Vodní elektrárna s ostrovním provozem

13.05.2025

Unikátní projekt pro vodní elektrárnu v Mikulovicích u Jeseníka, kde jsme spojili dodávku elektřiny do sítě nebo do ostrovního provozu včetně plynulého fázování a regulace na nárazové výkony bez výpadku elektřiny.

Případová studie: Modernizace malé vodní elektrárny s inteligentním řízením

V roce 2024 nás oslovili manželé P. s neobvyklým, ale velmi zajímavým požadavkem – modernizací malé vodní elektrárny a zároveň návrhem systému, který by umožnil její provoz jak v síťovém režimu, tak v tzv. ostrovním režimu (tedy bez napojení na veřejnou síť). Klíčová podmínka: přechod mezi těmito režimy musí probíhat plynule, bez výpadku dodávky elektřiny.

Technické pozadí

Jedná se o vodní elektrárnu s Francisovou kašnovou turbínou s mokrým kolenem, dosahující výkonu cca 10 kW. Turbína je mechanicky propojena s asynchronním generátorem o výkonu 7,5 kW pomocí plochého syntetického řemenu.

Výzva a řešení

Na trhu v té době neexistovalo žádné řešení, které by zvládlo požadovaný režim řízení a zároveň dokázalo kompenzovat nárazové změny výkonu či zajišťovat potřebný jalový výkon pro buzení generátoru. Proto jsme se rozhodli vyvinout vlastní systém řízení a vizualizace na míru. Základem byl návrh logiky řízení výroby elektřiny, její spotřeby, ukládání do akumulátorů a možnost dodávky do sítě.

Ve spolupráci s firmou Diamond Solar jsme navrhli a vybudovali technické zázemí – včetně měnírny a bateriového úložiště, které společně tvoří jakousi privátní distribuční síť. Klíčové prvky systému dodala společnost Victron Energy – konkrétně měniče, se kterými řídicí počítač elektrárny aktivně komunikuje.

Unikátní řídicí systém

Byl vytvořen zcela nový software, který propojuje všechny části systému – od turbíny, přes generátor, měniče, až po akumulátory. Systém se sám rozhoduje, kdy dodávat elektřinu do sítě, kdy přejít na vlastní spotřebu, jak řídit dobíjení baterií nebo jak kompenzovat výkyvy napětí a frekvence.

Součástí řešení je také vícestupňová kondenzátorová baterie, která pomáhá stabilizovat síť, a to i při náhlém připojení silných spotřebičů s jalovou složkou.

Testování stability v ostrovním provozu

Při testování jsme simulovali různé provozní situace – například zapnutí 9 kW zátěže během ostrovního režimu. Napětí i frekvence zůstaly stabilní: napětí krátce kleslo na 210 V, ale během několika desítek milisekund se systém přizpůsobil a obnovil normální hodnoty. Frekvence neklesla pod 49 Hz, a naopak při odlehčení se držela pod 50,1 Hz. Výsledek: plynulý a bezpečný provoz i při kolísání zátěže.

Dispečerské rozhraní a vizualizace

Pro řízení elektrárny jsme vytvořili přehledné uživatelské rozhraní na třech monitorech:

  1. Diagnostický panel – zobrazuje aktuální stav elektrárny pomocí přehledných barevných kontrolních prvků:

    • Červená = kritická porucha

    • Bílá blikající = výstraha

    • Bílá svítící = informační hlášení
      Díky tomuto systému operátor okamžitě pozná závažnost události bez nutnosti číst složité logy nebo seznam textových prouch.

  2. Ovládací panel – umožňuje přepínání mezi automatickým a ručním režimem, zobrazuje aktuální otáčky turbíny a generátoru, průběh proudu na jednotlivých fázích nebo stav hladiny vody.

  3. Informační panel – přehledně ukazuje tok energie mezi generátorem, akumulátory a distribuční sítí. Barvy znázorňují, zda se baterie právě dobíjejí (zelená) nebo vybíjejí (oranžová). Viditelné je také, zda systém běží s napojením na síť, nebo samostatně.

Ovládání na dálku i přes SMS

Systém umožňuje ovládání nejen na místě, ale také vzdáleně – přes dispečerské centrum nebo jednoduše pomocí SMS zpráv. Například pošlete-li zprávu s textem "hladina", systém vám odpoví "hladina je: 95 %". V případě poruchy pak odešle konkrétní hlášení, například: "porucha: jistič generátoru FA3", čímž operátor ihned ví, co se stalo a kde závadu hledat.

Závěr

Tato realizace je příkladem toho, jak lze i menší vodní elektrárnu vybavit moderním a inteligentním řízením. Výsledkem je spolehlivý a flexibilní systém, který zvládá jak provoz s připojenou sítí, tak samostatný ostrovní režim – a to zcela automaticky, bez výpadků.

Pokud vás zajímají technické detaily, rádi vám předvedeme simulovanou demo verzi, případně vás můžeme odkázat přímo na majitele v Mikulovicích, kde systém běží v plném provozu.

Neváhejte nás kontaktovat – rádi vám vše ukážeme.

Share