Raná história vodnej energie: Od stredovekých mlynov po vodné hydroelektrárne

Vodná energia je relatívne nový vynález, ale mechanická sila vody sa používa už viac ako dve tisícročia. Po vynáleze kolesa čoskoro nasledoval vynález vodného kolesa. Zariadenia, ktoré využíva pohyb potokov, riek a iných vodných plôch smerom nadol na mechanické poháňanie iného zariadenia.

  • Publikované: 18. 07. 2019
  • Autor: Fuergy

Najstaršia známa verzia vodného kolesa pochádza z polovice 4. storočia pred naším letopočtom z Mezopotámie, horizontálneho vrtuľového zariadenia, ktoré sa používalo na otáčanie mlynských kameňov na mletie múky. Ukázalo sa to ako efektívne a dizajn sa uchytil v južnej Európe a Číne.

Základný mechanizmus vodného kolesa sa rozšíril po veľkej časti Starého sveta (Eurázia a Afrika) a nadobudol niekoľko rôznych podôb, ale základný koncept zostal rovnaký. Ako sa vodný mlyn ďalej zdokonaľoval, jeho energetická účinnosť rástla.

Prvé kroky k vodným turbínam

V polovici 18. storočia francúzsky hydraulický a vojenský inžinier Bernard Forest de Bélidor napísal Architecture Hydraulique, štvorobjemová práca popisujúca stroje s vertikálnou a horizontálnou osou. Pochopenie hydrauliky bolo nevyhnutné pre rozvoj modernej vodnej elektriny, pretože keď bol koncom 19. storočia vyvinutý elektrický generátor, mohol byť spojený s hydraulikou na výrobu vodnej elektriny.

Približne v rovnakom čase vyvinul maďarský vynálezca a inžinier Johann Segner svoju verziu reaktívnej vodnej turbíny, tiež známu ako Segnerovo koleso. Segnerovo koleso malo vertikálnu os a využíva hydrostatický tlak na vytláčanie vody z dýzy, čím sa vytvára rotačná sila. V mnohých ohľadoch slúžil ako prototyp pre moderné vodné turbíny.

Prelomové zlepšenia počas priemyselnej revolúcie

Priemyselná revolúcia urýchlila vývoj smerom k vodnej elektrárni, keďže vodné mlyny sa postupne premieňali na vodné turbíny. Do polovice 19. storočia viedol výskum turbín k energetickej účinnosti vyššej ako 75 % (v porovnaní s prvými vodnými kolesami), ktoré boli účinné len na 20 %.

V roku 1848 James B. Francis zlepšil konštrukciu vodnej turbíny a dosiahol 90 % účinnosť. Jeho vysokoúčinné turbíny sa mohli vyrovnať jedinečným prietokovým pomerom jednotlivých vodných plôch. Dodnes zostáva najpoužívanejšou turbínou v prevádzke.

Francis turbine. Source: U.S. Bureau of Reclamation

Prvý elektrický generátor

V rokoch 1831 až 1832 vyvinul Michael Faraday prvý elektrický generátor. Hoci zariadenie s názvom Faradayov disk bolo ako generátor v skutočnosti neúčinné, znamenalo dôležitý krok vo vývoji elektrickej energie. Koncept elektrických generátorov prešiel v priebehu 19. storočia experimentovaním, úpravami a zdokonaľovaním, ktoré vyvrcholili vynálezom moderného dynama na jednosmerný prúd v zime 1866/1867.

Rok 1878 znamenal rok, kedy bola hydroelektrická energia prvýkrát použitá na praktický účel. V dedine Cragside v Northumberlande v Anglicku William Armstrong použil vodu z jazera pri svojom dome na pohon dynama Siemens, ktoré vytváralo elektrickú energiu pre jednu oblúkovú lampu v jeho umeleckej galérii.

Vodné koleso vedľa chodníka k Power House v Cragside, Rothbury, Northumberland. Source: drax.com

V roku 1880 bola vodná turbína použitá na osvetlenie divadla a výkladu v Grand Rapids v štáte Michigan a v roku 1881 vodná turbína používaná v mlyne na múku začala zabezpečovať pouličné osvetlenie pri Niagarských vodopádoch (New York).

Vznik prvej vodnej elektrárne

S príchodom elektrického osvetlenia sa objavila nová požiadavka na vytvorenie centralizovaných elektrických elektrární. Thomas Edison postavil prvú elektráreň na svete v americkom štáte New York, pričom ju odhalil 4. septembra 1882. Len o pár týždňov neskôr, 30. septembra 1882, začala fungovať na Fox River v r. Appleton, Wisconsin. Vodnú elektráreň postavil výrobca papiera Appleton H. J. Rogers a neskôr dostala názov Appleton Edison Light Company.

Dam Across River, Appleton, Wis. [between 1880 and 1899]. Source: Detroit Publishing Company. Prints & Photographs Division

Najprv mohla stanica Fox River zhromaždiť len toľko energie, aby mohla napájať seba, neďalekú budovu a dom H. J. Rogersa. Vylepšeniami a rozšírením však neskôr stanica poskytla bohatý zdroj elektrickej energie aj pre mesto Appleton.

Koncom 19. storočia sa vodná energia objavila ako preferovaný zdroj elektrickej energie v USA, pretože krajina mala veľa riek a vodná energia bola lacná a spoľahlivá. Zvyšok sveta to čoskoro dohnal a do roku 1900 boli v prevádzke stovky malých vodných elektrární rozmiestnených po Európe, Ázii, Austrálii a Južnej Amerike. V Číne bola v roku 1905 postavená vodná elektráreň s výkonom 500 kW na Xindianskom potoku neďaleko Taipei.

V našom ďalšom článku o vodnej elektrine pokryjeme históriu vodnej energie od 20. storočia až po najnovší vývoj tohto typu obnoviteľnej energie.

Ste pripravení stať sa súčasťou revolúcie v obnoviteľnej energii? Kontaktujte nás ešte dnes! Naši odborníci sú tu, aby vám pomohli nájsť riešenie šité na mieru vašim potrebám.

New dimension of energy optimization

Neprehliadnite

Potrebujete poradiť?

Využite možnosť bezplatnej konzultácie.

Súhlasím so spracovaním osobných údajov. Ďalšie informácie o našich postupoch ochrany osobných údajov nájdete v našich zásadách ochrany osobných údajov.
Chcete od nás dostávať marketingovú komunikáciu? Zaškrtnutím políčka súhlasíte so zasielaním propagačných e-mailov a inej marketingovej komunikácie týkajúcej sa našich produktov alebo služieb. Žiadny spam, sľubujeme.
Ďakujeme, že ste nás kontaktovali. Čoskoro sa vám ozveme.
Došlo k chybe. Skúste to prosím znova.