVE
Po vybudovaní ochrany stavebnej jamy prvej etapy sa začali samotné výkopové práce (budova MVE a dve pravé polia hate). Hladina vody sa postupne znižovala na úroveň zá­kladovej škáry uvedených objektov, pričom drenážny systém stavebnej jamy sa zrealizoval ako trvalý so zaústením do čerpacích studní. Z nich sa vyčerpávala voda cez separátor jemných častíc naspäť do Hrona. Prácam na založení objektu sa prikladala najväčšia vážnosť, pretože ich dobré vyhotovenie malo vplyv na rýchle a kvalitné založenie stavebných objektov a ďalší postup stavebných prác podľa stanoveného harmonogramu.

Objekt MVE je železobetónový, založený na základovej doske z vodostavebného betónu po úroveň 100-ročnej vody. Riešil sa monoliticky a od tejto výšky ide o kombináciu stĺpovej prefabrikácie s konzolami na uloženie žeriavovej dráhy s monolitickými stenami medzi stĺpmi po spodnú úroveň strechy. Celá budova MVE – vonkajšia aj vnútorná časť stien – je z pohľadového betónu. Počas realizácie jednotlivých betónových konštrukcií budovy MVE a hate prebiehala združená montáž niektorých technologických prvkov, t. j. ich osadenie pred betonážou. Takto sa napríklad počas výstavby zabudovávali kompletné rámy hradení do základových dosiek pred vtokom za výtokom z turbín, pred klapkami a za klapkami hate a do základových dosiek hate. Do prepadovej strany hate (Jamborov prah) sa pred betonážou osadili tesniace prahy klapiek, do pilierov hate sa osadili štíty klapiek a pred betonážou jednotlivých lamiel budovy MVE sa osadili oceľové vtoky a výtoky z elektrárne – savky.

Strecha budovy MVE je oceľová, s plechovou profilovou krytinou. MVE je príhaťová, nízkotlaková. Technologické vybavenie pozostáva z troch Kaplanových turbín s maximálnym spoločným výkonom 1,407 MW. Hltnosť troch turbín v súbehu je maximálne 48 m³/s, prietok jednou turbínou je 6,0 až 18,0 m³/s. Pred samotným nátokom do MVE sú osadené hrubé hrablice s hornou stenou a pred každou turbínou na jemných hrabliciach je čistiaci stroj, ktorý sa ovláda z dozorne v dome obsluhy alebo ručne prostredníctvom hydraulických agregátov umiestnených v budove MVE. Oplach žľabu za jemnými hrablicami je zabezpečený prívodom vody z čerpadla, ktoré je riadené automatikou čistiacich strojov. Súčasťou elektrotechnologických zariadení MVE sú aj tri transformátory vrátane rozvádzačov zabezpečených ochrannými kobkami z bezpečnostného pletiva.

Základné údaje Objednávateľ: Hydro-Energy, a. s., Bratislava Zhotovovateľ: Váhostav – SK, a. s., Žilina Projektant: LDC Design Zvolen, Ing. Jozef Lahký Stavbyvedúci zhotovovateľa: Tomáš Janči Začiatok stavby: marec 2010 Ukončenie stavby: december 2011

Objektová skladba Stavebná časť Hať – štyri haťové polia s hydraulicky ovládanými klapkami š 12 × h 2,7 m, štrkový priepust 3,0 × 2,4 m vrátane stavidla; hať je dimenzovaná na Q100 = 900 m3/s. Biokoridor – komôrkový, kombinácia železobetónu a lomového kameňa, 17 komôrok, dĺžka 94 m; prekonáva výšku 4,5 m; optimálny prietok 0,546 – 0,750 m3/s, maximálny prietok prevedený cez biokoridor je 1,63 m3/s. Úprava koryta – pod stupňom – úprava brehov vyťaženým materiálom a lomovým kameňom 908 m, nad stupňom – úprava brehov vyťaženým materiálom a lomovým kameňom v dĺžke 658 m vrátane zvýšenia hrádze na pravej strane v dĺžke 319 m. Odvodňovací rigol a odvodňovací drén – slúžia na odvedenie priesakových a povrchových vôd otvoreným rigolom alebo potrubím z pravej strany pred haťou a sú zaústené s výtokom do vodného toku v pravom výtokovom pilieri budovy MVE. Vodná elektráreň – príhaťová, nízkotlaková; 3 ks Kaplanových turbín s celkovým výkonom 1,407 MW; maximálna hutnosť turbín 48 m3/s; pri spáde 3,70 – 4,60 m. Terénne úpravy – náhradná výsadba a zatrávnenie. Dom obsluhy – jeho súčasťou je dozorňa, z ktorej sa zabezpečuje riadenie chodu MVE, meranie a regulácia, ako aj prenos dát na dispečing SSE. Vyvedenie výkonu – napojenie na distribučnú sieť SSE z budovy MVE. Preložka kábla SSE – prekládka kábla pod haťou z dôvodu prehĺbenia koryta pod haťou. Dôležité čísla stavebnej časti Výkopy: 100 700 m3 Násypy: 70 218 m3 Betón: 5 741 m3 Štetovnice: 1 200 m3 Lomový kameň: 7 020 m3 Prevádzkové súbory Hradenie hate (klapky, stavidlo, provizórne hradenia) Strojová časť MVE (turbíny, čistiace stroje, jemné hrablice, hydraulické agregáty) Energetika MVE (trafá, generátory, rozvádzače) Riadiaci systém (meranie a regulácia, riadenie, prenos dát)

Objekt hate
Objekt hate tvoria štyri haťové polia, hradené hydraulickými klapkami so šírkou 12,0 m a výškou 2,70 m, ktoré sa ovládajú z dozorne pomocou hydraulických agregátov umiestnených v budove MVE. Haťové klapky na Jamborovom prahu sú tesnené tesniacim prahom, klapky na bočných stenách sú tesnené teflónovými tesneniami – keďže nenamŕzajú, netreba vyhrievať bočné štíty klapiek. Súčasťou hate je aj štrkový priepust so stavidlom s rozmermi 3,0 × 2,4 m. Celková šírka hate je 57,40 m. Dve pravé polia hate vrátane štrkového priepustu sa zrealizovali v prvej etape prác, tretie a štvrté haťové pole vrátane biokoridoru sa zrealizovalo po odhradení prvého a druhého haťového poľa a po namontovaní a odskúšaní klapiek polí, ktoré sa následne spustili pred prevedením vody cez polia. Ešte pred prepustením vody sa muselo vybudovať provizórne premostenie pred pravými poľami hate, pretože na realizáciu druhej etapy nebol možný prístup z ľavej strany. Následne sa ohrádzky odkopali a premiestnili na realizáciu druhej etapy, respektíve sa doplnili materiálom z prehĺbenia koryta, zahradili sa a utesnili aj vtoky a výtoky z turbín a začali sa práce spojené s razením štetovníc, s prácami totožnými na realizácii hate v prvej etape a prácami na biokoridore. Po ukončení prác druhej etapy vrátane odskúšania klapiek a ich spustení sa hrádzky odkopali, štetovnice vytiahli a provizórne premostenie sa zdemontovalo. Následne celý tok rieky Hron pretekal ponad spustené klapky všetkých štyroch haťových polí. Pravý a ľavý breh sa na potreby prevádzky prepojili oceľovou lávkou prechádzajúcou ponad vtokový objekt budovy MVE, ponad všetky štyri haťové polia a končiacou sa za biokoridorom.

Treba povedať, že pri zemných prácach vznikol veľký prebytok vyťaženého materiálu, ktorý sa uskladnil na skládku určenú správcom toku. Hať je nadimenzovaná na 100-ročnú vodu s prietokom Q100 = 900 m3/s. Biokoridor na ľavej strane hydrouzla, ktorý zabezpečuje migráciu rýb, je komôrkový (17 komôrok) a prekonáva výškový rozdiel 4,5 m. Jeho dĺžka je 94 m, šírka dna je 2,5 m, optimálny prietok Q = 0,546 – 0,750 m3/s pri rýchlosti 0,80 – 0,88 m/s a je vybudovaný kombináciou železobetónu a lomového kameňa. Ryby sa do biokoridoru navádzajú potrubím odoberajúcim vodu z hornej hladiny. Prietok do biokoridoru je regulovateľný ručným stavidlom na vtokovom objekte biokoridoru.

Ďalšie objekty
Ďalšími objektmi tohto vodného diela sú úprava koryta (pod a nad stupňom), hrádzový výpust, úprava odvodňovacieho rigolu, odvodňovací drén, terénne úpravy, dom obsluhy, vyvedenie výkonu a preložka kábla Stredoslovenskej energetiky (SSE). V dome obsluhy sa nachádza dozorňa, z ktorej sa riadi celý chod vodného diela a údaje sa prenášajú na dispečing SSE. Riadenie prevádzky MVE prebieha v automatickom režime s občasnou obsluhou.

Stavba sa ukončila preberacím konaním v decembri 2011, t. j. 21 mesiacov po vykonaní všetkých funkčných skúšok. Kolaudačným rozhodnutím sa spustila do prevádzky s napojením na elektrickú sieť SSE. Stavba sa zrealizovala v zmluvnom termíne, a to aj napriek zlým klimatickým podmienkam a zvýšeným prietokom v zúženom profile, spôsobeným dažďovými zrážkami na Hrone a jeho prítokom.

Paradoxom v súčasnosti je, že po sprevádzkovaní vodného diela je vodných zrážok podstatne menej, v dôsledku čoho sa oproti minulým obdobiam znížili prietoky. Preto potenciál elektrárne s predpokladanou ročnou výrobou elektrickej energie 7 200 MWh nie je využitý.

Generálnym dodávateľom stavby, ktorá bola vyhotovená v zmysle zmluvných podmienok FIDIC – červená kniha, je spoločnosť Váhostav – SK, a. s., Žilina.

Základné údaje Konečný objednávateľ: Elpo, s. r. o., ­Stará Ľubovňa Zhotovovateľ stavebnej časti: Váhostav – SK, a. s., Žilina Stavbyvedúci zhotovovateľa: Martin Janík Projektant: LDC Design Zvolen, Ing. Jozef Lahký Začiatok stavby: október 2010 Ukončenie stavby: apríl 2012

Objektová skladba stavebnej časti Hať – dvojpoľová železobetónová s hydraulickými klapkami š 15 × h 2,6 m, ovládaná hydraulicky so štrkovým priepustom s priemerom 1 200 mm, dimenzovaná na prietok Q100 = 750 m3/s. Biokoridor – komôrkový z lomového kameňa s dĺžkou 70,52 m, prekonávajúci výškový rozdiel 3,75 m; skutočný prietok 0,41 m3/s pri rýchlosti 1,56 až 2,0 m3/s. Budova MVE – železobetónová, dve Kaplanove turbíny so spoločným výkonom 0,49 MW pri prietoku minimálne 4,56, maximálne 18,2 m3/s pri čistom spáde 3,16 m, dva čistiace stroje ovládané hydraulicky, jedno trafo, rozvádzače. Ľavostranná ochranná hrádza s dĺžkou 166 m, opevnená lomovým kameňom. Prečistenie dna rieky pod MVE s dĺžkou 220 m vrátane opevnenia ľavej a pravej strany toku lomovým kameňom. Lávka pre peších spájajúca pravý a ľavý breh cez vtokový objekt MVE a hať na prevádzku. Vyvedenie výkonu – napojenie od trafa MVE káblom v zemi na vzdušnú sieť distribútora VSE. Terénne úpravy – oplotenie budovy MVE, asfaltové spevnené plochy.

MVE Stará Ľubovňa
Malá vodná elektráreň Stará Ľubovňa je si­tuovaná na rieke Poprad v katastrálnom území mesta Stará Ľubovňa v riečnom kilometri 64,85. MVE je príhaťová, nízkotlaková. Objekt MVE a samotnej hate je založený pod ochranou štetovnicových stien zarazených do nepriepustného podložia a zaistených rozperným systémom z oceľových profilov. Keďže hať aj budova sa nachádzajú priamo na vodnom toku, štetovnice opevnené kameňom a betónovými panelmi sa zarážali do nepriepustného podložia z nasypaných hrádzok do výšky stanovenej projektom a zohľadňujúcej pripomienky správcu vodného toku.

Budova MVE je situovaná na ľavom brehu rieky a má železobetónovú konštrukciu. Založená je na základovej doske, pred ktorej realizáciou bola nevyhnutná výmena neúnosného podložia. Vonkajšia fasáda je obložená doskami na báze PVC a dreva. Objekt je architektonicky zladený s pozadím hradu Stará Ľubovňa. Konštrukcia strechy je oceľová, vybavená svetlíkmi a otvormi na prípadnú manipuláciu s časťami turbíny, krytina je na báze bitúmenu. Vnútri budovy sa nachádza dozorňa a hygienické zariadenie s napojením na vonkajší septik. Celá konštrukcia budovy je železobetónová, vodotesná po hladinu 100-ročnej vody. Od tejto výšky je kombináciou stĺpovej prefabrikácie s konzolami na uloženie žeriavovej dráhy so stenami z monolitického betónu. Povrchy vnútorných stien aj podláh sú upravené bezprašným náterom.

Realizácia samotného hydrouzla (budova MVE a hať) prebiehala vo dvoch etapách a začala sa v októbri 2010. V prvej etape sa vybudovala samotná budova MVE a ľavá strana hate. Prietok v rieke bol zúžený v polovičnom profile. Po zrealizovaní prvej etapy, osadení klapky v ľavom haťovom poli, po jej spustení a uzatvorení vtokov a výtokov z budovy MVE pomocou hradení a stavidiel sa voda prepustila cez nové haťové pole. Následne sa totožný postup ochrany stavebnej jamy zopakoval aj pri výstavbe pravého haťového poľa.
Zabudovanie technologických zariadení v budove MVE prebiehalo formou zálievok (vtoky, výtoky, osadenie turbín, rámy stavidiel a hradení), kde sa po osadení technologických prvkov elektrárne a hate zrealizovali stavebné konštrukcie, respektíve ich zálievky. Samotná technológia MVE pozostáva z dvoch Kaplanových turbín so spoločným výkonom 0,49 MW. Prietok dvoch turbín je minimálne 4,56 m3/s, maximálne18,2 m³/s pri čistom spáde 3,16 m. Ďalej pozostáva z dvoch generátorov a jedného transformátora na vyvedenie výkonu vrátane rozvádzačov a dvoch čistiacich strojov ovládaných hydraulickými agregátmi v automatickom režime znútra budovy MVE. Oplach nečistôt zo žľabu za čistiacimi strojmi je zabezpečený ponorným čerpadlom a rozvodmi vody od neho do žľabu. Takzvaná čistá časť technológie – generátory, elektročasť a hydraulika – sa montovala po realizácii bezprašných náterov.

Súčasťou vnútorného zariadenia budovy je aj mostový žeriav s nosnosťou 8 ton a odlučovač ropných látok, cez ktorý je zabezpečené vyčerpanie vody z budovy pri prípadných opravách turbíny. Všetky prvky elektrárne a hate vrátane prenosu dát a MaR  sa ovládajú z dozorne, obsluha sa vykonáva automaticky s dozorom.
Objekt hate sa realizoval vo dvoch etapách. Má dve haťové polia s hydraulicky ovládanými klapkami so šírkou 15,0 m a výškou 2,6 m, ovládané hydraulickými agregátmi z budovy MVE prostredníctvom riadenia z dozorne. Súčasťou hate je štrkový priepust s priemerom 1 200 mm, situovaný v ľavom pilieri haťového poľa a vybavený stavidlom s ručným ovládaním. Bočné tesnenia klapiek haťových polí sú zabezpečené teflónovými tesneniami bočných rámov klapiek osadených do stien, ako aj osadením tesniacich prahov klapiek do Jamborovho prahu a následne ich zálievkami. Hať je dimenzovaná na prietok Q100 = 750 m3/s.

Významnou súčasťou hydrouzla je biokoridor, pri ktorého realizácii sa do projektov zapracovali požiadavky Slovenského rybárskeho zväzu, zabezpečujúceho migráciu rýb v toku rieky Poprad. Samotný objekt z lomového kameňa je vybudovaný medzi pravým poľom trate a jestvujúcou pravobrežnou ochrannou hrádzou. Dĺžka biokoridoru je 70,52 m, pätnásť komôrok prekonáva výšku 3,75 m. Prietok je navrhovaný od 0,3 do 0,5 m³/s a je regulovateľný ručným stavidlom na vtokovom objekte biokoridoru. Skutočný prietok v biokoridore je navrhovaný na 0,41 m³/s pri rýchlosti 1,56 až 2,0 m³/s. Ako neoddeliteľnú súčasť tejto stavby treba spomenúť aj zriadenie ľavobrežnej ochrannej hrádze pred haťou v dĺžke 166 m vrátane obloženia pravej a ľavej strany hrádze pred haťou v tejto dĺžke lomovým kameňom, prehĺbenie dna pod haťou v dĺžke 220 m a opevnenie brehov lomovým kameňom. Ďalšími súčasťami stavby sú terénne úpravy, vyvedenie výkonu do siete 22 kV a lávka pre peších.

Stavba bola ukončená preberacím konaním a následne spustená do prevádzky kolaudačným rozhodnutím v apríli 2012, a to po vykonaní funkčných skúšok. Realizovala sa v ťažkých klimatických a hydrologických podmienkach tejto časti Slovenska, pričom pri realizácii jednotlivých konštrukčných prvkov sa rešpektovali všetky technologické postupy a BoZP – to všetko s vyvinutím maximálneho úsilia pracovníkov firmy Váhostav – SK, a. s., Žilina a s využitím stavebných technológií firmy. Stavba sa realizovala podľa zmluvných podmienok FIDIC – červená kniha.

V súčasnosti funguje elektráreň v nepretržitej prevádzke, mínusom je len nedostatočná výroba elektrickej energie, ktorá je spôsobená suchým obdobím a nedostatkom vodných zrážok, z čoho vyplýva nízky prietok v rieke Poprad. To je však v roku 2012 problém väčšiny MVE na Slovensku.

TEXT: Ing. Ján Virostko, Tomáš Janči, Martin Janík
FOTO: Váhostav – SK

Ján Virostko je riaditeľ sekcie vodohospodárskych a ekologických stavieb v spoločnosti Váhostav – SK, a. s., Žilina.

Tomáš Janči je stavbyvedúci MVE Hronská Dúbrava a pracuje v spoločnosti Váhostav – SK, a. s., Žilina.

Martin Janík je stavbyvedúci MVE Stará Ľubovňa a pracuje v spoločnosti Váhostav – SK, a. s., Žilina.

Článok bol uverejnený v časopise Inžinierske stavby/Inženýrské stavby.