Gospodarka Wodna Wykład nr 18 Wydział Inżynierii Środowiska Instytut Inżynierii i Gospodarki Wodnej Zakład Gospodarki Wodnej OPRACOWAŁ dr hab.inż. Wojciech Chmielowski prof. PK HYDROENERGETYKA II
Czy wyobrażamy sobie współczesne społeczeństwo bez dostępu do energii elektrycznej? Raczej nie. Świat wciąż poszukuje nowych jej źródeł a produkcja energii elektrycznej z odnawialnych źródeł energii, to doskonała alternatywa dla wyczerpujących się pokładów węgla kamiennego, brunatnego, ropy czy gazu ziemnego. Człowiek wykorzystuje energie wody już od dawna. Na początku napędzano nią młyny a dzisiaj pomaga ona przy pracy w kuźniach czy tartakach. Aktualnie energie wody wykorzystuje się głównie do produkcji energii elektrycznej. Elektrownie zasilane energią wód, mogą z powodzeniem działać w zgodzie i w poszanowaniu dla środowiska naturalnego. Szacuje się, że w okresie między I a II wojną na terenach Polski zlokalizowanych było około 8000 obiektów hydroenergetycznych. Lata wojny oraz okres PRL-u doprowadził jednak do dewastacji i zniszczenia większości z nich a obecne rządy wciąż stawiają na energię z węgla i ropy.
PRODUKCJA ENERGII ZIELONEJ NA PRZYKŁADZIE FIRMY TAURON EKOENERGIA Problematyka energii jest ogromnie ważna dla współczesnego świata, ponieważ produkcja i zużycie energii tkwi u podstaw wszelkich procesów życia na Ziemi. Bezpośrednim sprawcą dużego zapotrzebowania na energię stał się przemysł, gdyż sam jest jej dużym użytkownikiem, a ponadto używa wielu maszyn i urządzeń, z których korzystanie nie jest możliwe bez użycia określonych form energii. W światowej produkcji energii elektrycznej dominujące znaczenie mają ropa naftowa, węgiel kamienny, gaz ziemny, uran. Wykorzystanie tych surowców wiąże się jednak z licznymi zagrożeniami dla środowiska naturalnego i dlatego w całym świecie rośnie rola tzw. odnawialnychźródeł energii, do których zalicza się wodę, wiatr, słońce, biomasę.
Obecnie to właśnie energetyka wodna w Polsce jest głównym źródłem ekologicznej energii elektrycznej. W strukturze produkcji energii z odnawialnych źródeł energii (OZE) w 2003 r. z dużych elektrowni wodnych pochodziło 68,38 % energii, z małych 26,21 %, czyli łącznie prawie 95 %. Udział energii z elektrowni wiatrowych wynosił 2,48 %, biogazowych 2,51 %, biomasowych 0,42 %. W Polsce energetyka wodna rozwijać się będzie głównie poprzez budowę małych elektrowni wodnych (MEW) o mocy do 5 MW. Na energetykę wodną składa się zbiór różnorodnych elektrowni wodnych, z których każda ma swoją specyfikę. Występują tutaj elektrownie przepływowe przyjazowe i przyzaporowe, elektrownie szczytowe przyzbiornikowe, elektrownie szczytowe z członem pompowym przy zbiornikach z dopływem naturalnym oraz klasyczne elektrownie szczytowo-pompowe ulokowane przy zbiornikach z dopływem naturalnym oraz klasyczne elektrownie szczytowo pompowe ulokowane przy zbiornikach z wyrównaniem dobowym bez dopływu naturalnego.
Obiekty wodne eksploatowane przez TAURON Ekoenergia sp. z o.o. to elektrownie przyjazowe (przepływowe) i przyzaporowe (zbiornikowe). W elektrowni przepływowej wykorzystuje się energię przepływających wód przy stosunkowo niewielkim (rzędu kilkunastu metrów) spiętrzeniu, bez możliwości magazynowania wody i regulowania jej odpływu zależnie od potrzeb produkcji energii elektrycznej. W elektrowniach wodnych zbiornikowych energia potencjalna wody z górnego zbiornika służy, w czasie przepływu wody przez turbinę wodną, do uzyskania energii kinetycznej mas wirujących turbiny. Elektrownie zbiornikowe mogą magazynować wodę i gospodarować jej przepływem w ramach doby, tygodnia, miesiąca lub dłuższego okresu.
HISTORIA ENERGETYKI WODNEJ NA DOLNYM ŚLĄSKU Idea wybudowania elektrowni na Dolnym Śląsku sięga końca XIX w. Po katastrofalnych dla regionu powodziach w 1888 i 1897 r. profesor Otto Intze opracował program ochrony przeciwpowodziowej Podsudecia. Ustawa Bundestagu z 1900 r. określiła zasady finansowania i budowy systemu zabezpieczenia przeciwpowodziowego dolin rzecznych. Z początkiem XX stulecia powstała elektrownia wodna w Leśnej - obecnie najstarsza w Polsce. W ciągu kolejnych kilkunastu lat zbudowano kaskadę rzeki Bóbr ze zbiornikami w Siedlęcinie, Wrzeszczynie i największym w Pilchowicach. Na Kwisie, obok Leśnej, powstał zbiornik wodny Złotniki, uregulowano rzekę Kamienną, a na sudeckich dopływach Odry zbudowano szereg zbiorników przeciwpowodziowych suchych i przeciwrumowiskowych. Stworzono system sterowania falą powodziową, który sprawdza się również w dzisiejszych czasach.
Tam, gdzie było to technicznie i ekonomicznie uzasadnione, budowano również elektrownie wodne. Z biegiem lat energetyka zawodowa zaczęła przejmować i modernizować niewielkie elektrownie funkcjonujące przy zakładach przemysłowych, włączać je do wspólnej, początkowo lokalnej sieci. W pracach tych uczestniczyły firmy hydrotechniczne i elektrotechniczne o znaczących osiągnięciach i doświadczeniu: J.M. Voith, Briegleb Hansen, Sachsenwerk, Siemens Schuckert Werke i Allgemeine Elektrizitats Gesellschaft. Inwestycje przyciągały inżynierów niemieckich, austriackich i włoskich; wymieniających doświadczenia, wdrażających nowe idee budownictwa wodnego, upowszechniających je w literaturze przedmiotu i przenoszących do inżynierii wodnej Europy. Rola, jaką budowa zbiorników Leśnej i Pilchowic odegrała w kształtowaniu standardu technicznego i kształceniu modelu inżyniera hydrotechnika, nie do końca jest doceniana. Podobnie jak miejsce sudeckich budowli hydrotechnicznych w dorobku kultury technicznej Śląska i Europy pierwszej połowy XX wieku. Elektrownie wodne TAURON Ekoenergia sp. z o.o. stanowią zapis tego dziedzictwa i twórczą jego kontynuację.
CHARAKTERYSTYKA ELEKTROWNI WODNYCH TAURON EKOENERGIA SPÓŁKA Z O.O.
Na terytorium Rzeczpospolitej Polskiej w chwili obecnej (według stanu na dzień 31 lipca 2011 roku) działa 737 elektrowni wodnych o łącznej mocy zainstalowanej 947,295 MW. TAURON Ekoenergia sp. z o.o. posiada na obszarze trzech województw: dolnośląskiego, opolskiego i małopolskiego 35 elektrowni wodnych o łącznej mocy zainstalowanej równej 125,739 MW, co daje udział 13,27% w ogólnopolskiej mocy zainstalowanej w elektrowniach wodnych. Na terytorium województwa dolnośląskiego łączna moc zainstalowana we wszystkich 94 elektrowniach wodnych wynosi 63,858 MW, a TAURON Ekoenergia sp. z o.o. posiada 23 elektrownie wodne o łącznej mocy zainstalowanej równej 48,649 MW, co daje 76,18% udziału w mocy zainstalowanej w elektrowniach wodnych na terenie województwa dolnośląskiego.
Na terytorium województwa opolskiego moc zainstalowana we wszystkich 32 elektrowniach wodnych wynosi 25,480 MW, a TAURON Ekoenergia sp. z o.o. posiada 6 elektrowni wodnych o łącznej mocy zainstalowanej 11,550 MW, co daje 45,33% udziału w mocy zainstalowanej w elektrowniach wodnych na terenie województwa opolskiego. Na terytorium województwa małopolskiego moc zainstalowana we wszystkich 46 elektrowniach wodnych wynosi 175,130 MW, a TAURON Ekoenergia sp. z o.o. posiada 6 elektrowni wodnych o łącznej mocy zainstalowanej 65,540 MW, co daje 37,42% udziału w mocy zainstalowanej w elektrowniach wodnych na terenie województwa małopolskiego. Łączna moc zainstalowana w 172 elektrowniach wodnych na terenie trzech województw wynosi 264,468 MW, a udział TAURON Ekoenergia sp. z o.o. wynosi 47,54%.
ZESPÓŁ ELEKTROWNI WODNYCH JELENIA GÓRA 1
Elektrownia wodna Bobrowice I Elektrownia wodna Bobrowice I usytuowana jest na rzece Bóbr w miejscowości Siedlęcin. Dojechać można do niej najprościej skręcając przed mostem w Siedlęcinie, po tej stronie, po której znajduje się przystanek autobusowy w wąską drogę, która po kilkuset metrach zaprowadzi nas w pobliże obiektu, stanowiącego przykład elektrowni przyjazowej. Budowę elektrowni rozpoczęto w 1924 roku, a ukończono w 1925. Po raz pierwszy zbiornik wypełniono 8 listopada 1925 roku. Powstałe na skutek spiętrzenia Jezioro Modre znajduje się obecnie na terenie Parku
Krajobrazowego Doliny Bobru stanowiąc atrakcję turystyczną. W elewacjach budynku elektrowni i filarów jazu zastosowano kamienne wykładziny z granitu idealnie harmonizujące z górską przyrodą. Elektrownia wyposażona została w trzy turbozespoły z bliźniaczymi turbinami Francisa o łącznej mocy 2,42 MW. Począwszy od 16 stycznia 1926 roku elektrownia zaczęła przekazywać energię elektryczną do sieci. Elektrownia Bobrowice I z budynkiem siłowni i rozdzielni energetycznej usytuowana jest w korycie rzeki. Charakterystyczne wodnego jest powiązanie jazu i budynku, pomiędzy które wprowadzono blok upustu dennego. Turbiny Francisa zbudowane w zakładach Voitha zainstalowano w otwartych komorach betonowych, których ściana stanowi ścianę odwodną hali maszyn. Piętrzenie na stopniu Bobrowice I wynosi 14,5 m.
Parametry hydrotechniczne zapory i zbiornika Parametr zapory, zbiornika Km rzeki Wysokość [m] Długość w koronie [m] Szerokość u podstawy w [m] Szerokość w koronie w [m] Pojemność zbiornika w [mln m3] Powierzchnia zbiornika w [ha] Długość zbiornika w [km] Bobrowice I 208+460 17,5 104 17 5 0,5 11 1
Rok budowy 1924 1924 1924 TypGLW 300/1750SW 430/1060SW 500/640 Wytwórca AEG AEG AEG Moc zainstalowana [kva]1790 1100 570 cos fi0,70,70,7 Napięcie [kv]10,510,510,5 Obroty [obr./min]300 430 500 Bobrowice I
Elektrownia wodna Bobrowice II Elektrownia wodna Bobrowice II, będąca elektrownią przepływową z jazem piętrzącym, znajduje się w Siedlęcinie przy drodze wiodącej do elektrowni Bobrowice I. Niewielki obiekt zbudowany na rzece Bóbr jako elektrownia zawodowa pracuje od 12 kwietnia 1932 roku, ale część urządzeń zainstalowanych w EW Bobrowice II pochodzi z XIX wieku. Wówczas funkcjonował tutaj młyn wodny i tartak, a od początku XX wieku także fabryka przetworów drzewnych. W latach 2004-2005 przeprowadzono gruntowną modernizację. Rozruch elektrowni odbywa się zdalnie z pobliskiej elektrowni wodnej Bobrowice I. Do dziś w elektrowni pracują dwie pionowe turbiny Francisa produkcji firmy Voith. Na jednoprzęsłowym jazie klapowym uzyskuje się dla elektrowni 3,5 m spadu.
Bobrowice II Rok budowy Typ Wytwórca 2004 SVg335M10B asynchron EMIT Źychlin 2005 SVg335M10A synchron EMIT Źychlin Moc zainstalowana [kva] cos fi Napięcie [kv] Obroty [obr./min] 160 0,83 294 608 132 0,83 253 608
Elektrownia wodna Bobrowice III Do elektrowni wodnej Bobrowice III dotrzeć można na dwa sposoby; turyści zmechanizowani mogą dojechać na niewielki parking w okolicach gościńca Perła Zachodu, a następnie pokonać niespełna kilometrowy odcinek trasy, która prowadzi do obiektu. Można także dotrzeć tutaj od strony Jeleniej Góry, wówczas wyłącznie pieszo lub rowerem. Na wiodącym do elektrowni szlaku turystycznym, który jest jednocześnie ścieżką rowerową, ruch samochodowy jest bowiem zabroniony. Obiekt ten był kiedyś jedną z dwóch siłowni energetycznych przedwojennej fabryki papieru. Podczas drugiej wojny światowej siłownie uległy zniszczeniu i dopiero w latach 1953-1954 odbudowano jedną z nich, zaś drugą pozostawiono w ruinach dawnej fabryki. Obecnie jest to elektrownia zautomatyzowana. Na wyposażeniu elektrowni znajduje się turbina Francisa produkcji Gotha, a także generator asynchroniczny z 1953 roku z fabryki M-1 Polska.
Bobrowice III Turbina Rok budowy Typ Wytwórca Moc zainstalowana [kw] Przełyk Q [m3/s] Spad H [m] Obroty n [obr./min] 1927 Francis Gotha 144 2,2 8,8 250/520
Elektrownia wodna Bobrowice IV Elektrownia wodna Bobrowice IV uruchomiona 6 grudnia 2008 r. jest elektrownią nową zbudowaną całkowicie od podstaw w bliskim sąsiedztwie elektrowni Bobrowice III. Elektrownia Bobrowice IV jest wyposażona w dwa turbozespoły wykonane w oparciu o turbiny Kaplana o mocy 0,5 MW (każda z turbin) polskiej firmy GEG GAJEK ENGINEERING, zasilane przez kanał energetyczny, budowlę ujęcia wody i rurociągi turbinowe o średnicy 1600 mm i długości 15 m. Spad nominalny w elektrowni wynosi 8,4 m. Zamontowane w obiekcie turbozespoły oraz sąsiedztwo elektrowni Bobrowice III umożliwiają produkcję energii elektrycznej w szerokim zakresie przepływów na rzece Bóbr (od kilku do kilkunastu metrów sześciennych na sekundę). Praca elektrowni jest całkowicie zautomatyzowana
Rok budowy Typ Wytwórca Moc zainstalowana [kw] Przełyk Q [m3/s] Spad H [m] Obroty n [obr./min] 2008 Kaplan rurowy GEG 541 7,3 8,4 400 2008 Kaplan rurowy GEG 541 7,3 8,4 400
Elektrownia wodna Kraszewice Elektrownia wodna Kraszewice znajduje się na rzece Bóbr we wsi Ocice w gminie Bolesławiec w województwie dolnośląskim. Obiekty tworzące stopień rozdziela droga wojewódzka Bolesławiec Lubań Śląski, przebiegająca około 200 m zarówno od jazu jak i od elektrowni wodnej. Stopień wodny Kraszewice był budowany etapami. Około 1900 roku powstał jaz stały wykonany w konstrukcji kaszycowej, natomiast około 1934 r., w trakcie przystosowywania stopnia dla potrzeb energetyki, przy lewym brzegu rzeki wybudowano upust płuczący. Zadaniem upustu było wówczas (i jest do dzisiaj), płukanie wlotu do kanału doprowadzającego wodę do elektrowni. Aktualnie, nadal jedynym celem spiętrzenia jest produkcja energii elektrycznej. Elektrownię uruchomiono 12 czerwca 1932 roku, jej budynek po dziś dzień funkcjonuje w niezmienionym od tamtego czasu kształcie. Obiekt wykonany został według projektu architekta z Wrocławia Georga Wolffa. Budynek elektrowni usytuowano pomiędzy kanałem dopływowym a kanałem odpływowym.
Część podwodna zbudowana jest z betonu, natomiast halę maszyn wykonano z cegły klinkierowej. Hala maszyn obejmuje pomieszczenia turbozespołów, nastawnię i rozdzielnię. W Wyposażenie elektrowni stanowią dwa oryginalne turbozespoły Kaplana (prod. J.M. Voith, 1932 r.) oraz generatory pionowe, synchroniczne firmy Siemens z 1932 r. Zachowano również oryginalne cele rozdzielni wnętrzowych, a przy budowlach hydrotechnicznych mechanizmy i układy sterowania zasuwami jazu i komór turbinowych. Moc zainstalowana elektrowni wynosi 0,960 MW. Ze względu na układ stopnia elektrownia znajduje się na kanale derywacyjnym, do którego dopływ regulowany jest ujęciem z zamknięciami (4 zasuwy o świetle 4 m każda). Kanał dopływowy do elektrowni o długości całkowitej 340 m poprowadzony jest w wykopie. Na całej długości kanału, po obu jego brzegach, zbudowano wały przeciwpowodziowe, zabezpieczające okoliczne tereny przed wylaniem się wody przy większych stanach w rzece Bóbr. Na wielkość przepływu w przekroju jazu Kraszewice, w znacznej mierze rzutuje praca zbiornika Pilchowice, zlokalizowanego około 43 km powyżej.
Rok budowy Typ Wytwórca Moc zainstalowana [kw] Przełyk Q [m3/s] Spad H [m] Obroty n [obr./min] 1932 Kaplan Voith 530 12,6 5,2 215 1932 Kaplan Voith 530 12,6 5,2 215
Elektrownia wodna Leśna Elektrownia wodna Leśna jest najstarszą i zarazem pierwszą zawodową elektrownią wodną w Polsce. Budowę zapory rozpoczęto w 1901 roku, w ramach programu ochrony powodziowej Dolnego Śląska, opracowanego przez profesora Ottona Intzego, a rozwinięte przez kierującego inwestycją dr inż. Curta Bachmanna. Budowa trwała 4 lata, a przy jej powstawaniu pracowali robotnicy z Włoch i Austrii. Pierwsze trzy turbozespoły, pracujące w oryginale do chwili obecnej, oddano do eksploatacji w 1907 r., a kolejne już w 1908 r.
Zapora spiętrza wody Kwisy w Jezioro Leśniańskie w miejscowości Leśna. Na brzegach zbiornika znajdują się liczne ośrodki wypoczynkowe i sportowo - rekreacyjne. Bezpośrednią powodem budowy zapory była wielka powódź w lipca 1897 r. Powódź ta zapisała się szczególnie tragicznie w historii miejscowości położnych na brzegach karkonoskich i izerskich rzek, w tym również rzeki Kwisy. W celu zminimalizowania strat przy przypadku podobnej klęski w przyszłości, niemieccy inżynierowie i technicy, stworzyli plan wybudowania konstrukcji hydrotechnicznych; zapór, murów, progów, zbiorników retencyjnych, które miały ujarzmić siłężywiołu. Realizacja tak olbrzymiego projektu wymagała odpowiednich środków finansowych. Było to jednak możliwe, dzięki kontrybucji w wysokości 5 mld franków w złocie, jaką musiała zapłacić Francja państwu pruskiemu po zakończeniu wojny francusko pruskiej. Uzyskane środki finansowe, umożliwiły realizacje olbrzymich planów przeciwpowodziowych na terenie Dolnego Śląska. Powstałe konstrukcje kamienno-betonowe, uchroniły do chwili obecnej, tereny śląska od wodnych żywiołów. Projekt zapory, jej technologie, zostały opracowane przez doskonałych fachowców m.in. prof. Politechniki Akwizgranie Otto Intze, który był ekspertem w tej dziedzinie
Kamień węgielny pod budowę zapory, położono piątego października 1901 roku. Głównym budowniczym Zapory w Leśnej, jak również stopni wodnych w Pilchowicach, Złotnikach, i Wrzeszczynie był dr inż. Curt Bachmann. Pierwsze napełnienie zbiornika odbyło się we wrześniu 1905 roku, a w październiku zdecydowano o próbnym spuszczeniu wody w maksymalnej ilości. Budynek elektrowni wodnej Leśna, wzniesionego w latach 1905-1908, poniżej zapory, wyposażono w cztery turbiny Francisa, a później w dwie kolejne. Elektrownie zdobi neogotycka wieżyczka, fryz arkadowy, zwieńczający koronę zapory a nadbudówka w formie attyki, zdobi wylot ze sztolni obiegowej.
Parametr zapory, zbiornika Km rzeki Wysokość [m] Długość w koronie [m] Szerokość u podstawy w [m] Szerokość w koronie w [m] Pojemność zbiornika w [mln m3] Powierzchnia zbiornika w [ha] Długość zbiornika w [km] Leśna Kwisa 89+750 45 130 38 8 15 140 6
Elektrownia wodna Olszna Elektrownia wodna Olszna znajduje się w miejscowości Stara Oleszna w gminie Bolesławice na rzece Bóbr. Obiekt pochodzi z początku XX wieku i jest położony w odległości ok. 150 m. od drogi wojewódzkiej Bolesławiec - Zielona Góra. Budowla, wyposażona na początku w dwie turbiny Francisa, a od 1921 w trzeci turbozespół, powstała dla potrzeb fabryki papieru. Dzięki trzem turbozespołom uzyskano moc 1,10 MW. Po przejęciu elektrowni w 1935 roku przez energetykę zawodową, przebudowano budowle piętrzące, osadniki i upusty płuczące, natomiast na jazie zainstalowano zamknięcia klapowe, sterowane z maszynowni usytuowanych na filarach i przyczółkach dostępnych z mostu jazowego. Elektrownię wodną Olszna zniszczono i pozbawiono wyposażenia w 1945 roku. Odbudowano w latach 1954-1957, wyposażając w dwa nowe turbozespoły z turbinami Kaplana firmy CKD Blansko o łącznej mocy 1,95 MW.
Rok budowy Typ Wytwórca Moc zainstalowana [kw] Przełyk Q [m3/s] Spad H [m] Obroty n [obr./min] 1956 Kaplan CKD 975 18,0 6,17 150 1956 Kaplan CKD 975 18,0 6,17 150
Elektrownia wodna Pilchowice I Kolejną zaporą, która powstała w ramach programu przeciwpowodziowego chroniącego Zachodnie Sudety, jest zapora w Pilchowicach. Zaporę otaczają góry, z prawej strony Góra Zamkowa o wysokości 350 m n.p.m., a z lewej bazaltowy cypel góry Korzec wznoszący się na wysokość 438 m n.p.m. W celu zelektryfikowania okolic, podjęto również decyzje, aby podczas budowy systemu zabezpieczeń przed powodziami, zbudować elektrownie wodne. W planach była budowa linii kolejowej łączącej Jelenią Górę, Wleń, oraz Lwówek Śląski. Miała to być linia do transportowania materiałów budowlanych, a koszt jej budowy miał się zwrócić podczas transportu węgla kamiennego z Wałbrzycha.
W 1903 roku rozpoczęto budowę stopnia wodnego w Pilchowicach I. W pierwszej kolejności, po wykonaniu badań geologicznych, było zbudowanie kanału odprowadzającego wodę z rzeki Bóbr, co wiązało się z budową przegrody wzdłuż rzeki Bóbr. Brak dostępu do odpowiedniego sprzętu w tych latach sprawił, że prace przy tym projekcie trwały ponad rok. Jedynymi dostępnymi maszynami w tym okresie były pompy wodne, maszyny parowe, lokomotywy kolejki wąskotorowej. Podczas budowy usuwano drzewa, niektóre budynki fabryki papieru, niwelowano teren. Były momenty kiedy podczas prac na zalewiskiem pracowało nawet 750 osób. Na wysokości 230 m n.p.m., wydrążono pod górą Zamkową sztolnię o długości 400 metrów, wysoką na 6 m i szeroką na 8 m. Aby ominąć podczas spuszczania wody ze zbiornika elektrownię wodną, zbudowano w odległości 152 m od wlotu sztolni, 45 metrowy szyb, gdzie znajduje odpowiednie urządzenie, umożliwiające tą czynność
Aby skierować wodę do sztolni, postanowiono wybudować przegrodę przez koryto rzeki przed jej wlotem oraz za wylotem. W ten sposób powstała mini zapora, widoczna do dzisiejszego dnia pod lustrem wody, w odległości 250 m od głównej zapory. Prace nad tą zaporą były trzykrotnie przerywane. Pierwszy raz przez powódź w 1906 roku, a w latach 1908-1909 dwukrotnie zalało dół fundamentowy. Budowa mini zapory i kanału, pokryły się z intensywnymi pracami związanymi z linią kolejową na danym terenie. Uroczyste wmurowanie kamienia węgielnego, pod budowaną zaporę, nastąpiło 20 czerwca 1908 roku. Od tego momentu, prace robotników wyznaczonych do budowy obiektu, ruszyły pełną parą. Kamieniołomy dostarczały na bieżąco potrzebnego surowca, wykorzystano kamień z wydrążonego kanału, a cztery pary pociągów z cementem, kursowały nieustannie między Jelenią Górą a placem budowy.
Uroczyste otwarcie zapory nastąpiło 16 listopada 1912 roku, a dokonał tego Cesarz Wilhelm II. Do Pilchowic Cesarz dojechał pociągiem, odsłaniając, tego samego dnia, pamiątkową tablicę, poświęconą tragicznej powodzi z 1897 roku. Pierwszym egzaminem, nowo wybudowanej zapory w Pilchowicach, była powódź na początku sierpnia 1915 roku, gdzie nastąpił niekontrolowany przepływ wody ze zbiornika przelewem powierzchniowym, zbudowanym na kształt pochylni. Niestety rozwiązanie to nie wyhamowało wody, dlatego w latach dwudziestych, ubiegłego wieku zastąpiono je kaskadami. Zapora w Pilchowicach, oprócz ochrony przed powodzią, produkuje również energię elektryczną. Początkowo zainstalowano 5 turbozespołów, a w 1921 roku, dokonana zmian w projekcie i zainstalowano kolejny turbozespół. Obecnie moc elektrowni wynosi 7,585 MW.
Parametr zapory, zbiornika Km rzeki Wysokość [m] Długość w koronie [m] Szerokość u podstawy w [m] Szerokość w koronie w [m] Pojemność zbiornika w [mln m3] Powierzchnia zbiornika w [ha] Długość zbiornika w [km] Pilchowice Bóbr 196+700 62 270 50 7,5 50 240 6
Elektrownia wodna Pilchowice II 13 października 1927 roku, uruchomiono elektrownie Pilchowice II. Ten niewielki obiekt, znajdujący się w miejscowości Nielestno w niczym nie przypomina potężnej elektrowni Pilchowice I. Jest to elektrownia przepływowa, derywacyjna. Derywacje wykonano w formie kanału otwartego o długości 1396 m, który biegnie częściowo w wykopie i częściowo w nasypie. Rozwiązanie to pozwoliło na uzyskanie dla elektrowni spadu w wysokości 5 m. Przy obiekcie zainstalowano trzy różne turbozespoły z turbinami Francisa i generatorami synchronicznymi produkcji AEG, uzyskując łączną moc 0,824 MW.
Rok budowy 1927 1927 1927 Typ Francis Francis Francis Wytwórca Voith Voith Voith Moc zainstalowana [kw] 147 364 368 Przełyk Q [m3/s] 3,85 9,75 9,75 Spad H [m] 5,0 5,0 5,0 Obroty n [obr./min] 187 187 187
Elektrownia wodna Szklarska Poręba I Stopień wodny elektrowni Szklarska Poręba I, jest zlokalizowana na rzece Kamiennej, w miejscowości Szklarska Poręba Średnia. Rzeka Kamienna płynie na długości 32 km i jest lewostronnym dopływem rzeki Bóbr. Źródła rzeki leżą w pobliżu granicznego grzbietu Karkonoszy, po stronie polskiej, na wysokości ok. 1120 m n.p.m. Rzeka płynie głębokimi wąwozami, licznymi kaskadami, skalistą doliną między Karkonoszami a Górami Izerskimi. W okolicach Piechowic wpływa do Kotliny Jeleniogórskiej, a w Sobieszowie przepływa przez suchy zbiornik retencyjny, pełniący rolę przeciwpowodziową, kończąc swój bieg u stóp Wzgórza Krzywoustego. Elektrownie zbudowano w 1869 roku. W trzykondygnacyjnym budynku, położonym 1630 m poniżej jazu, znajduje się maszynownia, rozdzielnia i komora wylotowa turbin. Rozdzielnie urządzono w pomieszczeniach adoptowanych w tym celu w 1973 roku.
Na przełomie XIX i XX wieku, wiele stopni wodnych, na terenie Dolnego Śląska, jak również w Szklarskiej Porębie, powstał w celu wykorzystania siły wody do napędu maszyn technologicznych. W opisywanej elektrowni znajdowała się wytwórnia ścieru drzewnego. Dokumentacja z 1905 roku, przedstawia siłownię z turbinami Francisa, gdzie doprowadzano wodę rurociągiem o średnicy 1,4 1,5 m i długości 1450 m. Zainstalowany generator, produkujący energię elektryczną wystarczał na potrzeby części Szklarskiej Poręby i Piechowic, a z wałem turbiny sprzęgnięte były maszyny i urządzenia fabryki. W momencie przejęcia siłowni, w 1934 roku, przez energetykę zawodową, dokonano jej gruntownej modernizacji. Wymieniono wyposażenie, urządzono rozdzielnie energetyczną w budynku dawnej fabryki, stacje transformatorową, magazyny, warsztat oraz mieszkania dla personelu. Woda wprowadzana jest na turbiny w pierwszej kolejności krytym, betonowym kanałem o długości 150 m, a następnie rurociągiem stalowym o długości 1450 m. W elektrowni pracują dwie turbiny Francisa, na wspólny generator firmy Sachsenwerk, o łącznej mocy zainstalowane 0,736 MW.
Rok budowy Typ Wytwórca Moc zainstalowana [kw] Przełyk Q [m3/s] Spad H [m] Obroty n [obr./min] 1934 Francis Voith 2x368 2x1,04 45,5 1000
Elektrownia wodna Szklarska Poręba II W dawnej siłowni fabryki papieru i ścieru drzewnego, powstała w 1900 roku, elektrownia wodna Szklarska Poręba II. Od 1935 roku, pracuje ona na potrzeby energetyki zawodowej. Jaz piętrzący i ujęcie wody elektrowni, znajduje się na rzece Kamienna, w Szklarskiej Porębie. Około 1900 roku, siłownia fabryki papy, była zasilana z pojedynczej turbiny Francisa, na którą wodę prowadzono rurociągiem stalowym o średnicy 1,10 m. Aktualnie w elektrowni funkcjonuje turbozespół, złożony z dwóch turbin Francisa firmy Hansenwerk Gotha i generatora produkcji Siemens Schucker Werke. Produkowana energia elektryczna, pozwalała na zasilenie ówczesnej fabryki oraz dla części Szklarskiej Poręby.
Wyposażenie techniczne wytwórni zlikwidowano 22 lutego 1935 roku, w momencie przejęcia siłowni przez energetykę zawodową. Część pomieszczeń zaadaptowano na rozdzielnię energetyczną, stację transformatorową oraz pomieszczenia mieszkalne dla personelu elektrowni. Obiekt EW Szklarska Poręba II, znajduje się na lewym brzegu rzeki i składa się z części nadziemnej, gdzie mieści się maszynownia, oraz z części podziemnej, złożonej z komory wylotowej turbin i rur ssących. Woda doprowadzana na łopatki turbin rurociągiem, kierowana jest do rur ssących, a następnie do kanału odpływowego. Zamknięcie dopływu wody odbywa się za pomocą dwóch zasuw płaskich zamykanych ręcznie. Elektrownia Szklarska Poręba II to elektrownia przepływowa, na którą składają się następujące elementy: Jaz piętrzący wodę, Ujęcie wody do kanału dopływowego, Kanał dopływowy, Budynek ujęcia wody do rurociągu, Rurociąg, Elektrownia wodna,
Turbina Rok budowy Typ Wytwórca Moc zainstalowana [kw] Przełyk Q [m3/s] Spad H [m] Obroty n [obr./min] 1922 Francis Hansenwerk Gotha 57 0,5 15 (500) 1922 Francis Hansenwerk Gotha 100 0,85 15 (500)
Elektrownia wodna Włodzice Elektrownia znajdują się na terenie Pogórza Kaczawskiego, charakteryzującym się niezbyt wysokimi pagórkami, rozciągniętymi w kierunku równoleżnikowym lub północno zachodnim, oraz szerokimi, głęboko wciętymi dolinami rzecznymi. Jedną z nich jest dolina rzeki Bóbr, gdzie w miejscowości Włodzice Małe, usytuowany jest stopień wodny elektrowni wodnej Włodzice. Pogórze stanowi centralną część niecki północno sudeckiej. Elementy budowy stopnia wodnego to: Ujęcie wody do kanału dopływowego, Jaz piętrzący wodę Kanał dopływowy Elektrownia wodna, o mocy zainstalowanej 1, 008 MW, Kanał odpływowy z elektrowni. Upust płuczący przy elektrowni
Elektrownia została wybudowana w ramach programu kaskadowej zabudowy środkowego biegu rzeki Bóbr. Powstawała w latach 1933 1934, a uruchomiono ją 25 lutego 1935 roku. Turbiny zasilane są wodą, doprowadzaną kanałem derywacyjnym, otwartym o długości 240 m. Obecnie celem spiętrzenia wody jest produkcja energii elektrycznej. Dawniej spiętrzoną wodę wykorzystywano do napędu młyna wodnego. Aktualnie kanał doprowadzający wodę do młyna został zasypany, a urządzenia młynne są nieczynne. Budynek elektrowni wodnej znajduje się pomiędzy kanałem dopływowym a kanałem odpływowym. Obiekt zrealizowano według pomysłu i projektu wrocławskiego architekta Georga Wolffa. Wyposażenie elektrowni do dzisiejszego dnia jest w pełni oryginalne. Pracują tam dwie turbiny Kaplana (prod. J.M. Voith z 1934 r.) oraz generatory pionowe, synchroniczne firmy Siemens (również z 1934 roku). Przy budowlach hydrotechnicznych zachowano oryginalne mechanizmy i układy sterowania zasuwami jazu, komór turbinowych oraz klapy.
Rok budowy Typ Wytwórca Moc zainstalowana [kw] Przełyk Q [m3/s] Spad H [m] Obroty n [obr./min] 1934 Kaplan Voith 485 10,0 6,3 250 1934 Kaplan Voith 485 10,0 6,3 250
Elektrownia wodna Wrzeszczy Drugim stopniem zbiornikowym o stałym piętrzeniu na rzece Bóbr poniżej Jeleniej Góry jest stopień wodny Wrzeszczy. Elektrownia położona jest w odległości ok. 8 kilometrów od Jeleniej Góry w gminie Jeżów Sudecki. Powyżej obiektu zlokalizowany jest zbiornik Bukówka oraz zbiornik elektrowni wodnej Bobrowice I, natomiast poniżej znajduje się zbiornik stopnia wodnego Pilchowice I.
Budowę elektrowni ukończono w roku 1927, a jej celem od początku istnienia jest spiętrzenie wody dla produkcji energii elektrycznej. Obiekt posiada zbiornik energetyczny o wyrównaniu dobowym. Elektrownia wodna Wrzeszczy jest pierwszym miejscem na terenie Kotliny Jeleniogórskiej, gdzie zainstalowano turbiny systemu Kaplana, opracowane przez Victora Kaplana z Brna. Obecnie całkowita moc elektrowni wynosi 4,79 MW. Pierwszą tego typu turbinę wyprodukowała firma Storek w 1919 roku, jednak ich masową produkcję rozpoczęła firma J.M. Voith w 1923 roku. Turbiny trafiły do Polski w 1926 roku, kiedy to zostały zainstalowane w elektrowni wodnej w Gródku. Urządzenia te świetnie spełniają się na stopniach wodnych o małych spadkach i rzekach o nieregularnych przepływach wodnych.
Rok budowy Typ Wytwórca Moc zainstalowana [kw] Przełyk Q [m3/s] Spad H [m] Obroty n [obr./min] 1927 Kaplan Voith 3238 27,0 15,5 215 1927 Kaplan Voith 1472 12,25 15,5 300
Elektrownia wodna Złotniki Jezioro Złotnickie znajduje się między Gryfowem Śląskim a Leśną na rzece Kwisa. Jezioro jest typem jeziora zaporowego. Pojemność zbiornika wynosi 10,5 mln m³, a jego powierzchnia około 120 ha. Głównym zadaniem zbiornika jest retencja oraz produkcja energii elektrycznej. Jezioro jest znanym miejscem rekreacji sportów wodnych i wypoczynku. Prace budowlane, przy zaporze i zbiorniku, rozpoczęto w 1919 roku, a elektrownię uruchomiono 20 listopada 1924 roku. Autorem projektu stopnia, podobnie jak stopni wodnych w Leśnej i Pilchowicach, był prof. Otto Intze. Doświadczenia uzyskane podczas budowy tych stopni, pozwalały systematycznie rozwijać plan ochrony przeciwpowodziowej Pogórza Sudeckiego.
Prace rozpoczęto od wykonania sztolni obiegowej i grodzy budowlanej w górnym stanowisku stopnia. Po skierowaniu wód rzeki do sztolni i wykonaniu prac fundamentowych przystąpiono w 1921 roku do wznoszenia korpusu zapory, a w końcu budynku elektrowni. Powstała zapora kamienno betonowa, posiada 36 m wysokości oraz 168 m długości w koronie. Wstępnie planowano zainstalować w budynku elektrowni cztery turbozespoły, poprzestano jednak na trzech. Czwarty turbozespół wykonany dla tej elektrowni, zamontowano w 1923 roku w elektrowni wodnej Pilchowice I. Elektrownia Złotniki stanowi do dzisiejszego dnia dokument dziedzictwa cywilizacyjnego, o którego oryginalności i walorach historycznych świadczą budowle hydrotechniczne stopnia wodnego. Działające do chwili obecnej, oryginalne mechanizmy napędowe zamknięć sztolni, upustów, rurociągów, wreszcie turbozespoły, należały w swoim czasie do najnowocześniejszych. Obiekt jest modelowym rozwiązaniem techniczno-funkcjonalnej zbiornikowej elektrowni początku XX wieku.
Rok budowy 1921 1921 1921 Typ Francis Francis Francis Wytwórca Voith Voith Voith Moc zainstalowana [kw] 2104 1582 736 Przełyk Q [m3/s] 8,95 6,7 4,64 Spad H [m] 30 30 27 Obroty n [obr./min] 300 300 375
ZESPÓŁ ELEKTROWNI WODNYCH OPOLE 2
Elektrownia wodna Brzeg Elektrownia należy do brzeskiego węzła wodnego na rzece Odrze w miejscowości Brzeg. Dawniej zlokalizowana była tu garbarnia a od 1923 znajduje się w tym miejscu elektrownia. Obecnie obiekt przechodzi modernizacje, której celem jest zastąpienie pracującego turbozespołu, nowszymi rozwiązaniami. Elektrownia wodna Głybinów Elektrownia wodna Głybinów zlokalizowana jest przy zaporze zbiornika Nysa. Zainstalowana moc elektrowni wynosi 3,040 MW. Produkcje energii zapewniają dwa poziome turbozespoły z turbinami Kaplana. Budynek elektrowni znajduje się pod jezdnią mostu, nad przęsłami przelewowymi.
Elektrownia wodna Kopin Lokalizacja elektrowni to rzeka Odra, stopień wodny Zwanowice. Stopień składa się z kolei z dwóch śluz komorowych i jazu sektorowego. Zainstalowana moc elektrowni wynosi 920 kw. W budynku znajdują się hydrozespół z turbiną Francisa. Ze względu na rolniczy charakter terenów elektrownia była głównie wykorzystywana do zasilania w energię urządzeń śluzowych i gospodarstw rolnych. Elektrownia wodna Nysa Elektrownia usytuowana jest na prawym brzegu rzeki Nysa Kłodzka. Jest elektrownia typu przepływowego. Obiekt budowano dwuetapowo w latach 1913-1915, oddając do eksploatacji jeden turbozespół, oraz w latach 1925-1927 dobudowując kolejny turbozespół. Moc osiągalna obiektu to 0740 MW, a moc zainstalowana to 0,760 MW.
Elektrownia wodna Otmuchów Jezioro Otmuchowskie jest zbiornikiem sztucznym. Zbiornik posiada najdłuższą w Polsce zaporę ziemną, której długość wynosi 6,5 km. Elektrownie wybudowana wraz ze zbiornikiem w latach 1928-1933. Budynek elektrowni, gdzie zainstalowano dwa turbozespoły z wirnikami Kaplana, został w całości wykonany ze stali i szkła. Moc zainstalowana to 4800 kw. Elektrownia wodna Turawa Elektrownia wodna Turawa została oddana do użytku w 1937 roku na potrzeby huty stali i szkła miasta Opole. Zlokalizowana jest na rzece Mała Panew w miejscowości Turawa i stanowi integralną część Jeziora Turawskiego. Obecnie pracują tam dwa hydrozespoły z turbinami Kaplana firmy J.M.Voith i generatorami firmy Grarbe Lahmeyer, osiągające moc 1,800 MW.
ZESPÓŁ ELEKTROWNI WODNYCH WAŁBRZYCH 3
Elektrownia wodna Bystrzyca Kłodzka Obiekt powstał w 1924 roku na 90 km biegu rzeki Nysa Kłodzka na fundamentach młyna zbożowo-wodnego. Produkcje energii zapewniają dwa hydrozespoły z turbinami typu Francisa a ich moc to 260 kw. Cechą charakterystyczną dla tej jednostki napędowej jest zastosowanie jako elementu sprzęgającego turbinę z generatorem przekładni pasowej o długości pasa ok. 20 metrów. Elektrownia wodna Lubachów Elektrownia ta jest jednym z najciekawszych obiektów tego rodzaju na Dolnym Śląsku. Znajduje się tam wiele elementów wyposażenia z lat dwudziestych ubiegłego wieku. Moc maksymalna, jaką uzyskują zainstalowane trzy turbozespoły z wirnikami Francisa, to 1200 kw.
Elektrownia wodna Ławica Budowy elektrowni podjął się w 1923 roku bogaty właściciel ziemski mieszkający nieopodal. Zasilała ona w energię dworzec kolejowy, szpital i fabrykę papieru w Młynowie będącą własnością budowniczego elektrowni. Woda która napędza dwie turbiny typu Francisa o mocy 125 i 200 kw, dociera kanałem roboczym, całkowicie wykopanym i umocnionym w gruncie, o długości około 1100 m. Obiekt został poważnie zniszczony podczas powodzi w 1997 roku, natomiast w latach 2000-2001 przeszedł odbudowe i modernizacje. Elektrownia wodna Opolnica Elektrownia działa od roku 1921, a została wybudowana z inicjatywy hrabiego Otto von Schwerin. Obiekt znajduje się na 114 km rzeki Nysa, a sam budynek usytuowany jest na utworzonej wyspie. Produkcje energii zapewniają pracujące dwa turbozespoły, wymienione po powodzi 1997 na asynchroniczne z pełną automatyzacją pracy hydrozespołów, aktualnie o mocy 410 kw.
ZESPÓL ELEKTROWNI WODNYCH WROCŁAW 4
Elektrownia wodna Janowice Elektrownia powstała w okresie realizacji drugiego etapu programu kanalizacji Odry, który wprowadzano w latach 1912-1916. Usytuowana jest w miejscowości Jeszkowice, jest typem elektrowni przepływowej. Na początku pracowały tam dwie turbiny Francisa, natomiast po modernizacji w latach 2009-2011 obiekt posiada cztery nowoczesne turbiny rurowe Kaplana. Elektrownia wodna Marszowice Budowę elektrowni ukończono w 1912 roku a jej budowniczymi oraz właścicielami była bogata rodzina Schollerów, która wybudowała obiekt w celu produkcji energii dla zakładów przędzalniczych. Po powodzi z lipca 1997 roku, zastanawiano się poważnie nad opłacalnością odbudowy elektrowni, ponieważ zniszczenia były bardzo duże. Ostatecznie wyremontowano elektrownie i od 1999 roku działa obiekt ponownie.
Elektrownia wodna Wały Śląskie Obiekt ma charakter elektrowni przepływowej a głównym jest zadaniem jest spiętrzenie wody dla celów żeglugowych. Od roku 1958 oddawano do użytku pierwsze turbozespoły, natomiast całą inwestycje zakończono w 1959 roku, uruchamiając czwarty ostatni turbozespół. Do dnia dzisiejszego pracuje tam oryginalne wyposażenie z tamtych lat. Moc elektrowni wynosi 9,72 MW. Elektrownia wodna Wrocław I Obiekt przekazano do użytku 2 maja 1924 roku, Budynek elektrowni jest przykładek architektury przemysłowej, reprezentujące styl Neues Bauen lat 20 XX wieku. Faktura elewacji jest naturalnie ceglana, a o wnętrze zadbał wybitny malarz Hans Leistikow. Obecnie elektrownia jest wyposażona w dwie turbiny Francisa, oraz dwa czeskie turbozespoły Kaplana. Łączna moc elektrowni wynosi 4,83 MW. Elektrownia wodna Wrocław II Produkcja energii w tej elektrowni nastąpiła 19 listopada 1925 roku. Obiekt budował ten sam zespół co Elektrownie Południe. Projekty techniczne wykonał inżynier Kirchner, autorem projektu architektonicznego był Max Berg a wystrój wnętrza to dzieło Ludwiga Mashamera. Sercem elektrowni są dwie turbiny Francisa o osiach pionowych z generatorami Siemensa. Łączna moc to 1,0 MW.
ZESPÓŁ ELEKTROWNI WODNYCH KRAKÓW 5
Elektrownia wodna Rożnów Zbiornik, przy którym znajduję elektrownia, został oddany do użytku w 1941 roku i znajduję się na rzece Dunajec. Elektrownia aktualnie wykorzystuje cztery hydrozespoły o łącznej mocy 50 MW. Zapora ma 550 m długości, jej szerokość w koronie wynosi 9 m, a wysokość 32,5 m. W wyniku spiętrzenia wody powstało Jezioro Rożnowskie. Elektrownia wodna Dąbie Stopień wodny Dąbie, oprócz funkcji elektrowni wodnej, jest także zaporą, śluzą, przepławką dla ryb. Elektrownia ma moc 2,94 MW. Stopień ułatwia żeglugę na Wiśle w centrum Krakowa, hamuje także procesy erozji dennej. Elektrownia wodna Przewóz Jest to elektrownia przepływowa, zlokalizowana w Krakowie na Wiśle w dzielnicy Nowa Huta. Działa od roku 1954.
Elektrownia wodna Olcza Elektrownia wodna Olcza to w pełni zautomatyzowana, bezobsługowa, przepływowa Mała Elektrownia Wodna o mocy 0,32 MW. W obiekcie znajdują się dwie turbiny, napędzane wodami potoku Olczyskiego, zlokalizowanego w Zakopanem. Stały dopływ wody, oraz optymalną pracę, zapewnia elektrowni otwarty kanał derywacyjny doprowadzający wodę w górnej części, oraz podziemny rurociąg w dolnej części. Obiekt przeszedł gruntowną modernizację w 2007 roku. Elektrownia wodna Kuźnice Elektrownia powstała na fundamentach zakładu papierniczego, a jej fundatorem był hrabia W. Zamoyski. Zainstalowano tam dwie turbiny Francisa, zasilane wodami potoku Bystry w Zakopanem. Modernizacja elektrowni, przeprowadzona w latach 2003-2004, pozwoliły na ograniczenie do minimum emisji hałasu elektrowni oraz wyeliminowanie możliwości zanieczyszczenia potoku.
Gospodarka Wodna Wykład nr 18 Wydział Inżynierii Środowiska Instytut Inżynierii i Gospodarki Wodnej Zakład Gospodarki Wodnej OPRACOWAŁ dr hab.inż. Wojciech Chmielowski prof. PK HYDROENERGETYKA II