CO PROZRADILA KONFERENCE WAWE & TIDAL 2017 V LONDÝNĚ
Ze stovky míst, kde by se dalo ekonomicky využít potenciální energie přílivů na mořích a oceánech, čerpají slapovou energii zatím jen tři elektrárny – ve Francii, Kanadě a Jižní Koreji. Překvapující řešení ale nabízejí i experimentální turbojednotky v lagunách nebo zavěšené v zálivech na mosty či bariéry, na jejichž vývoji se nejnověji podílejí i čeští technici. V pořadí již 13. mezinárodní konference WAWE & Tidal 2017 nedávno v Londýně upozornila, že zájem o menší i velké projekty přílivových elektráren díky novým koncepcím turbín šetřících mořské živočichy v 10 geograficky nejpříhodnějších oblastech naší planety značně vzrostl. V roce 2030 by jejich výkon mohl dosáhnout až 30 000 MW!
ZAČALO TO U PŘÍLIVOVÝCH MLÝNŮ
Teprve začátkem 13. století na vhodných místech pobřeží Francie, Itálie a Portugalska dokázali lidé dvakrát denně střídajícího se rozdílu hladin využít ke stavbě přílivových mlýnů. Přílivovou vlnu zachytili do nádrže na břehu a při odlivu ji vypouštěli přes mlýnská kola.
K výrobě elektřiny toho poprvé na světě využila anglická Hydro Station v Cheshire (624 kW) roku 1913. V průmyslovém měřítku to ale bylo možné jen v místech s rozdílem hladin alespoň 6 m, kde záliv nebo tvar pobřeží umožňují technicky i ekonomicky vybudovat přehradu. Studie a projekty narážely od začátku na to, že vrtule turbín nesmějí bránit migraci úhořů, lososů a ploutvonožců. Teprve nejnovější instalace detektorů s technologií TriTech na pokusných typech současných turbín umožňuje sledovat chování mořských živočichů v blízkosti turbínových lopatek a jejich tvarem i rychlostí je ochránit.
Ve srovnání s rychle přibývajícími větrnými a solárními elektrárnami na pobřežích přílivové elektrárny nabízejí dvě přednosti: příliv a odliv je v daném místě přesně předpověditelný a hrázové elektrárny s reverzibilním turbosoustrojím dokážou energii podle potřeby sítě i akumulovat po způsobu přečerpávacích elektráren.
LA RANCE PŘEKONALA PŘEDSTAVY ENERGETIKŮ
První velká přílivová elektrárna La Rance, uvedená do provozu 26. listopadu 1966 v ústí řeky nedaleko francouzského St. Malo, je i po 50 letech pokládána za jeden z technických divů světa, navštěvovaný ročně až půl milionem turistů. Celkem 750 m dlouhá betonová a zemní hráz vyrostla v místě, kde hladina dvakrát denně kolísá o 6 až 13,5 m. U levého břehu začíná plavební komorou, na kterou navazuje vlastní těleso elektrárny a transformátorové boxy a pokračuje 6 propustmi uzavíratelnými ocelovými vraty. Po střeše, koruně hráze a po dvou zvedacích mostech nad lodními komorami vede frekventovaná silnice. Ve strojovně je instalováno 24 reverzibilních 4lopatkových horizontálních Kaplanových turbín ø 5,35 m, každá s výkonem 10 MW při průtoku 273 m3/s a 90 ot/min.
Elektrárna s 56 zaměstnanci produkuje ročně 600 GWh s přijatelnou cenou 0,2 EUR/kWh. Pro klid odpůrců stavby a ekologů věnuje ročně půl milionu EUR výzkumu vlivu na životní prostředí.
Konkurenceschopným obnovitelným zdrojemse přílivové farmy mohou stát během příštích 10 let. To tvrdí i úspěšný podnikatel v oboru větrných elektráren zakladatel GE Wind Energy James Dehlsen. |
KANADSKÝ ANNAPOLIS
Deset let po úspěšném spuštění La Rance se pro podobný pokus rozhodli i Kanaďané v úzkém zálivu Fundy Bay u Nového Skotska, kde rozdíl hladin mezi přílivem a odlivem dosahuje výjimečně až 20 m! V nejužším místě stojí v hrázi se čtveřicí propustí věžová budova s nízkootáčkovou jednosměrnou švýcarskou turbínou Straflo s alternátorem o výkonu 20 MW, nad níž se tyčí betonová věž s velínem, informačním střediskem a vyhlídkovou věží pro turisty. Turbína se čtyřmi stavitelnými lopatkami koná maximálně jen 80 ot/min, což si vynutili „zelení“ v oprávněných obavách, že větší otáčky by v rybnatých vodách způsobily mezi živočichy v zálivu jatka. Dvakrát denně otevřenými vraty přílivová vlna prožene vodu do uzavřeného zálivu, kam navíc přitéká malá říčka Annapolis, dvakrát denně se závěry uzavřou a hodinu po začátku odlivu nadržená voda začne pohánět turbosoustrojí, které do sítě Nova Scotia Power ročně dodává kolem 50 GWh, což vystačí k zásobování okolních 4500 domů.
NEJVÝKONNĚJŠÍ JSOU V JIŽNÍ KOREJI
Výkonem 254 MW byla La Rance koncem roku 2011 nečekaně předstižena jihokorejskou přílivovou elektrárnou Sihwa-Ho ve Žlutém moři. Nečekaně proto, že o zátoku Ansan, pouhých 40 km od Soulu, se desítky let zajímali jen vodohospodáři, aby zajistili dostatek závlahové vody. Záliv uzavřeli 12,5 km dlouhou sypanou hrází s kamenným obkladem, která zadrží až 325 mil. m3 mořské vody. Dvě do ní vtékající říčky však nádrž zamořovaly obsahem odpadů tak, že společnost Korea Water Resource Corp. se rozhodla téměř ztracenou investici využít ke zřízení první jihokorejské přílivové elektrárny Sihwa-Ho.
Do hráze, na kterou dvakrát denně útočí příliv s výškou od 5,6 do 7,8 m, byl zabudován vtokový objekt, který 8 propustmi 15 × 12 m hydraulicky ovládanými vraty systému Culvert otevírá cestu do nádrže a při odlivu se vrací do moře zpět 10 nízkotlakými 3lopatkovými Kaplanovými turbínami o průměru 7,5 m s výkony po 25,4 MW.
Turbíny systému Voith konající 65 ot/min s průtokem 480 m3, dodané rakouskou společností Andritz Hydro, jsou po zkušenostech s korozí v Rance opatřeny katodovou ochranou. Ekologové jsou spokojeni.
V Jižní Koreji se proto rozhodli podobně využít i tři další zálivy svého západního pobřeží. Hrázová přílivová elektrárna v zálivu Garolim by měla přinést výkon 500 MW, v zálivu Chonsu 700 MW, a v zálivu Incheon dokonce až 1300 MW.
BRITÁNIE DÁVÁ PŘEDNOST LAGUNOVÉ ELEKTRÁRNĚ
Velká Británie má po Kanadě největší rozsah využitelného přílivu a odlivu zejména podél zálivu řeky Severn, kde se moře při odlivu stahuje desítky kilometrů od pobřeží. Využít dvakrát denně až 14 m vysokého rozdílu hladin a učinit pobřeží zálivu přijatelným k obývání i turistice, řeší již delší dobu se státní podporou studie a projekty tzv. Severn Barrage. 
Záliv mezi Cardiffem a Westonem by měla uzavřít 16 km dlouhá sypaná a betonová hráz s oboustranně průtokovými Kaplanovými turbínami o celkovém výkonu 8600 MW. V uzavřeném zálivu, v němž musí pamatovat na plavební komory pro čilou lodní dopravu, se plánují i dvě menší bazénové elektrárny při pobřeží, které by se spouštěly v souladu s klesáním hladiny celého zálivu. Projekt obří přehrady osazené 216 turbínami, který by přišel na 19 mld. EUR, je však zatím brzděn nejen nedostatkem peněz, ale i silnými protesty ekologů, obávajících se ohrožení tahu sleďů a vypuzení vodního ptactva.
Schválením zřejmě projde jen mnohem menší projekt tzv. lagunové přílivové elektrárny Swansea Bay ve Walesu, kde sypaná a kameny obložená 9,5 km dlouhá hráz u pobřeží města vytvoří bazén o ploše 11,5 km2. Betonová turbínová hala v hrázi se 400 m dlouhými propustí bude osazena 14 horizontálními pomaluběžnými reverzibilními turbínami o celkovém výkonu 320 MW, objednanými u Alstomu. Hráz má být lákadlem pro turisty a sportovce.
NIZOZEMSKO ZVOLILO ZÁVĚSNÉ TURBOJEDNOTKY
Společnost Tocardo zkouší již 10. rokem využít pomaluběžné obousměrné Kaplanovy turbíny T2 s alternátory v hydraulicky tvarovaném agregátu, zavěšené do říčních nebo přílivových proudů ke kotveným plovoucím pontonům. Mimořádnou pozornost věnovala konference testu 5 sklápěcích jednotek o souhrnném výkonu 1,2 MW, testovaných aktuálně na největší nizozemské protipovodňové bariéře Oosterschelde. 
Mezi pilíři v šířce 42 m je 5 turbín namontováno na hydraulicky sklopnou konstrukci, jejíž vývoj a výrobu svěřil Tocardo International českému výrobci Huisman z našeho Sviadnova. Až 520 tun těžká konstrukce je zdvíhána a spouštěna elektrohydraulickým systémem, který musel zaručit naprostou bezpečnost proti úniku oleje.
Malá česká pobočka zaměstnávající 700 pracovníků na něm těsně spolupracovala s VŠB-TU Ostrava. Systém zásobuje elektřinou 700 domácností v okolí. Po certifikaci bude podobný systém s 5 novými turbínami T2S koncem letošního roku ve spolupráci s evropskou EMEC instalován ve skotském zálivu Orkney a v zálivu Fundy Bay (výkony 3 až 5 MW). Šéf Tocardo Hans van Breugel se nechal slyšet, že touto cestou budovaná přílivová technologie by výhledově mohla efektivně pokrýt nejméně 10 % světové spotřeby elektřiny!
START PODMOŘSKÉHO PŘÍLIVOVÉHO PARKU
Po víc jak 10letém vývoji byla letos v únoru spuštěna první ze čtyř plánovaných turbín ve skotské úžině u Orknejí, kde má do roku 2022 vyrůst na ploše kolem 10 km2 zatím největší podmořský energetický park MeyGen v hloubce 30 až 50 m, který využije přílivové proudy mezi Severním mořem a Atlantikem. Třílisté Kaplanovy turbíny s natáčivými lopatkami o průměru 18 m označené AR1500 s výkony po 1,5 MW vyrobily společnosti Atlantis Resources a Andritz Hydro. Natáčivé gondoly dlouhé 12 m s převodovkami a generátory s permanentními magnety se automaticky přizpůsobují proudům vody s rychlostí od 1 do 5 m/s. Nosný rám a sloup na upraveném dnu zálivu je kotven trojicí závaží o hmotnosti 1200 t.
AMERICKÝ TIDGEN SÁZÍ NA GORLOVOVY TURBÍNY
Loni v létě schválila Federální komise ORPC pilotní projekt TidGen, který instaluje v pasáži u Maine 15 dvojitých turbín, sestavených z 500kW jednotek se zapouzdřenými generátory. V plovákové verzi jde o vřetenové turbíny s vodorovnými hřídeli, které s využitím principu větrných Darrieusových turbín patentoval roku 1999 profesor A. M. Gorlov. Listy stočené do šroubovice využívají vztlakového principu, účinnost se blíží 40 % a obousměrně pracující soustrojí s poměrně velkými mezerami mezi listy (nejnověji kompozitními) neohrožuje v proudu se pohybující ryby a živočichy. Regulovatelnost chodu je proti vrtulovým turbínám složitější, horizontální hřídel ale nevyžaduje montáž pylonů. S těmito turbínami již počítá řada projektů přílivových „farem“.
CESTA KE KOMERČNĚ ÚSPĚŠNÝM PROJEKTŮM?
Konkurenceschopným obnovitelným zdrojem energie se přílivové farmy mohou stát během příštích 10 let. To tvrdí i úspěšný podnikatel v oboru větrných elektráren, zakladatel GE Wind Energy James Dehlsen. Jeho společnost Aquantis je hodlá nejnověji prosadit do roku 2020 u břehů Floridy, kde Golfský proud vykazuje rychlost 6 až 9 km/h. Lany zakotvené plovoucí jednotky s celkovým výkonem 200 MW mají pobřežní síti a podmořským datovým centrům poskytovat elektřinu za cenu kolem 10 centů/kWh. Projekt podmořských datových center, jaké Dehlsen vybudoval na Floridě pro Microsoft, by rád zopakoval na Floridě pro Facebook, Google nebo Apple.
Ing. Jan Tůma