Možnosti prispôsobenia vodných elektrární

Výroba vodnej energie zo svojej podstaty závisí od dostupnosti vody, a preto je ovplyvnená vplyvmi zmeny klímy na povodia, najmä prostredníctvom dvoch (opačných) ciest. Zmena klímy môže viesť k nedostatku vody, čo vedie k nižším riečnym tokom a nižšej akumulácii vody do priehrad, a teda k nižšiemu množstvu vody, ktorá môže prechádzať turbínami alebo prúdom riečnych elektrární na výrobu elektrickej energie. Naopak, zmena klímy môže zvýšiť frekvenciu a intenzitu extrémnych zrážok a urýchliť topenie snehu, čo vedie k zvýšenému riziku povodní. Niektoré lokality v celej EÚ budú náchylnejšie na problémy s nedostatkom vody a iné na náhle množstvo vody: zvyčajne sa očakáva, že suchá budú vážnou hrozbou vo väčšine regiónov okrem severnej Európy, a to, čo sa v súčasnosti vyskytuje raz za storočie,bude častejšie vo všetkých hlavných európskych povodiach riek ( EEA, 2016). Oba javy sa však môžu vyskytnúť v celej Európe s meniacimi sa frekvenciami v meniacej sa klíme.

Táto variabilita očakávaných hydrometeorologických zmien v celej Európe je dôvodom prvej možnosti adaptácie, o ktorej sa tu diskutuje. Z hľadiska adaptácie na zmenu klímy je nevyhnutné, aby verejné služby prevádzkujúce vodné elektrárne podrobne porozumeli budúcim podmienkam, v ktorých bude každá elektráreň fungovať. Zmena klímy bude mať za následok sezónne výkyvy vodného kruhu s dlhšími obdobiami sucha, počas ktorých bude voda vzácnejšia ako zvyčajne, skoršie rozmrazovanie snehu na horských svahoch v prameňoch a tým skorší výskyt veľkých prítokov topiacej sa vody, ako aj zrýchlené topenie ľadovcov, čo bude mať za následok počiatočné zvýšenie dostupnosti vody, po ktorom bude nasledovať zhoršenie dostupnosti vody. Pri absencii infraštruktúr na riadenie toku proti prúdu môžu byť skoré a hojnejšie pružinové toky problematické pre prietokové elektrárne, pretože spôsobujú nesúlad medzi výrobou elektrickej energie a dopytom po nej.

Všetky tieto javy si budú vyžadovať dôkladnú revíziu plánovania prevádzky vodných elektrární, ich údržby a prípadne inžinierskych zásahov na zabezpečenie odolnosti proti zmene klímy. Presné scenáre budú okrem toho kľúčové pri hľadaní spoločných riešení pre konkurenčné použitia v obdobiach nedostatku vody tým, že pomôžu posúdiť skutočné potreby a pravdepodobné načasovanie požiadaviek rôznych používateľov okrem elektrických zariadení: poľnohospodári, rybárstvo, bývanie, vodná doprava, rekreácia atď. Prvou možnosťou adaptácie je teda stanovenie klimatických a hydrometeorologických scenárov s vysokým rozlíšením pre každú lokalitu priehrady a pre povodie, ku ktorému patria, tak, aby boli ľahko prístupné a zrozumiteľné pre manažment elektrických zariadení a všetkých ostatných používateľov v povodí. Na tento účel možno navrhnúť osobitné klimatické služby tak, aby poskytovali presné prognózy príslušných ukazovateľov v prístupnom formáte.

V niektorých prípadoch môžu predpokladané klimatické podmienky naznačovať, že revízia plánovaných činností nemusí postačovať a že prispôsobenie infraštruktúry môže byť v poriadku. Platí to najmä v prípade, keď sa očakáva zvýšený výskyt extrémnych zrážok, čo vedie k zvýšenému výskytu záplav na miestach priehrad. Nepriaznivé účinky záplav na priehradách zahŕňajú preťaženie, výpadky, poškodenie zariadenia a nepriaznivé vplyvy po prúde. Náhly prísun vody v dôsledku povodní sa musí vypúšťať bezpečne, aby sa minimalizovali škody na rastline a na následných ekosystémoch a ľudskej infraštruktúre a činnostiach. Extrémne zrážky môžu tiež vyvolať hydrometeorologické vplyvy, ako sú zosuvy pôdy alebo nadmerné zanášanie pôdy, ktoré môžu znížiť objem vody dostupnej v nádrži a/alebo upchať systém vypúšťania vody.

Existuje množstvo technických možností, ktoré možno použiť na riadenie rozliatia hrádzí, ktoré možno v podstate zoskupiť do rozliatia, uzavretých systémov a poistkových zástrčiek.

Spillways môžu mať rôzne konštrukčné tvary zamerané na bezpečné rozptýlenie energie vypúšťanej vody pri zabezpečení požadovaného objemu odtoku. Môžu fungovať automaticky, keď voda v priehrade dosiahne danú úroveň, alebo môžu byť spojené s bránami, ktoré odvádzajú tok vody do únikového kanála. Konštrukčné tvary zahŕňajú žľaby, stupňovité žľaby, žľaby zvonov a úst, žľaby syfónov, hrebeňové hrebene, bočné kanály, labyrintové žľaby a hrádze s klavírnymi kľúčmi (PKW). Technické vlastnosti priehrady a orografia a hydrológia okolitej oblasti určujú kompatibilitu špecifických typov únikov s priehradou: to znamená, že nie všetky systémy únikov sú kompatibilné so všetkými priehradami.

Ohradené systémy sú séria brán inštalovaných pozdĺž steny priehrady alebo okolo ústí zvonov, ktoré možno otvoriť na riadenie hladiny vody v nádrži, a najmä na uvoľnenie nadbytočného objemu vody po prúde v prípade zaplavenia. Opäť môžu byť spojené s únikmi, aby bezpečne rozptýlili kinetickú energiu vypustenej vody. Sú zavedené v mnohých existujúcich priehradách na riadenie toku. Vetrané systémy môžu zlyhať v prípadoch nasýtenia v dôsledku nadmerného zaplavenia.

Poistkové zástrčky sú erodovateľné časti zemnej hrádze, ktoré sú určené na vymytie vo vopred určených podmienkach zaplavenia. V podstate pôsobia ako nárazníky, ktoré absorbujú a spomaľujú prepad a môžu byť obetované, pretože náklady na ich prestavbu sú len malým zlomkom nákladov, ktoré by sa museli znášať, ak by bola poškodená hlavná priehrada. Môžu byť inštalované len za prítomnosti vhodných geografických a geologických prvkov lokality a zlučiteľných podmienok po prúde (napr. sedlo v primeranej vzdialenosti od hlavnej priehrady pozdĺž okraja nádrže na vypúšťanie prebytočnej vody; pevný skalný základ pre zástrčku, aby odolala erózii; kanál na bezpečné odklonenie odtoku zo zástrčky do hlavnej rieky s cieľom chrániť štruktúry po prúde).

Montáž únikových ciest a bránových systémov sa zvyčajne môže uskutočniť len počas fázy výstavby priehrady, takže dodatočné vybavenie vo všeobecnosti nie je možné. Toto sa nevzťahuje na poistkové zástrčky a PKW systémy. Prípadová štúdia Climate-ADAPT o manažmente povodňových rizík pre francúzske vodné elektrárne sa zaoberá výhodami a nevýhodami PKW. PKW majú určité jasné výhody v porovnaní s tradičnými priesakovými a vrátovými systémami, ako je uskutočniteľnosť inštalácie ako dodatočnej montáže v rámci existujúcich priehrad a skutočnosť, že poskytujú voľný prietok bez obmedzenia maximálnymi kapacitnými limitmi, čím sú schopné vyrovnať sa s vysokými úrovňami prietoku a pracovať v bezpečnejších podmienkach ako vrátové systémy a úplne automatickým spôsobom, ktorý si nevyžaduje ľudský zásah.

Extrémnou možnosťou prispôsobenia infraštruktúry je rozšírenie kapacity elektrárne výstavbou väčších priehrad. To môže mať zmysel za osobitných okolností, keď sa očakáva, že v blízkej budúcnosti dôjde k veľkému nárastu odtoku vody, ktorý bude dostatočne dlhý na to, aby umožnil návratnosť investičných nákladov. Môže to byť prípad, keď sa očakáva roztavenie veľkých ľadovcov, ako v prípadovej štúdii z Islandu. Uplatniteľnosť tejto možnosti na EÚ je však pravdepodobne veľmi obmedzená z dôvodu veľmi odlišných hydrometeorologických a glaciologických podmienok.