Před vynálezem parního stroje bylo získávání energie z proudící vody  nebo větru jednou z mála možností, jak ušetřit lidskou nebo zvířecí práci. I v současné době hojně využíváme energie proudící tekutiny. V roce 1891 byla postavena první vodní elektrárna v okolí Frankfurtu nad Mohanem a na Niagarských vodopádech. V roce 1920 sestrojil M. Jacobs v USA větrný mlýn, který plnil funkci elektrického generátoru. Kromě toho můžeme k výrobě elektrické energie využít i energii přílivu nebo vlnění mořské vody.

Vodní elektrárny

Hlavním předpokladem pro hojné využití vodní energie jsou prudké řeky a dostatek srážek po celý rok. Příkladem země ve světě jejíž spotřebu elektrické energie pokrývají převážně hydroelektrárny, je Nový Zéland. V Evropě jsou to například Norsko a Švédsko. V České republice je v provozu zhruba 550 malých vodních elektráren, jejichž výkon nepřesahuje 100 kW. Ty pokrývají spotřebu elektrické energie například pro jednu menší vesnici, nebo jen pro několik domů. I u nás však nalezneme hydroelektrárny s větším výkonem, příkladem jsou vodní díla Lipno I a II, Kamýk, Orlík, Slapy, Štěchovice a Vrané, které tvoří takzvanou Vltavskou kaskádu.

U nás jsou v provozu tři druhy vodních elektráren - průtočné, akumulační a přečerpávací. Z energetického hlediska jsou nejvýznamnější elektrárny akumulační, využívající potenciální energii vody, zadržené přehradními hrázemi. Odtok vody z přehrady a tím i výroba elektrické energie se reguluje podle časového zatížení energetického systému. Tyto elektrárny vyrábí energii převážně jen v době energetických špiček, kdy dochází k největší spotřebě elektrické energie.

Hydroelektrárna, neboli vodní elektrárna je zařízení využívající kinetickou a potenciální energii vodních toků pro výrobu elektrické energie. Skládá se z několika částí. Bezprostředně na vodní tok navazuje vtokový objekt, například přehrada, která hromadí energii vodního toku a zvyšuje jeho spád. Voda je po té přivedena přes hrubá a jemná česla, která zadrží mechanické nečistoty do strojovny. Tam se kinetická energie vody přemění pomocí turbíny, kterou roztáčí na energii mechanickou a ta pak pomocí generátoru, jehož hřídel je napojena na turbínu na energii elektrickou. Takto vyrobená energie putuje do transformátorovny a dále pak do rozvodné sítě.

Větrné elektrárny

Vítr coby zdroj energie patří k jednomu z historicky nejstarších využívaných zdrojů. Větrné mlýny se začaly stavět až ve středověku, ale dávno před tím, už ve staré Mezopotámii v 5. tisíciletí před naším letopočtem, využívali lidé energie větru k plavbě po moři. Ve srovnání s výkonem člověka je výkon větru úctyhodný, vždyť vítr v plachtách lodí nahradil úmornou práci desítek veslařů. Ve srovnání s výkony motorů, které pohánějí moderní lodě, to je ovšem velmi málo. V Evropě se pravděpodobně objevily větrné mlýny kolem roku 820 v době vlády Ludwiga Pobožného. První písemné zprávy jsou z roku 1222 z Kolína nad Rýnem, kde byl mlýn postaven na hradní zdi.

V České republice se nenachází tolik vhodných lokalit pro stavbu větrných elektráren, tak jako například v Dánsku, kde větrné elektrárny pokrývají 3 % v celkové výrobě elektrické energie, ale i přesto je u nás mnoho lokalit vhodných pro jejich stavbu.

Dnešní větrné elektrárny se od starověkých větrných mlýnů značně liší. Jejich stavebním materiálem není dřevo, ale beton a ocel. Jejich konstrukci můžeme rozdělit do dvou skupin: s vodorovnou osou otáčení a se svislou osou otáčení. Elektrárny s vodorovnou osou otáčení pracují na principu letecké vrtule, kde vítr obtéká lopatky, které roztáčí. Tento typ je nejrozšířenější. Druhým typem jsou elektrárny se svislou osou otáčení. Jedná se o takzvané Darreiovy turbíny. Ty dosahují mnohem větších otáček, ale na druhé straně dochází k jejich většímu mechanickému opotřebení. U obou těchto tipů jsou lopatky napojeny na generátory vyrábějící elektrickou energii.

K provozu větrných elektráren je postačující vítr o rychlosti 21 – 97 km/h, tzn. mezi silou 3 a 9 Beaufortovy stupnice. Při rychlosti větší než 10 se zařízení automaticky odpojí, aby nedošlo k jeho poškození vlivem silného větru. Pohybová energie větru otáčí listy či lopatkami rotoru, tím vzniká mechanická energie. Ta je přenášena přes převodovku do generátoru, kde se mění na elektrickou energii.

Listy vrtule, čili "křídla" elektrárny, jsou zpravidla tři, vyrobená ze sklolaminátu. Jejich délka se pohybuje od 30 do 40 metrů, v poslední době i větší. Při 25 otáčkách za minutu dosahují za provozu konce křídel rychlosti přes 300 km za hodinu! Jejich natáčení kolem vlastní podélné osy je jedním z prvků regulace chodu elektrárny.

Odkazy:

Gruber, J. Na potoce klapal mlýn … ale proč vlastně klapal?