Vodná energia

Vodná energia má tiež svoj pôvod v energii dopadajúcej na Zem zo Slnka. Slnečná energia spôsobuje vyparovanie vody z oceánov, morí, jazier a vodných tokov. Vodné pary sa presúvajú nad zemským povrchom a ich ochladzovanie vedie ku kondenzácii a zrážkam. Tie zaisťujú vytváranie potenciálnej energie vysoko položených zdrojov vody, ktorá sa mení na kinetickú energiu pohybom v riekach. Kinetická energia vody sa bežne využíva na výrobu elektrickej energie vo vodných elektrárňach. Technológia využívania vodnej energie je najrozvinutejšou medzi obnoviteľnými zdrojmi.
Celosvetovo pokrýva viac ako 18% vyrobenej elektrickej energie a je súčasne najvýznamnejším obnoviteľným zdrojom energie (podiel výroby elektriny z iných obnoviteľných zdrojov je len 1,1%). Každoročne sa vo vodných elektrárňach vyrobí 2100 miliárd kWh elektriny. Je to viac, ako sa jej vyrába v jadrových elektrárňach. Celkový využiteľný potenciál, ktorý zahrňuje len relatívne veľké zdroje (nad 10 MW), je však oveľa väčší a odhaduje sa na 14900 mld. kWh. Vodná energia je prakticky jediným obnoviteľným zdrojom energie, ktorý sa v širšej miere využíva aj u nás. V roku 1996 sa z vodnej energie na Slovensku vyrobilo viac ako 4,4 miliardy kWh, čo je približne 15% našej spotreby .

Vodná energia má mnoho výhod. Z najdôležitejších je možné uviesť :
* Vodné elektrárne majú dlhú životnosť, pričom niektoré z nich pracujú 70 a viac rokov.
* Napriek dlhej návratnosti vložených investícií (10-15 rokov) sa v dôsledku nízkych prevádzkových nákladov a dlhej životnosti dosahuje vysoké zhodnotenie investícií.
* Z hľadiska rýchleho pokrývania zmien záťaže je vodná energia veľmi flexibilná, čo je dôležité pre integrované elektrárenské systémy.

Jednou z nevýhod veľkých vodných elektrární (s výkonom nad 10 MW) je, že ich budovanie môžu sprevádzať negatívne dopady na okolité prostredie. Na rozdiel od veľkých vodných diel malé vodné elektrárne (s výkonom do 10 MW) nepredstavujú až taký veľký zásah do prírody. Súvisí to aj s ich konštrukciou. Väčšina z nich je tzv. prietokového typu, čo znamená, že nemajú žiadny rezervoár vody a elektrinu vyrábajú vtedy, keď vodný tok má dostatočný prietok.

Malé vodné elektrárne majú rôznu konfiguráciu vzhľadom na výšku spádu vodného toku. Diela, ktoré využívajú veľké spády, sú charakteristické pre horské oblasti a v dôsledku skutočnosti, že na daný výkon potrebujú menšie množstvo vody (prietok), bývajú aj lacnejšie. Elektrárne využívajúce nižšie spády sa budujú prevažne v údoliach a na rozdiel od vyššie uvedených diel nepotrebujú tlakové potrubia a niekedy ani prívodný kanál.

Potenciálna výroba energie v malých vodných elektrárňach je veľmi zaujímavá. V typickej malej vodnej elektrárni využívajúcej spád 1 meter je každý liter vody pretekajúci turbínou za sekundu schopný ročne vyrobiť 20 - 30 kWh elektrickej energie. Spád 10 metrov napr. znamená, že ročne je pri takomto prietoku možné vyrobiť až 300 kWh. Rovnaké množstvo elektriny je možné vyrobiť pri spáde 1 meter a prietoku 10 litrov za sekundu.

ENERGIA MORSKÝCH VĹN

Iným zdrojom vodnej energie, ktorý však nemá význam v našich podmienkach, je energia morských vĺn, ktorá je takisto obnoviteľným zdrojom použiteľným na výrobu elektriny. Táto energia vzniká účinkom slnečného žiarenia, ktoré zohrieva vzduch, pričom vzniká vietor, a ten spôsobuje vlny na moriach. Energia vĺn sa mení z miesta na miesto a vo všeobecnosti je možné povedať, že čím je vzdialenosť od rovníka väčšia, tým väčšia je aj energia morských vĺn. Ukazuje sa, že táto energia má z celosvetového hľadiska veľký potenciál. Pri priemernej účinnosti asi 25% a pri využití len najvýhodnejších lokalít predstavujúcich 4% celkového potenciálu, ktoré by bolo možné využiť v najbližších 50 rokoch, by energia morských vĺn mohla pokryť asi 1% celosvetovej spotreby elektriny, čo predstavuje približne 100 tisíc MW výkonu.

Vývoj týchto elektrární prebieha hlavne v krajinách ako sú Japonsko, Veľká Británia, Írsko, Nórsko a Dánsko. Existujúce zariadenia majú však stále charakter prototypov. V súčasnosti sa zvažujú dva hlavné typy zariadení umiestnené blízko pri pobreží resp. vo vzdialenosti niekoľko kilometrov od pobrežia v hlbokých vodách. Zariadenia blízko pobrežia sú založené na princípe oscilujúceho stĺpca vody umiestneného vo veľkej komore (podobné prevrátenému poháru), ktorý má otvory pre vlny a vzduchovú turbínu namontovanú vo vrchnej časti zariadenia. Keď vlny vstúpia do zariadenia, dôjde ku stlačeniu vzduchu v ňom, pričom tento tlak sa prenáša na vzduchovú turbínu vyrábajúcu elektrinu. Pilotné elektrárne tohto typu boli skonštruované v Japonsku, Indii, Anglicku a Nórsku.

ENERGIA MORSKÉHO PRÍLIVU
Ďalšiu technológiu využitia vodnej energie morí a oceánov na výrobu elektriny predstavujú tzv. prílivové elektrárne pracujúce na princípe zachytávania vody pri vysokom prílive. Voda, ktorá sa nahromadí v bazéne počas prílivu, sa počas odlivu vypúšťa cez bariéru, v ktorej sú inštalované turbíny. Teoreticky je tieto turbíny možné využívať v oboch smeroch, ale prakticky sa využívajú len pri odlive. Takéto elektrárne sú úspešne prevádzkované vo Francúzsku (240 MW na rieke La Rance -obr. vedľa), v Ruskej federácii a Číne. V súčasnosti sa pripravuje viacero projektov, ktoré však môžu využiť len veľmi malú časť tohto obrovského zdroja s odhadovanou kapacitou 3 milióny MW.

Veľké prílivové elektrárne však predstavujú, podobne ako veľké hydroelektrárne, aj značné environmentálne problémy. Zmeny vyvolané regulovaním prílivu a odlivu cestou stavania bariér môžu mať vplyv na okolité prostredie. Vybudované hrádze totiž zvyšujú obsah solí vo vode, podobne ako zvyšujú sedimentáciu a koncentráciu iných škodlivín. Iné technológie využívajúce energiu morí ako napr. projekt využitia tepelného gradientu v oceánoch sú v súčasnosti len v štádiu zvažovania.