Vodní elektrárna

Léto je už trochu nešťastně za námi a blíží se doba zimních radovánek. Pokud pojedete na Šumavu, do okolí Srní, můžete navštívit unikátní vodní dílo, malou vodní elektrárnu na Otavě, těsně pod soutokem Vydry a Křemelné, v obci Čeňkova Pila. Elektrárna už skoro sto let vyrábí elektřinu. Dnes už její výkon působí poněkud směšně (110 kW), ale v počátcích své existence hradila spotřebu v širokém okolí.

Srdcem tepajícím v padesátihertzovém rytmu je horizontální synchronní generátor, s buzením dynamem na společné hřídeli, výrobce Brown & Boveri, na obrázku č. 1. Jestli je někomu název firmy povědomý, tak připomínám, že jde o švýcarskou firmu, která v padesátých letech prodala plzeňské Škodovce licenci na výrobu slavných Bobin, elektrických čtyřnápravových lokomotiv velice pokrokové konstrukce o trvalém výkonu 2048 kW, které dodnes slouží na českých a slovenských železnicích.
Nynější majitel malé vodní elektrárny je ČEZ, který ji provozuje a zpřístupnil vodní dílo veřejnosti. V Čeňkově Pile je ještě jedna malá vodní elektrárna, která je na Vydře, asi pět set metrů proti proudu. Ta je podstatně mladší, má výkon 3 MW a řízení původního soustrojí je zmodernizováno o řídící elektroniku. V areálu této elektrárny je malé muzeum o výrobě elektřiny vodou. Od parkoviště lze jít cestou kolem Vydry k soutoku s Křemelnou a obdivovat náhon, který přechází v dřevěný akvadukt, obrázek č. 2 a č. 3. Těsně před elektrárnou je boční přepad pro stabilizaci průtoku peltonovou turbínou, obrázek č. 4. Samotná strojovna je v téměř původním vybavení, s wattovým regulátorem a fázováním žárovkami. Na obrázku č. 5. je vidět moderní elektronický elektroměr, ale i původní elektromechanické. Mosazný wattův regulátor je na obrázku č. 6. Přifázování elektrárny probíhalo tak, že strojník jemně reguloval otáčky soustrojí, až mu žárovky zapojené mezi fázemi sítě a fázemi generátoru přestaly blikat na rozdílovém kmitočtu a zhasly. To značilo synchronnost běhu stroje se sítí. Wattův regulátor řídí sklon lopatek turbíny, čímž řídí výkon generátoru. U synchronního stroje se mechanická zátěž, respektivě výkon, projevuje tím, že rotující magnetické pole rotoru (rotor je buzen stejnosměrným napětím a pole rotuje tím, že se rotor otáčí - jaké překvapení) je posunuto proti rotujícímu poli statoru. Někdy se používá výraz "kšanda". Představte si tato pole spojená ne magnetismem, ale gumovou kšandou. Čím více je rotor motoru zatížen, tím více se kšanda natáhne. U motoru je pole rotoru posunuto proti směru otáčení, u generátoru ve směru otáčení. Pokud je třeba zvýšit výkon generátoru, přestaví se lopatky turbíny, aby se snažila točit více otáček. Turbína je však brzděna generátorem, který nedovolí aby se točila rychleji, pouze se pole rotoru posune o malý úhel proti poli statoru - natáhne se kšanda.