Němečtí inženýři spouštějí na Rýnu desítky malých podvodních elektráren, které využívají pouze sílu proudu a dokážou zásobovat stovky domácností bez přehrad a zásahů do krajiny.
Uprostřed Rýna u městečka Sankt Goar se pod hladinou začíná formovat něco, co připomíná hejno podvodních tvorů. Ve skutečnosti jde o energetické turbíny, které mají společně fungovat jako jedna velká elektrárna pracující dvacet čtyři hodin denně nezávisle na počasí.
Přechod na obnovitelné zdroje energie naráží na jeden zásadní problém. Větrné elektrárny a solární panely nepracují rovnoměrně a jejich výkon kolísá podle počasí. Právě proto vědci a inženýři po celém světě hledají způsoby, jak diversifikovat zdroje zelené energie tak, aby systém zůstal stabilní i během bezesných nocí nebo zatažených dnů bez větru.
Německý start-up Energyminer z okolí Mnichova přichází s řešením, které kombinuje výhody vodní energie s minimálním zásahem do přírody. Místo klasických přehrad vsadili na malé plovoucí moduly, které pracují přímo v přirozeném proudu řeky. Tato technologie už prošla prvními testy a nyní se připravuje na rozsáhlé nasazení.
Jak funguje podvodní elektrárna bez přehrady
Každý modul nese název Energyfish a má rozměry přibližně 2,8 na 2,4 metru. Váží kolem osmdesáti kilogramů a celý je ponořený pod vodní hladinou. Uvnitř kompaktní kapsle se nachází turbína a generátor, které využívají výhradně přirozený tok Rýna bez jakéhokoli vzdutí nebo přehrazení řeky.
Zařízení je ukotveno ke dnu a pracuje zcela pod povrchem. Rotor uvnitř krytu roztáčí pouze proud řeky bez mechanických zásahů. Generátor umístěný v těle modulu přeměňuje otáčivý pohyb na elektrickou energii. Vyrobený proud pak kabeláž uložená na dně vede k břehu a odtud přímo do distribuční sítě.
Tento přístup přináší několik výhod. Z břehu není téměř vidět, že na daném úseku řeky pracuje nějaká energetická instalace. Systém nevydává hluk a krajinný ráz zůstává nedotčený. Zároveň odpadá nutnost stavby masivních betonových konstrukcí a složitých vodohospodářských úprav.
Podле údajů společnosti Energyminer dokáže sto těchto jednotek ročně vyprodukovat asi 1,5 gigawatthodiny elektrické energie. To stačí na pokrytí spotřeby čtyř set až pěti set čtyřčlenných domácností. Náklady na výrobu kilowatthodiny mají být srovnatelné s energií z větrných elektráren a solárních panelů.
Proč právě Rýn u Sankt Goar nabízí ideální podmínky
Start-up nemohl umístit svou technologii na libovolné místo. Střední úsek Rýna v oblasti Sankt Goar má specifické parametry, které z něj činí vhodnou lokalitu pro tento typ energetiky. Řeka se zde vtlačuje do relativně úzkého údolí a proud zrychluje na rychlost kolem 1,5 až 2 metry za sekundu.
Tato rychlost proudění je dostatečná na to, aby malé turbíny pracovaly stabilně a efektivně po celý rok. Inženýři společnosti Energyminer předtím testovali svou technologii v mnohem menším měřítku. V dubnu 2023 spustili první pilotní instalaci v Auer Mühlbach v Mnichově.
Tato testovací lokalita sloužila jako experimentální polygon, kde technici ověřovali spolehlivost zařízení, odolnost vůči poruchám a reálnou produkci energie v běžných říčních podmínkách. Po sérii testů v menším vodním toku se technologie přesunula na jeden z nejdůležitějších evropských vodních koridorů.
V samotném Rýnu už fungují tři moduly Energyfish. Nyní přišel čas na rozšíření projektu. V dalším kroku má být přidáno jedenadvacet turbin a finálně by v této oblasti mělo vzniknout kompletní hejno čítající sto dvacet čtyři jednotek.
Neubližují turbíny rybám a ekosystému řeky
Vodní energetika často vyvolává odpor biologů a ekologických organizací. Klasické přehrady přerušují rybám migrační cesty, mění teplotu a okysličení vody a v extrémních případech dokážou zničit celá stanoviště. Tvůrci systému Energyfish proto zvolili odlišný model fungování.
Turbíny pracují v přirozeném proudu bez hrazení řeky a firma vyvinula speciální systém ochrany ryb. Ten byl prověřen odborníky z Technické univerzity v Mnichově, kteří analyzovali chování tahových druhů ryb v blízkosti zařízení. Podle publikovaných výsledků studie Energyfish nezpůsobuje poranění ryb ani změny v jejich migračních zvyklostech na Rýnu.
Jde o klíčový argument při vydávání povolení. Ministerstvo životního prostředí spolkové země Porýní-Falc souhlasilo s výstavbou první plné instalace právě proto, že zařízení má působit co nejméně invazivně vůči ekosystému. V praxi to znamená průběžné monitorování dopadu turbin a připravenost upravit konfiguraci, pokud by se objevily negativní důsledky.
Vědci z Technické univerzity v Mnichově provedli několik měření:
- Sledování chování lososů a pstruhů v oblasti turbin
- Měření úrovně vibrací a hluku pod vodní hladinou
- Analýza změn v okysličení vody před a za moduly
- Kontrola možných zranění ryb při průchodu poblíž rotorů
- Pozorování vlivu na vodní bezobratlé a řasy
- Hodnocení sedimentace a zanášení turbín bahnem
- Testování odolnosti kotvení při povodních
Může tato technologie stabilizovat energetickou síť
V debatě o energetické transformaci se stále častěji objevuje termín „temná bezvětří“ – situace, kdy po mnoho hodin není ani vítr, ani slunce a větrné turbíny i fotovoltaika produkují minimální množství proudu. Energetický systém pak musí hledat podporu v jiných zdrojích.
Proudová vodní energetika jako Energyfish nenahradí celou produkci z větrníků a panelů, ale může zaplnit část mezery. Řeky tečou i v mrazivé bezvětrné noci a v zatažené dny. Energie z proudu tedy může stabilizovat síť a zajišťovat stálý základní přítok výkonu.
Čím rozmanitější mix obnovitelných zdrojů energie máme, tím menší je riziko výpadků dodávek proudu během dlouhotrvajícího bezvětří nebo hustého zamračení. Ministerská odpovědná za klima a energetiku ve spolkové zemi zdůrazňuje, že taková hejna vodních generátorů by se mohla objevit i na jiných místech s podobným hydrologickým profilem.
Jde jak o další úseky Rýna, tak o jiné velké řeky v Německu. Ne každý úsek řeky se však hodí. Problémem může být příliš mělká voda, příliš pomalý proud, hustý provoz nákladních vorů nebo přísné normy ochrany přírody. Přesto potenciál zůstává značný, protože velké řeky v průmyslově vyspělých zemích nesou obrovské množství energie, kterou dnes často vůbec nevyužíváme.
Co podobná řešení znamenají pro budoucnost energie v Evropě
Energyrniner považuje projekt v Sankt Goar za důkaz, že technologie je připravena k použití v mnohem větším měřítku. Dosud podobná řešení fungovala hlavně jako malé demonstrátory. Tentokrát mluvíme o systému čítajícím přes sto modulů zapojeném do reálné energetické sítě.
Pro odběratele energie jsou klíčové dvě věci: stabilita a cena. Malé sériově vyráběné turbíny mají šanci být relativně levné v montáži, protože nepotřebují velkou stavbu ani přehradu. K tomu jejich modulární konstrukce usnadňuje servis a případné rozšiřování. Další jednotky lze přidávat postupně podle potřeb a možností sítě.
Na druhé straně se objevují rizika. Usazování bahna a nečistot na rotorech, ohrožení plavby v případě selhání kotvení nebo nutnost pravidelného vypínání segmentů systému během extrémních povodní. Tyto faktory je třeba brát v úvahu při plánování nákladů a spolehlivosti celé investice.
Příklad z Rýna však ukazuje, že technologie dospívá natolik, aby mohla opustit fázi experimentu. Pro Evropu to může být signál, že energie plynoucí v řekách nemusí znamenat výhradně velké přehrady a kontroverzní investice. Menší plovoucí moduly dávají šanci na další pružnější pilíř energetického systému, který funguje nezávisle na rozmarech počasí.
