Metody výpočtu spotřeby vody ve vodních elektrárnách a jejich možné nevýhody: shrnutí dosavadních poznatků

Verze PDF

Tento článek shrnuje různé metody výpočtu spotřeby vody ve vodních elektrárnách, zejména těch přehradového typu. Spotřeba (ztráta vody z koloběhu v krajině) je podle těchto metod způsobena především vypařováním z přehradních nádrží náležících k dané hydroelektrárně. Všechny zmíněné metody ale pracují pouze s určitými poměrnými čísly - konkrétně podílem mezi celkovým výparem z nádrže (ať už v užším slova smyslu – gross water consumption , nebo s ohledem na srážkové poměry - water balance; či na výpar před postavením hydroelektrárny – net water consumption). Metoda, která by stanovila absolutní ztrátu vody způsobenou fungováním hydroelektráren, dosud nebyla stanovena.
Krom toho, že zmíněné výpočty neukazují reálnou spotřebu vody, jsou také značně zjednodušující. V kalkulacích není nijak zohledněno mnoho dalších faktorů, které ovlivňují přirozený výpar vody v krajině (např. vegetace, plocha nádrže, srážky…). Proto je nutné vypracovat novou metodiku, která by zohledňovala všechny faktory ovlivňující ztrátu vody v krajině. Krom vypracování takové metodiky je nutné při hodnocení efektu vodních elektráren na vodní zdroje zjistit také minulý a současný stav vodních zásob v krajině a zaměřit se především na lokální studie. Spotřeba vody totiž, na rozdíl od např. emisí oxidu uhličitého, nejvíce ovlivňuje krajinu právě na regionální úrovni.

Využitelné výstupy: 

Klimatické změny a tenčící se zásoby fosilních paliv vedou k nutnosti přehodnotit využitelnost a efektivitu obnovitelných zdrojů energie, mezi které patří i využití tekoucí vody hydroelektrárnami. Většina dosavadních studií zaměřená především na změny vodního režimu toku po stavbě hydroelektráren a přehrad (či kanálů k nim náležejícím) hodnotila dopad změn pouze na některé složky ekosystému (ichtyofauna, bezobratlí). V současné době existuje jen několik málo studií hodnotících možnost ztráty vody v krajině (výpar, odvádění do kanálů, zatrubnění) vlivem stavby hydroelektráren a vodních děl k nim příslušejícím.
Existují tři metody výpočtu spotřeby vody v hydroelektrárnách, které v hodnocení používají buď celkový výpar z nádrže vytvořené pro účely zadržení vody pro hydroelektrárnu, nebo zohledňují i situaci před stavbou hydroelektrárny, nebo i srážkové poměry. Všechny tři metody jsou ale značně zjednodušující.
Pro zhodnocení vlivu hydroelektrárny na celkovou ztrátu vody v krajině je potřeba brát v úvahu následující aspekty:

  1. Velikost a tvar nádrže – hlubší a delší nádrže můžou poskytovat stejně vody pro výrobu elektřiny, jako mělčí a širší, ale povrch pro výpar bude menší.
  2. Srážky v dané oblasti - srážky mohou převýšit celkový výpar, což by následně dalo záporný výsledek při použití metody water balance.
  3. Zhodnotit sezonní dynamiku průtoku (jednak vliv ročních období - počasí, jednak zvýšená spotřeba elektrické energie v některých částech roku, dále pak špičky v průběhu denního cyklu), nelze tedy srovnávat studie pracující pouze s ročním průměrem se studiemi hodnotícími jednotlivé měsíce.
  4. Správně stanovit hranice území, pro které se ztráta počítá (bezprostřední okolí nádrže, nebo část povodí?).
  5. Typ elektrárny (průtočná versus přehradová) – průtočná má menší výpar, přehradová má jednak větší výpar, jednak do ní může být svedena voda potrubím/kanály z blízkého toku, kde se projeví jako snížení celkového průtoku a nevratná ztráta vody.
  6. Účel použité nádrže - bylo to původně jezero? Má ještě další účely - rekreační, závlahový, rezervoár pitné vody? Pokud je nádrž víceúčelová, je nutné ztrátu vody výparem rozdělit mezi všechny složky rovnoměrně.
  7. V případě kaskád je nutné rozdělit ztráty vody mezi jednotlivé hydroelektrárny.
  8. Zohlednit regionální situaci vodních zdrojů (např. pomohla přehrada vodní elektrárny ke zvýšení dostupnosti vody v suchých oblastech?) - paradox vodní stopy přehradních nádrží - zvětšují výpar, ale jsou zároveň zásobárnou pitné vody a základem pro závlahové systémy.
Grafické přílohy: 
Odhad spotřeby vody v různých vodních elektrárnách podle jednotlivých metod (1 - gross water consumption; 2 - net water consumption; 3 - water balance)
Příklad sezónního kolísání spotřeby vody v závislosti na produkci elektrické energie - měsiční hodnoty výparu na dvou nádržích (modře), spotřeba vody (červeně) a produkce energie - linie grafu
Schéma kaskády hydrolektráren a nádrží (povodí Mandalu, Norsko)
Zdroj: 
Bakken, T. H., Killingtveit, Å., Engeland, K., Alfredsen, K.,Harby, A. 2013: Water consumption from hydropower plants – review of published estimates and an assessment of the concept, Hydrology and Earth System Sciences 17: 3983-4000. doi:10.5194/hess-17-3983-2013, 2013.
Zadal: 
MarketaMrkvova
EEA Grants Investice do rozvoje vzdělávání
Podpořeno grantem z Islandu, Lichtenštejnska a Norska. Supported by grant from Iceland, Liechtenstein and Norway.