Původ energie vody spočívá ve slunečním záření, které vodní masy
absorbují. Sluneční záření (resp. tok fotonů) rozkmitá molekuly vody, a tím
vodu ohřívá. Část energie se ve formě tepla akumuluje do vody. Ohřátá voda
oceánů se odpaří a ve formě oblaků se dostává nad pevninu, kde následně spadne
jako déšť nebo sníh. Tento jev se nazývá koloběh vody. Energie vodních toků na
Zemi se odhaduje na cca 9 TW. Je samozřejmé, že jí nelze využít na 100 %, ale
význam využívání energie vody je velký, i když v geografických podmínkách naší
země nemůže dosáhnout velkého objemu. Zatím pomineme možnost přímého využití
tepla vody oceánů a osvěžíme si poznatky o využití gravitační energie vody.
Gravitační energie vody je úspěšně využívána už tisíce let k pohonu
vodních kol. Jejich účinnost je poměrně vysoká. Vodní kola se využívala k
přímému (mechanickému) pohonu (např. mlýnů, pil aj.). Problémem bylo, že každá
z činností musela být provozována přímo u vodního toku. K výraznému posunu ve
využití vodní energie došlo později, když bylo možno přeměnit vodní energii v
energii elektrickou. Pohybovou a potenciální energii vody využívají vodní
motory (turbiny). Dnes už asi výhradně k výrobě elektrické energie, a to jak ve
vodních elektrárnách (VE), tak i v malých vodních elektrárnách (MVE). Z
dostupných zdrojů vyplývá, že v současné době je instalován výkon cca 725 MWe
(VE) a 75 MWe (MVE).
Vodní kolo na horní vodu
Dřívější vodní kola byla nahrazena vodními turbinami, spojenými s
generátory elektrického proudu (turbogenerátory). I když vodní kola vykazovala
poměrně dobrou účinnost, nynější turbiny dosahují velmi vysoké účinnosti až
93%. Přesto, že se věnuje využívání vodní energie značná pozornost, není v
našich podmínkách důvod k přehnanému optimizmu. Množství vody ani spády řek
naší země nejsou pro budování nových kapacit příliš příznivé. Východiskem jistě
budou údržba a modernizace stávajících vodních děl. Nejčastěji používanými
turbinami jsou Kaplanova a Francisova turbína. Výběr je závislý na podmínkách
použití (průtoku, spádu aj.).
Významnou výhodou využití vodní energie je rychlost, jakou lze
docílit 100 % výkonu v průběhu několika minut, což je u jiných zdrojů takřka
vyloučeno. Tato vlastnost se využívá v době maximálního odběru elektrické
energie. K tomu slouží tzv. přečerpávací vodní elektrárny, které jsou vybaveny
níže a výše položenou nádrží. Princip činnosti spočívá v tom, že v době, kdy je
spotřeba elektrické energie minimální, se z níže položené nádrže (přehrady)
čerpá voda do výše položené nádrže, kde je voda k dispozici pro využití ve
špičce. K čerpání vody se využívá turbiny s reverzním chodem (s přestavitelnými
lopatkami).
Obrázek přečerpávací vodní elektrárny
Z ekologického hlediska představuje využití energie vody přínos pro
životní prostředí. Důvodem je skutečnost, že se jedná o bezodpadové
technologie, tj. při využití energie vody nevznikají žádné zplodiny ani jiný
odpad,…
