bélyegkép|300px|Vízerőmű vázlataA: víztározó B: gépház C: vízturbina D: generátor E: vízbevezetés F: frissvíz-csatorna G: villamos távvezeték H: folyó

A vízerőmű olyan erőmű, a folyók vízhozamából megújuló energiaforrásként kinyerhető vízenergiát hasznosítja az elektromos áramot termelő turbinák segítségével. A világ vízerőműveinek összteljesítménye mintegy MW, a Föld elektromos összteljesítményének 19%-a (2003-ban 16%-a), a megújuló energiahasznosításnak 2005-ben a 63%-a.">Renewables Global Status Report 2006 Update , REN21, published 2007, accessed 2007-05-16

Bár a nagy vízerőművek dolgozzák fel a legtöbb vízienergiát, a kis vízerőművek (5 MW teljesítményig) jelentősége is nagy, ezek különösen népszerűek Kínában, ahol a világ kisvízerőmű-kapacitásának több mint 50%-a üzemel.

A vízerőművek fajtái

Duzzasztós vízerőmű A vízi energiát leggyakrabban egy gáttal elrekesztett folyó vagy patak a gát mögötti tározóban felgyűlt vizének felhasználásával vízturbinák és elektromos generátorok nyerik ki és villamos energia formájában szállítják el. Ebben az esetben a hasznosított energia mennyisége az átömlő víz mennyiségétől és a víz forrása és a víz kilépése helyének magasságkülönbségétől függ. Ezt a magasságkülönbséget esésnek nevezik. A potenciális energia egyenesen arányos az eséssel. A rendelkezésre álló esés jó kihasználása különleges csővezetékekkel és turbinakonstrukciókkal oldható meg.

Az ilyen erőmű használható egyenletes üzemmódban, ilyenkor a teljesítménye megegyezik az említett paraméterei által meghatározott átlagteljesítménnyel. De használható csúcserőműként is, amikor a felmerülő napi-napszaki energiaigénynek megfelelő mennyiségű vizet engednek át rajta és így szabályozzák a pillanatnyi teljesítményét.

Szivattyús-tározós erőmű A szivattyús energiatározó vízerőművek csupán energia tárolására szolgálnak. Az energiafogyasztási csúcsok folyamán használják energiatermelésre, úgy, hogy két különböző szintmagasságú víztározó között a magasabban fekvőből az alacsonyabban fekvőbe engedik át a vizet egy vízturbinán keresztül. Amikor kevés a villamosenergia-fogyasztás, a vizet visszaszivattyúzzák a generátort villanymotorként, a turbinát pedig szivattyúként használva a felső víztározóba. A rendszer összenergia-mérlege önmagában természetesen veszteséges, haszon abból származik, hogy csúcsüzemben a hálózatnak eladott villamos energia ára többszöröse a csúcsidőn kívüli energia árának, az egész energiarendszer összhatásfoka szempontjából pedig kedvező, hogy a fosszilis tüzelőanyagot elégető alaperőművek és az atomerőművek jó hatásfokkal, közel állandó terheléssel üzemelhetnek.

Folyóvizes erőmű A vízerőmű legrégebbi típusa a folyóra, vagy patakra telepített vízkerék. A víz energiáját az emberiség régóta használja. Kínában, Egyiptomban és Mezopotámiában vízkerekeket alkalmaztak a víz mechanikus energiájának közvetlen alkalmazására. Vízemelő szerkezetet vagy malmot hajtottak vele. Az ipari forradalom kezdetén, a gőzgép elterjedése előtt vagy azzal párhuzamosan fonógépeket, szövőgépeket hajtottak velük az ekkor először épített gyárakban.

A harmadik világban ma is alkalmaznak kisteljesítményű áramfejlesztő erőműveket, amelyek ehhez a típushoz tartoznak.

Föld alatti vízerőmű Természetes vízfolyások nagy szintkülönbsége, például vízesések, hegyi tavak esetén alagutat építhetnek a két szint összekötésére, és ebben vezetik a vizet a benne elhelyezett turbinákon keresztül. Ezt a megoldást alkalmazni lehet nagy szintkülönbségű hegyi duzzasztásnál is, mint például a Hoover-gát.

Árapályerőmű bélyegkép|220px|A bretagne-i rance-i árapályerőmű

Az árapályerőművek a tenger napi rendszerességgel bekövetkező áradásának-apadásának szintkülönbségét hasznosítják, ha lehetőség van bizonyos vízmennyiség tározására is, akkor szintén kihasználható a napi fogyasztási csúcsok enyhítésére.

Hullámerőmű A tenger hullámzásának energiáját hasznosító erőmű.

Tengeráramlat-erőmű Kísérleti jelleggel épített erőmű erős tengeráramlatok kinetikus energiájának hasznosítására.

A hasznosítható esés szerinti osztályozás

Kis esésű vízerőmű bélyegkép|240px|Kis esésű vízerőmű

Esés: <15 m Vízhozam: nagy Felhasználás: alaperőmű (teljesítmény kihasználás >50%) Beépített turbinák: Kaplan-turbina, keresztáramú turbina, mint például a Bánki-turbina

Közepes esésű vízerőmű bélyegkép|240px|Közepes esésű vízerőmű

Esés: 15–50 m Vízhozam: közepes-nagy Felhasználás: alaperőmű, közepes kihasználás (30-50%) Beépített turbinák: Francis-turbina, Kaplan-turbina, keresztáramú turbina

Nagy esésű vízerőmű bélyegkép|240px|Nagy esésű vízerőmű

Esés: 50–2000 m Vízhozam: kicsi Felhasználás: csúcserőmű Beépített turbinák: Francis-turbina, Pelton-turbina

Teljesítmény

Egy vízerőmű P teljesítményét egyszerű számítani a h esés, a Q másodpercenkénti vízhozam és az hatásfok segítségével, mely utóbbiban a vízbevezető csatornák, a vízturbina, az esetleges hajtómű, a generátor és a transzformátor veszteségeit is figyelembe lehet venni:

Az a tényező értéke gyakorlatilag minden esetben állandó:

,

ahol g a nehézségi gyorsulás (9,81 m/s²), a víz sűrűsége (1000 kg/m³) és az erőmű összhatásfoka, feltételezzük, hogy ennek értéke 76,5% A hatásfok korszerű, nagy vízerőműveknél ennél nagyobb lehet, kisebb, illetve régi erőművek esetében viszont rosszabb hatásfokkal kell számolni. Az évi kitermelhető villamosenergia erősen függ a vízhozamtól, egyes esetekben a vízhozam legkisebb értéke a legnagyobb vízhozam 10%-a is lehet.

Épülőfélben lévő nagy vízerőművek

Név Legnagyobb teljesítmény Ország Építés kezdete Tervezett befejezés MegjegyzésHárom-szurdok-gát22 500 MW Kína1994. december 14.2009.A világ legnagyobb erőműve. Az első áramot 2003 júliusában adta, 2007 októbere óta 12 600 MW kapacitással üzemelXiluodu-gát 12 600 MW Kína2005. december 26.2015.Az építkezést egyszer szüneteltették a környezetvédelmi tanulmányok hiánya miatt.Baihetan-gát 12 000 MW Kína2009.2015.Építés előkészítés alattWudongde-gát 7000 MW Kína2009.2015.Építés előkészítés alattLongtan-gát 6300 MW Kína2001. július 1.2009. decemberXiangjiaba-gát 6000 MW Kína2006. november 26.2009.Jinping 2 vízerőmű 4800 MW Kína2007. január 30.2014.A gát felépítéséhez csak 23 családot és 129 helyi lakost kellett elköltöztetni. A Jinping 1 erőművel összhangban üzemel.Laxiwa-gát 4200 MW Kína2006, április 18.2010.Xiaowan-gát 4200 MW Kína2002. január 1.2012. decemberJinping 1 vízerőmű 3600 MW Kína2005. november 11.2014.Jirau-gát 3300 MW Brazília2007.2012.Pubugou-gát 3300 MW Kína2004. március 30.2010.Pati-gát 3300 MW ArgentínaSanto Antônio-gát 3150 MW Brazília2007.2012.Goupitan-gát 3000 MW Kína2003. november 8.2011.Boguchan-gát 3000 MW Oroszország1980.2012.Chapetón 3000 MW ArgentínaGuandi-gát 2400 MW Kína2007.2012.Son la-gát 2400 MW Vietnám2005.Tocoma (Manuel Piar)2160 MW Venezuela2004.2014.Ez az új erőmű az utolsó a Caroni medencébe telepített hat vízerőmű közül, melyek közé tartozik a 10 000 MW-os Guri erőmű is.Bureya-gát 2010 MW Oroszország1978.2009.Alsó Subansiri-gát 2000 MW India2005.2009.

Ez a 12 kínai erőmű 89 400 MW (89,4 GW) összteljesítményű lesz, ha elkészül. Összehasonlításképpen Brazília vízerőműveinek összteljesítménye 2006-ban 69 080 MW (69,08 GW) volt (harmadikként a világranglistán).

Vízerőművek Magyarországon

Magyarországon a Bős–nagymarosi vízlépcső lett volna a legnagyobb ilyen jellegű építmény, bár környezet- és ivóvízvédelmi okokból nem az eredeti tervek szerint épült meg.

A századfordulón néhány vízimalmot törpe vízerőműre alakítottak át, amelyek csak elektromos energiát termeltek (a Gyöngyös-patakon, a Pinkán, a Kis-Rábán, a Répcén, a Lajtán és a Séden). Hazai vízerőművek: az ikervári vízerőmű (1896), a gibárti vízerőmű (1903), a felsődobszai vízerőmű (1906), a csörötneki vízerőmű (1909), a pornóapáti vízerőmű (1920), a körmendi vízerőmű (1930), a kesznyéteni vízerőmű (1943), a tiszalöki vízerőmű (1959), az alsószölnöki vízerőmű (1960), a Kvassay szivattyútelep és vízerőmű (1962), a kiskörei vízerőmű (1974), a kenyeri vízerőmű (2008), a békésszentandrási duzzasztó (2013).

A második legnagyobb, a tiszalöki vízerőmű építési terve 1863-ban fogalmazódott meg. A vízlépcső 1954-ben, a hajózsilip 1958-ban készült el. A vízerőművet 1959-ben helyezték üzembe. A legnagyobb, a kiskörei vízerőmű építése 1967-ben kezdődött, a vízerőmű technológiai berendezései 1974-ben készültek el.

Légi fotó galéria

Turbinák 1820-tól beszélhetünk a vízturbinák fejlődéséről. Különböző turbinákat ismerünk, például: Bánki-turbina, bulb-turbina, Francis-turbina, Kaplan-turbina, Pelton-turbina, propeller-turbina, szivattyú-turbina.

Jegyzetek

Források

További információk Kádár Péter: A vízimalmoktól a vízerőművekig; ÚMK, Budapest, 2010