Přečerpávací elektrárna Štěchovice II a horní nádrž Homole: Historie, konstrukce a sanace

Údolní přehradní nádrž Štěchovice je vodní dílo, vytvořené vzedmutím hladiny řeky Vltavy hrází vodní elektrárny Štěchovice poblíž stejnojmenného městyse. Je po nádrži Vrané druhou nejstarší součástí Vltavské kaskády vodních děl. Nádrž byla vybudována v letech 1937-1944. Hráz o délce 124 m a výšce 22,5 m vytvořila přehradní jezero o délce 7,4 km a celkové rozloze 114 ha.

Štěchovické peřeje, od 18. století nazývané Svatojánské proudy, bývaly nejvážnější překážkou vorové plavby a z vltavského toku tak činily jednocestnou vodní cestu. Snahy o zmírnění plavebních úskalí v tomto místě se měnily v závislosti na technických možnostech doby. Prvním počinem bylo odstřelení nebezpečných skalních bloků již v 17. století. Použitá řešení však výrazně nesnižovala krajinný půvab Svatojánských proudů, jejichž obliba stále rostla. V 70. letech 19. století zde tok řeky sledoval Bedřich Smetana, který tomuto úseku věnoval nejdramatičtější úsek své symfonické básně Vltava.

Úzké přehradní jezero je po obou březích lemováno vysokými skalnatými břehy, z nichž většina spadá přímo do vodní hladiny. Žádný z břehů tak nelze projít přímo podél vody. Přehradní nádrž se svým okolím patří mezi nejbizarnější a nejatraktivnější krajiny v blízkosti hlavního města. Vzhledem k obtížné přístupnosti a chladným vodám při kolísající hladině nedošlo v oblasti k rozvoji chatové výstavby do podoby obřích chatových měst jako v údolí Berounky nebo Sázavy. Významná část chat pochází z prvorepublikové výstavby. Studené spodní vody v nádrži neumožňují vznik dostatečné masy planktonu a pro zdejší rybí osádku jsou charakteristické nízké váhové přírůstky. Proměnlivá hladina rovněž nepřispívá k přirozenému rozmnožování. Úlovkové možnosti sportovního rybolovu zvyšuje jen nárazové vysazování pstruha duhového.

Přečerpávací elektrárna Štěchovice II a horní nádrž Homole

Vrch Homole se širokým a plochým temenem, nacházející se v těsné blízkosti právě budovaného vodního díla, nabízel natolik atraktivní podmínky pro výstavbu přečerpávací elektrárny, že stavba systému byla zahájena ještě v době války, kdy většina pracovních sil byla použita pro válečnou výrobu. Dodávkou strojního a elektrického zařízení byly pověřeny Českomoravské strojírny, Škodovy závody a Vítkovické železárny. Elektrárna byla uvedena do provozu v roce 1947. Až do roku 1976 byla nejvýkonnější přečerpávací elektrárnou v Československu a byla velmi intenzivně využívána.

Přečerpávací vodní elektrárna Štěchovice II. se spádem až 220 m a umělou nádrží na kopci Homole o obsahu 500 000 m³ byla uvedena do provozu v roce 1947. Na svou dobu byla tato přečerpávací vodní elektrárna plně automatizována a odpadní teplo z chlazení bylo využito mj. k ohřívání vody v nedalekém plaveckém bazénu. Do února 1991, kdy byla pro zastaralost odstavena, vyrobila 1 650 000 MWh převážně špičkové energie.

Čtěte také: izolované akumulační nádrže pro ohřev vody

S uvedením do provozu přečerpávací elektrárny Dalešice kleslo její využití téměř na nulu, neboť nemohla konkurovat výkonem ani účinností. V roce 1991 byla proto odstavena k rekonstrukci. Ta spočívala ve výstavbě nové strojovny (40 m hluboká šachta na nádvoří objektu) osazené jedinou reverzní Francisovou turbínou. V letech 1992-1996 proběhla výstavba nové, moderní PVE, která využívá původní horní nádrž na Homoli a z velké části původní ocelové přivaděče (průměr potrubí 1,7-2 m, délka 590 m) i části elektrorozvodného zařízení. Původní dvě soustrojí o výkonu 21 MW byla nahrazena jedním, s reverzní Francisovou turbínou typu FR-180 z ČKD Blansko s oběžným kolem o průměru 2,2 m, s hltností 24 m³ vody za sekundu a motorgenerátorem o výkonu 45 MW. Celé soustrojí je instalováno v přibližně 45 metrů hluboké podzemní strojovně.

Charakteristika horní nádrže

Akumulačním zdrojem systému je nádrž pětiúhelníkového tvaru o ploše zhruba 5 ha, hloubce 10 metrů a objemu 500 000 m³. Nádrž byla vybudována na plochém temeni kopce Homole vyhloubením v zemině a skále a přehrazením terénních nerovností. Výška betonových zdí se pohybuje v rozmezí 12-16 metrů. Dno nádrže je jílovité a zajišťuje minimální propustnost. Součástí nádrže je betonový přeliv pro havarijní případ přečerpání nádrže. Hladina nádrže navazuje na vyrovnávací komoru, která v podobě otevřeného válce o výšce 35 metrů slouží k vyrovnávání rázů, které vznikají při změně režimu.

Na levém břehu Vltavy se nad Štěchovickou přehradou nachází obrovská pětiúhlá uměle vytvořená nádrž přečerpávací elektrárny na vrchu Homole o rozloze téměř pěti hektarů. Její stěny jsou betonové a jílové dno. Od roku 1947, kdy je v provozu, nebyla nikdy zcela vypuštěna a vypustit se nesmí, protože jíl na dně by popraskal. První velká oprava nádrže se dělala teprve po roce 1991. Při ní se ukázalo, že jílové dno spolehlivě těsní a průsak je minimální. Celkově tento obrovský bazén pojme půl milionu kubíků vody, což je v hrubém odhadu náplň 250 padesátimetrových plaveckých bazénů.

Tento objem vody - z maximální na minimální povolenou hladinu - stačí asi na čtyři hodiny provozu přečerpávací elektrárny. Přibližně stejnou dobu se pak nádrž napouští. Když se jede na turbínu, hladina „padá“ za hodinu asi o dva metry. Když se voda přečerpá sem, tak se to nepatrně vaří. Při mrazech se musí každý den nahoru prohnat voda, a protože ta ve Vltavě mívá teplotu kolem 4° C, v nádrži nezamrzne.

Výstavba celého štěchovického vodního díla začala v roce 1938. Kvůli horní nádrži vybudovali na kopci betonárku, jejíž skelet je tam dosud. Těsně u vpusti do potrubí je níže položená půlkruhová takzvaná mušle. V ní musela při případném odstavení soustrojí zůstat vždy voda, aby se při prvním cyklu jeho spuštění nepoškodilo. Nyní už tento systém není potřeba, protože si soustrojí pro svůj rozjezd „umí vzít vodu“ přímo z Vltavy. Na kraji severovýchodní části nádrže je takzvaný jalový přeliv. Přes ten by mohla přetékat voda zpět do Vltavy v případě, že by se porouchalo automatické vypnutí čerpání. Zde se také pomocí sond měří průsak z nádrže. Přestože byla postavena v lokalitě, kde se v historii pomocí štol těžilo zlato, únik není žádný.

Čtěte také: Průvodce instalací retenčních nádrží

Při rekonstrukci přečerpávací elektrárny v letech 1991-1996 byla na Homoli postavena válcovitá vyrovnávací komora, která je viditelná zdaleka. Je nainstalována na potrubí a vyrovnává tlaky, jež v něm vznikají při přečerpávání a odstavování turbíny. V momentě, kdy čerpadlo přestane čerpat, dochází k utržení vodního paprsku a voda se tlačí dolů, kde vytvoří velký ráz. Aby se při tom nepoškodilo potrubí, rázy se „vybijí“ právě ve vyrovnávací komoře.

Spojení s elektrárnou zajišťuje dvojité potrubí o průměru 1,7-2 m o délce 590 metrů, zajišťující převýšení až 219,5 metrů. Podél potrubního vedení vede lanovka pro zaměstnance a je překlenuto lávkou pro chodce, která je součástí naučné stezky Svatojánské proudy. Dole hluboko pod námi, asi o 220 metrů níže, je vlastní přečerpávací elektrárna Štěchovice II.

Sanace bezpečnostního přelivu přečerpávací elektrárny Štěchovice II

Zadržování vody v krajině, hospodaření s vodními zdroji a ochrana před extrémními situacemi jsou nejen v České republice životně důležitými úkoly. V posledních letech s příchodem klimatických změn je navíc toto téma zmiňováno čím dál častěji. Spolehlivé fungování a bezpečnost provozování vodohospodářských staveb je zásadní, a péče o tyto stavby tak získává jednu z nevyšších priorit.

Společnost MC-Bauchemie a její kompetentní zaměstnanci si toto všechno uvědomují a přistupují tak k tomuto odvětví s maximální zodpovědností. Již více než padesát let vyvíjí a zdokonaluje MC-Bauchemie technologie a materiály pro výstavbu, opravy a sanace konstrukcí vodního stavitelství. Materiály na špičkové úrovni, dlouhodobé reference, odbornost pracovníků a sdílení celosvětových zkušeností napomáhají vždy volit návrhy systémových řešení každé stavbě na míru. V letech 2018 a 2019 byl českou pobočkou firmy MC-Bauchemie realizován projekt „Sanace vodních staveb“, jehož cílem bylo sdílení informací a know-how v této oblasti s odbornou veřejností ať už na straně investorské, tak i na straně realizačních firem. Výsledkem byla série seminářů a exkurzí zaměřených na problematiku vodních staveb a také byl připraven zcela nový prospekt „Vodohospodářské stavby - Systémy pro opravu a ochranu betonu“.

Díky výše uvedenému, ale taky dlouholeté bezproblémové spolupráci, byla společnost MC-Bauchemie přizvána k návrhu řešení sanace bezpečnostního přelivu horní nádrže Homole, přečerpávací elektrárny Štěchovice II (EŠT2). Projekt sanace zahrnoval opravu šikmých ploch přelivu, koruny přelivu a mostní konstrukce koruny hráze. Na základě provedených diagnostických prací bylo zjištěno, že betony dosahují pevnostní třídy C25/30, avšak současně bylo zjištěno, že beton není mrazuvzdorný a ve všech oblastech, kde dochází k dlouhodobému zatékání, se rozpadá. Na základě výše uvedeného byla vybrána jedna z možných variant opravy, a to kombinace hlubších lokálních oprav s celoplošnou mechanicky kotvenou opravnou vrstvou. Jedním z vodítek návrhu byla od roku 2012 bezchybně fungující referenční stavba přečerpávací elektrárny Wendefurth v Německu. Po předchozím pětiletém testování byla na této stavbě použita PCC - náhrada betonu zesílená vlákny s vysokou odolností vůči sulfátům Nafufill KM 250 HS.

Čtěte také: proč zvolit betonovou nádrž na dešťovku

Použitá řešení a průběh prací

Malta Nafufill KM 250 HS byla metodou strojního nástřiku za mokra nanesena v tloušťkách 25-40 mm v celkovém objemu 300 tun na ploše cca 5000 m². Toto řešení splnilo přísná kritéria požadovaná investorem a také německými a evropskými normami. Důraz byl předem kladen na nenasákavost (vodotěsnost) aplikované vrstvy, na minimální smrštění a dotvarování vyzrálé vrstvy malty a na přídržnost vyzrálé malty k podkladu. Stejné materiálové řešení bylo tedy vybráno pro opravu šikmých ploch bezpečnostního přelivu vodní nádrže Homole.

Práce byly započaty v červnu roku 2018 odbouráváním nesoudržných vrstev betonu mechanickými kladivy. Následně byla celá plocha otryskána vysokotlakým vodním paprskem s tlakem 1000-2500 bar. Po nakotvení ocelových kari sítí byla metodou mokrého torkretu nanesena správková malta Nafufill KM 250 HS. Celková tloušťka nanesených vrstev min. 60 mm zajistila dostatečné krytí nakotvené výztuže. Povrch čerstvě nanesených malt byl po provedení strojního nástřiku srovnán latí a po zavadnutí malty zahlazen hladítky. Možnost následných úprav povrchu byla také jedním z rozhodujících faktorů volby metody mokrého nástřiku. Hladký povrch jednak umožňuje rychlý odtok srážkových vod a jednak brání usazování nečistot a následného růstu řas a mechů.

Práce probíhaly za letního, velmi teplého počasí, proto byly jednotlivé technologické kroky voleny právě s přihlédnutím na tyto klimatické okolnosti. Velký důraz pak byl kladen na řádné ošetřování zrajících vrstev pomocí vlhčených geotextilií v kombinací se stíněním pomocí PVC plachet. Sanační práce probíhaly také na mostovce v koruně hráze, kde byly hrubé správkové malty doplněny také celoplošnou jemnou stěrkou. V oblastech s lokálními průsaky byly před nanesením správkových malt provedeny těsnicí injektáže nízkoviskózní pryskyřicí na polyuretanové bázi vykazující vysokou flexibilitu ve zreagovaném stavu. Veškeré sanované plochy byly na závěr opatřeny hydrofobizačním nátěrem, který nevytváří povrchový film a snižuje nasákavost povrchových vrstev, a prodlužuje tak trvanlivost konstrukce. Celkem bylo spotřebováno 120 tun správkových malt a byla zasanována plocha 1500 m². Sanační práce provedla zaškolená certifikovaná realizační firma ČIPOS Ostrava a. s.

Technické parametry PVE Štěchovice II

Více informací o vodním díle Štěchovice (vodní elektrárně Štěchovice I i přečerpávací elektrárně Štěchovice II) můžete získat v infocentru vodní elektrárny v ulici Prof. Vl. Lista 329. Na exkurzi je třeba se objednat minimálně 3 dny předem na telefonním čísle 602 107 453. Když byste z různých důvodů nemohli elektrárnu navštívit osobně, je vám k dispozici virtuální prohlídka na webu Skupiny ČEZ.

tags: #stechovice #nadrz #betonova #stavba

Oblíbené příspěvky:

• Průvodce výběrem dubové židle
• Pigmenty pro povlakování střel
• Cihlová fasáda pro rodinný dům
• od tradičních po moderní omítky
• Komplexní průvodce výběrem napáječek