CZ37585U1 - Přečerpávací elektrárna se stabilními nádržemi - Google Patents

Description

Technické řešení se týká přečerpávací elektrárny se stabilními nádržemi.

Dosavadní stav techniky

Mezi spotřebou a výrobou elektrické energie existuje od počátku značný nesoulad.

Spotřeba elektrické energie má velmi proměnlivý průběh a požaduje, aby se její výroba operativně přizpůsobovala, výroba elektrické energie vyžaduje naopak co nejrovnoměrnější odběr. Pokud jde o výrobu energie v tepelných elektrárnách, dokáže se přizpůsobit požadavkům spotřeby, i když často za cenu velkých ztrát z nevyužité energie nebo z nevyužité výrobní kapacity.

V poslední době výrazně narůstá využívání obnovitelných zdrojů energie, zejména ve větrných a slunečních elektrárnách, které jsou všemožně zvýhodňovány před elektrárnami na fosilní paliva, ale výroba elektrické energie v nich je závislá na momentálních klimatických podmínkách, denní a roční době, elektrický výkon je tedy dosti obtížné předvídat, což ovšem působí silně destabilizujícím účinkem v energetické síti.

Provázanost dnešních elektrických přenosových sítí umožňuje určitou vzájemnou výpomoc regionů při překonávání odběrových špiček nebo při výpadku některých velkých zdrojů energie. Přetrvávající technické a politické odlišnosti jednotlivých zemí však nedovolují řešit tento problém v kontinentálním měřítku.

Výsledkem je velmi napjatá situace, kdy hrozí čím dál častější i rozsáhlejší výpadky v dodávce elektrické energie.

Efektivnímu vyrovnávání disproporcí mezi spotřebou a výrobou elektrické energie, rychlejšímu rozvoji elektráren na obnovitelné zdroje energie a omezování provozu palivových elektráren zcela zásadním způsobem brání naprostý nedostatek ekonomicky a ekologicky příznivých akumulátorů energie s vysokým výkonem, kapacitou a účinností.

Zdaleka nejvíce jsou pro tyto účely využívány přečerpávací elektrárny, protože nabízejí největší kapacitu, mají nejdelší životnost a vykazují nejvyšší efektivnost nákladů. Jsou založeny na akumulování gravitační potenciální energie vody jejím přečerpáváním z dolní nádrže do horní nádrže.

Hladina vody v horní nádrži je umístěna výše než hladina vody v dolní nádrži.

Výškový rozdíl mezi hladinou vody v dolní nádrži a hladinou vody v horní nádrži je též nazýván výtlačná výška nebo výškový spád.

Přečerpávací elektrárny mají nej častěji konstrukční provedení se stabilními nádržemi.

Realizace dosavadních typů těchto přečerpávacích elektráren je ale uskutečnitelná jen v úzce specifických podmínkách.

U přečerpávací elektrárny se stabilními nádržemi je vzdálenost mezi horní nádrží a dolní nádrží stálá, obě nádrže jsou umístěny stabilně na zemském povrchu.

U stabilních nádrží se při přečerpávání mění výškový rozdíl mezi hladinou vody v dolní nádrži

- 1 CZ 37585 UI a v horní nádrži.

Kolísání hladiny vody v přírodních nádržích poškozuje jejich břehy a biologii života.

Přečerpáváním obrovského množství vody mezi nádržemi se periodicky mění měrné zatížení jejich podloží, což může vyvolávat zemětřesení nebo sesuvy půdy.

Povrchové přečerpávací elektrárny se stabilními nádržemi sice obvykle využívají jako dolní nádrž nějakou přírodní nebo umělou nádrž, která byla vytvořena historicky již dříve, ale pro horní nádrž umístěnou mimo půdorys dolní nádrže vyžadují další značné samostatné prostory v hornatém terénu, a proto jejich další výstavba stále častěji naráží na odpor kvůli oprávněným zájmům ochrany krajiny a přírody. V rovinatých nebo v hustě osídlených oblastech je nelze stavět.

Podzemní přečerpávací elektrárny se stabilními nádržemi jsou ohrožovány geologickými vlivy a korozně agresivním prostředím.

U dosavadních přečerpávacích elektráren se stabilními nádržemi je výškový rozdíl mezi nádržemi vytvořen morfologií terénu a horní nádrž je nad dolní nádrží nesena přírodním zemským masivem.

Je známa vlnová vodní elektrárna, kde v moři, které slouží jako dolní nádrž, je umístěn základ, na něm je umístěn podstavec (mezikus) a na něm je uložena horní nádrž. Tato elektrárna slouží k výrobě elektrické energie z výškového rozdílu hladin vody způsobeného pravidelným přírodním vlněním vody v moři nebo přílivem a odlivem a neslouží jako přečerpávací elektrárna k ukládání přebytků elektrické energie a jejich spotřebovávání za účelem vyrovnávání náhodných rozdílů mezi spotřebou a výrobou elektrické energie v elektrické síti.

Energetická soustrojí dosavadních přečerpávacích elektráren často poškozují populaci ryb, které jsou v nádržích obvykle chovány, a erodují nasáváním mechanických nečistot ze dna dolních nádrží.

Dosavadní přečerpávací elektrárny mají energetickou účinnost přibližně 75 %, tzn., že 25 % přeměňované energie se mění na odpadní teplo, které se odvádí bez užitku do okolního prostředí především odpařováním ohřáté přečerpávané vody v otevřených vodních nádržích a konvekcí vody a vzduchu kolem stěn spojovacího potrubí a objektů elektráren. V poměru k objemu přečerpávané vody jsou teplosměnné plochy velké a nejsou tepelně nijak izolované, proto se veškeré odpadní teplo snadno odvede ze soustavy během každého přečerpávacího cyklu a teplota přečerpávané vody se tudíž nezvyšuje. Druhotné využití tohoto odpadního tepla přečerpávané vody je nerentabilní jednak proto, že přečerpávaná voda má nízkou teplotu, která se jen minimálně liší od teploty okolí, a dále proto, že objekty přečerpávacích elektráren jsou stavěny obvykle daleko od obydlených oblastí.

Úkolem technického řešení je přečerpávací elektrárna se stabilními nádržemi, která bude mít stabilní, vysokou a efektivní konstrukci, nebude vyžadovat rozsáhlé pozemky pro každou nádrž, bude umístitelná i na rovině a poblíž obydlených oblastí a umožní využívat odpadní teplo vzniklé při přečerpávání.

Podstata technického řešení

Technické řešení řeší uvedený úkol přečerpávací elektrárnou pro přečerpávání kapaliny nebo plynu mezi dolní stabilní nádrží a horní stabilní nádrží, kde přečerpávací elektrárna obsahuje horní stabilní nádrž a dolní stabilní nádrž, dále obsahuje základ, který je umístitelný v podloží a na kterém je umístěn mezikus, na kterém je umístěna horní stabilní nádrž, a dále obsahuje potrubí a energetické soustrojí pro přečerpávání kapaliny nebo plynu mezi dolní stabilní nádrží a horní stabilní nádrží, jejíž podstatou je, že dolní stabilní nádrž je umístěna na základu nebo nad základem

-2CZ 37585 UI v prostoru mezikusu. Pro účely tohoto technického řešení se pojmy „horní nádrž“ a „horní stabilní nádrž“, a rovněž „dolní nádrž“ a „dolní stabilní nádrž“ používají zaměnitelně.

Přečerpávání se uskutečňuje v prostředí dvou tekutin s rozdílnou hustotou. Z důvodu gravitace se řidší, a tedy lehčí tekutina zdržuje nad hladinou hustší, a tedy těžší tekutiny,

Tekutinami s rozdílnou hustotou jsou s výhodou kapalina jako tekutina s větší hustotou (dále jen kapalina) a plyn jako tekutina s menší hustotou (dále jen plyn). Kapalinou je s výhodou voda, plynem je s výhodou vzduch.

Přečerpávána může být tekutina s větší hustotou nebo tekutina s menší hustotou nebo obě tekutiny, a to současně nebo odděleně.

Přečerpávací elektrárna může být s výhodou naplněna sladkou vodou z řeky nebo z jezera, čímž se vnitřní prostory nádrží, spojovacího potrubí a energetických soustrojí lépe ochrání proti korozi.

Nádrže mohou být otevřené do okolního prostředí nebo uzavřené.

Přečerpávací elektrárna podle technického řešení vyžaduje pro své umístění podklad o potřebné ploše. Podklad může mít různou poddajnost, pevnost - od pevné horniny přes bahno až po kapalinu.

Jestliže je jako podklad k dispozici pevné podloží, lze na něm postavit přečerpávací elektrárnu se stabilními nádržemi. Z únosnosti podloží lze vyvozovat hmotnost ostatních částí přečerpávací elektrárny. Podloží musí být dostatečně únosné, aby na něm mohla být postavena výkonná elektrárna. Pokud není podloží dostatečně únosné, je nutno podloží zpevňovat, což zvyšuje náklady na výstavbu.

Nádrže obsahují prostor pro hustší a řidší tekutinu, např. kapalinový prostor a plynový prostor.

V přečerpávací elektrárně s otevřeným provedením kapalinového prostoru nádrží lze jako kapalinu s výhodou používat běžnou nebo částečně upravenou vodu, s výhodou upravenou filtrováním, aby nemohlo dojít k ohrožení okolního životního prostředí při náhodném vytečení vody z nádrží.

V uzavřeném provedení kapalinového prostoru nádrží může být voda s výhodou zahuštěna rozpustnými nebo nerozpustnými látkami, čímž lze dosáhnout vyšších přenášených výkonů, a může být upravena pro snížení erozivního či korozivního působení na součásti přečerpávací elektrárny či pro snížení vzniku minerálních usazenin.

Přečerpávací elektrárna se stabilními nádržemi je s výhodou vybavena zachycovací nádrží nezbytného objemu pro případný únik upravené kapaliny z některých nádrží.

V přečerpávací elektrárně s otevřeným provedením plynového prostoru nádrží je jako plyn k dispozici vzduch.

V uzavřeném provedení nádrží je plynový prostor nad hladinou kapaliny v nádržích oddělen od okolní atmosféry a tlak plynu nemusí být roven tlaku okolní atmosféry. Může zde být výhodně používán inertní plyn, s výhodou dusík, který je sice dražší, ale snižuje korozi součástí přečerpávací elektrárny.

Potenciální energie se v přečerpávací elektrárně nachází ve formě polohové a tlakové energie tekutin v nádržích. Poměry jednotlivých druhů energie se v průběhu přečerpávání mění. Přečerpáváním jedné z tekutin se může měnit nejen potenciální energie této tekutiny, ale také potenciální energie druhé tekutiny. Přečerpávat lze jednu nebo obě tekutiny odděleně nebo současně.

-3CZ 37585 UI

Provozní výškový rozdíl hladin hustší tekutiny je tvořen výškovým rozdílem mezi hladinou hustší tekutiny v horní nádrži a hladinou hustší tekutiny v dolní nádrži.

Dolní nádrž a horní nádrž jsou mezi sebou spojeny pomocí spojovacího potrubí s energetickým soustrojím.

Energetické soustrojí pro přečerpávání hustší tekutiny je pomocí spojovacího potrubí připojeno výtlačnou stranou k horní nádrži a sací stranou k dolní nádrži.

Provozní výška hustší tekutiny ve spojovacím potrubí je s výhodou vyšší na straně energetického soustrojí připojené k horní nádrži než na straně připojené k dolní nádrži.

Výškový rozdíl je tak zpracováván především přetlakovou, výtlačnou stranou energetického soustrojí, nikoliv jeho podtlakovou, sací stranou, což umožňuje dosáhnout vysokého provozního výškového rozdílu a neomezovat provozní výškový rozdíl pouze na sací výšku, která je limitována jen na několik metrů, kdy ještě nedochází ke kavitaci v energetickém soustrojí nebo k přetržení sloupce hustší tekutiny v sací straně spojovacího potrubí.

Výraz provozní výška je použit k vyjádření provozní situace, kdy je potrubí zaplněno hustší tekutinou a mezi hladinami hustší tekutiny v horní nádrži a v dolní nádrži je tak vytvořen výškový rozdíl pohotově využitelný k přečerpávání.

Tím je od provozní situace odlišena situace, která nastává při opravách nebo při poruše, kdy dojde k úmyslnému nebo havarijnímu vypuštění tekutiny z horní nádrže nebo i z potrubí a přečerpávací elektrárna je vyřazena z provozu.

Uvedené situace jsou však běžné u každé přečerpávací elektrárny a nejsou v rozporu sjejí podstatou.

Přednostně je v dalším textu kapalinou voda, plynem je vzduch.

Nádrže a mezikus jsou v přečerpávací elektrárně umístěny na nosném prvku.

V přečerpávací elektrárně se stabilními nádržemi je nosným prvkem základ umístěný na podloží.

Základ je určen k nesení všech dalších částí přečerpávací elektrárny.

Pro možnost akumulování potenciální energie kapaliny je v prostoru přečerpávací elektrárny vytvořen kapalinový prostor, kapalinová nádrž. Je-li kapalinou voda, používají se názvy vodní prostor, vodní nádrž, dále též jen nádrž, s rozlišením podle výškové polohy horní nádrž nebo dolní nádrž.

Pro možnost akumulování potenciální energie plynuje v prostoru přečerpávací elektrárny vytvořen plynový prostor, plynová nádrž. Nádrž plněná stlačeným plynem se pak nazývá tlaková plynová nádrž nebo též tlakovzdušná nádrž, je-li stlačeným plynem vzduch.

Pro možnost akumulování potenciální energie kapaliny a plynu současně může být nádrž plněna společně kapalinou i plynem, s výhodou stlačeným plynem. Pak je vodní nádrž současně tlakovzdušnou nádrží.

Podle hlavního znaku technického řešení přečerpávací elektrárna obsahuje mezikus, který je umístěn pod horní nádrží, je tedy určen ke zvýšení polohy a k nesení horní nádrže.

Mezikus je postaven na základu a na mezikusu je postavena horní nádrž, přičemž na základu nebo nad základem v prostoru mezikusu je umístěna také dolní nádrž.

-4CZ 37585 UI

Svislé zatížení od částí položených výše se přenáší do částí položených níže. Mezikus je zde také spojovací částí mezi dolní nádrží a horní nádrží.

V prostoru v dolní části mezikusu je umístěna dolní nádrž alternativně tak, že je dolní nádrž spojena s mezikusem, přičemž se do mezikusu částečně nebo plně přenáší tíha dolní nádrže a/nebo vnitřní přetlak dolní nádrže. Podle podílu přenosu sil z dolní nádrže do mezikusu je tento mezikus zvýšeně dimenzován, čili v tomto podílu sil je mezikus součástí dolní nádrže. Mezikus a dolní nádrž tak může tvořit staticky neurčitou soustavu.

Přečerpávání se uskutečňuje mezi dolní a horní nádrží. Při přečerpávání se plynule mění výškový rozdíl hladin vody mezi dolní nádrží a horní nádrží - při plnění horní nádrže vodou z dolní nádrže se výškový rozdíl hladin vody zvyšuje, při vypouštění vody z horní nádrže do dolní nádrže se výškový rozdíl hladin vody snižuje. Při vysokém výškovém rozdílu činí tato změna výškového rozdílu jen několik procent průměrného výškového rozdílu, takže by neměl klást zvýšené nároky na regulaci výkonu energetického soustrojí.

Přečerpávání tekutin mezi nádržemi musí být pokud možno rovnoměrné, aby se minimalizovalo mechanické napětí v konstrukci přečerpávací elektrárny.

Je také důležité dbát na rovnoměrné zatěžování základu, aby nedocházelo k jeho praskání.

Rovnoměrnost plnění nádrží vodou lze zajistit regulováním průtoku vody pomocí uzávěrů ve vodním potrubí, regulací výkonu energetických soustrojí, provozováním energetických soustrojí vyváženě k těžišti přečerpávací elektrárny a/nebo regulací přetlaku plynu nad hladinou vody v nádržích.

Regulace průtoku vody nebo průtoku vzduchu nad hladinou vody se provádí škrcením jejich průtoku, přičemž u nádrží, které jsou blíže energetickému soustrojí, musí být intenzita škrcení vyšší.

Zvýšené tlaky vody a zvýšený přetlak, příp. podtlak vzduchu v nádržích kladou zvýšené nároky na dimenzování nádrží a potrubí.

Regulační ventily mohou být instalovány v odbočkách odvětrávacího potrubí k nádržím a/nebo v odvětrávacím potrubí mezi nádržemi.

Ve vnitřním prostoru přečerpávací elektrárny bude zvýšená teplota v důsledku ohřevu přečerpávací elektrárny odpadním teplem, což nebude příznivé prostředí pro spolehlivé fůngování vodních i vzduchových uzávěrů.

Zařízení pro regulaci průtoku vzduchu bude s výhodou umístěno nad horními nádržemi, tj. ve venkovním prostředí, kde budou zřejmě mnohem nižší, a tedy příznivější teploty pro spolehlivé fůngování.

Energetická soustrojí mohou při vysokých výškových rozdílech mezi dolní nádrží a horní nádrží vykazovat sníženou energetickou účinnost.

Přečerpávací elektrárna s výhodou obsahuje přídavnou nádrž umístěnou mezi dolní nádrží a horní nádrží a spojenou s těmito nádržemi prostřednictvím potrubí a energetického soustrojí, čímž je vytvořena kaskáda nádrží.

Použitím jedné přídavné nádrže jsou v přečerpávací elektrárně vytvořeny dva stupně přečerpávací kaskády nádrží. Pořadí stupňů je s výhodou počítáno zdola. První stupeň kaskády nádrží je tedy tvořen dolní nádrží a přídavnou nádrží, druhý stupeň kaskády nádrží je tvořen přídavnou nádrží a horní nádrží.

- 5 CZ 37585 UI

Výhodné provedení přečerpávací elektrárny obsahuje samostatné energetické soustrojí na každý stupeň kaskády nádrží.

Výškový rozdíl hladin vody mezi nádržemi při čerpacím i turbínovém provozuje v každém stupni kaskády poloviční, energetické soustrojí a spojovací potrubí jsou dimenzovány na poloviční hydrostatický tlak. Zkrátí se délka spojovacího potrubí mezi nádržemi a zmenší se ztráty v energetickém soustrojí, přečerpávací elektrárna však vyžaduje dvojnásobný počet energetických soustrojí.

Další výhodné provedení přečerpávací elektrárny s výhodou obsahuje společné energetické soustrojí pro turbínový provoz, při kterém se voda vypouští z horní nádrže do dolní nádrže, energetické soustrojí pro turbínový provoz a spojovací potrubí musí být dimenzovány na hydrostatický tlak pro celý výškový rozdíl.

Toto další provedení přečerpávací elektrárny obsahuje samostatné energetické soustrojí pro čerpací provoz na každý stupeň kaskády nádrží.

Nevýhodou použití přídavných nádrží je, že při stejné únosnosti základu se zvětší hmotnost přečerpávací elektrárny, takže se musí snížit množství přečerpávané tekutiny nebo se musí snížit výška mezikusu a kapacita uložené energie se o něco zmenší.

Z podstaty tohoto výhodného provedení vyplývá, že přečerpávací elektrárna může obsahovat i několik přídavných nádrží, čímž může být vytvořeno více stupňů kaskády nádrží. Každá přídavná nádrž tedy zvyšuje počet stupňů kaskády nádrží o jeden.

Při přečerpávání je hlavní zatížení základu konstantní, hlavní zatížení ostatních částí je cyklické.

K hlavnímu zatížení je nutno přičítat ještě další, nepravidelné zatížení, zejména nesouměrné zatížení základů i ostatních částí přečerpávací elektrárny působením větru zatížení dynamickými rázy vody v potrubí, přetlakem vzduchu v potrubí a v nádržích, teplotními změnami.

Horní nádrž a dolní nádrž jsou tlakové nádoby, které jsou zatíženy vnitřním a/nebo vnějším přetlakem, proto jsou s výhodou jsou opatřeny dolním a horním klenutým dnem, které nejlépe odolává tomuto zatížení.

Půdorysný tvar přečerpávací elektrárny může být pravidelný nebo nepravidelný, bude muset respektovat oblast vhodné únosnosti podloží.

Výšková úroveň dílčích plošných částí základu může s výhodou kopírovat i svažitý reliéf podloží na pozemku, na němž bude přečerpávací elektrárna postavena, přičemž je nutné zabránit sesuvům svahu.

V této přečerpávací elektrárně mohou být prostřednictvím spojovacího potrubí a energetického soustrojí spojeny pouze nádrže se stejnou výškovou polohou tzn. po vrstevnicích, aby měly stejnou výtlačnou výšku.

Přečerpávací elektrárna může být s výhodou vytvořena ve tvaru svislého válce, což je tvar výhodný pro stabilizaci výkonu energetického soustrojí.

Je výhodné, aby dolní nádrž mohla pojmout nejen všechnu vodu z horní nádrže, nýbrž i všechnu vodu z vodního potrubí.

Únosnost podloží přečerpávací elektrárny je využita k nesení vlastní hmotnosti přečerpávací elektrárny a hmotnosti přečerpávané vody.

-6CZ 37585 UI

Množství potenciální energie vody přečerpávané v přečerpávací elektrárně závisí na výškovém rozdílu hladin vody mezi horní nádrží a dolní nádrží (1j. na výtlačné výšce) a na množství přečerpávané vody.

Hmotnost přečerpávací elektrárny je úměrná únosnosti podloží.

Je výhodné, aby hmotnost přečerpávací elektrárny byla co nejlépe využita ve prospěch výšky mezikusu a tím její výtlačné výšky.

Jestliže je vnitřní vodorovný průřez nádrže konstantní po celé její výšce, je množství přečerpávané vody úměrné změně výšky hladiny vody v této nádrži.

Kapacita a hmotnost přečerpávací elektrárny, v důsledku pak investiční náročnost přečerpávací elektrárny závisí také na poměru hmotnosti přečerpávané vody v nádržích a hmotnosti přečerpávací elektrárny.

Hmotností přečerpávací elektrárny se obecně rozumí součet hmotnosti konstrukce přečerpávací elektrárny, vč. případného základu a hmotnosti přídavné zátěže.

Obecně je možno volit optimální variantu mezi krajními možnostmi tohoto provedení:

- lehčí a nízká přečerpávací elektrárna a větší přečerpávaná vodní náplň, - těžší a vysoká přečerpávací elektrárna a menší přečerpávaná vodní náplň.

Jestliže je limitujícím faktorem únosnost podloží, pak pro optimalizaci parametrů přečerpávací elektrárny se stabilními nádržemi obecně platí:

Součet hmotnosti přečerpávací elektrárny a hmotnosti přečerpávané vody je roven únosnosti podloží.

Součin hmotnosti přečerpávací elektrárny a hmotnosti přečerpávané vody je maximální, pokud jsou si tyto hmotnosti rovny.

Akumulovaná energie je úměrná součinu hmotnosti přečerpávané vody a výtlačné výšky.

Efektivní konstrukce mezikusu umožňuje, aby výtlačná výška dosáhla mnohonásobku výšky přečerpávané vody.

Součin výšky přečerpávané vody a výtlačné výšky a tím i akumulovaná energie může tedy dosáhnout vysokých hodnot.

Přečerpávací elektrárna podle technického řešení může mít těžiště vysoko úrovní základu a zejména při nerovnoměrném plnění nebo při nahodilém bočním zatížení silným větrem se s nesprávným konstrukčním řešením může dostat do nestabilního stavu.

Vysoká přečerpávací elektrárna při štíhlém tvaru vyžaduje tudíž pevné opory pro zajištění stability.

Stabilitu vysoké přečerpávací elektrárna proti převrácení lze s výhodou zajistit tak, že přečerpávací elektrárna bude mít dostatečnou šířku.

Při dané výšce těžiště přečerpávací elektrárny bude její šířka odvozena od sil, které mohou způsobit její naklonění.

Výška těžiště přečerpávací elektrárny závisí hlavně na poměru hmotnosti vodní náplně v horní

-7 CZ 37585 UI nádrži a hmotnosti přečerpávací elektrárny.

Výhodným rozdělením vodní nádrže přečerpávací elektrárny vestavěnými přepážkami nebo vytvořením spojené soustavy menších vodních nádrží v přečerpávací elektrárně se zpomalí nebo zabrání přelévání velkého objemu vody v nádrži a tím se dále zlepší stabilita přečerpávací elektrárny.

Vnitřní přepážky a/nebo dutiny jsou s výhodou využity také jako výztuhy přečerpávací elektrárny pro zajištění její pevnosti a tvarové stability a pro snížení tloušťky stěn konstrukčních prvků.

Přečerpávací elektrárna podle technického řešení při ploše S = 500 m x 500 m, při únosnosti podloží 0,4 MPa a odpovídající dosažitelné výšce vody v nádrži N = 30 m při optimální výtlačné výšce V = 500 m, bude mít teoretickou kapacitu přibližně E = 10,2 GWh, Ij. 40,8 GWh/km².

Přečerpávací elektrárna je s výhodou vytvořena jako modul.

Modul přečerpávací elektrárny je nesen na základu vytvořeném v podloží a obsahuje dolní nádrž, mezikus a horní nádrž.

Při výpočtu stability modulu na podloží je nutno uvažovat i příslušnou část základu.

Modul je vytvořen s výhodou tak, že dolní nádrž, horní nádrž a mezikus zaujímají v prostoru modulu stejný půdorys.

Modul má s výhodou tvar svislého válce, který je výhodný pro stabilizaci výkonu energetického soustrojí.

Svislý válec modulu může mít obecně různý, pravidelný nebo nepravidelný, tvar vodorovného průřezu.

Jelikož jsou části modulu, zejména mezikus, plovák nebo dolní nádrž, zatíženy také na vzpěr, je modul pro tento druh zatížení vyroben výhodně s kruhovým tvarem vodorovného průřezu, výhodně z plechu. Tento tvar vodorovného průřezu modulu umožňuje nej lepší využití konstrukčního materiálu.

Přečerpávací elektrárna je s výhodou tvořena soustavou modulů.

Moduly jsou s výhodou navzájem spojeny.

S výhodou je soustava modulů tvořena skupinami modulů.

V přečerpávací elektrárně je s výhodou:

- každý modul postaven na samostatném základu,

- každá skupina modulů postavena na samostatném základu, - celá soustava modulů postavena na společném základu.

Rozteč modulů je s výhodou větší než jejich průměr.

Moduly jsou s výhodou mezi sebou spojeny s výhodou pomocí svislých a vodorovných výztuh.

S výhodou jsou části modulu vyztuženy také vnitřními vodorovnými a/nebo svislými výztuhami.

S výhodou je přečerpávací elektrárna alespoň v úrovni horní a dolní hrany nádrží vyztužena vodorovnými pásnicemi, které mohou významně posílit tuhost soustavy modulů v ohybu a omezit

-8CZ 37585 UI vodorovné zatížení sběrného spojovacího potrubí.

Nádrže a mezikusy v modulech jsou tlakové nádoby. Pokud se týká hlavního zatížení, nádrže jsou zatíženy hlavně vnitřním přetlakem a osovou silou, mezikusy jsou zatíženy převážně osovou silou.

Modulová konstrukce přečerpávací elektrárny zjednoduší její výrobu a montáž.

Moduly se svislými vnějšími výztuhami mohou být zhotoveny výhodně s průměrem do 3,6 m, aby bylo možno snadno dopravovat jejich díly od výrobce k místu montáže po železnici.

Vodorovnou vzdálenost mezi moduly je pak žádoucí volit výhodně 0,4 m, obecně tak, aby byla co nejlépe využita plocha soustavy modulů pro účely přečerpávací elektrárny, ale současně tak, aby byla umožněna oboustranná kontrola a údržba stěn modulů a výztuh.

Při opravě nádrže některého z modulů stačí vyprázdnit pouze danou nádrž, např. přečerpáním vody do druhé nádrže v témže modulu nebo do nádrží v ostatních modulech. Po dobu opravy bude mimo provoz pouze opravovaná nádrž, zatímco všechny ostatní moduly mohou pokračovat v provozu. Je přitom nutno počítat se zvýšením smykového napětí mezi moduly.

Výhodné je půdorysné uspořádání modulů do trojúhelníkových formací, které zabezpečují optimální řešení pro pevnost a tuhost soustavy modulů, jakož i pro přístupnost ke kontrole a údržbě modulů.

Soustava modulů spojených mezi sebou je dosti tuhá a jednotlivé moduly nejsou mezi sebou výškově posuvné.

Při velké šířce soustavy modulů se přesto projevuje její pružnost a aby byla co nejlépe využita únosnost podloží a základů a aby v konstrukci soustavy nevznikala přídavná smyková a ohybová napětí, je nutné, aby tlak modulů na jejich nosné prvky, tj. základy, byl rovnoměrně, spojitě rozložen, tzn. aby v každém modulu odpovídal únosnosti příslušného základu.

Únosnost základů se však časem může měnit. Např. v důsledku dlouhodobého zatížení soustavou modulů může docházet ke stlačení, zhutnění podloží.

Jestliže podloží pod soustavou není homogenní, zejména na poddolovaném území, pak poklesy podloží a základů nebudou rovnoměrné. Konstrukce soustavy nebude rovnoměrně podložena a budou v ní vznikat přídavná smyková a ohybová napětí.

Podložení soustavy modulů je pak nutno opravit, rektifikovat, změnou výšky mezery mezi konstrukcí modulů a základy, s výhodou vložením nebo odebráním podložek.

Poklesy základů a celé soustavy modulů je proto výhodné pravidelně měřit a vyhodnocovat.

V modulech jsou s výhodou vytvořeny rektifikační prostory pro rektifikaci jejich polohy na základu, s výhodou tak, že dolní část modulu pod dolní nádrží je opatřena vodorovnou výztuhou a montážními otvory ve stěnách modulu.

Přes montážní otvory lze do rektifikačního prostoru mezi vodorovnou výztuhou a základem vložit pneumatické zdvihací vaky a plněním vzduchu do vaků lze modul zvednout. Do vzniklé mezery mezi modulem a základem lze vložit podložku o tloušťce stanovené dle výsledků měření a vypuštěním vzduchu z vaků lze modul opět spustit na podložku.

Pro snížení potřebné zvedací síly je výhodné rektifikovaný modul nebo i přilehlé moduly na dobu rektifikování odlehčit, s výhodou přečerpáním vody do nádrží v ostatních modulech. Po dokončení rektifikace je možno modul znovu zatížit přečerpáním vody do jeho nádrží.

-9CZ 37585 UI

Pokud je přečerpávací elektrárna sestavena z mnoha modulů, pravděpodobnost havarijního vytečení veškeré kapaliny je nepatrná.

Přečerpávací elektrárna proto může být postavena i v blízkosti obydlené oblasti, aniž by došlo k ohrožení bezpečnosti lidí a majetku v této oblasti.

S výhodou je přečerpávací elektrárna postavena v prostoru vytěženého povrchového dolu, který je bezodtokový. Vodu, která do tohoto prostoru vtéká, je však nutno odčerpávat, aby nedošlo k zaplavení přečerpávací elektrárny. Rizikem zde také mohou být sesuvy svahů.

Modulová přečerpávací elektrárna je s výhodou vyztužena pouze svislými výztuhami. Soustava modulů je pak poddajná ve vodorovné rovině.

U modulové přečerpávací elektrárny se při nerovnoměrném poklesu podloží celá soustava modulů deformuje jako harmonika - stěny modulů se střídavě deformují tak, že se vodorovný kruhový průřez modulů mění na eliptický, zplošťuje se nebo protahuje.

Sběrné potrubí pod dolními a pod horními nádržemi musí být vybaveno kompenzátory, aby se do něj nepřenášelo pnutí z vodorovné deformace nádrží.

Soustava modulů bude ve vodorovné rovině zvláště tuhá v oblasti ukotvení mezikusů k základům, ve vyšších částech modulů bude její tuhost dána prakticky pouze klenutými dny v nádržích.

Vzhledem k velkému průměru modulů budou deformace stěn modulů udrženy v mezích pružnosti materiálu a nedojde k jejich havarijnímu poškození.

Při poklesu v určité oblasti podloží uvnitř plochy zastavěné soustavou modulů se soustava modulů bude prohýbat, přičemž se nebude vodorovně deformovat v úrovni základů a naprostá většina deformace se uskuteční v úrovni horních nádrží - v oblasti poklesu podloží a potažmo základů se budou moduly v úrovni horních nádrží ve vodorovné rovině stlačovat.

Pokud k poklesu podloží dojde na okraji soustavy modulů, budou se zde moduly v rovině horních nádrží roztahovat.

Obdobně při náporu bočního větru se deformace soustavy modulů projeví nejvíce v úrovni horních nádrží.

Základ je s výhodou zhotoven z betonu, s výhodu je beton armovaný, s výhodou je beton předepjatý.

Při ohřevu soustavy modulů odpadním teplem lze očekávat, že základy a ocelová konstrukce modulů budou mít rozdílné teploty a z toho důvodu se bude u nich projevovat rozdílné roztažení.

Základy pod jednotlivými moduly nebo pod skupinami modulů jsou proto mezi sebou s výhodou odděleny dilatačními spárami.

Nádrže, jakož i potrubí a energetická soustrojí jsou vystaveny působení vody, proto je vhodné je vyrobit z materiálu odolávajícího korozi, i když je dražší. Jejich povrch je výhodné chránit proti vzniku minerálních usazenin.

Mezikusy po obvodu přečerpávací elektrárny nebo alespoň obvodové části mezikusů jsou s výhodou zhotoveny z materiálu odolávajícího korozi. Mezikusy ve vnitřním prostoru přečerpávací elektrárny pak mohou být zhotoveny z levnějšího materiálu.

Moduly jsou během provozu zatěžovány proměnlivě tíhou vody a jsou stlačovány na různou výšku,

- 10CZ 37585 UI když se přečerpávaná voda nachází v horní nebo dolní nádrži. Spojovací potrubí je trvale zatíženo stále stejným množstvím vody a není stlačováno po celé své výšce, proto jeho výška nekoresponduje s výškou modulů. Ve spojovacím potrubí proto musí být umístěno dilatační zařízení pro plynulé přizpůsobení jeho výšky výšce modulů. Dilatačním zařízením jsou s výhodou vlnovcové kompenzátory, s výhodou obloukové kompenzátory umístěné ve spojovacím potrubí.

Horní dna horní nádrže i dolní nádrže jsou s výhodou vybavena odvětrávacím potrubím, aby byl vnitřní vzduchový prostor nad hladinou vody s výhodou volně spojen do okolního ovzduší, čímž bude zabráněno zvýšení vnitřního přetlaku vzduchu při plnění nádrží nebo podtlaku vzduchu při vypouštění nádrží a vnitřní přetlak ve vodních nádržích bude vyvolán pouze hydrostatickým tlakem vodní náplně.

S výhodou je odvětrávací potrubí horní a dolní nádrže spojeno, takže je zabráněno odpařování vodní náplně v přečerpávací elektrárně a tím je omezena i tvorba minerálních usazenin na vnitřních stěnách nádrží, potrubí a energetických soustrojí. Náplň vody v nádržích pak nemění svou hmotnost, není nutno ji doplňovat a lze snadno stabilizovat a kontrolovat její čistotu a chemické složení. Výhodně jsou spojena odvětrávací potrubí všech modulů, čímž se usnadňuje vyrovnávání hladin vody při nerovnoměrném plnění a vyprazdňování nádrží vodou.

Použitím inertního plynu pro vyplnění prostoru nad hladinou vody v nádržích lze s výhodou zabránit nežádoucímu množení flóry a fauny v přečerpávací elektrárně a tím zvyšování hustoty vody a opotřebení hydraulických zařízení a rozvodů.

Z uvedených důvodů se zmenšuje nutnost čištění stěn nádrží a potrubí od organických i anorganických nánosů.

Prostor mezi nádržemi a také celý prostor uvnitř i vně mezikusů může být rovněž naplněn dusíkem nebo jiným vhodným inertním plynem, s výhodou vysušeným plynem, pro zvýšení ochrany proti korozi.

Složení a tlak ochranné plynové náplně v modulech, v jejich částech a v prostoru mezi nimi je výhodné kontrolovat s výhodou kontinuálně pomocí měřicích přístrojů, čímž je možno včas zjistit netěsnosti v konstrukci a operativně zajistit odstranění závady.

V přečerpávací elektrárně je výhodné nainstalovat trvalé rozvody inertního plynu pro možnost operativního doplnění nebo výměny náplně plynu k zajištění maximální spolehlivosti, bezpečnosti a životnosti konstrukce modulů.

Tlakové nádoby, spojovací potrubí, případně i odvětrávací potrubí, jsou s výhodou opatřeny pojistnými ventily, které brání překročení bezpečného přetlaku nebo podtlaku inertního plynu, aby nemohlo dojít k poškození částí přečerpávací elektrárny.

Vnější povrch a/nebo vnitřní povrch částí přečerpávací elektrárny je s výhodou opatřen nátěrem proti korozi.

Vnější povrch přečerpávací elektrárny je s výhodou opatřen pláštěm se zvýšenou balistickou odolností.

S výhodou jsou mezikusy tvořeny příhradovou konstrukcí, která je s výhodou zhotovena z materiálu odolávajícího korozi a je výhodněji opatřit ochranným nátěrem. Příhradová konstrukce klade menší odpor proti proudění větru.

S výhodou je příhradová konstrukce opatřena obvodovým pláštěm, který umožňuje naplnit vnitřní prostor inertním plynem pro omezení koroze příhradové konstrukce. Obvodový plášť je s výhodou zhotoven z materiálu odolávajícího korozi a je výhodné jej opatřit ochranným nátěrem. Souvislé

- 11 CZ 37585 UI obvodové stěny přečerpávací elektrárny však zvyšují odpor proti proudění větru.

Únosnost podloží zřejmě nebude po celé ploše přečerpávací elektrárny rovnoměrná.

V zájmu dosažení co největší kapacity je výhodné využívat pro účely přečerpávací elektrárny co nejlépe nejen plochu přečerpávací elektrárny, ale i únosnost podloží.

Přečerpávací elektrárna může být výhodně sestavena z modulů s jednotnou výškou podle nejmenší únosnosti podloží v ploše přečerpávací elektrárny.

Všechna energetická soustrojí u této přečerpávací elektrárny mají stejnou výtlačnou výšku a pokud jsou stejného výkonu, mohou být např. při regulaci celkového výkonu nebo při poruše vzájemně zastupitelná.

Přečerpávací elektrárna může být výhodně sestavena z modulů s různou výškou podle různé únosnosti podloží v ploše přečerpávací elektrárny.

V zájmu zvýšení kapacity přečerpávací elektrárny tak může být lépe využita různá únosnost podloží v ploše přečerpávací elektrárny.

Tato konstrukce umožňuje, aby osa těžiště přečerpávací elektrárny byla stále totožná s osou těžiště únosnosti podloží.

Tato skutečnost, spolu s velkou šířkou přečerpávací elektrárny, umožňuje dobře zajistit její stabilitu i při velké výšce modulů.

Z hlediska zajištění stability proti převrácení nemusí být sestava modulů u přečerpávací elektrárny se stabilními nádržemi tak široká jako u přečerpávací elektrárny s plovoucí nádrží, protože podloží je mnohem méně poddajné než voda.

Šířka přečerpávací elektrárny se stabilními nádržemi proto bude volena především podle potřebné kapacity než pro zajištění její stability.

Přečerpávací elektrárna s moduly různé výšky podle únosnosti podloží může s výhodou obsahovat:

- horní nebo i dolní nádrže jednotné výšky (tj. pro všechny únosnosti podloží), přičemž mezikusy mají různou výšku, nebo

- horní nebo i dolní nádrže různé výšky podle únosnosti podloží, přičemž mezikusy mají jednotnou a/nebo různou výšku.

Pro každou skupinu modulů se stejnou výškou je s výhodou k dispozici odpovídající skupina energetických soustrojí se stejnou výtlačnou výškou.

S výhodou jev přečerpávací elektrárně s výhodou výška horních nádrží nebo i dolních nádrží u modulů stejná, avšak jejich vodorovný průřez je různý, přičemž poměr vodorovného průřezu horních nádrží nebo i dolních nádrží u modulů s určitou únosností základu k vodorovnému průřezu horních nádrží nebo i dolních nádrží u modulů s největší únosností základu je roven poměru určité únosnosti základu k největší únosnosti základu.

Přečerpávací elektrárna tohoto provedení s moduly různé výšky podle únosnosti podloží může s výhodou obsahovat horní nebo i dolní nádrže stejné výšky, a přitom jsou i stejné výšky mezikusů a je stejná i výtlačná výška pro všechny moduly. Moduly se liší pouze únosností základů a průměrem nádrží. Proto mohou být všechny horní nebo i dolní nádrže v celé přečerpávací elektrárně spojeny společným sběrným potrubím.

- 12 CZ 37585 UI

Přečerpávání lze provádět pomocí kteréhokoliv energetického soustrojí bez ohledu na průměr nádrže, může být používán jednotný typ energetických soustrojí a sníží se nároky na koordinaci a regulaci jejich provozu.

S výhodou může být i průměr mezikusů stejný jako průměr nádrží se zmenšeným průměrem, čímž se konstrukčně zjednoduší přenos zatížení mezi nimi.

Nevýhodou je, že u modulů s menší únosností podloží se zvýšením výšky nádrží sníží průměrná výtlačná výška.

Jelikož průměr základů a rozteč mezi moduly zůstávají zachovány, výztuhy mezi nádržemi, případně mezi mezikusy menšího průměru musí mít větší šířku a tloušťku, aby jimi byla překlenuta vzdálenost mezi moduly a aby byla zajištěna tuhost vzájemného spojení modulů.

V soustavě modulů modulové přečerpávací elektrárny jsou s výhodou prostory mezi nádržemi opatřeny souvislými dny.

S výhodou lze vytvořit souvislé dno u nádrží uzavřením prostoru mezi nádržemi v úrovni dolních den a tento prostor pak využít k plnění vodou.

S výhodou lze vytvořit souvislé dno u nádrží také uzavřením prostoru mezi nádržemi v úrovni horních den. Pak lze i zde prostor nad hladinou vody vyplnit ochrannou atmosférou obdobně jako uvnitř nádrží.

S výhodou lze tyto prostory mezi nádržemi vybavit odvětrávacím potrubím a dále zabezpečit jako samotné nádrže.

Využitím prostoru mezi nádržemi pro účely přečerpávání vody se významně zvýší efektivnost využití únosnosti podloží na ploše přečerpávací elektrárny a tím její kapacita pro akumulování potenciální energie, a to bez zhoršení její stability.

Při použití konstrukce modulů spojených mezi sebou svislými výztuhami je nutno nádrže vyztužit i vnitřními svislými výztuhami a svislé výztuhy mezi obvodovými nádržemi zesílit, aby snesly jednostranné zatížení od vnitřního hydrostatického přetlaku vody.

Navíc nelze provozovat jednotlivé moduly nebo mezery mezi nimi odlišně od ostatních modulů, např. při poruše některého modulu, protože by ve stěnách modulů a ve svislých výztuhách s různým zatížením hydrostatickým přetlakem vody vznikalo nepřípustné mechanické napětí.

Rozteč modulů je s výhodou rovna jejich průměru.

Moduly jsou s výhodou mezi sebou spojeny přímo svými stěnami. Spojení je provedeno s výhodou pomocí spojovacích součástí, s výhodou pomocí šroubů nebo nýtů. Spojení je provedeno s výhodou pomocí svarů bodových nebo liniových.

Oproti spojení modulů svislými výztuhami je zde výhodou lepší využití prostoru přečerpávací elektrárny k účelům přečerpávání, lépe se využije únosnost podloží na ploše přečerpávací elektrárny ve prospěch její kapacity, a to bez zhoršení její stability.

Tento druh konstrukce umožní snížení měrných nákladů na materiál oproti konstrukci modulů se svislými výztuhami a může dále zjednodušit výrobu dílů a montáž.

Přístup ke spojům je však možný pouze z vnitřního prostoru modulů. Vnitřní povrch stěn modulů lze kontrolovat v celé ploše, vnější povrch stěn modulů je kontrolovatelný jen zčásti, protože stěny

- 13 CZ 37585 UI modulů jsou v oblasti spojů těsně u sebe a do prostoru mezi moduly je dosti obtížný přístup.

Využití prostoru mezi moduly k naplnění vodou a k přečerpávání je možné jen za cenu vyztužení vnitřního prostoru svislými výztuhami jako u modulů spojených vnějšími svislými výztuhami.

Rozteč modulů je s výhodou menší než jejich průměr.

Soustavu modulů přečerpávací elektrárny je výhodné sestavit ze svislých modulů, které jsou propojeny, půdorysně se vzájemně prolínají, čímž vytvoří vzájemnou vazbu, s výhodou do trojúhelníku, bez potřeby vnějších nebo vnitřních svislých výztuh nebo jiného druhu zesílení svislých spojů mezi moduly.

Veškerý prostor přečerpávací elektrárny je zde využit k účelům přečerpávání, plně se využije únosnost podloží na ploše přečerpávací elektrárny ve prospěch její kapacity, a to bez zhoršení její stability.

Tento druh konstrukce umožní snížení měrných nákladů na materiál oproti konstrukci modulů se svislými výztuhami a může ještě více zjednodušit výrobu dílů a montáž nádrže.

V závislosti na poměru průměru a rozteče modulů má propojení modulů různý tvar a různé výhody i nevýhody.

Jestliže se stěny modulů protínají v jednom bodě, svary stěn modulů jsou soustředěny do tohoto jednoho bodu, což je nevýhodné pro zajištění kvality svarů.

Aby se snížilo tepelné zatížení svařovaného místa a zlepšila kvalita svarů, je výhodné volit rozteč modulů tak, že se v jednom bodě protínají pouze dvě stěny modulů. Toho lze dosáhnout zvětšením nebo zmenšením rozteče modulů.

Při zvětšení rozteče modulů se zmenší přesah stěn a prostor mezi nimi je hůře dostupný pro kontrolu vnitřních stěn modulů, tuhost soustavy modulů je menší, ale využití materiálu modulů na plochu soustavy modulů je výhodnější.

Při zmenšení rozteče modulů se zvětší přesah stěn a prostor mezi nimi je lépe dostupný pro kontrolu vnitřních stěn modulů, tuhost soustavy modulů je větší, ale využití materiálu modulů na plochu soustavy modulů je méně výhodné.

Je zde možnost provozovat jednotlivé moduly nebo je odstavit při poruše nezávisle na ostatních modulech, aniž by ve stěnách ostatních modulů docházelo k nebezpečnému zatížení v důsledku rozdílného bočního hydrostatického tlaku vody.

S výhodou je každý prostor vzniklý propojením modulů připojen uzavíratelnou odbočkou ke spojovacímu potrubí a potažmo k energetickému soustrojí. Kromě připojení vnitřního prostoru nádrže je nutno vytvořit další tři připojení prostorů vzniklých propojením modulů. Celkový počet odboček se tak podstatně zvýší.

Prostory mezi nádržemi vzniklé propojením modulů je výhodné spojit s prostory uvnitř modulů, s výhodou pomocí vnitřních průtokových otvorů, s výhodou pomocí vnějšího potrubí. Tyto spojené prostory je pak možno připojit ke spojovacímu potrubí a potažmo k energetickému soustrojí jednou společnou odbočkou.

Prostory mezi nádržemi vzniklé propojením modulů je možné spojit s prostory uvnitř modulů různými variantami.

Vzhledem ke kruhovému tvaru nádrží je však nutno při individuální vypouštění nebo plnění nádrží,

- 14 CZ 37585 UI např. z důvodu jejich poruchy, dodržet takový postup odstavování nebo plnění sousedních nádrží, aby všechny nádrže byly zatěžovány pouze vnitřním přetlakem a aby tedy nedošlo k zatížení klenutých stěn nádrží vnějším přetlakem.

Cesta pro vedení kapaliny nebo plynu může být tvořena s výhodou potrubím.

Potrubí pro vedení vody je vodní potrubí.

Cestu pro vedení plynu neboli plynovou cestu lze nazývat též vzduchovou cestou, vzduchovým potrubím, je-li plynem stlačený vzduch, případně odvětrávací cestou, odvětrávacím potrubím, jestliže spojuje vzduchový prostor nádrže volně do ovzduší nebo volně mezi nádržemi.

Cesta pro vedení kapaliny nebo plynu může být vytvořena s výhodou stěnami nádrže.

Přečerpávací elektrárna podle technického řešení akumuluje potenciální energii především v nádržích a v připojených cestách pro přenos energie. Zejména za tím účelem je každá cesta pro přenos energie podle technického řešení uzavíratelná, tzn. obsahuje nejméně jeden uzávěr, který umožňuje akumulaci potenciální energie tím, že blokuje proudění tekutiny mezi nádržemi.

Kapalinová nebo plynová cesta obsahuje jako uzávěr s výhodou uzavírací a/nebo regulační armaturu, s výhodou ventil, u jednočinného přenosu energie s výhodou zpětný ventil nebo zpětnou klapku.

S výhodou lze kombinovat různé cesty a odpovídající uzávěry k akumulování potenciální energie.

K uvolnění akumulované energie může sloužit tentýž nebo jiný uzávěr, resp. jiná cesta než k akumulování energie.

Uzávěr slouží také k regulaci nebo k operativnímu zastavení průtoku přečerpávané tekutiny při běžném provozu nebo při poruše energetického soustrojí, jakož i z důvodu neobvyklé situace v energetické síti nebo k zabránění nežádoucího průtoku přečerpávané tekutiny (zejména vytečení tekutiny z horní nádrže do dolní nádrže). Podle požadavků na bezpečnost provozu lze tyto uzávěry zdvojovat, ať už paralelně nebo sériově.

V přečerpávací elektrárně jsou prostory nádrží s různým energetickým potenciálem spojeny cestami pro přenos energie.

Cesta pro vedení kapaliny nebo plynu se stává cestou pro přenos energie, je-li spojena s energetickým soustrojím a je uzavíratelná. Kapalinová cesta pro přenos energie je spojena s kapalinovým energetickým soustrojím, plynová cesta pro přenos energie je spojena s plynovým energetickým soustrojím.

V přečerpávací elektrárně je cestou pro přenos energie s výhodou spojovací potrubí.

Jelikož v přečerpávací elektrárně podle technického řešení jsou dolní a horní nádrž umístěny nad sebou, spojovací potrubí, které je spojuje, má výhodně pravoúhlé uspořádání a má tedy svislou a vodorovnou část.

S výhodou jsou dolní nádrž a horní nádrž mezi sebou spojeny pomocí spojovacího potrubí s energetickým soustrojím v rámci každého modulu.

V takovém případě postačuje pouze jeden uzávěr ve spojovacím potrubí pro dolní i horní nádrž.

S výhodou je ke dnu každé nádrže připojena potrubní odbočka k vodorovné části spojovacího potrubí, tj. ke sběrnému potrubí, které tvoří potrubní síť pod nádržemi.

- 15 CZ 37585 UI

S výhodou jsou takto spojeny nádrže ve skupině sousedících modulů. Skupina sousedících modulů má k dispozici jedno společné svislé spojovací potrubí a energetické soustrojí. Zde již musí být potrubní odbočka u každé nádrže vybavena uzávěrem, aby bylo možno spolehlivě regulovat průtok a úroveň hladiny vody v každé nádrži.

S výhodou jsou sběrným potrubím spojeny všechny nádrže u modulů se stejnou hloubkovou úrovní, přičemž daná vodorovná síť sběrného potrubí je napojena na příslušné svislé spojovací potrubí umístěné s výhodou po obvodu přečerpávací elektrárny.

Rovněž zde musí být potrubní odbočka u každé nádrže vybavena uzávěrem, aby bylo možno spolehlivě regulovat průtok a úroveň hladiny vody v každé nádrži.

Svislé spojovací potrubí může být s výhodou umístěno u každého obvodového modulu.

S výhodou je vodorovné a/nebo svislé spojovací potrubí vytvořeno z několika souběžných tahů, aby se zmenšil průměr, tloušťka stěn a hmotnost potrubí, což sice zvýší hydraulické ztráty, ale usnadní jeho výrobu, dopravu, montáž a údržbu.

Každé svislé spojovací potrubí umístěné po obvodu nádrže je s výhodou spojeno se samostatným energetickým soustrojím.

Energetické soustrojí může být společné pro skupinu spojovacích potrubí, čímž se zvětší rozměry a výkon energetických soustrojí, ale zmenší se jejich počet. U většího energetického soustrojí lze lépe řešit účinnost.

Svislé spojovací potrubí může mít tloušťku stěny odstupňovanou podél své výšky podle statického a dynamického tlaku vody.

U přečerpávací elektrárny dolní části stěn mezi vnitřními prostory nádrže s výhodou obsahují průtokové otvory.

U přečerpávací elektrárny stěny nádrží mezi moduly s výhodou obsahují průtokové otvory, což je výhodné zejména u nádrží, které mají stejnou výšku.

Vnitřní prostory každé nádrže tak při plnění vodou tvoří spojené nádoby a pro přečerpávání postačuje svislé spojovací potrubí, které je připojeno z boku nádrží, nemusí být instalováno sběrné potrubí.

Průtokové otvory jsou přístupné až po vyprázdnění ostatních nádrží.

S výhodou jsou v těchto otvorech umístěny uzávěry, s výhodou regulační uzávěry, s výhodou jsou uzávěry dálkově ovladatelné. Uzávěry mají ovládací prvky vyvedeny do prostoru po nádržemi, aby byly kdykoliv přístupné. To je výhodou při poruše nádrže, kterou je tak možno odstavit bez nutnosti vyprázdnění ostatních nádrží.

V důsledku odporu přečerpávané tekutiny při proudění mezi vnitřními prostory nebudou tyto prostory plněny současně do stejné výšky a v důsledku nerovnoměrného zatížení, zejména hydrostatickým tlakem, budou ve stěnách mezi těmito prostory vznikat zvýšená mechanická napětí.

Odpory v průtokových otvorech a tím i nerovnoměrnost plnění nádrží se zvyšují s rostoucí průtokovou rychlostí vody.

Nerovnoměrnost plnění nebo vypouštění nádrží lze snížit až odstranit škrcením průtoku vzduchu v odvětrávacím potrubí nad hladinou vody v nádržích, čímž se zvyšuje celkový přetlak v daných

- 16CZ 37585 UI nádržích. U nádrží, které jsou bližší energetickému soustrojí, je nutnost škrcení vyšší. U provedení soustavy modulů s průtokovými otvory bude zřejmě nerovnoměrnost vyšší a bude tedy vyšší i potřeba škrcení průtoku vzduchu.

Za tím účelem bude zřejmě výhodné vybavit přečerpávací elektrárnu zařízením, s výhodou regulačními ventily, pro regulaci přetlaku vzduchu nad hladinou vody v jednotlivých nádržích.

Pro zvýšený hydrostatický tlak vody a přetlak vzduchu však musí být nádrže podstatně více dimenzovány, což zvyšuje náklady na nádrže.

Při opravě poškozené části nádrže je nutno vyprázdnit celou nádrž, např. přečerpáním vody z dolní nádrže do horní nádrže, a celá přečerpávací elektrárna je po dobu opravy mimo provoz.

U přečerpávací elektrárny s průtokovými otvory mezi nádržemi lze opravit poškozenou nádrž v určitém modulu tak, že se nejprve vyprázdní nádrže ve všech modulech, např. přečerpáním vody z dolních nádrží do horních nádrží, následně opraváři vstoupí do poškozené nádrže, případně i do přilehlých nádržích, uzavřou průtokové otvory uzavíracími víky, načež se provádí oprava poškozené nádrže. Nádrže v ostatních modulech lze během opravy používat k přečerpávání vody. Po opravě lze uzavírací víka odstranit až po vyprázdnění ostatních nádrží. Pak teprve lze opravenou nádrž opět používat.

U přečerpávací elektrárny s uzávěry v průtokových otvorech mezi nádržemi lze opravit poškozenou nádrž v určitém modulu tak, že se uzavřou uzávěry v poškozené nádrži, případně i v přilehlých nádržích, načež se provádí oprava poškozené nádrže. Nádrže v ostatních modulech lze během opravy používat k přečerpávání vody. Po opravě se uzávěry otevřou a opravenou nádrž lze opět používat.

U provedení, kde jsou energetická soustrojí umístěna po obvodu soustavy modulů, může být výhodné vést odbočku vodorovného spojovacího potrubí od každé nádrže až na obvod soustavy modulů do prostoru ke svislému spojovacímu potrubí a umístit zde i uzávěr dané odbočky. Do tohoto prostoru lze s výhodou vyvést i měřicí přístroje od jednotlivých nádrží. Zvýší se sice ztráty prouděním vody ve spojovacím potrubí, ale prostory s uzávěry u spojovacího potrubí v úrovních pod dolními nádržemi a pod horními nádržemi lze snadněji klimatizovat tak, aby byly vytvořeny příznivé podmínky pro pracovníky obsluhy a údržby a pro provoz a tím i spolehlivost uzávěrů a měřicích přístrojů.

S výhodou může být odbočka vodorovného a svislého spojovacího potrubí od každé nádrže vč. uzávěru a měřicích přístrojů přivedena až k energetickému soustrojí. Uvedená zařízení se centralizují do jednoho klimatizovaného místa, takže jejich obsluha a údržba se výrazně zjednoduší. Zjednoduší se regulace plnění nádrží vodními uzávěry a sníží se či odstraní potřeba používat regulaci tlaku vzduchu v nádržích. Spolehlivost a bezpečnost přečerpávací elektrárny tak bude zajištěna i při zvýšené teplotě přečerpávané vody.

Potrubí pro přenos energie v přečerpávací elektrárně je s výhodou provedeno tak, že konce potrubí jsou v dolní nádrži i v horní nádrži ponořeny do přečerpávané tekutiny, potrubí spojuje prostory dolní nádrže a horní nádrže obsahující přečerpávanou tekutinu bez přerušení tekutinového sloupce prostorem s jinou tekutinou (neboli bezprostředně, přímo, spojitě), aby tok tekutiny byl spojitý.

Tím je na minimum snížena spotřeba elektrické energie a na maximum zvýšena výroba elektrické energie při překonávání energetického rozdílu mezi tekutinou v dolní nádrži a horní nádrži.

Například, je-li přečerpávanou tekutinou voda, pak při čerpání vody čerpadlem výtlačné potrubí spojuje vodní prostory dolní nádrže a horní nádrže spojitě, tj. bez přerušení vodního sloupce vzduchovým prostorem. Obdobně při přepouštění vody přes turbínu je spádové potrubí vedeno zpod hladiny vody v horní nádrži pod hladinu vody v dolní nádrži spojitě, tj. bez přerušení

- 17CZ 37585 UI vzduchovým prostorem.

Ve spojovacím potrubí jsou s výhodou umístěny vyrovnávací komory k tlumení hydraulických rázů vznikajících v důsledku změn rychlosti proudění vody při regulaci nebo zastavení energetického soustrojí.

Horní nádrže s různou výškou mohou být z hlediska výškové polohy s výhodou uspořádány tak, že budou mít horní hrany zarovnány do stejné úrovně.

Na horních nádržích lze pak vytvořit rozlehlou víceúčelovou pracovní plošinu.

Zjednoduší se tím přístup ke všem modulům a usnadní se montážní a údržbářské práce na nádržích.

Dolní nádrže s různou výškou mohou být s výhodou také uspořádány z hlediska výškové polohy tak, že budou mít horní hrany zarovnány do stejné úrovně.

Jestliže jsou tyto horní nádrže spojeny společným sběrným potrubím, obdobně jako dolní nádrže, pak nádrže s největší výškou, jejichž dno je tedy umístěno nejníže a jsou umístěny nejblíže těžiště nádrží, jsou při přečerpávání plněny jako první a vypouštěny jako poslední, což napomáhá stabilizovat soustavu modulů proti naklánění. Při tomto způsobu plnění nádrží však bude vznikat smykové napětí mezi moduly s různým stupněm naplnění nádrží.

Pokud bude plošina na horních nádržích alespoň místně dostatečně zpevněna, může sloužit také jako přistávací dráha pro helikoptéry k dopravě pracovníků a materiálu.

Je ovšem nutno uvážit, že každé přidané zatížení přečerpávací elektrárny musí respektovat únosnost základů a může tedy znamenat částečné omezení akumulační kapacity přečerpávací elektrárny.

Aby horní hrany horních nádrží zůstávaly zarovnány do stejné úrovně, je nutno při přečerpávání plnit nádrže proporcionálně ve všech modulech nebo skupinách modulů, které nebudou mezi sebou konstrukčně spojeny.

Jestliže nebudou nádrže ve všech oddělených modulech nebo skupinách modulů plněny proporcionálně, tyto moduly nebo skupiny modulů nebudou zatíženy úměrně podle jejich nosnosti a jejich celková výška se v průběhu přečerpávání bude vzájemně lišit. Jejich celkové výšky se vyrovnají, až bude plnění všech nádrží dorovnáno tak, že bude proporcionální, nebo až bude plnění zcela dokončeno.

Přečerpávací elektrárna podle technického řešení obsahuje kapalinové a/nebo plynové energetické soustrojí, ve kterém probíhá spotřeba elektrické energie k akumulaci potenciální energie a výroba elektrické energie ze spotřebované potenciální energie.

Výkon energetického soustrojí je s výhodou regulovatelný. Přečerpávací elektrárna může s výhodou obsahovat více energetických soustrojí stejného nebo různého výkonu k lepší regulaci a k odstupňování výkonu akumulování nebo výroby energie nebo i ke zvýšení spolehlivosti provozu.

Jestliže akumulace energie v přečerpávací elektrárně probíhá při změnách tlaku nebo průtoku tekutin v průběhu energetického cyklu, zvyšují se nároky na regulaci energetického soustrojí a snižuje se jeho účinnost.

Kapalinové energetické soustrojí je používáno, je-li přečerpávanou tekutinou kapalina, obsahuje s výhodou čerpadlo, pro vodu vodní čerpadlo, k přeměně elektrické energie na polohovou energii kapaliny a dále obsahuje kapalinovou turbínu, pro vodu vodní turbínu, k přeměně polohové energie

- 18 CZ 37585 UI kapaliny na elektrickou energii. Převádění kapaliny kapalinovým energetickým soustrojím mezi nádržemi se uskutečňuje prostřednictvím kapalinového potrubí. Turbína a čerpadlo mohou být připojeny paralelně ke společnému potrubí pro vedení kapaliny nebo mohou být připojeny samostatně, Ij. turbína k přívodnímu potrubí a čerpadlo k výtlačnému potrubí. Energetické soustrojí může obsahovat reverzní turbínu, která může pracovat v turbínovém i v čerpacím režimu, například Francisovu turbínu. Turbína může být spojena s generátorem, čerpadlo může být spojeno s motorem, reverzní turbína může být spojena s motorgenerátorem.

Plynové energetické soustrojí je používáno, je-li přečerpávanou tekutinou plyn, obsahuje s výhodou plynový kompresor, ventilátor nebo vývěvu, pro vzduch vzduchový kompresor, ventilátor nebo vývěvu k přeměně elektrické energie na tlakovou energii plynu a dále obsahuje plynový motor, například plynovou turbínu, pro vzduch vzduchovou turbínu, k přeměně tlakové energie plynu na elektrickou energii, nebo obsahuje reverzní plynovou turbínu, která může pracovat v turbínovém i v kompresním režimu. Převádění plynu plynovým energetickým soustrojím mezi nádržemi se uskutečňuje prostřednictvím plynového potrubí. Paralelní nebo sériové připojení k plynovému potrubí může být provedeno analogicky jako u kapalinového energetického soustrojí.

Pro možnost akumulování tlakové energie plynu v přečerpávací elektrárně přečerpáváním plynu mezi plynovými prostory jsou tyto plynové prostory spojeny pomocí uzavíratelné plynové cesty.

S výhodou jsou obě nádrže vysokotlaké a přečerpávání plynu se může provádět mezi nádržemi obousměrně.

S výhodou je jedna z nádrží nízkotlaká a slouží jako zásobník expandovaného plynu, zatímco druhá nádrž je vysokotlaká a slouží jako nádrž pro akumulování stlačeného plynu.

Obě nádrže mají s výhodou stejný nebo různý objem.

S výhodou nízkotlaká nádrž větší objem a vysokotlaká nádrž má menší objem.

S výhodou se přečerpávání plynu provádí mezi dolní nádrží a horní nádrží.

S výhodou se přečerpávání vzduchu provádí mezi ovzduším a dolní nádrží a/nebo horní nádrží.

S výhodou je mezikus používán jako plynový prostor, s výhodou jako nízkotlaká nádrž. S výhodou je pak dolní a/nebo horní nádrž vysokotlakou nádrží.

S výhodou se přečerpávání vody a přečerpávání plynu provádí současně a/nebo odděleně, samostatně.

Vytvářet tlakovou energii vzduchu čili zvyšovat nebo snižovat tlak vzduchu v jedné nádrži nad nebo pod hodnotu atmosférického tlaku nebo tlaku ve druhé nádrži, lze s výhodou kompresorem nebo vývěvou při uzavřené kapalinové cestě nebo vtlačováním či odsáváním kapaliny do nebo z tlakovzdušné nádrže čerpadlem nebo reverzní turbínou.

Akumulování tlakové energie plynu v nádrži je součástí energetického cyklu, který obsahuje polytropickou kompresi a expanzi plynu, což jsou termodynamické změny, jež jsou nevratné zejména v důsledku převažujícího odvodu tepla z plynu do jeho okolí. Ztráty tepla snižují účinnost akumulace energie.

Ke zlepšení termodynamické účinnosti kompresního cyklu je výhodné rekuperovat kompresní teplo, jinými slovy akumulovat kompresní teplo stlačeného plynu a využívat je při expanzi nebo při odběru plynu, polytropické změny se pak přibližují adiabatickým změnám. Přečerpávací elektrárna dle technického řešení může s výhodou obsahovat zařízení pro rekuperaci kompresního

- 19CZ 37585 UI tepla. Kompresní teplo se akumuluje i do přečerpávané kapaliny, což je výhodné zejména tehdy, když se kapalina mezi nádržemi přečerpává v uzavřeném cyklu. Ztráty tepla akumulovaného do tekutin se snižují také izolováním nádrží a potrubí.

Při akumulování tlakové energie plynu v nádrži s otevřenou hladinou kapaliny je další nevýhodou, že se plyn z prostoru nad hladinou kapaliny postupně absorbuje v kapalině úměrně přetlaku a odvádí se přečerpávanou kapalinou, čímž klesá její hustota se zvětšováním jejího objemu a pracovní cyklus přečerpávací elektrárny se při větším tlaku může narušit až do té míry, že se přečerpávání po řadě cyklů zastaví. S rostoucí teplotou kapalina méně absorbuje stlačený plyn.

Aby nedocházelo ke snižování objemové účinnosti přečerpávacího cyklu snížením objemu plynu v uzavřené tlakové nádrži například ochlazením nebo absorbováním v kapalině nebo ztrátou netěsnostmi, obsahuje přečerpávací elektrárna dle technického řešení s výhodou zařízení pro doplňování plynu z externího zdroje, které je tvořeno s výhodou kompresorem nebo s výhodou tlakovou nádobou se stlačeným plynem a uzavíratelným plynovým potrubím. Doplňováním plynu se však rovněž snižuje účinnost energetického cyklu.

Nádrž může s výhodou obsahovat oddělený prostor pro stlačený plyn, který tudíž nemá bezprostřední přetlakový kontakt s hladinou kapaliny v nádrži a nemůže se v kapalině rozpouštět.

S výhodou je v tlakové nádrži oddělený prostor pro stlačený plyn vytvořen pružnou, s výhodou skládací membránou, s výhodou je tvořen membránovým vakem, čímž jsou zcela odděleny prostory pro kapalinu a plyn.

V tlakové nádrži může být oddělený prostor pro stlačený plyn vytvořen výhodně pomocnou tlakovou nádobou, obsahující pomocné plynové energetické soustrojí. Během plnění tlakové nádrže kapalinou se plyn z této nádrže vtlačuje pomocným kompresorem do pomocné tlakové nádoby a při vyčerpávání kapaliny z tlakové nádrže se stlačený plyn z pomocné tlakové nádoby vypouští přes pomocnou plynovou turbínu.

Energetické soustrojí je s výhodou umístěno v soustavě modulů.

Energetické soustrojí je prostřednictvím potrubí pro přenos energie spojeno se soustavou modulů a je vždy umístěno v úrovni nebo pod úrovní hladiny vody v dolní nádrži, tzn. nejvýše v takové výšce nad hladinou vody v dolní nádrži, aby nedocházelo k přetržení vodního sloupce v energetickém soustrojí a ve vodním potrubí.

S výhodou je energetické soustrojí upevněno na vnější straně soustavy modulů, takže je lépe přístupné pro údržbu.

S výhodou může být energetické soustrojí umístěno mimo soustavu modulů.

Energetické soustrojí je přitom spojeno se soustavou modulů s výhodou pomocí potrubí pro přenos vody mezi nádržemi, přičemž toto potrubí je výhodně ohebného, kloubového nebo teleskopického provedení, které umožňuje kompenzovat jakoukoliv dilataci, zejména tepelnou dilataci mezi energetickým soustrojím a soustavou modulů.

Tím, že je energetické soustrojí umístěno mimo soustavu modulů, je obecně jednak snadněji přístupné pro montáž, obsluhu a údržbu a pak také lze lépe optimalizovat jeho velikost a tím i účinnost. Zvětšením výkonu energetických zařízení by se mohl snížil jejich počet, samozřejmě s přihlédnutím k požadavkům na regulaci elektrické sítě.

Umístěním energetického zařízení ve strojovně mimo soustavu modulů lze protihlukovou izolaci řešit účinněji než v plechové soustavě modulů.

-20CZ 37585 UI

Další odhlučnění je možné částečným nebo plným umístěním energetického soustrojí pod úrovní terénu.

S výhodou jsou energetická soustrojí, výhodně i s příslušným svislým spojovacím potrubím, umístěna v samostatných, energetických modulech připojených po obvodu k běžným modulům s nádržemi, takže lze snadněji vyřešit přístupnost energetických soustrojí pro montáž a údržbu.

Součástí přečerpávací elektrárny, zejména energetického soustrojí je i ostatní obvyklé příslušenství, jako např. zařízení pro úpravu parametrů elektrické energie, např. napětí a proudu, a pro její přenos do nebo z místa spotřeby a zařízení pro tlumení hydraulických, mechanických či elektromagnetických rázů a kmitů.

Přečerpávací elektrárna obsahuje s výhodou strojovnu, ve které je umístěno energetické soustrojí.

Přečerpávací elektrárna dle technického řešení s výhodou obsahuje zabezpečovací zařízení, např. snímače úrovně hladiny a snímače průtoku a teploty kapaliny, tlakoměry pro měření tlaku, teploty a průtoku plynové náplně, snímače dilatací nebo poklesů přečerpávací elektrárny.

Přečerpávací elektrárna s výhodou obsahuje nejméně jednu přístupovou cestu pro chůzi pracovníků obsluhy a údržby a pro související dopravu materiálu, jakož i pro další účely.

Přečerpávací elektrárna s výhodou obsahuje přístupové a dopravní cesty, s výhodou pracovní plošiny, pro vodorovnou dopravu lidí a materiálu k montáži, obsluze a údržbě k energetickému soustrojí, ke svislému a sběrnému potrubí.

Vodorovné pracovní plošiny jsou s výhodou vytvořeny pod a nad dolními nádržemi, pod a nad horními nádržemi.

Přečerpávací elektrárna s výhodou obsahuje přístupové a dopravní cesty pro svislou dopravu lidí a materiálu k montáži, obsluze a údržbě k energetickému soustrojí, ke svislému a sběrnému potrubí a na pracovní plošiny.

Pro svislou dopravuje s výhodou použito lanové nebo ozubnicové dopravní zařízení.

Lanové dopravní zařízení může být s výhodou pohon s třecím kotoučem nebo bubnový pohon.

Lanové zařízení s třecím kotoučem, jednolanové nebo vícelanové, má minimální spotřebu elektrické energie pro pohon, protože nosné lano je vyváženo vyrovnávacím lanem, ale lana jsou nepřetržitě vystavena zvýšeným teplotám, které mohou panovat ve výtahovém prostoru.

Lanové zařízení s bubnovým kotoučem jednolanové má větší spotřebu elektrické energie pro pohon, protože nosné lano není vyváženo vyrovnávacím lanem, ale lano je po většinu dne navinuto na bubnu a je tak chráněno proti zvýšený teplotám ve výtahovém prostoru.

Lanové zařízení se dvěma bubnovými kotouči by nebylo praktické, protože je složitější a vyvážení není příliš lepší než u jednobubnového zařízení.

Zařízení pro svislou dopravu osob a nákladů je s výhodou nainstalováno uvnitř a/nebo vně obvodových modulů, s výhodou je tímto zařízením závěsná nebo šplhací montážní plošina.

Pro kontrolu, čištění a opravy modulů z vnitřní i vnější strany je výhodné vytvořit uzavíratelné kontrolní otvory v horních nebo i v dolních dnech, případně v bočních stěnách nebo ve vodorovných výztužných pásnicích nebo plošinách nádrží a mezikusů, které umožní vstup pracovníků a použití nezbytných pracovních prostředků a přístrojů.

-21 CZ 37585 UI

Pro usnadnění práce uvnitř modulů je vhodné u těchto kontrolních otvorů upravit úchyty pro kotvení přenosných kontrolních, čisticích, opravářských a dopravních zařízení.

Jelikož přečerpávací elektrárna obecně může mít velkou plochu a dosahovat svou konstrukcí vysoko nad okolní terén, může být na horní plošině nebo i na svislých obvodových stěnách s výhodou umístěna sluneční a/nebo větrná elektrárna. Výhodou zde je, že se průměrný výkon sluneční i větrné elektrárny zvyšuje s výškou přečerpávací elektrárny - nabízí se více nerušeného slunečního svitu a rychlejší vítr.

Elektrická energie vyrobená v této sluneční nebo větrné elektrárně se může s výhodou akumulovat přímo v přečerpávací elektrárně dle technického řešení.

Bioplyn, který bude v přečerpávané vodě samovolně vznikat nebo který v ní bude s výhodou cíleně vyráběn, lze s výhodou odlučovat, s výhodou z plynu, který vyplňuje plynový prostor nádrží, s výhodou pomocí odvětrávacího potrubí, a ukládat v zásobníku pro další, zejména energetické využití.

Boční stěny a horní plošina, ale i vnitřní, tj. vzduchové, prostory přečerpávací elektrárny mohou s výhodou sloužit i pro další účely, například pro bydlení, pro sportovní a rekreační aktivity, jako vyhlídková věž nebo pro potřeby reklamy.

V přečerpávací elektrárně se při periodické přeměně elektrické energie na potenciální energii a zpět mění značná část (asi 25 %) elektrické a mechanické energie mění na odpadní teplo, což se projeví ohřevem vody, vzduchu a konstrukčních částí přečerpávací elektrárny, zejména při zakrytí nebo zaizolování nádrží a potrubí.

Část odpadního tepla se odvádí podloží prostřednictvím stěn modulů, které jsou ohřívány prostupem tepla od nesených nádrží a potrubí. Ohřev přečerpávací elektrárny může být výhodou v zimě, kdy se tím snižuje riziko zamrzání vody v nádržích a v okolním terénu.

Část odpadního tepla zůstává v přečerpávací elektrárně a může postupně zvyšovat teplotu konstrukce přečerpávací elektrárny a přečerpávané vody, čímž se zvyšuje i množství minerálních usazenin v nádržích, ve spojovacím potrubí a v energetických soustrojích.

Část odpadního tepla se odvádí do okolního ovzduší bočními a horními stěnami přečerpávací elektrárny přirozeným prouděním obtékajícího vzduchu.

Odvádění odpadního tepla zde nemusí být významné ani v zimě nebo při větrném počasí, zvláště v případě, že jsou uvedené teplosměnné plochy tepelně zaizolovány.

Naopak může být přečerpávací elektrárna ohřívána slunečním zářením.

Značná část odpadního tepla bude zůstávat v přečerpávací elektrárně a zvýšená teplota přečerpávané vody by mohla komplikovat provoz zařízení přečerpávací elektrárny a pracovní podmínky pro obsluhu a údržbu.

Aby se zabránilo přehřívání přečerpávací elektrárny, je nutno odvádět přebytek odpadního tepla dodatečným chlazením.

Přečerpávací elektrárna s výhodou obsahuje chladicí zařízení, s výhodou vzduchové chladicí zařízení, pro chlazení přečerpávané tekutiny, modulů, potrubí a energetického soustrojí.

Jako vzduchové chladicí zařízení zde s výhodou slouží obvodové moduly přečerpávací elektrárny, které obsahují svislé spojovací vodní nebo i vzduchové potrubí a slouží jako komín.

-22 CZ 37585 UI

Spojovací potrubí je s výhodou v obvodových, energetických modulech rozvětveno, takže jeho povrch, a tedy teplosměnná plocha je větší.

S výhodou je rozvětvené spojovací potrubí uspořádáno do tvaru tepelného výměníku.

S výhodou, z důvodu nižších materiálových nákladů, je tepelný výměník vytvořen v nízkotlaké části spojovacího potrubí, které spojuje dolní nádrže s energetickým soustrojím.

Tepelný výměník je s výhodou umístěn v dolní části obvodového modulu.

Tepelný výměník je s výhodou umístěn v celé výšce svislého spojovacího potrubí.

Spojovací potrubí je s výhodou opatřeno žebrováním pro zvětšení teplosměnné plochy.

Vzduch je do obvodového modulu s výhodou přiváděn z venkovního prostředí bočním otvorem v dolní části obvodového modulu, proudí kolem spojovacího potrubí, případně kolem energetického soustrojí, ze kterých odnímá odpadní teplo, v důsledku ohřívání stoupá nahoru přirozeným tahem a v horní části moduluje otvorem odváděn z modulu do venkovního prostředí.

Jako chladicí zařízení s výhodou slouží svislé prostory mezi vybranými moduly ve vnitřních prostorech přečerpávací elektrárny, které tvoří komín, přičemž tyto prostory mezi vybranými moduly jsou vybaveny otvory ve vodorovných výztuhách mezi moduly pro umožnění průchodu chladicího vzduchu. Vhodné moduly budou vybrány tak, aby chlazení modulů v přečerpávací elektrárně bylo co nejvíce rovnoměrné.

Vzduch je přiváděn z venkovního prostředí do dolní části vnitřních prostorů přečerpávací elektrárny, s výhodou prostřednictvím přístupových otvorů v obvodových modulech, proudí vodorovně s výhodou případně kolem energetického soustrojí, dále kolem sběrného potrubí přístupovými chodbami v úrovni pod a nad dolními nádržemi, dále proudí svisle nahoru kolem dolních nádrží a mezikusů, ze kterých odnímá odpadní teplo, v důsledku ohřívání stoupá nahoru přirozeným tahem a v horní části přečerpávací elektrárny je vodorovně přístupovými chodbami kolem sběrného potrubí v úrovni pod a nad horními nádržemi nebo svisle kolem horních nádrží odváděn do venkovního prostředí.

Všechny stěny prostorů mezi moduly určené jako chladicí zařízení jsou s výhodou zhotoveny z materiálu odolávajícího korozi. Prostory mezi ostatními moduly jsou uzavřeny a vyplněny nejlépe suchým inertním plynem, aby byly chráněny proti korozi.

Jako chladicí zařízení s výhodou částečně slouží samotné vodorovné přístupové chodby v úrovni pod a nad dolními nádržemi, jakož i v úrovni pod a nad horními nádržemi. Stěny nádrží, sběrné potrubí a energetické soustrojí, které tvoří teplosměnné plochy v přístupových chodbách, jsou při větrném počasí ochlazovány průvanem vzduchu přiváděného a odváděného otvory v obvodových modulech.

Vedením vzduchu pro chlazení vodorovnými přístupovými chodbami je současně zajištěno i jejich větrání pro vytvoření přijatelných klimatických podmínek pracovníkům obsluhy a údržby.

Otvory pro přivádění a odvádění vzduchu vytvořené v modulech po obvodu přečerpávací elektrárny jsou s výhodou opatřeny mřížemi proti vniknutí nežádoucích předmětů nebo ptáků.

Jako chladicí zařízení s výhodou slouží tepelné výměníky, které s výhodou tvoří komín a jsou umístěny vně soustavy modulů. Přečerpávaná voda je z přečerpávací elektrárny přivedena potrubím do výměníku, zde je ochlazována vzduchem pomocí přirozeného tahu vyvolaného stoupáním ohřátého vzduchu nebo pomocí nuceného tahu vyvolaného ventilátorem, a po ochlazení

-23 CZ 37585 UI je vracena zpět do přečerpávací elektrárny.

Pokud bude chlazení přečerpávací elektrárny chladicími zařízeními dostatečně účinné, bude výhodné obložit tepelnou izolací dolní dna dolních nádrží i spojovací potrubí, aby se snížilo předávání odpadního tepla do základů a podloží. Je přitom nutno důsledně řešit rozdíly v dilataci soustavy modulů a základů.

Přečerpávací elektrárna bude vzhledem k proměnlivým teplotám měnit svůj objem.

Výškové změny přečerpávací elektrárny nejsou problémem.

Plošné změny rozměrů u soustavy modulů je nutno kompenzovat.

Vodorovnou pohyblivost základů k zajištění dilatace lze řešit jen s obtížemi.

Proto bude výhodné vytvořit modulovou přečerpávací elektrárnu ze skupin modulů se samostatnými základy, přičemž tyto skupiny budou spojeny s výhodou pouze dilatačními prvky.

Jednotlivé skupiny modulů pak mohou snadno tolerovat rozdílné poklesy podloží a nebude mezi nimi z tohoto důvodu vznikat mechanické napětí. Při nerovnoměrném sedání podloží se však budou skupiny modulů naklánět a je nutno včas provádět jejich rektifikaci.

Aby soustava modulů mohla současně odolávat silnému bočnímu větru, je výhodné provést obvodové moduly nebo obvodové skupiny modulů pevnější a s hlubšími základy. Zatížení bočním větrem bude zachyceno obvodovými částmi soustavy modulů a nebude se přenášet do vnitřních skupin modulů.

Soustava prolínajících se modulů je ve vodorovné rovině poměrně dobře pružně stlačitelná, proto ji nebude nutné dělit na skupiny modulů nebo mohou tyto skupiny obsahovat větší počet modulů. Moduly mohou být upevněny k základům a při zvýšení teploty a následném plošném roztažení odpadním teplem se tvar modulů pružně přizpůsobí kotvení v základech.

S výhodou od každého samostatného kapalinového prostoru, tj. nádrže, případně i prostoru mezi nimi, je spojovací potrubí vyvedeno k obvodu přečerpávací elektrárny.

S výhodou od každého samostatného kapalinového prostoru je spojovací potrubí připojeno k energetickému soustrojí samostatně.

S výhodou od každého samostatného plynového prostoru, tj. plováku a jeho segmentu, nádrže a mezikusu i prostoru mezi nimi, je plynové potrubí vyvedeno k obvodu přečerpávací elektrárny.

S výhodou od každého samostatného plynového prostoru je plynové potrubí vybaveno samostatným uzávěrem.

Prodlouží se tak délka spojovacího a plynového potrubí, ale uzávěry mohou být umístěny v chladnějším prostoru, čímž se značně zvýší spolehlivost provozu těchto uzávěrů a zlepší se pracovní podmínky pro obsluhu a údržbu i při zvýšení teploty přečerpávané vody v prostoru modulů odpadním teplem.

Při zvýšení teploty přečerpávané vody se zvýší také teplota plynu v plynových prostorech přečerpávací elektrárny a pokud jsou tyto prostory uzavřeny, zvýší se i tlak plynu.

Aby nebylo nutno dimenzovat plynové tlakové nádoby a plynové potrubí na tento zvýšený tlak, je výhodné vybavit přečerpávací elektrárnu kompresorovou stanicí. Zde se bude přebytečný plyn z plynových prostorů stlačovat nebo i zkapalňovat a ukládat do zásobníků, ze kterých bude možno

-24 CZ 37585 UI plyn zase odebírat pro doplnění do plynových prostorů přečerpávací elektrárny při poklesu teploty a tím i tlaku plynu.

Kompaktní konstrukce a velké rozměry přečerpávací elektrárny podle technického řešení sice na jedné straně způsobují akumulování odpadního tepla v přečerpávací elektrárně, ale na druhé straně umožňují jeho druhotné využívání, což zvyšuje celkovou energetickou účinnost přečerpávání.

S výhodou lze odpadní teplo naakumulované v přečerpávané vodě předávat přímo nebo prostřednictvím výměníků.

Tepelné výměníky tak mohou sloužit pro předávání tepla k výrobě elektrické energie a/nebo pro ohřev vody ve vnějším topném systému.

Přečerpávací elektrárna podle technického řešení s výhodou obsahuje zařízení k výrobě elektrické energie z odpadního tepla, s výhodou z tepla ohřátého vzduchu.

S výhodou je zařízení k výrobě elektrické energie tvořeno chladicím zařízením přečerpávací elektrárny, které obsahuje vzduchový motor s generátorem, přičemž prostory chladicího zařízení tvoří komín.

Do komínu se volně přivádí vzduch z venkovního ovzduší, ohřívá se v něm odpadním teplem přečerpávané vody, čímž v komínu vzniká přirozený komínový tah, část odpadního tepla vody se mění v pohybovou a tlakovou energii vzduchu, která se ve vzduchovém motoru s generátorem mění v elektrickou energii, načež se vzduch odvádí z komínu volně do okolního ovzduší.

Vzduchový motor s generátorem mění pohybovou nebo tlakovou energii ohřátého vzduchu na mechanickou práci a tu přeměňuje na elektrickou energii, s výhodou rovnotlaký motor mění pohybovou energii ohřátého vzduchu, přetlakový motor mění tlakovou energii ohřátého vzduchu. Vzduchový motor může být instalován výškově v kterékoliv části komínu. Při instalaci přetlakového vzduchového motoru v dolní části komínu se využívá podtlak ohřátého vzduchu, při instalaci vzduchového motoru v horní části komínu se využívá přetlak ohřátého vzduchu.

V obvodových modulech a v určených prostorech mezi vnitřními moduly přečerpávací elektrárny se odpadní teplo ze stěn modulů nebo vodního spojovacího potrubí předává proudícímu vzduchu postupně po celé výšce, takže i hustota vzduchu klesá postupně s výškou, tudíž není stejná v celé výšce, čímž se dosažitelný rozdíl tlaků vzduchu v komínovém tahu snižuje.

Spojovací potrubí v obvodovém, energetickém modulu může být rozvětvením a žebrováním uspořádáno do tvaru tepelného výměníku, který bude umístěn v dolní části modulu, takže se téměř veškeré odpadní teplo z vody předá do proudícího vzduchu hned v dolní části modulu a hustota vzduchu je nízká po celé výšce modulu. Pokud je tepelný výkon výměníku stejný jako u předchozího provedení, komínový tah se zvýší přibližně na dvojnásobek proti předchozímu provedení.

Venkovní stěny obvodových, energetických modulů mohou být zaizolovány proti odvádění odpadního tepla do okolí, čímž se rovněž zvýší komínový tah ohřátého vzduchu. Teplo z motorgenerátorů energetických soustrojí lze s výhodou odvést tak, že se budou chladit přečerpávanou vodou, navíc se tím zlepší klimatické podmínky ve strojovnách.

Tepelná izolace stěn přečerpávací elektrárny je s výhodou odklopná. Při odklopení, otevření izolace budou stěny elektrárny vystaveny proudícímu vzduchu z okolí a elektrárna bude chlazena. Při zaklopení, zavření izolace se bude v elektrárně hromadit teplo, které lze dále využívat.

Přečerpávací elektrárna podle technického řešení s výhodou obsahuje zařízení k výrobě elektrické energie pomocí parního cyklu z tepla ohřáté vody nebo vodní páry.

-25 CZ 37585 UI

Tepelné výměníky umístěné v obvodových, energetických modulech mohou s výhodou obsahovat trubkovnice, ve kterých se teplo ohřáté přečerpávací vody předává vodě venkovního topného systému k vytápění okolních objektů.

Tepelný výměník je s výhodou vybaven izolací, která snižuje ztráty tepla do okolí.

S výhodou je izolace tepelného výměníku odklopná, izolaci lze zavřít nebo otevřít.

V topné sezóně při zavřené izolaci pak lze výměníkem předávat teplo k vytápění a mimo topnou sezónu při otevřené izolaci lze výměníkem ohřívat vzduch k druhotné výrobě elektrické energie.

Při zavřené izolaci se sníží teplota v prostoru spojovacího potrubí, takže lze lépe kontrolovat jeho stav a provádět opravy.

S výhodou lze odpadní teplo naakumulované v přečerpávané vodě využívat zejména v zimním období k vytápění bytových, průmyslových, zemědělských i rekreačních objektů v okolních obcích prostou cirkulací topné vody nebo s jejím přihříváním pomocí tepelných čerpadel, biomasy, zemního plynu nebo elektřiny.

Po zahájení provozu se bude teplo v přečerpávací elektrárně 4 až 6 měsíců akumulovat a jakmile teplota vody dosáhne potřebné hodnoty, např. 50 °C, bude možno efektivně odebírat odpadní teplo k vytápění, případně i k druhotné výrobě elektrické energie. Podle velikosti přečerpávací elektrárny a podle kvality tepelné izolace bude možno takto využívat přibližně 90 % odpadního tepla.

Současně se tím zvýší rezerva tepla v přečerpávací elektrárně pro situace, kdy bude potřeba dodávat zvýšené množství tepla k vytápění i více dní za sebou, např. v zimním období.

Přečerpávací elektrárna s výhodou obsahuje kontrolní, měřicí a řídicí systém, který bude zabezpečovat bezpečný chod elektrárny na základě měření důležitých provozních veličin a jejich porovnání s dovolenými hodnotami. S výhodou je systém automatický a bude samočinně provádět potřebné změny v parametrech přečerpávání.

Výhodou uspořádání přečerpávací elektrárny s mezikusem podle technického řešení je, že přečerpávací elektrárna může mít, v závislosti na pevnosti použitého materiálu, relativně velmi lehkou, a přitom vysokou konstrukci. Pro optimální využití pevnosti materiálu je nutno přečerpávací elektrárnu stavět s výškou ve stovkách metrů. Současně je nutné zajistit dostatečnou šířku přečerpávací elektrárny pro zabezpečení stability přečerpávací elektrárny v silném větru. Přečerpávací elektrárna tohoto provedení je tedy vhodná především pro velké výkony a kapacity.

Při dostatečně únosném podloží lze přečerpávací elektrárnu pohodlně stavět s velkou výtlačnou výškou a s velkou šířkou.

Výkonnou přečerpávací elektrárnu lze však získat i v případě, že je k dispozici několik vhodných menších pozemků rozmístěných blízko sebe. Na každém pozemku bude postavena část přečerpávací elektrárny s optimální výškou odpovídající únosnosti podloží, přičemž tyto části budou vzájemně spojeny a vytvoří dostatečně stabilní konstrukci.

Jelikož přečerpávací elektrárny podle technického řešení mohou poskytovat vysoké kapacity a výkony soustředěné do vybraných míst, je výhodné pamatovat na zesílení připojené rozvodné elektrické sítě.

Přečerpávací elektrárna se s výhodou může sestavovat postupnou montáží a spojováním jednotlivých částí modulů vedle sebe, tj. po vrstvách.

-26CZ 37585 UI

Na nejnižší vrstvu částí modulů se postupně napojují další vrstvy tak, aby celá přečerpávací elektrárna byla na podloží při výstavbě vyvážená a nevznikala v ní zbytečně přídavná mechanická napětí. Nejprve se sestavují základy, na ně se vrství dolní nádrže, dále mezikusy, a nakonec horní nádrže. Průběžně se montuje také příslušenství, zejména vodní a vzduchové potrubí a energetická soustrojí.

Souběžně je nutno vystavět přívod vody pro naplnění nádrží přečerpávací elektrárny.

Konstrukce přečerpávací elektrárny je zvláště při větší únosnosti podloží odolná proti nepříznivým povětrnostním podmínkám a proti zemětřesení.

Zatížení podloží zůstává při přečerpávání konstantní, přečerpávací elektrárna proto nevyvolává zemětřesení.

Výroba oceli, jakož i doprava při výstavbě přečerpávací elektrárny podle technického řešení jsou sice energeticky náročné jako u jiných elektráren, avšak vzhledem k obdobně dlouhé životnosti přečerpávací elektrárny je její uhlíková stopa poměrně nevýznamná zejména v porovnání s jinými druhy akumulačních elektráren, např. s elektrochemickými, které mají životnost nesrovnatelné kratší.

Přečerpávací elektrárna podle technického řešení ve srovnání s dosavadními řešeními vykazuje všestranné zlepšení parametrů a dalších užitných vlastností:

- velmi efektivně využívá plochu pozemku, na kterém je vystavěna, protože dolní a horní nádrž jsou umístěny nad sebou, ve stejném půdorysu,

- i při velké výšce může být umístěna poblíž obydlených oblastí a na rovině,

- lze ji vystavět s kapacitou a výkonem dle potřeb dané oblasti, takže pro její spojení s elektrickou sítí postačuje krátké přenosové elektrické vedení a krátké potrubí pro dodávky teplé vody.

Využívání přečerpávacích elektráren dle technického řešení umožňuje řešit zásadní problémy energetiky:

- mnohonásobně zvýšit akumulované množství elektrické energie proti současnému stavu,

- zapojováním potřebného počtu svých energetických soustrojí pohotově vyrovnávat disproporce mezi výrobou elektrické energie z jaderných elektráren a z elektráren na fosilní paliva, proměnlivou spotřebou v průmyslu, dopravě a službách a značně nepravidelnou výrobou z obnovitelných zdrojů, - kompenzovat účiník v elektrické síti používáním točivých strojů jako energetických soustrojí, - snížit náklady na řešení disproporcí v elektrické síti omezením neekonomického provozování špičkových zdrojů a snížením nároků na regulaci výroby elektrické energie v dosavadních elektrárnách,

- zvýšit energetickou účinnost při akumulování elektrické energie využíváním odpadního tepla, - zefektivnit nebo omezit masivní přenosy elektrické energie na dlouhé vzdálenosti i mezi státy, - výrazně rozšířit a zlevnit výrobu elektrické energie ve větrných a fotovoltaických elektrárnách výkonově velmi nestabilních,

- omezit výrobu energie v elektrárnách na fosilní paliva, zejména na plyn, případně v jaderných elektrárnách,

- významně přispět ke zlepšení životní prostředí,

- zvýšit elektrifikaci v průmyslu, dopravě a službách,

- rozvíjet elektromobilitu,

- zvýšit podíl elektrické energie ve vytápění buď přímo, nebo zejména k pohonu tepelných čerpadel, - rozsáhleji zapojovat bateriová úložiště,

- omezit a zefektivnit masivní přenosy elektrické energie na dlouhé vzdálenosti mezi státy,

- zvýšit energetickou soběstačnost a bezpečnost pro velké i malé územní celky uvnitř států i pro jejich společenství.

-27CZ 37585 UI

Výstavba nových přečerpávacích elektráren a navazující zvyšování podílu obnovitelných zdrojů v energetice mohou být novým podnětem k rozvoji průmyslu, dopravy a služeb, ke snížení nezaměstnanosti a zvýšení životní úroveň obyvatel.

Objasnění výkresů

Technické řešení bude blíže objasněno na příkladech provedení dle přiložených výkresů:

obr. 1 znázorňuje schéma běžného modulu, obr. 2 znázorňuje schéma soustavy propojených modulů, obr. 3 znázorňuje schéma variant nádrží v soustavě propojených modulů, obr. 4 znázorňuje schéma rovinné soustavy propojených modulů, obr. 5 znázorňuje schéma soustavy propojených modulů na zvlněném podloží, obr. 6 znázorňuje schéma přečerpávací elektrárny s trcjúrovňovou soustavou modulů a třístupňovou horní plošinou, obr. 7 znázorňuje schéma přečerpávací elektrárny s trcjúrovňovou soustavou modulů a vyrovnanou horní plošinou, obr. 8 znázorňuje schéma přečerpávací elektrárny s přídavnými nádržemi, obr. 9 znázorňuje schémata dvou variant přečerpávací elektrárny se soustavou modulů s různým průměrem, obr. 10 znázorňuje schéma soustavy propojených modulů s průtokovým spojovacím potrubím, obr. 11 znázorňuje schéma soustavy propojených modulů s paralelním připojením spojovacího potrubí, obr. 12 znázorňuje schéma soustavy propojených modulů s nezávislým připojením spojovacího potrubí, obr. 13 znázorňuje schéma chlazení přečerpávací elektrárny, obr. 14 znázorňuje schéma chlazení přečerpávací elektrárny s výměníkem, obr. 15 znázorňuje schéma přečerpávací elektrárny se zařízením pro výrobu el. energie z odpadního tepla, obr. 16 znázorňuje schéma přečerpávací elektrárny se zařízením pro vytápění a pro výrobu elektrické energie z odpadního tepla.

Příklady uskutečnění technického řešení

Obr. 1 znázorňuje schéma běžného modulu.

V podloží 4 je vybudován základ 10, na kterém je umístěn mezikus 13, na mezikusu 13 je umístěna horní nádrž 14 a v dolní části mezikusu je umístěna dolní nádrž 12. Mezikus 13 tak slouží k nesení horní nádrže 14 i dolní nádrže 12.

Na schématu dle obr. laje voda přepuštěna z horní nádrže 14 do dolní nádrže 12, výtlačná výška je zde nejmenší Hv, min. Na schématu dle obr. 1b je voda přečerpána z dolní nádrže 12 do horní nádrže 14, výtlačná výška je zde největší Hv.max- Zatížení základu 10 se při přečerpávání nemění.

V dolní části mezikusu 13 je vytvořen rektifikační prostor 44 pro rektifikaci polohy běžného modulu 8 na základu 10, a to tak, že dolní část mezikusu 13 pod dolní nádrží 12 je opatřena vodorovnou výztuhou a montážními otvory ve stěnách mezikusu 13.

Přes montážní otvory jsou do rektifikačního prostoru 44 mezi vodorovnou výztuhou a základem 10 vloženy pneumatické zdvihací vaky 45 a plněním vzduchu do zdvihacích vaků 45 lze běžný modul 8 zvednout. Do vzniklé mezery mezi běžným modulem 8 a základem 10 lze vložit podložku o tloušťce stanovené dle výsledků měření a vypuštěním vzduchu ze zdvihacích vaků 45 lze běžný modul 8 opět spustit na základ 10 s podložkou.

-28 CZ 37585 UI

Obr. 2 znázorňuje schéma soustavy propojených modulů.

Soustava modulů obsahuje běžné moduly 8 s kruhovým vodorovným průřezem, které jsou propojeny do trojúhelníku, přičemž rozteč A běžných modulů 8 je menší než jejich průměr D, proto se půdorysně překrývají s přesahem B.

Na obr. 2a je z detailu C patrné, že rozteč A běžných modulů 8 je zvolena tak, že stěny všech tří běžných modulů 8 se protínají v jednom bodě.

Na obr. 2b je z detailu C patrné, že rozteč A běžných modulů 8 je větší než ve variantě 1, proto se v jednom bodě protínají vždy pouze dvě stěny běžných modulů 8. Přesah B běžných modulů 8 se zmenšil.

Na obr. 2c je z detailu C patrné, že rozteč A běžných modulů 8 je menší než ve variante 1, proto se v jednom bodě protínají opět vždy pouze dvě stěny běžných modulů 8. Přesah B běžných modulů 8 se zvětšil.

Obr. 3 znázorňuje schéma variant nádrží v soustavě propojených modulů.

Obr. 3a znázorňuje schéma nádrží se zobrazením všech stěn nádrží.

Aby nebylo nutno každý prostor mezi nádržemi vybavovat samostatnou odbočkou ke spojovacímu potrubí pro účely plnění nebo vypouštění nádrží, jsou prostory mezi nádržemi vzniklé propojením nádrží jsou spojeny s vybranými prostory uvnitř nádrží.

Obr. 3b znázorňuje schéma nádrží se zobrazením tří variant spojení:

- Plně kruhový tvar mají nádrže označené křížovým šrafováním a čísly: 1, 5, 8, 11, 14 a 15.

- Kruhový tvar se třemi vydutými oblouky mají nádrže označené vodorovným šrafováním a čísly: 4, 7, 10 a 13.

- Tvar se šesti vydutými oblouky mají nádrže označené svislým šrafováním a čísly: 2, 3, 6, 9, 12 a 16.

Vzhledem ke kruhovému tvaru nádrží je však nutno při individuální vypouštění nebo plnění nádrží, např. z důvodu jejich poruchy, dodržet takový postup odstavování nebo plnění sousedních nádrží, aby všechny nádrže byly zatěžovány pouze vnitřním přetlakem a aby tedy nedošlo k zatížení klenutých stěn nádrží vnějším přetlakem.

Před individuálním plněním nádrže č. 8 s křížovým šrafováním není nutno plnit žádnou sousední nádrž.

Před individuálním plněním nádrže č. 4 s vodorovným šrafováním je nutno plnit nádrže č. 1, 5 a 8 s křížovým šrafováním.

Před individuálním plněním nádrže č. 9 se svislým šrafováním je nutno plnit nádrže s křížovým šrafováním č. 1,5, 8, 11, 14al5a poté nádrže č. 4, 10 a 13 s vodorovným šrafováním.

Před individuálním vypouštěním nádrže je potřebné dodržet inverzní postup.

Před individuálním vypouštěním nádrže č. 9 se svislým šrafováním není nutno vypouštět žádnou sousední nádrž.

Před individuálním vypouštěním nádrže č. 4 s vodorovným šrafováním je nutno vypouštět nádrže č. 2, 3 a 9 se svislým šrafováním.

Před individuálním vypouštěním nádrže č. 8 s křížovým šrafováním je nutno vypouštět nádrže č. 2, 3, 6, 9, 12 a 16 a poté nádrže č. 4, 7 a 13 s vodorovným šrafováním.

Obr. 4 znázorňuje schéma rovinné soustavy propojených modulů.

-29CZ 37585 UI

V řezu A-A je znázorněna soustava 7 modulů propojených v přečerpávací elektrárně, která je vystavěna na rovinném podloží 4.

Každý běžný modul 8 v soustavě 7 modulů obsahuje horní nádrž 14, mezikus 13 a dolní nádrž 12. Pod a nad dolními nádržemi 12 a pod horními nádržemi 14 je prostor obslužných plošin.

Pro přečerpávací elektrárnu se stabilními nádržemi 12, 14 je nosným prvkem základ 10, který je nesen únosností podloží 4.

Rez B-B v dolní části obrázku je proveden v oblasti mezikusů 13 a je na něm patrné prolínání běžných modulů 8, jejichž rozteč je menší než jejich průměr.

Nádrže 12, 14 a energetická soustrojí mohou být prostřednictvím spojovacího potrubí v soustavě 7 modulů libovolně spojeny, protože všechny běžné moduly 8 mají stejnou výškovou polohu a tím je výtlačná výška je u všech běžných modulů 8 stejná.

Obr. 5 znázorňuje schéma soustavy propojených modulů na zvlněném podloží.

Schéma je v podstatě stejné jako na obr. 3.1, liší se pouze v řezu A-A, z něhož je patrné, že soustava 7 modulů propojených v přečerpávací elektrárně je vystavěna na zvlněném podloží 4.

V této soustavě 7 modulů mohou být prostřednictvím spojovacího potrubí spojeny pouze nádrže 12, 14 a energetická soustrojí se stejnou výškovou polohou běžných modulů 8, tzn. po vrstevnicích, aby měly stejnou výtlačnou výšku.

Obr. 6 znázorňuje schéma přečerpávací elektrárny s trojúrovňovou soustavou modulů a třístupňovou horní plošinou.

Pozemek, na kterém je přečerpávací elektrárna postavena, má tři úrovně únosnosti podloží 4. Různá únosnost podloží 4 je zobrazena různou výškou základů 10.

Soustava 7 modulů obsahuje tři skupiny běžných modulů 8, které mají stejný poměr výšky dolních a horních nádrží 12, 14 k únosnosti podloží 4, takže každá skupina běžných modulů 8 má jinou výšku dolních a horních nádrží 12, 14, mezikusů 13 a základů JO.

Soustava 7 modulů využívá plně únosnost podloží 4 na celém pozemku. Tato přečerpávací elektrárna má proto větší kapacitu akumulované energie než přečerpávací elektrárna jednoúrovňová, která by byla postavena podle nejmenší únosnosti podloží na pozemku.

Přečerpávací elektrárna obsahuje také tři skupiny energetických zařízení 27 a spojovací potrubí 25, kterým jsou spojeny dolní nádrže 12 a horní nádrže 14 příslušné skupiny běžných modulů 8. Energetická zařízení 27 jsou vestavěna do energetických modulů 9 připevněných k běžným modulům 8 s dolními a horními nádržemi 12, 14 po obvodu soustavy 7 modulů.

Na schématu dle obr. 6a je voda přepuštěna z horních nádrží 14 do dolních nádrží 12. Na schématu dle obr. 6b je voda přečerpána z dolních nádrží 12 do horních nádrží 14.

Obr. 7 znázorňuje schéma přečerpávací elektrárny s trojúrovňovou soustavou běžných modulů a vyrovnanou horní plošinou.

Pozemek, na kterém je přečerpávací elektrárna postavena, má tři úrovně únosnosti podloží 4.

Různá únosnost podloží 4 je zobrazena různou výškou základů JO.

Soustava 7 modulů obsahuje, obdobně jako na obr. 4, tři skupiny běžných modulů 8, kde každá skupina běžných modulů 8 má jinou výšku dolních a horních nádrží 12, 14, mezikusů 13 a základů 10, ale poměr výšky dolních a horních nádrží 12, 14 k únosnosti podloží 4 je u těchto skupin upraven tak, že horní hrany horních nádrží 14 vytvářejí souvislou rovinu.

Na schématu dle obr. 7a je voda přepuštěna z horních nádrží 14 do dolních nádrží 12. Na schématu dle obr. 7b je voda přečerpána z dolních nádrží 12 do horních nádrží 14.

Obr. 8 znázorňuje schéma přečerpávací elektrárny s přídavnými nádržemi.

Soustava 7 modulů spojených svislými výztuhami je uložena na základech JO, které jsou umístěny

-30CZ 37585 UI na podloží 4.

Přečerpávací elektrárna obsahuje přídavnou nádrž 15 umístěnou mezi dolní nádrží 12 a horní nádrží 14, čímž je vytvořena kaskáda nádrží 12, 14, 15 se dvěma stupni.

První stupeň kaskády nádrží 12, 14, 15 je tedy tvořen dolní nádrží 12 a přídavnou nádrží 15, druhý stupeň kaskády nádrží 12, 14, 15 je tvořen přídavnou nádrží 15 a horní nádrží 14.

Přečerpávací elektrárna na obr. 8a obsahuje samostatné energetické soustrojí 27 pro čerpací i turbínový provoz na každý stupeň kaskády.

Výškový rozdíl hladin vody mezi nádržemi 12, 14, 15 v každém stupni kaskády je při čerpacím i turbínovém provozu polovinou celkového výškového rozdílu mezi horní nádrží 14 a dolní nádrží 12·

Přečerpávací elektrárna na obr. 8b obsahuje energetické soustrojí 27 pro turbínový provoz společné pro oba stupně kaskády.

Při turbínovém provozu se voda vypouští z horní nádrže 14 do dolní nádrže 12.

Energetické soustrojí 27 a svislé spojovací potrubí 25 pro turbínový provoz musí být dimenzovány na hydrostatický tlak pro celý výškový rozdíl.

Přečerpávací elektrárna obsahuje také samostatné energetické soustrojí 27 pro čerpací provoz na první i druhý stupeň kaskády.

Při čerpacím provozu se voda čerpá v prvním stupni kaskády z dolní nádrže 12 do přídavné nádrže 15 a ve druhém stupni kaskády se čerpá z přídavné nádrže 15 do horní nádrže 14.

Energetické soustrojí 27 a svislé spojovací potrubí 25 pro čerpací provoz musí být dimenzovány na hydrostatický tlak pro výškový rozdíl mezi nádržemi 12, 14, 15 daného stupně kaskády.

Obr. 9 znázorňuje schémata dvou variant přečerpávací elektrárny se soustavou modulů s různým průměrem.

V soustavě běžných modulů 8 jsou běžné moduly 8 mezi sebou spojeny svislými výztuhami.

Rozteč běžných modulů 8 je větší než jejich průměr.

Soustava běžných modulů 8 obsahuje tři skupiny běžných modulů 8 s různou únosností podloží. Různá únosnost podloží 4 je zobrazena různou výškou základů 10.

Obr. 9a znázorňuje schéma soustavy běžných modulů 8, ve které mají všechny běžné moduly 8 stejný průměr, avšak výšky dolních nádrží 12 a horních nádrží 14 jsou úměrné únosnosti podloží 4. Průměrná výtlačná výška je u každé skupiny běžných modulů 8 různá.

Obr. 9b znázorňuje schéma soustavy běžných modulů 8 s různými průměry dolních nádrží 12 a horních nádrží 14.

Ve všech běžných modulech 8 této soustavy běžných modulů 8 mají základy 10 stejný průměr, protože využívají veškerou únosnost podloží 4, která je dostupná v dané oblasti pozemku.

Výška horních nádrží 14, dolních nádrží 12 i mezikusů 13 je ve všech běžných modulech 8 všech únosností podloží 4 stejná, avšak jejich vodorovný průměr je různý, přičemž poměr vodorovného průřezu horních nádrží 14 u běžných modulů 8 určité únosnosti podloží 4 k vodorovnému průřezu horních nádrží 14 u běžných modulů 8 s největší únosností podloží 4 je roven poměru určité únosnosti podloží 4 k největší únosnosti podloží 4.

-31 CZ 37585 UI

Soustava běžných modulů 8 obsahuje ve všech běžných modulech 8 všech únosností podloží 4 horní nádrže 14 s jednotnou výškou, dolní nádrže 12 s jednotnou výškou a mezikusy 13 rovněž s jednotnou výškou, a tedy i s jednotnou výtlačnou výškou.

Proto mohou být všechny horní nádrže 14 v celé přečerpávací elektrárně spojeny společným spojovacím potrubím 25 se všemi dolními nádržemi 12.

Přečerpávání s proporcionálním plněním všech nádrží 12, 14 bez ohledu na jejich průměr lze provádět pomocí kteréhokoliv energetického soustrojí.

Jelikož průměr plováků 11 a rozteč mezi běžnými moduly 8 zůstávají zachovány, výztuhy mezi nádržemi 12, 14, případně mezi mezikusy 13 menšího průměru musí mít větší šířku a tloušťku, aby jimi byla překlenuta vzdálenost mezi běžnými moduly 8 a aby byla zajištěna tuhost vzájemného spojení běžných modulů 8.

Obr. 10 znázorňuje schéma soustavy propojených modulů s průtokovým spojovacím potrubím.

Rozteč běžných modulů 8 je menší než jejich průměr.

Horní schéma je svislým řezem A-A soustavy 7 modulů dle dolního schématu. Střední schéma je půdorysem soustavy běžných modulů 8 horního schématu. Dolní schéma je vodorovným řezem B-B soustavy běžných modulů 8 dle horního schématu.

Ve všech běžných modulech 8 této soustavy běžných modulů 8 mají mezikusy 13 stejný průměr.

Výška horních nádrží 14 je ve všech běžných modulech 8 všech únosností podloží stejná, avšak jejich průměr je různý.

Horní nádrže 14 jsou mezi sebou spojeny vodorovným průtokovým spojovacím potrubím 25 umístěným ve dnech horních nádrží 14.

Horní nádrže 14 jsou zde spojeny s energetickým soustrojím sériově, za sebou, takže se plní a vypouštějí postupně.

Průtokové spojovací potrubí 25 je vybaveno uzávěry 26, které umožňují regulovat plnění každé horní nádrže 14 pomocí uzávěrů 26 k sousedním horním nádržím 14.

Obr. 11 znázorňuje schéma soustavy propojených modulů s paralelním připojením spojovacího potrubí.

V horní části obrázku je znázorněn svislý řez A-A soustavou 7 modulů, v dolní části obrázku je znázorněn vodorovný řez B-B soustavou běžných modulů 8.

Rozteč běžných modulů 8 je menší než jejich průměr.

Ve všech běžných modulech 8 této soustavy běžných modulů 8 mají mezikusy 13 stejný průměr.

Výška dolních nádrží 12 a horních nádrží 14 je ve všech běžných modulech 8 všech únosností podloží stejná, avšak jejich průměr je různý.

Nádrže 12, 14 jsou připojeny paralelně samostatnými odbočkami k vodorovnému spojovacímu potrubí 25 umístěnému pod horními nádržemi 14.

Nádrže 12, 14 jsou spojovacím potrubím 25 sdruženy do tří skupin, každá skupina nádrží 12, 14 je

-32CZ 37585 UI připojena k energetickému soustrojí 27. Skupiny nádrží 12, 14 jsou mezi sebou spojeny uzavíratelným spojovacím potrubím 25 pro případ výpadku některého energetického soustrojí 27 nebo pro zlepšení možností regulace plnění nádrží 12, 14.

Nádrže 12, 14 jsou zde spojeny s energetickým soustrojím 27 paralelně, takže se mohou plnit a vypouštět současně.

Každá odbočka spojovacího potrubí 25 je vybavena uzávěrem 26, který umožňuje regulovat plnění nádrže 12, 14.

Obr. 12 znázorňuje schéma soustavy propojených modulů s nezávislým připojením spojovacího potrubí.

V horní části obrázku je znázorněn svislý řez A-A soustavou běžných modulů 8, v dolní části obrázku je znázorněn vodorovný řez B-B soustavou běžných modulů 8.

Rozteč běžných modulů 8 je menší než jejich průměr.

Ve všech běžných modulech 8 této soustavy běžných modulů 8 mají mezikusy 13 stejný průměr.

Výška dolních nádrží 12 a horních nádrží 14 je ve všech běžných modulech 8 všech únosností podloží stejná, avšak jejich průměr je různý.

Každá nádrž 12, 14 je připojena samostatným spojovacím potrubím 25 vyvedeným až k energetickému soustrojí 27.

Všechny nádrže 12, 14 jsou zde spojeny s energetickým soustrojím 27 zcela nezávisle.

Každé samostatné spojovací potrubí 25 je vybaveno uzávěrem 26, který umožňuje regulovat plnění dolní nádrže 12 a horní nádrže 14 a který je umístěn až u energetického soustrojí 27, tudíž je snadno dostupný.

Toto uspořádání je výhodné pro zvýšení spolehlivosti uzávěrů 26 v případě, že přečerpávaná voda a veškeré vnitřní prostory soustavy běžných modulů 8 budou zahřátý na zvýšenou teplotu akumulováním odpadního tepla z přečerpávání.

Obr. 13 znázorňuje schéma chlazení přečerpávací elektrárny.

Soustava modulů 8, 9 obsahuje běžné moduly 8, které jsou mezi sebou spojeny svislými výztuhami.

V horní části obrázku je nárys zařízení, v dolní části obrázku je půdorys zařízení.

Jako vzduchové chladicí zařízení zde s výhodou slouží cesty chladicího vzduchu, které slouží jako komín:

- obvodové energetické moduly 9, které obsahují svislé spojovací potrubí 25, jež spolu se stěnami běžných modulů 8 slouží jako teplosměnné plochy,

- svislé prostory mezi běžnými moduly 8, kde stěny běžných modulů 8 slouží jako teplosměnné plochy,

- vodorovné přístupové chodby v úrovni pod a nad dolními nádržemi 12, jakož i v úrovni pod a nad horními nádržemi 14, kde stěny nádrží 12, 14, vodorovné spojovací potrubí 25 a energetické soustrojí 27 tvoří teplosměnné plochy.

Otvory ve vodorovných výztuhách mezi moduly 8, 9 a otvory v dolní a horní části obvodových modulů 9 umožňují průchod chladicího vzduchu.

-33 CZ 37585 UI

Vzduch je do obvodových energetických modulů 9 přiváděn z venkovního prostředí bočním otvorem v dolní části těchto energetických modulů 9 a proudí:

- kolem energetického soustrojí 27 a svisle kolem svislého spojovacího potrubí 25 a v horní části energetických modulů 9,

- vodorovně přístupovými chodbami v úrovni pod a nad dolními nádržemi 12 kolem vodorovného spojovacího potrubí 25,

- vodorovně přístupovými chodbami v úrovni pod a nad horními nádržemi 14 kolem vodorovného spojovacího potrubí 25,

- dále proudí svisle nahoru kolem nádrží 12, 14 a mezikusů 13, 10 ze kterých odnímá odpadní teplo, v důsledku ohřívání stoupá nahoru přirozeným tahem a v horní části modulů 8, 9 je otvory odváděn do venkovního prostředí.

Prostřednictvím základu 10 se teplo z přečerpávací elektrárny předává také do podloží 4.

Obr. 14 znázorňuje schéma chlazení přečerpávací elektrárny s výměníkem.

Soustava modulů 8, 9 obsahuje běžné moduly 8 a energetické moduly 9, které jsou mezi sebou spojeny svislými výztuhami.

Spojovací potrubí 25 je v obvodových, energetických modulech 9 rozvětveno, je uspořádáno do tvaru tepelného výměníku 30.

Energetické zařízení umístěno mimo soustavu modulů 8, 9.

Na obr. 14a je tepelný výměník 30 umístěn v dolní části svislého spojovacího potrubí 25.

Na obr. 14b je tepelný výměník 30 umístěn v celé výšce svislého spojovacího potrubí 25.

Na obr. 14a je energetické zařízení v zájmu umístěno pod úrovní 5 terénu.

Na obr. 14b je energetické zařízení umístěno na úrovni 5 terénu.

Obr. 15 znázorňuje schéma přečerpávací elektrárny se zařízením pro výrobu el. energie z odpadního tepla.

Přečerpávací elektrárna obsahuje soustavu modulů 8, 9, které jsou mezi sebou spojeny svislými výztuhami.

Spojovací potrubí 25 je s výhodou v obvodových, energetických modulech 9 rozvětveno, je uspořádáno do tvaru tepelného výměníku 30, v horní části obvodových, energetických modulů 9 jsou umístěny vzduchové motory 31.

Vzduch z okolí je v důsledku komínového tahu nasáván do dolní části energetického modulu 9 pod tepelným výměníkem 30, ohřívá se v tepelném výměníku 30 odpadním teplem, stoupá vzhůru, stlačuje se a v horní části energetického modulu 9 vychází ven do okolí, přičemž prochází vzduchovým motorem 31, ve kterém expanduje stlačený vzduch a vyrábí elektrickou energii.

Pro obsluhu a údržbu jsou k dispozici lanové výtahy 39 s bubnovým pohonem.

Na obr. 15a je tepelný výměník 30 umístěn v dolní části svislého spojovacího potrubí 25.

Na obr. 15b je tepelný výměník 30 umístěn v celé výšce svislého spojovacího potrubí 25.

Obr. 16 znázorňuje schéma přečerpávací elektrárny se zařízením pro vytápění a pro výrobu elektrické energie z odpadního tepla.

V horní části obrázku je svislý řez A-A zařízení, v dolní části obrázku je půdorysný řez B-B zařízení.

Přečerpávací elektrárna obsahuje soustavu modulů 8, 9„ které jsou vzájemně propojeny.

-34CZ 37585 UI

Běžné moduly 8 obsahují dolní nádrž 12, mezikus 13 a horní nádrž 14, všechny moduly 8, 9 jsou umístěny na betonových základech.

Pod dolními nádržemi 12 a pod horními nádržemi 14 je umístěno vodorovné spojovací potrubí 25, které je připojeno odbočkami k nádržím 12, 14.

V dolní části svislého spojovacího potrubí 25 je umístěno energetické soustrojí 27.

Vodorovné spojovací potrubí 25 je v obvodových energetických modulech 9 rozvětveno a je uspořádáno do tvaru tepelných výměníků 30.

V horní části obvodových, energetických modulů 9 jsou umístěny vzduchové motory 31 poháněné vzduchem ohřátým od běžných modulů 8, od spojovacího potrubí 25 a od tepelných výměníků 30.

V tepelných výměnících 30 se odpadní teplo z ohřáté přečerpávané vody předává do vody venkovního topného systému k vytápění okolních objektů v obytné zóně 40, průmyslové zóně 41, zemědělské zóně 42 a v rekreační zóně 43.

Na horní plošině a na bočních stěnách soustavy modulů 8, 9 jsou umístěny panely 46 sluneční elektrárny. Na horní plošině soustavy modulů 8, 9 jsou umístěny větrné elektrárny 47.

Průmyslová využitelnost

Přečerpávací elektrárna dle technického řešení má předpoklady k rozsáhlému využívání:

- vychází z ověřeného jednoduchého principu přečerpávání vody, což je důležitý předpoklad její spolehlivosti,

- maximálně využívá pevnostní vlastnosti a korozní odolnost konstrukčního materiálu,

- modulová konstrukce zjednodušuje výrobu a montáž,

- zachovává stabilitu proti převrácení i při velmi silném větru,

- lze ji postavit s vysokou kapacitou a výkonem podle potřeb elektrické sítě,

- umožňuje dlouhodobé uložení energie bez ztráty kapacity,

- má při přečerpávání vody velmi dobrou energetickou účinnost,

- odpadní teplo vzniklé při přečerpávání vody lze používat k vytápění bytů i nebytových prostorů v okolních obcích, případně i k druhotné výrobě elektrické energie,

- horní plošina a boční stěny přečerpávací elektrárny mohou být využívány pro umístění sluneční a/nebo větrné elektrárny,

- přetlak tekutiny v energetickém soustrojí kolísá během provozního cyklu nejvýše v rozsahu několika procent,

- lze ji spustit a zastavit s vysokou pohotovostí,

- lze ji vyrobit s použitím běžných, ekologických a plně recyklovatelných materiálů, zejména oceli, s dlouhou životností v desítkách až stovkách tisíc cyklů, v desítkách až stovkách let,

- při vývoji a výstavbě lze navázat na zkušenosti se stavbou energetických zařízení a výškových budov,

- umožní velmi efektivně využít pozemky z dřívějších průmyslových areálů, zvláště pokud mají vysokou únosnost podloží,

- provoz přečerpávací elektrárny je ekologický, nevznikají při něm škodlivé odpady,

- při přečerpávání vody mezi dolní a horní nádrží uvnitř přečerpávací elektrárny nemůže docházet k ohrožování biologického života v okolí, nehrozí riziko nasátí nežádoucích předmětů z jezera, nevíří se ani neznečišťuje voda v jezeře a nemůže docházet k ohrožování biologického života v jezeru čerpadly a turbínami,

- rozdělením přečerpávané množství vody do jednotlivých modulů je minimalizováno riziko zaplavení okolí vodou při poškození některé nádrže,

-35 CZ 37585 UI

- přečerpávací elektrárna, zejména v modulovém provedení, je velmi odolná proti zemětřesení a proti nepříznivým povětrnostním podmínkám,

- nádrže přečerpávací elektrárny mohou sloužit také jako zásobník vody pro nouzové situace,

- přečerpávací elektrárna má nízké provozní náklady,

- ekonomičnost investice a provozuje podobná jako u klasické přečerpávací elektrárny se dvěma stabilními nádržemi.

Claims (20)

1. Přečerpávací elektrárna pro přečerpávání kapaliny nebo plynu mezi dolní stabilní nádrží (12) a horní stabilní nádrží (14), přičemž přečerpávací elektrárna obsahuje horní stabilní nádrž (14) a dolní stabilní nádrž (12), dále obsahuje základ (10), který je umístitelný v podloží (4) a na kterém je umístěn mezikus (13), na kterém je umístěna horní stabilní nádrž (14), a dále obsahuje potrubí (25) a energetické soustrojí (27) pro přečerpávání kapaliny nebo plynu mezi dolní stabilní nádrží (12) a horní stabilní nádrží (14), vyznačená tím, že dolní stabilní nádrž (12) je umístěna na základu (10) nebo nad základem (10) v prostoru mezikusu (13).

2. Přečerpávací elektrárna podle nároku 1, vyznačená tím, že obsahuje alespoň jednu přídavnou nádrž (15) umístěnou mezi dolní stabilní nádrží (12) a horní stabilní nádrží (14) a spojenou s těmito nádržemi (12, 14) prostřednictvím potrubí (25) a energetického soustrojí (27), čímž je vytvořena kaskáda nádrží (12, 14, 15).

3. Přečerpávací elektrárna podle nároku 1 nebo 2, vyznačená tím, že je vytvořena jako modul (8, 9), který je nesen na základu (10).

4. Přečerpávací elektrárna podle nároku 3, vyznačená tím, že je tvořena soustavou (7) modulů, ve které jsou moduly (8, 9) navzájem spojeny.

5. Přečerpávací elektrárna podle nároku 4, vyznačená tím, že soustava (7) modulů je tvořena skupinami modulů (8, 9), přičemž každá skupina modulů (8, 9) má společné energetické soustrojí (27).

6. Přečerpávací elektrárna podle některého z nároků 3 až 5, vyznačená tím, že rozteč modulů (8, 9) s kruhovým vodorovným průřezem je větší nebo menší než jejich průměr.

7. Přečerpávací elektrárna podle některého z nároků 3 až 6, vyznačená tím, že každý modul (8, 9) je postaven na samostatném základu (10).

8. Přečerpávací elektrárna podle některého z nároků 3 až 6, vyznačená tím, že každá skupina modulů (8, 9) je postavena na samostatném základu (10).

9. Přečerpávací elektrárna podle některého z nároků 4 až 8, vyznačená tím, že soustava (7) modulů obsahuje moduly (8, 9) s různou výškou modulů (8, 9) nebo s různou výškou nádrží (12, 14, 15) podle únosnosti podloží (4).

10. Přečerpávací elektrárna podle některého z nároků 4 až 9, vyznačená tím, že v soustavě (7) modulů jsou prostory mezi nádržemi (12, 14, 15) opatřeny souvislými dny, kde souvislé dno je vytvořeno uzavřením prostoru mezi nádržemi (12, 14, 15) v úrovni dolních nebo horních den.

11. Přečerpávací elektrárna podle některého z nároků 1 až 10, vyznačená tím, že od každé nádrže (12, 14) je spojovací potrubí (25) přivedeno k obvodu přečerpávací elektrárny, kde obvod tvoří rozhraní mezi přečerpávací elektrárnou a jejím okolím.

12. Přečerpávací elektrárna podle některého z nároků 1 až 11, vyznačená tím, že od každé nádrže (12, 14) je spojovací potrubí (25) přivedeno k energetickému soustrojí (27) samostatně.

13. Přečerpávací elektrárna podle některého z nároků 1 až 12, vyznačená tím, že stěny nádrží (12, 14, 15) mezi jejich vnitřními prostory nebo mezi moduly (8, 9) obsahují průtokové otvory.

14. Přečerpávací elektrárna podle některého z nároků 4 až 13, vyznačená tím, že energetické soustrojí (27) je umístěno vně soustavy (7) modulů.

- 37 CZ 37585 U1

15. Přečerpávací elektrárna podle některého z nároků 1 až 14, vyznačená tím, že obsahuje odvětrávací spojovací potrubí (34), kterým jsou spojeny dolní stabilních nádrž (12) a horní stabilních nádrž (14) a/nebo přídavná nádrž (15).

16. Přečerpávací elektrárna podle některého z nároků 1 až 15, vyznačená tím, že má horní plošinu 5 a boční stěny, na kterých je umístěna sluneční elektrárna (46) a/nebo větrná elektrárna (47).

17. Přečerpávací elektrárna podle některého z nároků 1 až 16, vyznačená tím, že obsahuje zařízení (30) pro odvádění odpadního tepla vzniklého při přečerpávání.

18. Přečerpávací elektrárna podle některého z nároků 1 až 17, vyznačená tím, že obsahuje zařízení (31) k výrobě elektrické energie z odpadního tepla vzniklého při přečerpávání.

10

19. Přečerpávací elektrárna podle některého z nároků 1 až 18, vyznačená tím, že obsahuje zařízení (3 0) pro využívání odpadního tepla vzniklého při přečerpávání k vytápění okolních objektů (40, 41, 42, 43).

20 . Přečerpávací elektrárna podle některého z nároků 1 až 19, vyznačená tím, že obsahuje kontrolní, měřicí a řídicí systém.