Najstaršia známa verzia vodného kolesa pochádza z polovice 4. storočia pred naším letopočtom z Mezopotámie, horizontálneho vrtuľového zariadenia, ktoré sa používalo na otáčanie mlynských kameňov na mletie múky. Ukázalo sa to ako efektívne a dizajn sa uchytil v južnej Európe a Číne.

Základný mechanizmus vodného kolesa sa rozšíril po veľkej časti Starého sveta (Eurázia a Afrika) a nadobudol niekoľko rôznych podôb, ale základný koncept zostal rovnaký. Ako sa vodný mlyn ďalej zdokonaľoval, jeho energetická účinnosť rástla.

Prvé kroky k vodným turbínam

V polovici 18. storočia francúzsky hydraulický a vojenský inžinier Bernard Forest de Bélidor napísal Architecture Hydraulique, štvorobjemová práca popisujúca stroje s vertikálnou a horizontálnou osou. Pochopenie hydrauliky bolo nevyhnutné pre rozvoj modernej vodnej elektriny, pretože keď bol koncom 19. storočia vyvinutý elektrický generátor, mohol byť spojený s hydraulikou na výrobu vodnej elektriny.

Približne v rovnakom čase vyvinul maďarský vynálezca a inžinier Johann Segner svoju verziu reaktívnej vodnej turbíny, tiež známu ako Segnerovo koleso. Segnerovo koleso malo vertikálnu os a využíva hydrostatický tlak na vytláčanie vody z dýzy, čím sa vytvára rotačná sila. V mnohých ohľadoch slúžil ako prototyp pre moderné vodné turbíny.

Prelomové zlepšenia počas priemyselnej revolúcie

Priemyselná revolúcia urýchlila vývoj smerom k vodnej elektrárni, keďže vodné mlyny sa postupne premieňali na vodné turbíny. Do polovice 19. storočia viedol výskum turbín k energetickej účinnosti vyššej ako 75 % (v porovnaní s prvými vodnými kolesami), ktoré boli účinné len na 20 %.

V roku 1848 James B. Francis zlepšil konštrukciu vodnej turbíny a dosiahol 90 % účinnosť. Jeho vysokoúčinné turbíny sa mohli vyrovnať jedinečným prietokovým pomerom jednotlivých vodných plôch. Dodnes zostáva najpoužívanejšou turbínou v prevádzke.

Prvý elektrický generátor

V rokoch 1831 až 1832 vyvinul Michael Faraday prvý elektrický generátor. Hoci zariadenie s názvom Faradayov disk bolo ako generátor v skutočnosti neúčinné, znamenalo dôležitý krok vo vývoji elektrickej energie. Koncept elektrických generátorov prešiel v priebehu 19. storočia experimentovaním, úpravami a zdokonaľovaním, ktoré vyvrcholili vynálezom moderného dynama na jednosmerný prúd v zime 1866/1867.

Rok 1878 znamenal rok, kedy bola hydroelektrická energia prvýkrát použitá na praktický účel. V dedine Cragside v Northumberlande v Anglicku William Armstrong použil vodu z jazera pri svojom dome na pohon dynama Siemens, ktoré vytváralo elektrickú energiu pre jednu oblúkovú lampu v jeho umeleckej galérii.

V roku 1880 bola vodná turbína použitá na osvetlenie divadla a výkladu v Grand Rapids v štáte Michigan a v roku 1881 vodná turbína používaná v mlyne na múku začala zabezpečovať pouličné osvetlenie pri Niagarských vodopádoch (New York).

Vznik prvej vodnej elektrárne

S príchodom elektrického osvetlenia sa objavila nová požiadavka na vytvorenie centralizovaných elektrických elektrární. Thomas Edison postavil prvú elektráreň na svete v americkom štáte New York, pričom ju odhalil 4. septembra 1882. Len o pár týždňov neskôr, 30. septembra 1882, začala fungovať na Fox River v r. Appleton, Wisconsin. Vodnú elektráreň postavil výrobca papiera Appleton H. J. Rogers a neskôr dostala názov Appleton Edison Light Company.

Najprv mohla stanica Fox River zhromaždiť len toľko energie, aby mohla napájať seba, neďalekú budovu a dom H. J. Rogersa. Vylepšeniami a rozšírením však neskôr stanica poskytla bohatý zdroj elektrickej energie aj pre mesto Appleton.

Koncom 19. storočia sa vodná energia objavila ako preferovaný zdroj elektrickej energie v USA, pretože krajina mala veľa riek a vodná energia bola lacná a spoľahlivá. Zvyšok sveta to čoskoro dohnal a do roku 1900 boli v prevádzke stovky malých vodných elektrární rozmiestnených po Európe, Ázii, Austrálii a Južnej Amerike. V Číne bola v roku 1905 postavená vodná elektráreň s výkonom 500 kW na Xindianskom potoku neďaleko Taipei.

V našom ďalšom článku o vodnej elektrine pokryjeme históriu vodnej energie od 20. storočia až po najnovší vývoj tohto typu obnoviteľnej energie.

Ste pripravení stať sa súčasťou revolúcie v obnoviteľnej energii? Kontaktujte nás ešte dnes! Naši odborníci sú tu, aby vám pomohli nájsť riešenie šité na mieru vašim potrebám.

New dimension of energy optimization