30 staveb • 30 let ČKAIT • 30 let ČR

O stavbě

Přečerpávací vodní elektrárna Dlouhé stráně patří k nejmodernějším energetickým dílům. V řadě parametrů převyšuje obdobné stavby v zahraničí. Horní nádrž je nejvýše položeným umělým vodním dílem i nejkapacitnějším „akumulátorem“ elektrické energie v ČR. Slouží jako pohotová výkonová rezerva k regulaci výkonu v celé české elektrizační soustavě. Její význam vzrostl i díky stále většímu zapojování obnovitelných zdrojů, neboť dokáže vyrovnat neočekávanou výrobu a uložit přebytkovou energii (ročně až 740 GWh) k pozdějšímu využití.

Přečerpávací vodní elektrárna (PVE) Dlouhé stráně je umístěna na severní Moravě v chráněné krajinné oblasti Hrubého Jeseníku na území okresu Šumperk u obce Loučná nad Desnou. Díky využití podzemního stavitelství minimálně ovlivňuje životní prostředí. Všechny technologie elektrárny jsou umístěny hluboko pod povrchem. Omezený zásah do krajiny nastal pouze v době výstavby.

V roce 2005 veřejnost zařadila toto dílo mezi sedm největších divů Česka. Vodní elektrárna se dokonce stala vyhledávaným turistickým cílem. Ročně projde organizovanými exkurzemi padesát tisíc návštěvníků. V posledních letech si výjezd k horní nádrži oblíbili také cyklisté a běžkaři.

Jedná se o klasickou vysoko spádovou přečerpávací vodní elektrárnu s horní umělou nádrží na vrcholu Dlouhých strání (1350 m n. m.) a dolní nádrží v údolí Divoké Desné. Elektrárna má několik českých i evropských „nej“. Je vybavena dvojicí největších reverzních vodních turbín v Evropě o instalovaném výkonu 2 × 325 MW a má průměrný spád 510,7 metru – největší v ČR.

„Na přípravě i realizaci PVE Dlouhé stráně se podílely desítky našich kolegů, řada z nich po značnou část své odborné kariéry. Za jejich práci jim náleží obdiv a poděkování. Jsme hrdí, že v oboru hydroenergetiky a přehradního stavitelství můžeme na skvělou práci našich předchůdců navazovat.“ Ing. Jiří Švancara, ředitel divize Hydrotechnika a hydroenergetika, AQUATIS a. s.

Elektrárna představuje zdroj špičkové energie s regulačním rozsahem 1250 MW. Jejím hlavním úkolem je zabezpečit stabilitu elektrizační soustavy, pro kterou je nezbytná rovnováha mezi aktuální spotřebou a výkonem dodávaným energetickými zdroji.

Vlivem nástupu fotovoltaických elektráren po roce 2010 se výrazně zvýšila potřeba vykrývat nerovnoměrnosti mezi výrobou a spotřebou. Proto v poslední době, za situací, které jsou příznivé pro výrobu ve fotovoltaických elektrárnách, PVE v průběhu dne častěji přechází do čerpadlového režimu, zatímco zpočátku do tohoto režimu přecházela téměř výhradně v noci. V horní nádrži lze za optimálních podmínek akumulovat až 3,56 GWh energie.

Již v průběhu výstavby byla k řízení technologie elektrárny použita pokroková koncepce distribuovaného řídicího systému, který nahradil původně plánovaný sálový počítač. Rychlý vývoj v oblasti poskytovaných služeb ale vedl k potřebě modernizace. Ta proběhla v letech 2007–2008 a zahrnula integraci všech funkcí výrobních bloků, včetně regulátoru turbíny a fázování, ovládání rozvoden, ale i vodohospodářský provoz vodního díla. V roce 2007 byl obnoven klimatickými vlivy extrémně namáhaný těsnicí asfaltobetonový plášť horní nádrže. V roce 2012 došlo k výměně oběžného kola na výrobním bloku č. 1. To umožnilo značné rozšíření provozního pásma do oblasti nízkých výkonů. V roce 2019 získala elektrárna certifikaci pro „ostrovní provoz“, tzv. „black start“ – možnost spustit po blackoutu přes dieselový generátor vodní turbínu dálkově a přifázováním k síti elektrárny Chvaletice obnovit provoz elektrické soustavy.

„Hlavním inženýrem projektu byl v roce 1968 jmenován Ing. Roman Hejda. V této funkci byl více než 20 let, což mělo velice příznivý vliv na návaznost a kvalitu zpracovávání potřebné dokumentace. Ing. Ervín Šíma ho řadu let zastupoval, v roce 1990 převzal jeho funkci hlavního inženýra projektu a koordinoval zpracování projektové dokumentace až do uvedení PVE do provozu.“ Ing. Václav Torner, odpovědný projektant PVE od roku 1978 až po dokončení stavby v roce 1996

Kromě přeměny nadbytečné energie na špičkovou je elektrárna výkonovou rezervou systému, poskytuje regulační výkon, podílí se na řízení frekvence soustavy a pomáhá regulovat napětí v soustavě. V případě potřeby dokáže elektrárna z klidu do maximálního turbínového výkonu přejít za 100 sekund, energii může dodávat šest hodin. Z čerpadlového do turbínového režimu přejde za 150 vteřin, z klidu do čerpadlového režimu potřebuje 400 vteřin. Provoz elektrárny je automatizován a řízen z pražského centrálního dispečinku společnosti ČEZ, který ji může dálkově uvést do plného výkonu 650 MW.

Po liberalizaci trhu s elektrickou energií a oddělení Divize přenosové soustavy ČEZ do samostatné společnosti ČEPS, a. s. je elektrárna od roku 2003 ovládána současně ze dvou dispečinků. Výrobním dispečinkem ČEZ, a. s. je nasazována zejména pro pravidelné provozy pro regulaci denního diagramu spotřeby elektrické energie. Typickou službou pro ČEPS, a. s. je naopak rychlý start („quick start“), s jehož pomocí má dispečer přenosové soustavy možnost řešit zejména nenadálé poruchové výpadky v energetické síti ČR. Od roku 2020 probíhá příprava opatření, jež umožní dílčí zvýšení provozního objemu nádrží PVE, a tedy i zvýšení kapacity akumulace energie.

„V dnešní předemokratizované době by se s největší pravděpodobností taková stavba ve zdejší lokalitě nepostavila. Však také od listopadu 1989 žádné stěžejní dílo obdobného charakteru v ČR nevzniklo. S ohledem na vývoj spotřeby elektrické energie a rostoucí význam podpůrných služeb bude role PVE v přenosové soustavě čím dál více nezastupitelná.“ Ing. Jan Höll, hlavní inženýr výstavby elektrárny

Horní nádrž

V prostoru vrcholu hory Dlouhé stráně byla nádrž vytvořena zčásti výlomem a zčásti násypem obvodové hráze. Má přibližně tvar elipsy s maximální délkou 750 m a šířkou 280 m. Hráz byla nasypána z kamenitého materiálu, vytěženého v prostoru nádrže, takže nedošlo k většímu přesunu materiálu mimo stavební jámu. Těsnění dna i návodního svahu je z asfaltového betonu konstrukční tloušťky 180 mm. Vzdušný svah nádrže byl přikryt zeminou a oset trávou. K výsadbě byly rovněž použity odpovídající druhy místních stromů a keřů. Koruna hráze délky 1750 m a šířky 5,5 m má na návodní straně betonový vlnolam se zábradlím. V severovýchodní části nádrže je situován betonový výtokový objekt, který je zapuštěn pod její dno, nad hladinu je vyvedena pouze část koruny. Podzemní část je rozčleněna do čtyř podlaží, propojených schodištěm a osobním výtahem o nosnosti 500 kg. Horní stavba je jednopodlažní. Je vybavena tak, aby byl umožněn pobyt pracovníků při měřeních, opravách a revizích. Přístup a příjezd je umožněn po komunikaci a ze zpevněné plochy v okolí stavby. Vstupy do obou přivaděčů umožňují kruhové šachty o průměru 1600 mm. Přístup na podlahu podzemní strojovny je možný i přístupovou štolou. Touto štolou je kanálkem přiváděna do jímky prosáklá voda z nádrže. V roce 2022 prochází objekt u horní nádrže kompletní modernizací.

Dolní nádrž

Hráz této nádrže je sypaná kamenitá, s návodním asfaltovým těsněním. Koruna hráze má šířku 6 m, vede po ní neveřejná komunikace. Délka koruny hráze je 306 m. Všechny ovládací prvky dolní nádrže jsou umístěny ve sdruženém objektu. Jde o vyústění reverzních toků a jejich hrazení proti vodě dolní nádrže. V roce 2018 byla dolní nádrž poprvé vypuštěna s cílem odtěžit sedimenty z jejího dna. Zároveň probíhalo technicky náročné vyztužení a zodolnění skalnatého svahu za sdruženým objektem, které nyní umožní provozovat dolní nádrž, zatíženou pravidelným kolísáním vody, po dobu nejméně 40 let.

Podzemí

Do podzemí hory jsou situovány kromě dozorny všechny provozní jednotky přečerpávací vodní elektrárny. Ústřední stavbou je podzemní kaverna o rozměrech 87,5 × 25,5 × 50 m. Zde jsou umístěny dvě přečerpávací jednotky ve vertikálním uspořádání s kulovými uzávěry na vysokotlaké straně a pomocná zařízení strojně hydraulická a elektrotechnická, potřebná pro provoz soustrojí. Soustrojí může pracovat ve dvou režimech – čerpacím a turbínovém. Konstrukce uzávěru umožňuje jeho zavření až do průtoku 75,3 m³ za vteřinu. Dovolený průsak při tlaku odpovídajícím 595,5 m vodního sloupce je 25 l za vteřinu. Ve skutečnosti je ale mnohem menší, pohybuje se kolem jednoho litru za vteřinu. Kaverna je podélně členěna na tři bloky – jeden montážní a dva strojní. Podlaha strojovny na kótě 767,20 m n. m. dělí každý blok na horní a dolní stavbu. Horní stavba má čtyři podlaží, spodní stavba pět podlaží. V jednotlivých podlažích jsou umístěny provozy elektrárny. Podlaží jsou propojena výtahy a schodišti. Pro prostor kaverny se spotřebovalo 690 t ocelové konstrukce, na klenbu pak 3600 m³ betonu a do bednění o ploše 16 300 m² bylo dopraveno 22 000 m³ betonu.

Hlavní elektrotechnická zařízení jsou soustředěna v komoře transformátorů. Úroveň podlaží transformátorů se nachází na kótě 770,5 m n. m. Jsou zde umístěny celkem čtyři transformátory (dva blokové, dva vlastní spotřeby), dále akumulátorovna, kompresorovna, prostory vzduchotechniky atd. Ve spodní stavbě (podlaží 765,50 m n. m.) je situována havarijní jímka olejů, komunikační a kabelová chodba. Z podzemí je elektrický proud odváděn kabelovými vodiči o napětí 400 kV na zapouzdřené vývodové pole a odtud venkovním vedením délky 52 km do rozvodny v Krasíkově.