Elektřina a pára – trvalé spojenectví

Devatenácté století bývá nazýváno stoletím páry a stoletím průmyslové revoluce. Byl to zejména parní stroj, který umožnil efektivní pohon mechanických zařízení v průmyslu, dopravě, hornictví a hutnictví. Parní stroje nahrazovaly lidskou a zvířecí sílu, pohon vodním kolem či sílu větru. Po celé 19. století se parní stroje a jejich kotle zdokonalovaly, často jako důsledek rostoucích znalostí o fyzikálních vlastnostech páry a její expanzi.

Nové objevy v oblasti výroby elektřiny, kam je nutno zařadit hlavně význam zavedení střídavého proudu a tedy možnost transformace a točivého magnetického pole, přinesly nové možnosti při vytváření nového způsobu pohonu strojů, svícení a zejména přenosu elektřiny na velké vzdálenosti.

Nový impuls přineslo do výroby elektřiny nasazení parní turbíny jako zdroje točivého pohybu pro elektrické generátory. Jestliže generátory poháněné na počátku parními stroji měly výkony limitované zhruba stovkami kW, pak generátory ve vazbě na parní turbíny přinášely, a to i při zvýšené účinnosti, již výkony v tisícovkách kW, tedy několik MW.

V Čechách a na Moravě se začínalo s výrobou elektřiny ještě v období Rakousko-Uherska. První elektrárny vznikaly na začátku živelně, spíše jako podpora rozvoje průmyslových podniků. V prvních byly ještě pro pohon generátorů, často dynam na stejnosměrný proud, používány parní stroje. V pozdějším rozvoji se objevují tzv. městské elektrárny a později „veřejné“ elektrárny. Za první elektrárnu na našem území se považuje instalace dynama v Žižkovské plynárně v roce 1889, jehož výkon sloužil převážně pro osvětlení. Na výstavbě se významně podílel František Křižík.

Opravdový rozmach výroby elektřiny v parních elektrárnách se datuje do přelomu 19. a 20. století. Na technologických dodávkách se už významně podílely české firmy, ze kterých později vznikaly takové známé značky jako ČKD, 1. Brněnská či Škoda. Jeden příklad za všechny. V létech 1899–1902 realizovala firma Kolben Pražskou obecní elektrickou ústřednu v Holešovicích. Zde byly ještě použity k pohonu tříválcové, ventilové parní stroje (90 ot./min, výkon 735 kW). Podobné stroje byly později použity v „závodní“ elektrárně v Ringhofferově strojírně na Smíchově.

Pro rozvoj elektroenergetiky byly důležité dva faktory. Nové významné energetické zdroje vznikaly především v místech, kde byl nedaleko vhodný zdroj paliva (černé nebo hnědé uhlí a lignit). V blízkosti elektráren byly často významné průmyslové podniky, doly a hutě. To byly první velkoodběratelé elektřiny. Do domácností se elektřina prosazovala pomaleji, na počátcích hlavně pro osvětlování. Velký význam mělo v rozvoji elektrárenství i sjednocení výroby třífázového proudu s frekvencí 50 Hz, které se udrželo až do dnešní doby.

Podíváme-li se na historická data, pak na začátku samostatné Československé republiky v roce 1918 bylo v provozu 193 různých výrobců elektřiny (vesměs v parních a vodních elektrárnách). Instalovaný výkon byl asi 135 MW. Formy vlastnictví byly však velmi rozličné. Největší elektrárny té doby byly v pražských Holešovicích a v Trmicích u Ústí nad Labem. Postupně byly budovány další zdroje. Z těch významných jmenujme elektrárnu v Poříčí u Trutnova využívající uhlí z nedalekých zdrojů a elektrárnu v Oslavanech u Brna navázanou na rosicko-oslavanský revír.

Ve dvacátých létech vyrůstaly významné elektrárny v severočeské hnědouhelné pánvi. Důležitá pro zásobování Prahy byla elektrárna v Ervěnicích s výkonem 3×20 MVA + 33 MVA, postavená v blízkosti povrchového dolu Hedvika. Výkon byl do Prahy přenášen už vedením velmi vysokého napětí 110 kV. Kromě toho dodávala tato elektrárna elektřinu podnikům Mostecka, Sokolovska a Chomutovska. Pro Prahu a okolí měla svůj význam i modernizace elektrárny v Holešovicích s celkovým instalovaným výkonem okolo 40 MW, i když nejvyšší výkon jednoho generátoru byl ve srovnání s Ervěnicemi jen 8,5 MW. Dalším významným zdrojem byla elektrárna v Kolíně s výkonem 20 MW.

Podíváme-li se do dalších regionů v období 30. let až do začátku druhé světové války, byly na území republiky vybudovány další zdroje, které se často po modernizaci využívají i dnes. Sem lze počítat „závodní“ elektrárnu v závodech ŠKODA v Plzni, elektrárnu spalující lignit v jihočeských Mydlovarech, či elektrárny v Přerově a Třebovicích na severní Moravě. To již byly zdroje s instalovanými výkony v desítkách MW. Další velké zdroje byly postaveny přímo v Ostravě v rámci hutních, nebo důlních provozů. Z nich nejvýznamnější byla Karolina.

Přeskočme teď ve výčtu historie období okupace, které bylo ve výstavbě nových elektrárenských zdrojů spíše obdobím stagnace. Okupanti se nejvíce zaměřili na výstavbu elektrárny a teplárny v Záluží u Mostu, kde byla továrna na syntetický benzin.

Poválečný vývoj lze charakterizovat několika důležitými body. Prvním z nich bylo znárodnění elektroenergetiky v říjnu 1945. Její stav však nebyl dobrý. Mnoho elektráren bylo zastaralých a použitelný výkon byl u řady z nich menší než 75 % instalované kapacity. Také vlastní energetická soustava nebyla, tak jako dnes, integrovaná, ale existovalo sedm samostatných, nepropojených rozvodných systémů. Jednotná elektrizační soustava se začala budovat až v průběhu padesátých let a 4. září 1960 byla teprve dokončena plošná elektrifikace celé republiky.

Padesátá a šedesátá léta byla obdobím výstavby jak nových elektráren, tak rozvodů vysokého a velmi vysokého napětí. Nové zdroje vznikaly nejen na místech dřívějších elektráren, ale v řadě nových lokalit, nejvíce v severočeské hnědouhelné pánvi.

První generací nových zdrojů představovaly elektrárny s bloky o výkonu 50–55 MW.

Sem se řadí elektrárny Hodonín (spalující lignit), Poříčí u Trutnova, Opatovice ve východních Čechách, Tisová (u Sokolova) a Mělník. U některých z nich už bylo blokové uspořádání kotel–turbína, které vytvořilo i příznivé podmínky pro přechod na jednotky s vyšším výkonem (110 a 200 MW).

V šedesátých létech začala výstavba zdrojů s těmito vyššími výkony. Byly postaveny elektrárny Tisová, Tušimice I., Prunéřov I. a Ledvice II. U poslední jmenované se jednalo nejprve o bloky s výkonem 110 MW a prvně byl postaven i blok 200 MW. Poslední elektrárnou s bloky 110 MW byla pak elektrárna Mělník II.

Další výstavba elektrárenských zdrojů byla zaměřena na jednotkové výkony 200 MW.

Ty jsou dnes instalovány v elektrárnách Počerady, Tušimice II., Dětmarovice a Chvaletice. Poslední uvedená elektrárna je zajímavá i tím, že byla postavena ve východních Čechách v místě, kde byl nedostatek výkonu, ale žádný blízký zdroj paliv. Uhlí se dopravovalo loděmi po Labi ze severočeské pánve. Tento způsob však byl v devadesátých létech ukončen a k dopravě se využívá vlaků. Zvláštním případem elektráren s bloky okolo 200 MW je elektrárna Prunéřov II., která byla celá postavena polským dodavatelem.

Poslední významná parní elektrárna ČR spalující fosilní paliva je Mělník III., s prvním blokem o výkonu 500 MW.

Titulek říká elektřina a pára – trvající spojenectví. Toto spojenectví bude ještě pár desítek let trvat. Zdrojem energie pro přeměnu vody v páru však nemusí být jen fosilní paliva – uhlí, ropa či plyn. I jaderná energetika je stále jen jinou formou využití páry pro pohon elektrických generátorů. Moderní systémy mají dnes jednotkové výkony v tisících MW, účinnost spalování – kotlů je dnes mnohem vyšší, dochází k odstraňování pevných částic (emisí) i dalších chemických produktů hoření, zejména sloučenin síry. Ale to už by byla zase jiná kapitola z historie energetiky.