náhled|Žiguljovská vodní elektrárna na Volze v roce 1958 Vodní elektrárny v Rusku o souhrnném výkonu 51 000 MW dodávají 177 miliard kWh ročně. Instalovaným výkonem i výrobou elektrické energie stojí na pátém místě na světě. V letech 1960 až 1983 byly ruské vodní elektrárny nejvýkonnějšími vodními elektrárnami na světě. V celkové výrobě elektrické energie v Rusku zastupuje vodní energie méně jak 20 %.
Historie výstavby
Vodní kola Ve zprávě Ruské technické společnosti z roku 1913 je uváděn celkový počet vodních kol v Ruském impériu 49 088 o celkovém výkonu kolem jednoho milionu koňských sil. Vrcholem ve vývoji technologie vodních kol byly slavné podzemní důlní systémy vodního mistra Kozmy Dmitrijeviče Frolova, které postavil v polovině 18. století na řece Zmjejovka v Altaji. 18 m vysoká a přes 120 m dlouhá sypaná hráz zadržovala vodu pro náhon do podzemí, kde v prostorách o výšce 21 m pracovala obří kola se svrchním náhonem o průměru 16 m. Pomocí důmyslného systému bylo vodní síly využito pomocí hřídelí, spojovacích tyčí a lan k pohonu důlních zařízení. Svými rozměry dílo převyšovalo proslulý systém Machine de Marly na Seině i obří kola londýnských vodáren na Temži.
Nejvýkonnější vodní kolo na světě využívalo od roku 1857 spádu a průtoků Narevských vodopádů jako součást Kreenholmské textilní manufaktury. Železné kolo se spodním náhonem o šířce 7,5 m a průměru 9,5 m pohánělo stroje na spřádání bavlny jednoho z největších textilních podniků v Evropě.
Turbíny Klasické vodní kolo s vodorovnou osou otáčení nebylo jediným zdrojem vodní síly. V zemi, kde vznikaly celé kostely jen pomocí sekery, byly zejména v 16. a 17. stoleté rozšířeny tzv. naběračkové mlýny (rusky мутовчатые мельницы). Voda zde padala soustředěným kolmým proudem na dřevěné naběračky umístěné po obvodu kola s výdlabem směrovaným podle obvodové tečny. Tyto prehistorické prototypy Peltonova kola dokázaly podat potřebný výkon při poměrně malých rozměrech a vysokých otáčkách. Byly používány především na mělkých řekách s většími spády.
První turbínu v Rusku vyvinul důlní mistr na Uralu, vynálezce samouk Ignác Eustafjevič Sofonov (1800-1873). V roce 1835 zprovoznil vertikální vodní kolo v uzavřené kašně a na vlastní náklady a rizika zprovoznil v roce 1837 turbínu, kde voda byla přiváděna z vnitřního prostoru skrze soustavu pevných rozváděcích lopatek na lopatky upevněné na otočném talíři. Voda se pohybovala směrem ke stěně turbíny, podél které odtékala bez sacího účinku do spodní části s výstupními otvory. Regulace vstupu vody mezi lopatky byla řešena řetězovým tahem za plochá vstupní šoupátka. Stejný princip patentoval o tři roky dříve Benoit Fourneyron, jehož turbína se stala nejpoužívanější turbínou 19. století a dodávala energii i na slavné Adamsově elektrárně na Niagaře. Samouk na Urale, vyučený strojním zámečníkem, neměl ponětí ani o diferenciálním počtu ani o Fourneyronově patentu a těžké kované komponenty spojoval šrouby a nýty. Přestože voda měla v takovémto zařízení mnoho příležitostí k turbulenci, vykazoval první vodní stroj účinnost 53 %. Vylepšená turbína z roku 1841 vykazovala podle provozních podmínek účinnost v rozsahu 70-75 %. Při spádu 3,5 m a průtoku 240 l/s překročila výkon tří vodních kol, pracujících při průtoku 800 l/s na spádu 6,4 m.
Ve své době nejvýkonnější vodní turbíny na světě byly v 80. letech 19. století instalovány na spádu Narevských vodopádů v Kreenholmské textilní továrně, kde 11 turbín poskytovalo celkem 8 550 koňských sil.
Turbíny začaly v Rusku nahrazovat vodní kola od poloviny 19. století pomaleji než v ostatní Evropě a ve zprávě z roku 1913 je uváděn celkový počet vodních turbín v Ruském impériu 4648 o celkovém výkonu 215 894 koňských sil.
Vodní elektrárny Ruského impéria Rozvoj vodní energetiky v Rusku musel ve svých počátcích překonat dvě významné monopolní překážky. První byl monopol plynáren na plynové osvětlení, který blokoval rozvoj využití elektrické energie obecně. Jediným významným objektem v Petrohradu, který nebyl smluvně na plynové osvětlení navázán, byl Alexandrovský most. Jeho osvětlení zajišťovala parní elektrárna firmy Siemens o výkonu 35 kW, která byla umístěna na lodi ukotvené při břehu Něvy. Další překážkou byl zájem zahraničních investorů o výstavbu tepelných elektráren a na něj navázaný dovoz uhlí. Vodní elektrárny tak vznikaly pouze u soukromých subjektů v oblastech tradičního využití vodní energie.
Nejstarší a dodnes (2019) fungující vodní elektrárnou na území současného Ruska je Ozjorská elektrárna v Kaliningradské oblasti, uvedená do provozu roku 1880. Byla však postavena na území tehdejšího Východního Pruska a do dějin ruské vodní energetiky se nezapisuje. První významná ruská vodní elektrárna byla postavena v roce 1892 na řece Berjozovka v povodí Irtyše v Turkestánu u hornické osady Zyrjanovsk. Výkon kolem 150 kW byl použit v důlním provozu
V roce 1896 byla přímo v hlavním městě na řece Ochta zprovozněna elektrárna o odhadovaném výkonu 300 kW, sloužící k provozu prachárny. V témže roce byla v Zabajkalí uvedena do provozu elektrárna na řece Nygri v povodí Leny. Byla to první moderní elektrárna na střídavý proud, která kromě důlních zařízení poháněla i lokomotivy na první elektrifikované železnici v Rusku.
Mimořádný význam má vodní elektrárna Bjelyj Ugol. Byla postavena v roce 1903 v lázeňské oblasti v podhůří Kavkazu a do dějin nejen ruské ale i světové energetiky vstoupila jako součást prvního energetického systému na světě. V roce 1913 pracovala zhruba jednu hodinu v paralelní síti s dieselovou elektrárnou o podobném výkonu.
Nejdéle pracující ruskou vodní elektrárnou je vodní elektrárna Porogi na Urale. Od roku 1910 do roku 2017 pracovala jako součást první ruské továrny na výrobu ferroslitin.
Největší vodní elektrárna v Ruském impériu byla postavena v Turkestánu na řece Murghab za účelem zavlažování zahrad na pěstování ovoce pro carský dvůr.
Celkový výkon vodních elektráren v Rusku k roku 1917 byl kolem 16 MW. Samotná největší vodní elektrárna té doby na světě, elektrárna Keokuk na řece Mississippi, podávala maximální výkon 142 MW.
Po první světové válce První hospodářský plán Sovětského svazu měl už v samotném názvu slovo elektrifikace. V prosinci 1920 byl schválen plán obnovy a rozvoje Ruska s názvem Státní komise pro elektrifikaci Ruska (Государственная комиссия по электрификации России) s proslulou zkratkou GOELRO. Na vypracování plánu se podílela elita ruské akademické obce. Předsedou se stal Gleb Maximilinovič Křižanovskij, dlouholetý přítel Leninův a nadšený hydroenergetik, který již v roce 1910 předložil carské vládě projekt na vybudování velké vodní elektrárny na dolní Volze. Rozvoj vodní energetiky tak dostal zelenou v politické rovině, každopádně jednalo se o období poválečné hospodářské devastace, umocněné občanskou válkou. Sovětský svaz se navíc ocitl v politické i hospodářské izolaci. Ze zahraničních odborníků nevěřil v realizaci plánu GOELRO nikdo. náhled|208x208pixelů|Volchovská elektrárna Na příkaz Lenina byly skrovné devizové prostředky uvolněny na nákup turbín a generátorů z neutrálního Švédska a z vyšetřovací vazby propuštěn profesor Graftio. Prvním cílem sovětské vodní energetiky se stala řeka Volchov. V roce 1926 byla uvedena do provozu jako první vodní dítě GOELRO Volchovská elektrárna o výkonu 58 MW. Nejvýkonnější vodní elektrárnu Ruského impéria převyšovala výkonem více než 40 X.
Dalšími plánovanými vodními díly byly elektrárny na řece Svir s důležitými zdymadly na Mariinském dopravním systému, kaskáda elektráren v Karélii na řece Suna a vodní díla na horní Volze za účelem podpory sítě pro hlavní město Moskvu.
Nejprestižnějším projektem GOELRO však byla stavba na Dněpru. Začala v roce 1927 za dohledu autora projektu elektrárny Keokuk na Mississippi Hugh Lee Coopera. V roce 1939 sovětská elektrárna Dněproges dosáhla výkonu 560 MW a stala se třetí nejvýkonnější elektrárnou na světě a první v Evropě.
Zatímco dosažení a překonání celkových cílů plánu GOERLO bylo jednoznačným úspěchem, samotná vodní energetika v některých částech v termínech splněna nebyla. Budování vodních děl je mimořádně náročné na objem výkopových prací, které se v první polovině 20. století neobešlo bez dostatku pracovních sil. Osvědčené vězeňské práce bylo v masovém měřítku použito na stavbách Bělomořského a Moskevského průplavu, v omezené míře byla použita pouze při stavbě elektráren na Volze.
V časovém skluzu byla stavba Hornosvirské elektrárny. Elektrárny na Volze zastihla druhá světová válka v době kolaudace prvních agregátů.
Druhá světová válka V průběhu Velké vlastenecké války sehrály vodní elektrárny významnou a dramatickou roli. Před rychle postupujícími nepřátelskými vojsky bylo mnoho vodních děl zničeno, pokud nebyl dostatek času k evakuaci zařízení dále na východ. Hráz na Dněpru byla zničena během tajné akce NKVD při významných ztrátách na vlastním obyvatelstvu i v řadách ustupující Rudé armády. Finskými vojsky byly zabrány a zničeny Donosvirská a Kondopožská elektrárna. Hydroagregáty na Volchovu byly odvezeny na Ural a na původním místě pracoval pouze 1 MW agregát pro zajištění provozu železnice a i ten byl připraven k sebezničení.
Potřeba vybudování průmyslu na Uralu vyvolala horečnou stavební aktivitu na místních řekách, ze které však nakonec kromě několika výjimek zůstalo pouze množství stavenišť vodních děl, zarostlých časem opět lesem. vlevo|náhled|Turbína pro obležený Leningrad Po stabilizaci fronty zůstaly v sovětských rukách kromě Volchovské elektrárny ještě elektrárny na horní Volze, jejichž nepřerušený provoz byl významným příspěvkem k obraně Moskvy. Ivaňkovská elektrárna pracovala pouze s jednou ze dvou jednotek, která byla podminována v očekávání německého záboru. Po vytvoření ledové pokrývky byla Ivaňkovská přehrada vypuštěna, aby rozlámaný led hladiny vytvořil překážku německému postupu. Ugličská elektrárna byla pokryta dřevěnými deskami s maskovacím nátěrem a agregáty Rybinské elektrárny byl teprve uváděny do provozu pod plátěnou střechou. Obsluhu všech elektráren zajišťovaly dívky ve věku od 14 let.
Během válečných let vyrobily vodní elektrárny v Ugliči a Rybinsku přibližně 4 miliardy kWh elektřiny, čímž ušetřily 5 milionů tun tuhého paliva. Po celou dobu byly stanice provozovány za podmínek velkého nedostatku energie v rozvodném systému, frekvence proudu v síti často klesla pod 45 Hz při standardních 50 Hz. Bylo zaznamenáno, že tento režim provozu nepůsobil nepříznivě na zařízení vodních elektráren, na rozdíl od elektráren tepelných.
Volchovská elektrárna nakonec sehrála významnou roli při prolomení energetické blokády Leningradu. Před nástupem druhé zimy v období blokády se fronta již stabilizovala natolik, že některé agregáty odvezené na Ural byly přivezeny zpět a zprovozněny. Na dně Ladožského jezera byl během tajné noční akce položen kabel a později byly do hladiny jezera zamraženy sloupy pro vzdušné vedení. Obležené město pak dostalo od Volchovu energii, která umožnila plně obnovit veřejnou dopravu a obyvatelé si mohli v každé domácnosti rozsvítit každý den na dvě hodiny 40 W žárovku, což mělo obrovský psychický význam.
S postupem fronty na západ se začalo ihned s obnovou elektráren na osvobozeném území.
Poválečné období náhled|Angara u Bratsku v roce 1960 Poválečná obnova se soustředila na kaskádu na řece Svir, a to nejen z důvodů energetických, ale především plavebních.
V poválečném období již Sovětský průmysl disponoval schopnostmi vyvíjet i vyrábět největší turbíny i generátory vlastními zdroji. Dostavením Dněprogesu se sovětské vodní stavitelství se zahraniční pomocí dostalo na přední místo v Evropě, soustředění pracovních sil na dolní Volze a později na Sibiři uvedlo vlastními silami Sovětský svaz na přední místo ve světovém měřítku.