Turbíny na Vodnom diele Žilina sa otočia 150-krát za minútu a majú vlastné mená. Čo všetko ste o ňom nevedeli?

Vodné dielo Žilina patrí medzi obľúbené a vyhľadávané lokality v ktoromkoľvek ročnom období. Veľká časť obyvateľov mesta a okolitých obcí ho totiž považuje za ideálny priestor pre šport a rekreáciu. Jeho využitie je však ďaleko širšie, ako by si mnohí mysleli.

Vodná stavba bola v deväťdesiatych rokoch minulého storočia postavená s cieľom využitia energetického potenciálu rieky Váh a ochrany životov a majetku. Zároveň bola súčasťou myšlienky vytvoriť splavnú lodnú trasu medzi riekou Dunaj a krajským mestom Žilina.

Vodnú nádrž s dĺžkou až sedem kilometrov, ktorej súčasťou je elektráreň, uviedli do prevádzky na prelome rokov 1997 a 1998. Vtedy sa prvýkrát roztočili dve turbíny so ženskými menami vážiace desiatky ton. Už viac ako 24 rokov sa denne točia rýchlosťou približne 150-krát za minútu a vďaka nim sa vyrába nemalé množstvo elektrickej energie, ktorá možno končí aj vo vašej elektrickej zásuvke.

Prevádzku vodnej elektrárne zabezpečuje nepretržite tím zamestnancov, ktorí majú na starosti nielen dohľad nad jej bezpečným fungovaním ale starajú sa aj o reguláciu vodnej hladiny či operatívne riešia rôzne udalosti spojené s fungovaním elektrickej siete vysokého a veľmi vysokého napätia. Viac o ich práci ako aj samotnom Vodnom diele priblíži vedúci oddelenia strojnej údržby.

V rozhovore s vedúcim oddelenia strojnej údržby Vodného diela Žilina Milanom Ondrušom sa dočítate aj o tom:

• aká je hlavná úloha Vodného diela,
• koľko zamestnancov sa strieda v jeho nepretržitej prevádzke,
• čo všetko je jeho súčasťou,
• aké ďalšie dôležité úlohy plní,
• kedy ho čaká rekonštrukcia a či je potrebné vypustenie nádrže.

Žilinské vodné dielo pozná väčšina ľudí iba ako priestor na šport a rekreáciu. Aké je však jeho hlavné využitie a prínos pre región?
Vodné dielo Žilina je súčasťou Vážskej kaskády, ktorá sa začala budovať už v tridsiatich rokoch minulého storočia, a to Vodnou elektrárňou Ladce (1936), ktorej súčasťou je plavebná komora. Postupne bolo na Váhu vybudovaných 22 vodných stavieb s cieľom ochrániť životy a majetok obyvateľov pred povodňami a využiť energetický potenciál rieky pre výrobu zelenej elektrickej energie. Vodné dielo Žilina je najmladším prírastkom do tejto rodiny a za svoju krátku históriu viackrát splnilo svoju hlavnú úlohu – previesť povodňové prietoky rieky Váh tak, aby mesto Žilina a jej obyvatelia nimi neboli ohrození a v podstate ich ani nevnímali. Ďalším javom, ktorý sa postavením Vodného diela Žilina eliminoval, je tvorba ľadových bariér, ktoré v minulosti spôsobovali zatápanie územia východného priemyselného pásma Žiliny.

Ak si nastavíme priority, tak druhou je, ako už bolo spomínané, výroba elektrickej energie prostredníctvom dvoch Kaplanových vodných turbín. Zaujímavou informáciou pre obyvateľov Žiliny môže byť aj fakt, že pri budovaní Vodného diela bolo súčasne prehĺbené koryto Váhu až po zaústenie do priehrady Vodného diela Hričov tak, aby spĺňalo parametre pre plavbu lodí, a tým zapadlo do takmer sto rokov starej myšlienky splavniť rieku Váh od jej sútoku s Dunajom až po Žilinu.

Keďže ide o elektráreň, pracuje sa v nej 24 hodín denne? Ako vyzerá bežný pracovný deň resp. pracovná zmena?
Prevádzka Vodného diela Žilina je zabezpečená nasadením pracovníkov do nepretržitej prevádzky, takzvaný režim 24/7, v rámci ktorej sa na pozícii manipulanta technologickej dozorne striedajú šiesti zamestnanci. Ich hlavnou pracovnou náplňou je dozor, kontrola a najmä operatívne riešenie udalostí na technológii vodnej elektrárne, elektrických rozvodní 22 kV a 110 kV a troch haťových polí tvoriacich súčasť Vodného diela Žilina.

Koľko ľudí musí byť prítomných, aby mohla elektráreň bezpečne fungovať?
Pracovný kolektív Vodného diela Žilina pozostáva z 24 vysoko odborných zamestnancov. Bezpečnosť prevádzky vodných elektrární je vo všeobecnosti garantovaná kontinuálnym monitorovaním technológie prostredníctvom riadiaceho a informačného systému v kombinácii so skúseným personálom vodnej elektrárne, a to nielen na pozícii už spomínaných manipulantov, ale aj zámočníkov, elektrikárov a technikov. Ako príklad maximálneho dôrazu na bezpečnosť prevádzky Vodného diela Žilina môže poslúžiť prijatá zásada nasadenia ďalšieho pracovníka do dozorne vodnej elektrárne pri vyhlásení 1. povodňového stupňa na Váhu zodpovedného len za manipuláciu s haťovými poliami, ktorými sa prevádzajú prietoky nespracované turbínami. 

Elektráreň má dve turbíny a tie majú údajne aj svoje mená. Môžete prezradiť, ako sa teda volajú, aké sú veľké a či sú v prevádzke obidve nepretržite?
Áno, obe turbíny pri ich uvádzaní do prevádzky na konci roku 1997 a v marci 1998 boli pomenované/pokrstené ženskými menami (spojenými s hlavným konštruktérom a zástupcom investora). A tak prvá turbína nesie meno Katarína a druhej nepovieme inak ako Barbara. Je potrebné uviesť, že celá zostava sústrojenstva predstavuje spojenie turbína – generátor, a tak sa aj v technickom jazyku označujú: TG1 (Katarína) a TG2 (Barbara). 

Galéria: 23 fotiek

Samotné turbíny sú svojim konštrukčným prevedením verejnosti známe ako Kaplanové vodné turbíny, pre lepšiu predstavivosť ich môžeme prirovnať k lodnej skrutke avšak s natáčajúcimi sa lopatkami. V prípade vodnej elektrárne Žilina je každá z týchto „lodných skrutiek“ inštalovaná vertikálne, má priemer 4,8 metra a päť lopatiek, váhu približne 35 ton a otáča sa 150-krát za minútu. 

Prevádzka Kataríny a Barbary je rôznorodá, podľa požiadaviek z vlastného Dispečingu Riadenia obchodu a výroby elektrickej energie je naviazaná na prietok v rieke Váh pod Strečnom. V rámci roka sa vyskytnú obdobia, keď je dostatok vody pre obe turbíny (jarné topenie snehu, dlhotrvajúce dažde), zväčša je však výroba zabezpečená jednou turbínou aj to nie kontinuálne. V týchto prípadoch sú v noci odstavené obe turbíny a prítok Váhu sa kumuluje v hornej nádrži tak, aby ráno pri zvýšenom dopyte po elektrickej energii, mohla turbína začať vyrábať s dostatočnou zásobou vody až do večerných hodín.

Skúste nám priblížiť, kam všade smeruje vyrobená elektrická energia. Využíva sa v Žiline alebo inde v rámci kraja, prípadne smeruje aj do zahraničia?
Vodné dielo Žilina je prostredníctvom elektrickej rozvodne napäťovej úrovne 110 kV zapojené do distribučnej sústavy Slovenskej republiky, ktorá je prepojená z nadnárodnou prenosovou sústavou na úrovni 400 kV, a preto sa môže „naša“ elektrina využiť kdekoľvek v rámci Slovenska ale aj v okolitých štátoch. 

Špecifikom Vodného diela v rámci výroby a distribúcie elektriny je skutočnosť, že od roku 2011 dodávame elektrickú energiu priamo koncovému zákazníkovi, spoločnosti Metsa Tissue Slovakia, s. r. o., novovybudovaným káblovým prepojením medzi našou rozvodňou a menovanou spoločnosťou. 

V súvislosti s výrobou elektriny pomocou Kataríny a Barbary je dôležité uviesť, že tieto sú schopné okamžite reagovať na požiadavky siete a in-time zmeniť svoj výkon vo vymedzenom pásme napríklad plus mínus 5 megawattov (5 000 kilowattov) podľa toho, či elektrina v sústave chýba, alebo je jej prebytok.

Bežný prietok rieky Váh je pomerne veľký, preteká celý tento objem iba cez turbíny, alebo tečie voda aj niekde mimo nich?
Priemerný ročný prietok rieky Váh je okolo 90 m3s-1. Doteraz nespomenutý jeden zo základných parametrov turbín vo vodnej elektrárni Žilina je ich maximálna hltnosť, čiže metre kubické vody za sekundu, ktoré dokážu spotrebovať/ „spapkať“ pre výrobu elektriny. Tento údaj má hodnotu 168 m3s-1 pre jednu turbínu. Zjednodušene povedané, všetko, čo v prípade povodňových prietokov priteká Váhom do hornej nádrže nad hodnotu 300 m3s-1 prevádzame cez haťové polia, ktorých už spomínaný parameter „hltnosť“ je dostatočný na prevedenie prietokov vyskytujúcich sa štatisticky raz za 1000 rokov, nuž a tie predstavuje hodnota 1 690 m3s-1. Tu je potrebné spomenúť aj trvalý prietok 2 m3s-1, ktorý „obteká“ Vodné dielo Žilina v umelo vybudovanom „potoku“, takzvaným biokoridorom.  

V závislosti od odberu elektrickej energie sa určite mení výška hladiny v nádrži. O koľko metrov denne takto kolíše?
Prevádzková hladina v hornej nádrži Vodného diela je neustále monitorovaná a je to jedna z dôležitých informácií pre riadenie a prípravu prevádzky Kataríny a Barbary. Limitné hodnoty maximálnej a minimálnej prevádzkovej hladiny hovoria, že voda v nádrži môže kolísať iba 1,7 metra, čo v absolútnych číslach predstavuje pokles z hodnoty 352,00 m n. m. (max) na hodnotu 350,30 m.n.m (min). Tento povolený rozkmit hladiny v hornej nádrži nám okrem iného umožňuje v prípade povodňových stavov na Váhu s dostatočným časovým predstihom vyprázdniť nádrž a vytvoriť si tak dostatočný zásobný objem pre sploštenie prívalovej vlny vo Váhu, ktorá sa na nás rúti z Turca.

Povezte nám, aký maximálny výkon dokáže vygenerovať žilinská vodná elektráreň a priemerne koľko percent z tohto výkonu sa využíva?
Výkon jedného sústrojenstva turbína – generátor je v optimálnych prevádzkových podmienkach 36 megawattov. V súčte tak môžeme vyrábať a dodávať elektrinu vo výške maximálne 72 megawatt hodín (MWh). Priemerná ročná výroba je pochopiteľne naviazaná na prietoky vo Váhu a tie dokážu medziročne kolísať aj o 30 – 40 %. 

Ak by bolo potrebné vyrobiť maximálny výkon, ako rýchlo by sa vyprázdnila nádrž, alebo môže fungovať naplno nepretržite?
Užitočný objem hornej nádrže je daný maximálnou a minimálnou prevádzkovou hladinou a predstavuje disponibilnú zásobu 3 918 000 m3 vody. Pri maximálnom výkone oboch turbín by to postačovalo približne na 3 až 3,5 hodiny ich prevádzky za predpokladu, že by do hornej nádrže nepritekala žiadna voda, Váh by vyschol. Prevádzka, ktorá by si vyžadovala okamžité a rýchle vypustenie nádrže na minimálnu prevádzkovú hladinu alebo „až na dno“, je však neštandardná a doteraz nenastala. 

Niekedy je možné pozorovať výrazne vyššiu hladinu v nádrži a inokedy zasa výrazne nižšiu. Čím sa riadi zadržiavanie zvýšeného prietoku vody (napr. po búrkach) a následné odpúšťanie?
Príprava a riadenie výroby zohľadňuje predpovedaný prítok do hornej nádrže na nasledujúci deň a možnosť zvýšiť výkon/výrobu v ekonomicky priaznivých obchodných hodinách v rámci dňa a naopak dopúšťania hornej nádrže najmä nočných hodinách. Vo všeobecnosti sa dá konštatovať, že prevádzka z pohľadu kolísania hladín je konzervatívna, vyhýbame sa dynamickej zmene hladiny.

Ako funguje odpúšťanie prebytočnej vody? Musí sa pri manipulácii vždy koordinovať činnosť s ďalšími vodnými nádržami na rieke?
Riadenie prietokov vody cez Vodné dielo Žilina je podmienené vzájomnou informovanosťou medzi organizáciami prevádzkujúcimi vodné stavby na Váhu. Slovenský vodohospodársky podnik zodpovedný za prevádzku vodohospodárskej časti Vodnej stavby Krpeľany nás denne a operatívne informuje o odtoku z tohto stupňa. Slovenské elektrárne, konkrétne dispečing Vodných elektrární Trenčín, nám posiela informácie o príprave prevádzky vo Vodnej elektrárni Lipovec. Samozrejme, informácie sú vzájomné, obe spomenuté organizácie dostávajú informácie minimálne deň vopred o plánovaných odtokoch z Vodného diela Žilina, čo im slúži nie len na prípravu prevádzky Vodného diela Hričov, ale celej Vážskej kaskády až po Vodné dielo Kráľová pri Šali. Bez vzájomnej informovanosti, ústretovosti, korektnosti, porozumenia a profesionality medzi SVP - SE – VV, š. p., by prevádzka Vodného diela bola len ťažko predstaviteľná.

Vodné dielo má aj druhú malú elektráreň, ktorá privádza vodu do „jazera“ v Celulózke. Aké je využitie tejto elektrárne, aký má celkový výkon a čo všetko sa z nej napája?
Pri projektovaní vodného diela bolo potrebné zachovať odbery takzvanej technologickej vody pre Tepláreň Žilina a vtedajšiu Celulózku. Z toho dôvodu sa z časti pôvodného koryta Váhu stalo jazero, akumulačná nádrž, ktorá je zásobovaná vodou z hornej nádrže cez dve prívodné potrubia priemeru 800 a 500 mm. Voda privádzaná do akumulačnej nádrže je energeticky spracovaná dvoma Francisovými turbínami s inštalovaným výkonom 75 a 104 kW. Vyrobená elektrická energia pokryje viac ako 90 % vlastnej spotreby elektriny Vodného diela Žilina, je to elektrina slúžiaca na osvetlenie, kúrenie a napájanie zásuvkových obvodov.

Galéria: 23 fotiek

Vodné elektrárne určite podliehajú častým kontrolám a revíziám. Ako často sa to deje v Žiline a čo všetko sa v rámci nich vykonáva?
Nielen vodné elektrárne, ale všetky vodné stavby kategórie „A“, do ktorej patrí aj Vodné dielo Žilina, podliehajú pod takzvaný Technicko – bezpečnostný dohľad nad vodnými stavbami, ktorého úlohou je kontrolovať stav hrádzí, priehrad, oceľových a stavebných konštrukcií a pod. Každoročná správa o Vodnom diele Žilina obsahuje posúdenie stavu a ukladá prípadné opatrenia pre zvýšenie bezpečnosti prevádzkovania. 

Energetickú časť Vodného diela Žilina predstavujú najmä už spomínané turbíny, elektrické rozvodne a haťové polia. Na týchto zariadeniach je dvakrát ročne vykonaná bežná oprava, pričom raz ročne každú turbínu aj zahradíme, odvodníme a kontrolujeme, opravujeme časti, ktoré sú trvalo pod vodou. 

Vyskytli sa od samého začiatku prevádzky vodného diela nejaké vážne poruchy, prípadne obmedzilo niečo výrazným spôsobom fungovanie elektrárne?
Začiatky prevádzkovania boli v znamení odstraňovania „detských“ porúch bez dopadu na obmedzenie prevádzky, ktorým sa však žiadna vodná elektráreň nevyhne.  

Vážnejšie porucha sa objavila v októbri 2004 - išlo o prasknutú súčiastku vo vnútri Kaplanového obežného kolesa, ktorá vyradila Barbaru (TG2) na takmer rok z prevádzky. Bolo potrebné vykonať kompletnú demontáž sústrojenstva turbína – generátor a obežné koleso odviesť výrobcovi na opravu. Preventívne bola následne v roku 2006 zrealizovaná aj demontáž Kataríny a vymenená rovnaká súčiastka aj v jej obežnom kolese. 

Ako dokážu bezpečne migrovať vodné živočíchy po rieke Váh napriek tomu, že im bráni priehrada a turbíny?
Vodné dielo Žilina bolo pravdepodobne prvou vodnou stavbou na Slovensku, na ktorej bolo prekonanie prekážky na toku rieky riešené vybudovaním náhradného biokoridoru – vytvorenie umelej cesty pre migráciu rýb. Spája Váh od sútoku Varínky a Váhu po prehĺbenie Váhu pod stupňom v oblasti Sihote. V praxi to predstavuje nápustný objekt biokoridoru situovaný na začiatku nádrže, ktorým sa garantuje stály prietok biokoridorom. Ďalej je to samotný biokoridor vybudovaný ako meandrujúci tok s vytvorenými prahmi a úpravami podľa požiadaviek rybárov v dĺžke takmer 9 km. Súčasťou biokoridoru je aj „jazierko“ v ohybe pôvodného koryta Váhu pod Dubňom. Počas 23 rokov si biokoridor žil svojím životom a je možné konštatovať, že tým bol prirodzene vytvorený ďalší biotop ako súčasť Vodného diela Žilina. 

Plní biokoridor, ktorý začína vo Varíne a končí v rybníku pri Tepličke nad Váhom, aj nejaké iné špeciálne funkcie?
Biokoridor končí až napojením na koryto Váhu. Tento takzvaný dolný úsek biokoridoru je v súčasnosti využívaný aj pre rekreačno - športové účely ako vodácka dráha. Pre športovú plavbu je na požiadanie manipuláciou na Vodnom diele Žilina zvýšený prietok do biokoridoru, voda je z hornej nádrže privádzaná do biokoridoru potrubím o priemere 1,2 metra.

Vodná nádrž pravdepodobne nebola od svojho spustenia v roku 1998 nikdy úplne vyprázdnená. Počíta sa niekedy v budúcnosti s vypustením vody a vykonaním kontroly prípadne čistenia?
Zanášanie vodných nádrží sedimentami predstavuje problematiku všetkých priehradných vodných stavieb. Dno hornej nádrže je monitorované prostredníctvom zamerania jeho priečnych profilov. Takéto merania boli od uvedenia do prevádzky vykonané štyrikrát a ich porovnaním sa vyhodnocuje stav zanesenia nádrže. V súčasnosti zanesenie dna hornej nádrže nepredstavuje problém, ktorý by bolo potrebné riešiť vypustením nádrže a vyčistením jej dna. 

Dokázalo by podľa vás žilinské vodné dielo pokryť bežnú spotrebu elektriny mesta Žilina?
Zaujímavá otázka, na ktorú nie je možné jednoznačne odpovedať áno – nie pretože je ťažké kvantifikovať „bežnú“ spotrebu elektriny obyvateľov Žiliny. Závisí to od aktuálnej výroby a aktuálnej spotreby domácností v Žiline. Pokúsme sa uchopiť jej zodpovedanie dúfam, že zrozumiteľným príkladom. Ako už bolo uvedené, turbíny dokážu pri maximálnom výkone dodávať do rozvodnej sústavy 72 000 kWh elektrickej energie. Predpokladajme, že jedna rýchlovarná kanvica má príkon 2 kW. V takom prípade si môže 36 000 domácností súčasne celú hodinu variť čaj vďaka elektrickej energii vyrobenej prostredníctvom dvoch vodných turbín, toľkokrát spomínanej Kataríny a Barbary.

Našich zvedavých čitateľov by zaujímalo napríklad aj to, aké je prevýšenie medzi hladinami pri plnom stave nádrže, aká je hĺbka vody pod priehradným múrom alebo na čo slúžia dvere nachádzajúce sa pozdĺž hrádze. Viete nám tieto informácie spresniť?
Prevýšenie medzi hladinami, inak nazývané aj ako (disponibilný) spád, závisí od ich aktuálnych stavov. Maximálny spád je 28,7 metra avšak bežná hodnota spádu je v rozmedzí 24 – 26 metrov.

Hĺbka vody pod priehradným múrom sa mení v závislosti od prevádzkovania turbín a je ovplyvnená aj hornou hladinou v Hričovskej priehrade. Pri vyústení vody z turbín môže maximálna hĺbka dosiahnuť až 10 – 12 metrov. Ďalej je už koryto plytšie, tam je to odhadom 2 – 4 metre. Pri odstavených turbínach a minimálnej hladine v Hričove len 30 centimetrov….

Pri budovaní pravostrannej hrádze boli v súbehu budované a integrované do telesa hrádze aj kontrolné priestory slúžiace pre monitoring hrádze. Dvere, na ktoré sa pýtate sú vstupom do týchto priestorov.

Na záver môžete doplniť informácie, ktoré neboli spomenuté, ale myslíte si, že by mohli byť pre čitateľov zaujímavé.
Vodné dielo Žilina sa začalo budovať v októbri 1994. Po troch rokoch a dvoch mesiacoch bola roztočená prvá turbína. Každý kto aspoň prostredníctvom Google maps pozná hornú nádrž v dĺžke 7 km, stupeň Žilina tvorený elektrárňou, haťovými poliami a rozvodňou, odpadové koryto, vybudovanie vybudovanie novej mestskej časti Žiliny, časť Mojšová Lúčka a mnoho ďalších drobných objektov musí byť zarazený a povedať si „Ako toto bolo možné, ako sa toto mohlo podariť?!“.

Je to prvé vodné dielo, a to nielen na Váhu, pri ktorom sa dopady jeho vplyvov na životné prostredie posudzovali komplexne metódou EIA. V tom čase sa ešte len pripravoval zákon NR SR č. 127/1994 Z. z. o posudzovaní vplyvov na životné prostredie. Výsledný vykonávací pokyn k nemu všetci zodpovední overovali a dolaďovali práve na tejto stavbe. Všetky poznatky, ktoré sa nedali získať inak, ako v praxi, boli do zákona bezprostredne zakomponované. 

V horizonte najbližších rokov čaká Vodné dielo Žilina obnova inštalovanej technológie v rozsahu generálnej opravy, rekonštrukcie, modernizácie. Každé sústrojenstvo turbína – generátor TG (Katarína a Barbara) bude potrebné na jeden rok odstaviť a kompletne demontovať, opraviť, vylepšiť a znovu uviesť do prevádzky na ďalších 30 rokov. 

Najťažšou časťou TG je rotor, ktorého váha je 127 ton. Preto je v strojovni vodnej elektrárne inštalovaný mostový žeriav s nosnosťou 144 ton.