Voda jako obnovitelný zdroj energie

28.03.2026

Voda představuje všudypřítomnou látku, bez které by život jako takový nebyl možný. Kromě jejího nenahraditelného vlivu na přírodu se lidstvo naučilo vodu využívat i jako zdroj energie. Od prvních vodních kol pohánějících mlýny až po moderní trendy v energetice se její využívání postupně zařadilo mezi obnovitelné zdroje energie.

Vodní elektrárny se řadí mezi obnovitelné zdroje energie, což je dáno využíváním hydrologického cyklu, neboli stálého koloběhu vody na Zemi. Původem této energie je sluneční záření dopadající na naši planetu.

Jak funguje vodní energie

Vodní energii využíváme již od středověku. Síla vodních toků usnadňovala přesun lidí i materiálu, později s pomocí vodního kola sloužila k pohonu mlýnů nebo pil. Z vody získáváme potenciální nebo kinetickou energii.

Kinetická energie využívá pohyb vody a závisí na rychlosti proudu.
Potenciální energie využívá působení gravitace a závisí na výškovém rozdílu hladin.

Dnes pro přeměnu vodní energie na elektrickou využíváme účinnější turbíny připojené na generátor. Rovnotlaké turbíny využívají pouze kinetickou, zatímco přetlakové také potenciální energii.

Mechanická energie vody je tvořena silou jejího proudu. V konečném důsledku se jedná o přetransformovanou energii slunce, která pohání koloběh vody v přírodě. Hlavní způsob jejího zužitkování spočívá v umístění vodní turbíny do proudu tekoucí vody. Na turbínu je napojen generátor, který produkuje elektrický proud.

Čtěte také: Zelená energie ve Španělsku

Typy vodních turbín

Výběr turbíny závisí na účelu a podmínkách celého vodního díla. Nejčastěji se osazují turbíny reakčního typu (Francisova nebo Kaplanova turbína), a to v bohaté paletě modifikací. V podmínkách našich řek se nejčastěji používají Kaplanovy turbíny s nastavitelnými lopatkami.

Rovnotlaké turbíny: tlak vody se při průchodu vody nemění, využívá se tedy pouze kinetická energie vody.
Přetlakové turbíny: tlak vody je před oběžným kolem větší než za ním, v tomto případě je tedy částečně využita i tlaková energie vody.

Charakteristika turbín v závislosti na spádu a průtoku:

Francisova turbína: Jedná se o nejdéle používaný typ moderní turbíny. Využívá se pro velké průtoky a spády a umožňuje využití jako čerpadlová turbína v přečerpávacích vodních elektrárnách, kdy při opačném směru otáčení funguje jako čerpadlo. Řadí se mezi přetlakové turbíny s radiálně-axiálním prouděním vody skrze oběžné kolo.
Kaplanova turbína: Tato turbína vznikla vylepšením vrtulové turbíny profesora Kaplana a konstrukčně je složitější než Francisova. Jedná se o přetlakovou axiální turbínu. Kaplanova turbína je v podstatě reakční přetlakový stroj, který dosahuje několikanásobně vyšší rychlosti než je rychlost proudění vody.
Peltonova turbína: Rovnotlaká turbína využívající tzv. dýzy, ve které se tlaková energie vody mění na kinetickou energii paprsku vstřikovaného na lopatky turbíny. Regulace je zajištěna změnou výtokového otvoru dýzy. Lopatky jsou korečkového typu (miskovitý tvar) a jsou umístěny po obvodu turbíny. Pro vysoké spády (někdy až 500 m) se používá akční Peltonova turbína. Je to rovnotlaký stroj, jehož obvodová rychlost otáčení je nižší než rychlost proudění. Voda vstupuje do turbíny pouze v některých částech jejího obvodu a nezahltí celý obvod - vodu na lopatky tvaru misek přivádějí trysky.
Bánkiho turbína: Rovnotlaká turbína využívaná pro malé a střední spády.

Typy vodních elektráren

Průtočná vodní elektrárna: Využívá přirozený průtok řeky, který nelze ovlivňovat. Jezové vodní elektrárny využívají jezu pro vzedmutí hladiny a soustředění spádu.
Derivační elektrárna: Využívá derivačního přivaděče (potrubí, kanálu, štoly), který odvádí vodu z koryta řeky k turbíně vodní elektrárny. Následně je voda odpadním kanálem vrácena zpět do řečiště.
Akumulační elektrárna: Využívá řízeného odběru vody z akumulační nádrže podle potřeb elektrizační soustavy. Mimo akumulace elektrické energie stabilizují vodní toky a chrání tak před povodněmi.
Přečerpávací vodní elektrárna: Využívají dvou různě výškově položených vodních nádrží a akumulují energii v podobě potenciální energie vody. Ta je čerpána do výše položené nádrže za využití přebytečné elektrické energie především při vysoké výrobě obnovitelných zdrojů.
Slapové elektrárny: Využívají slapové energie způsobující příliv a odliv. Jinak řečeno je využíváno kinetické energie vody při jejím pohybu při přílivu a odlivu.

Výhody a nevýhody vodní energie

Hlavní výhodou vodní energie je bez pochyb obnovitelnost zdrojů a eliminace emisí skleníkových plynů při produkci. V České republice nejsou podmínky pro její získání ideální, přesto tvoří velkou část tzv. zelené elektřiny.

Voda má vysokou hustotu a malý proud zajistí velké množství energie. Zejména v porovnání například s větrnou elektrárnou. Dokáže také produkovat elektřinu téměř okamžitě. Velký potenciál v sobě ukrývá možnost využití mořského vlnění či střídání přílivu s odlivem.

Vodní elektrárny lze využít také k akumulování energie z jiných zdrojů, například solární energie. Vodní přehrady a nádrže navíc často slouží jako ochrana před povodněmi, zdroj pitné vody nebo pro rekreaci.

Čtěte také: Více o obnovitelných zdrojích

Mezi hlavní výhody využívání vody jako obnovitelného zdroje energie přitom patří ten fakt, že nezatěžuje atmosféru žádnými emisemi.

Nevýhodou je určitý dopad na životní prostředí, především na vodní živočichy a rostliny. Jejich stavba i údržba je velmi nákladná a životnost turbín samozřejmě není nekonečná. To s sebou přináší další ekologickou stopu. Kontroverzní je také riziko protržení přehrady.

Vodní elektrárny ve světě

Největší producenti vodní energie jsou Čína, Kanada, Brazílie a USA. V Číně stojí čtyři z deseti největších vodních elektráren na světě. Ta nejrozsáhlejší má hráz dlouhou přes dva kilometry a rozloha vodní plochy je dvakrát větší než Praha.

Dnes vodní energie dodává asi 16 % celkového množství elektřiny ve světě. V některých zemích je ale poměr mnohem vyšší. Například v Norsku vodní energie tvoří celých 99 %, ve Švýcarsku i v Kanadě 60 %.

Největší absolutní produkce elektřiny z vody dosahuje Čína. V této zemi je i největší vodní elektrárna Tři soutěsky na řece Jang-c‘-ťiang s výkonem 22,5 GW. Využívá 32 hlavních Francisových turbín s výkonem 700 MW a dvě malé s výkonem 50 MW.

Čtěte také: Nuclear power: A renewable resource?

Vodní elektrárny v České republice

V České republice bylo k 30. září 2016 v provozu 9 velkých vodních elektráren (instalovaný výkon nad 10 MW) s celkovým instalovaným výkonem 753 MW a 1 614 malých vodních elektráren (MVE) s celkovým instalovaným výkonem 348 MW. Inst. V roce 2015 vyrobily vodní elektrárny v ČR 1 795 GWh elektřiny, z čehož 1 002 GWh vyrobily MVE.

V českých zemích má využívání vodní energie dlouholetou tradici. Od přímého mechanického pohonu zařízení mlýnů, pil a hamrů až k přeměně na elektrickou energii. Nejstarším zařízením tohoto typu v Čechách byla vodní elektrárna v Písku, vybudovaná v roce 1888.

Všechny velké vodní elektrárny, s výjimkou Dalešic, Mohelna, Dlouhých Strání a Střekova jsou situovány na toku Vltavy, kde tvoří kaskádový systém - vltavskou kaskádu. Jejich provoz je automatický a jsou řízeny z centrálního dispečinku ve Štěchovicích.

Poměr vodní energie v České republice na celkové spotřebě tvoří pouze 5 %, přesto jsou vodní elektrárny důležité. Po celé zemi najdeme průtočné vodní elektrárny na řekách, přehrady s akumulačními elektrárnami i přečerpávací elektrárny.

Malé vodní elektrárny v ČR

Zatímco Evropská unie považuje za malé vodní elektrárny zařízení do výkonu 5 MW, v ČR se za malou vodní elektrárnu (MVE) považují zařízení s výkonem do 10 MW včetně.

V současné době je v ČR evidováno 1572 malých vodních elektráren s výkonem od 1 kW do 10 MW. Celkový instalovaný výkon dosahuje hodnoty 348 MW (zdroj: ERÚ), ročně MVE vyrobí okolo jedné terawatthodiny elektrické energie.

Většina malých vodních elektráren je provozována v průtočném režimu. Několik jich je provozováno ve špičkovém režimu, kdy po určitou dobu akumulují vodu pro tzv. špičkový provoz s vyšší cenou.

Přečerpávací vodní elektrárny v ČR

Největší elektrárna v Česku je přečerpávací elektrárna Dlouhé stráně, která je oblíbeným turistickým cílem v Jeseníkách. Další jsou například vodní elektrárna Dalešice, Orlík, Slapy a Lipno.

V Česku bylo první přečerpávací elektrárnou Černé jezero, vybudované Škodovými závody Plzeň v Hojsově Stráži na Šumavě. Měla výkon 1,5 MW a v roce 1960 bylo využívání čerpání omezeno. Druhou byla elektrárna Pastviny. Ta byla do provozu uvedena v roce 1938, ale později byla přebudována na klasickou průtočnou elektrárnu. A pak byly postupně vybudovány tři velké přečerpávací elektrárny, které jsou v současné době v Česku v provozu, Štěchovice II, Dalešice a Dlouhé stráně.

Celkový výkon přečerpávacích elektráren v Česku je tak 1175 MW a v poslední době, kdy roste podíl fotovoltaických a dalších fluktuujících zdrojů, se jejich využití zvyšuje. V roce 2015 tak jejich roční produkce elektřiny překročila 1250 GWh. Aktuální jsou proto úvahy o možnosti výstavby dalších těchto zařízení.

Budoucnost vodní energie

Neutichají diskuze ohledně dopadu vodních elektráren na životní prostředí i jejich vysoké ceny. Technologie se ale neustále vyvíjí, proto očekáváme vyšší efektivitu, nižší náklady na provoz i ekologičtější přístup.

Zelená elektřina je naší budoucností a vodní energie patří k hlavním zdrojům. Přírodních zdrojů, zvláště těch obnovitelných, je na naší zeměkouli stále větší nedostatek. Proto se musíme snažit využívat netradiční a hlavně obnovitelné zdroje energie.

V posledních letech se v oblasti vodních elektráren objevují nové trendy a inovace. Česká republika zvažuje výstavbu nových přečerpávacích elektráren, které by mohly zdvojnásobit současný instalovaný výkon.

I když v ČR nejsou přírodní poměry pro budování velkých vodních energetických děl ideální, hrají v rámci obnovitelných zdrojů u nás vodní elektrárny prim. Naše toky nemají potřebný spád ani dostatečné množství vody. Proto je podíl výroby elektrické energie ve vodních elektrárnách na celkové výrobě v ČR poměrně nízký.

Tabulka: Instalovaný výkon a výroba elektřiny ve vodních elektrárnách v ČR (2016)