Malé vodné elektrárne väčšinou pracujú na menších tokoch, ktorých prietok sa mení v závislosti na ročnom období a úhrne zrážok. Na rozdiel od veľkých vodných elektrární sa pritom musia zaobísť bez vysokých hrádzí zaisťujúcich potrebný spád a stálu zásobu vody, ktorých výstavba je nereálna z ekonomických aj ekologických dôvodov. V oveľa väčšej miere musia byť preto upravené konkrétnym podmienkam lokality, v ktorej sa nachádzajú.
Pri vhodnom umiestnení a konštrukčnom riešení ale môžu patriť k najekologickejším a najekonomickejším energetickým zdrojom vôbec. V podstate jediným ekologickým úskalím malých vodných elektrární môže byť ich potenciálny negatívny vplyv na ekosystémy tokov, ktorých vodu využívajú. Ide o zásahy do okolitej prírody pri výstavbe elektrárne, vytvorenie prekážky brániacej prirodzenej migrácii rýb a vodných živočíchov a predovšetkým potom možné narušenie ekosystému veľkým odberom vody. Pri dodržaní podmienok pre výstavbu a prevádzku elektrárne stanovených v rámci vodoprávneho a stavebného konania by však všetky tieto nebezpečenstvá nemali prírodu nijako ohroziť. Prípadné nedodržanie týchto podmienok býva prísne postihované.
Lokality pre výstavbu nových MVE treba vyberať veľmi citlivo a s ohľadom na limity prírodného prostredia. Pri ich plánovaní možno využiť miesta bývalých vodných mlynov a píl. Zvyšky bývalého vodného diela (odtokový kanál, stavidlo a ďalšie časti) môžu výrazne znížiť náklady na výstavbu MVE. Vďaka technológii tzv. mikroturbín možno využiť aj toky s veľmi malým energetickým potenciálom alebo aj vodovodné zariadenie.
Malé vodné elektrárne rozoznávame:
MVE umiestnené na toku
MVE využíva rozdiel hladín vodného toku. Potrebný spád sa získa vzdutím vody na hati. Strojovňa tohto typu MVE stojí priamo na brehu hlavného toku. Voda na pohon turbíny sa odoberá na hati a za strojovňou sa vracia do toku. Hať musí byť vysoká. Pri tomto riešení nie je potrebný dlhý náhon a odpadový kanál. Takáto MVE je vhodná pri malých spádoch a veľkých prietokoch, obyčajne v nížinách. Akumuláciu vody možno využiť iba v rámci vzdutia hladiny haťou.
V porovnaní s inými druhmi MVE (napr. derivačnou) si toto riešenie nevyžaduje veľkú plochu zastavaných pozemkov. Prevádzkové priestory sú konštrukčne jednoduché, ale sú vystavené riziku povodní.
Derivačné MVE
MVE aj v tomto prípade využíva rozdiel hladín na vodnom toku. Strojovňa MVE stojí mimo pôvodný vodný tok. Voda sa k nej privádza pomocou náhonu a späť do toku sa vracia odpadovým kanálom. Okrem hate a odberného objektu nie sú na hlavnom toku ďalšie stavby a zásahy. Hať nemusí byť taká vysoká ako v predchádzajúcom prípade. Je potrebná iba na to, aby ňou bolo možné vodu odoberať do náhonu. Potrebný spád pre pohon turbíny sa získa takmer vodorovným vedením náhonu, zatiaľ čo pôvodné riečisko klesá rýchlejšie. Podobne sa rieši aj odpadový kanál. Podľa veľkosti spádu rozdeľujeme derivačné MVE na nízkotlakové (spád do 8 m) a vysokotlakové (spád nad 8 m).
Mikroturbíny
V súčasnosti sa pozornosť obracia aj na miesta, kde inštalácia elektrárne dosiaľ nebola technicky možná alebo ekonomicky výhodná. Mikroturbíny sú zariadenia s výkonom menším ako 1 000 W. Sú schopné zabezpečiť energiu pre jednu domácnosť vybavenú energeticky úspornými spotrebičmi. Mikroturbíny sa umiestňujú v lokalitách, kde je buď malý spád (do 2 m), nedostatočný prietok vody (do 20 l/s) alebo oboje.
Mikroturbíny majú veľkosť prenosného kufríka vybaveného alternátorom produkujúcim jednosmerný prúd. Typická mikro-vodná elektráreň využíva časť vodného toku privádzanú do zásobníka, ktorým môže byť napr. 200 litrový sud. Sud funguje ako usadzovacia nádrž filtrujúca vodné nečistoty. Voda zo suda je k turbíne privádzaná potrubím s priemerom 5 až 10 cm a po vypustení z turbíny je odvádzaná naspäť do vodného toku. Dôležité je dbať na presný výpočet dĺžky a priemeru potrubia, lebo práve tam dochádza k najväčším stratám energie.
Preto sú investície do kvalitného potrubia a turbíny zvyčajne efektívnejšie než investície do kvalitných batérií. Mikroturbíny poznáme v dvoch prevedeniach. Jedno využíva alternátor podobný zariadeniu v automobiloch, druhé využíva permanentný magnet. Zariadenia s alternátorom sú vhodné pre väčšie systémy (100 až 1000 W), kým permanentné magnety sa používajú pre systémy s výkonom menším ako 80 W. Mikroturbíny sa často využívajú na dobíjanie série batérií. Batérie sú dobíjané okamžite po odbere energie z nich a preto nie je potrebné používať tzv. solárne batérie s hlbokým cyklom vybíjania, ale stačí použiť klasické automobilové batérie, ktoré sú lacnejšie.
Foto: www.canyonhydro.com
(i.n.)