Kolaps a záchrana alpské elektrárny

VLADIMÍR PICK  |  Věda
stavitelé

Noční můra stavitelů přehrad se naplnila 12. prosince 2000 ve švýcarské hydroelektrárně Bieudron Hydro Project.Silnička vylámaná v prakticky svislém svahu stoupá v bezpočtu serpentin vzhůru. Vede osadami s domy přilepenými na stráň, jen občas se objeví místo, kde se mohou minout protijedoucí vozy. Jejich počet s rostoucí nadmořskou výškou stoupá. A najednou se ocitáme na plošince, před níž stojí dva domíchávače betonu. Jeden couvá do štoly mířící do lůna hory. Pohled z výšky více než 1200 metrů nad mořem na druhou stranu do údolí Rhôny vyvolává závratě.Silnička, štola i plošina, od níž cesta dále stoupá, jsou takřka nové. Vznikly až v tomto tisíciletí, na jehož prahu se tady udála snad největší přírodní katastrofa, jakou pamatují nejstarší obyvatelé švýcarského kantonu Valais (Wallis).

Mrtví pod nánosem bahna

V úterý 12. prosince 2000 ve 20.10 hod. se krátce po plánovaném odstavení posledního ze tří turbosoustrojí elektrárny Bieudron protrhlo ve výšce 1234 metrů nad mořem podzemní napájecí vodní potrubí. Štola s ocelovým opláštěním a vyztužená betonem – vnější průměr 4,77 a vnitřní průměr 1,5 metru – nevydržela tlak vody.

Podzemní prasklina byla dlouhá 9 metrů a široká 60 cm. Okamžitě byly aktivovány bezpečnostní systémy, avšak kolem 27 tisíc m3 vody ze štoly nad ní zaplavilo rozsáhlé oblasti v okolí Nendazu a Feye. Živel strhl řadu horských chat a dalších budov. Vzniklá lavina zeminy a kamení zanesla kolem sta hektarů lesů, luk a ovocných sadů a zasypala tři osoby. Přerušila silnici mezi Sionem a Riddes na levém břehu Rhôny a přehradila samotnou řeku.

Příčinou byla vada materiálu, tvrdí Jean-Francios Nicod, ředitel stavební společnosti Cleuson-Dixence budující potrubní by-pass kolem zničeného místa. Vylučuje však, že by se podobná závada mohla opakovat na jiném místě.

Odepsat miliardovou investici?

Obnovení provozu právě dokončené největší vodní elektrárny v Evropě předpokládaly optimistické odhady nejdříve po roce 2003. Ve skutečnosti se opětovné spuštění jejích turbín očekává dlouho po tomto datu, teprve první lednový den roku 2011, upřesňuje po osmi letech prací šéf stavební firmy. Původní investice 1,3 miliardy franků (přes 20 miliard korun) se tak provozovateli, energetickému holdingu EOS, prodraží o téměř čtvrtinu – bezmála 370 milionů franků spolkne výstavba štoly vedoucí vodu kolem praskliny, tedy potrubního by-passu.Odborníci z celé řady vědních oborů zvažovali několik možných řešení.

Diskutovali zejména o tom, zda se tak velká investice do opravy zaplatí a zda by nebylo nejefektivnější celou investici odepsat. Studovali i možnost prasklinu opravit, nakonec ji však jednoznačně vyloučili kvůli těžce poškozené struktuře skalního masivu. Elegantní potrubní by- pass získal mezi inženýry a vědci ze specializovaných výzkumných ústavů i v elektrárenské společnosti EOS nejvíce hlasů.

Jeho vybudování znamenalo vyřešit nejprve řadu zásadních problémů, s nimiž se vědci ani technici dosud nesetkali. Na prvním místě stála otázka, z jakého materiálu se má vyrobit potrubní by-pass, aby odolal změněným geologickým podmínkám. Na základě modelových zkoušek doporučili využít více než 1300 speciálních prstenců a zejména zvolit správnou ocel pro výztuhy.Tým profesora Horsta Cerjaka z Materiálového ústavu Univerzity Štýrský Hradec provedl v letech 2002 a 2003 stovky zkoušek. Nakonec doporučil nejvhodnější druhy a technologie jejich zpracování včetně několikanásobné kontroly provedených svárů.

Stometrové šachty

Vlastní práce se rozběhly teprve předloni. Začaly obnovou lanovky na Tracouet ve výšce přes 2000 metrů nad mořem. Jak se ukázalo, hotové ocelové prstence nelze na stavbu dopravit jiným způsobem.

Současně začaly čety stavbařů razit dvě téměř vodorovné štoly. Každá měří přes 300 metrů a na jejich koncích, v nadmořské výšce 1280 a 1205 metrů, vznikly u přívodu a odvodu podzemního potrubí obří kaverny.V nich stavbaři obnažili potrubní štolu v níž horní a dolní konec obcházeného prasklého místa zaslepili silnou vrstvou betonu.

Pro budoucí přívod a odvod vody byl nachystán prostor, v němž se by-pass v závěru zemních prací napojí dvěma obřími koleny. Nejsložitější část obnovy přiváděcí štoly představuje podle šéfa stavební firmy Nicoda samotné koleno by-passu. Přesnost ukládání ocelových prstenců se měří na setiny milimetru a její dodržení zejména na tomto, v budoucnu zřejmě nejnamáhanějším místě celého díla představuje záruku bezpečnosti veškerého provozu.

Obchvat prasklého přívodního potrubí tvoří vodorovná šachta dlouhá 107 metrů a svislá šachta o výšce 70 metrů spojené právě se zřejmě nejkomplikovanějším prvkem celé stavby, „potrubním kolenem“.

Projekt předpokládá, že potrubí -přesněji ocelová a betonová výstelka by-passové šachty – vydrží až stonásobně větší tlak, než s jakým se počítá při provozu.

Pro ukládání betonu musely být vyvinuly speciální vozíky – při dlouhé přepravě materiálu v domíchávačích ze vzdáleného údolí a dále do kaveren by se jinak zhoršily jeho kvality. Ocelové prstence dovezené od lineckých firem Va Tech Hydro a MCE jsou důkladně provařovány – a samozřejmě také kontrolovány- ve svařovně vybudované rovněž na plošině tisíc metrů nad hladinou Rhôny.Na stavbě pracují nepřetržitě, 24 hodin denně a sedm dní v týdnu, dvě stovky dělníků.

Vždy k službám

Elektrárna Bieudron vznikala v letech 1993–1998 na břehu Rhôny v blízkosti stávajících a stále provozovaných zdrojů. Nejstarší, Chandoline, má výkon 120 MW, mladší Fionnay 290 MW a Nendaz 390 MW.

Dílo tvoří nové jímání vody z nádrže Grande Dixence, přiváděcí štola o celkové délce 15,8 km od přehradní hráze do Tracouetu a vyrovnávací, shora ražená štola na tomto místě, tlaková šachta dlouhá 4,3 km z Tracouetu k elektrárně Bieudron a samotná podzemní elektrárna.Je vysoká 481 metrů a jsou v ní tři Peltonovy turbíny o celkovém výkonu 1269 MW. Voda do ní spadá z výšky 1883 metrů při průtoku až 75 m3/s.

Až do havárie vyráběla společně s ostatními zdejšími zdroji levně špičkový a superšpičkový, velice draze prodávaný proud, jímž lze prakticky okamžitě nahradit nečekané velké zvýšení odběru nebo třeba výpadek velké jaderné elektrárny. Běžet může v průměru 1000 hodin ročně.Přibližně desetinu vyprodukované elektřiny spotřebují čerpadla vracející vodu do přehradní nádrže Grande Dixence.

Jakkoli lze označit vodní energii za ekologickou a přestože ve švýcarských horách ještě existuje nevyužitý potenciál, vysoký představitel ministerstva energetiky (BSE) Christian Schaff ner se shodně s ředitelem stavební firmy Nicodem dívají na možnost obdobného energetického projektu velice skepticky. Připouštějí sice, že by Švýcarsku přinesl další stabilizaci dodávek proudu a nepochybně by se díky prudce rostoucím cenám proudu v celé Evropě rychle zaplatil, avšak odpor místní veřejnosti vůči všem energetickým stavbám, jedno zda vodních, jaderných, nebo větrných elektráren, skýtají v zemi i ve vodní energetice prostor pouze pro rozvoj malých zdrojů.

Velehorská přehrada

Vodní dílo Grande Dixence napájející všechny čtyři elektrárny včetně Bieudronu se nachází v nadmořské výšce 2365 metrů a stavělo se v letech 1950–1964. Sypaná hráz má výšku 284 metrů a v koruně je dlouhá 700 metrů. Zadržuje 383 milionů kubíků vody. Plocha přehradního jezera dosahuje 4,04 km2. Voda se do něj svádí štolami o celkové délce 100 kilometrů z území o rozloze 420 km2, na němž se nacházejí čtyři velehorská údolí s 35 ledovci a 80 dalšími vodními zařízeními.

Při provozu všech čtyř elektráren proteče za rok jejich turbínami 500 milionů m3 vody a výroba proudu představuje čtyři procenta švýcarské spotřeby. Švýcarským příkladem se o půldruhého desetiletí později inspirovali Francouzi. Byli rychlejší a už v roce 1985 pak dokončili ve zcela zapadlém koutě Savojska ve výšce 1698 metrů nad mořem přehradní hráz Grand’ Maison dlouhou 550 a vysokou 140 metrů.

V nádrži o rozloze 2,19 km2 zadržuje až 137 milionů kubíků vody. Do elektrárny v sousedství dolní nádrže Verney spuštěné krátce nato se voda přivádí podzemním sedmikilometrovým tunelem a třemi čtrnáctisetmetrovými potrubími.

Tvoří ji vlastně dva zdroje: nadzemní se čtyřmi Peltonovými turbínami o celkovém výkonu až 620 MW (v provozu průměrně šest hodin denně) a podzemní s osmi soustrojími využívanými pro výrobu špičkového proudu, respektive pro čerpání vody mimo energetickou špičku.

Spotřebuje se při něm elektřina, jejíž množství odpovídá přebytku proudu vyprodukovanému francouzskými jadernými zdroji a přehradě Grand’ Maison se také přezdívá „vodně- atomová“.

Vzniklá lavina zanesla kolem sta hektarů lesů, luk a ovocných sadů a zasypala tři osoby. Odborníci z celé řady vědních oborů zvažovali, zda se tak velká investice do opravy zaplatí a zda by nebylo nejefektivnější celou elektrárnu odepsat. Každá ze štol měří přes 300 metrů a na jejich koncích, v nadmořské výšce 1280 a 1205 metrů, vznikly u přívodu a odvodu podzemního potrubí obří kaverny.

Elektřina bez EMISÍ Z vody získává Švýcarsko téměř tři pětiny své elektřiny, zbytek připadá na pět jaderných bloků. Bezemisní švýcarská energetika je evropským unikátem; díky tomuto mixu vypouští země do ovzduší v přepočtu na obyvatele jen sedm tun CO2. Pro srovnání: bezjaderné Rakousko s obdobnými přírodními podmínkami zatěžuje klima jedenácti a Slovensko téměř deseti tunami na obyvatele, jak vyplývá ze statistik Evropské ekologické agentury. Kromě průtočných elektráren na Aaře (obdoba Vltavské kaskády) se proud vyrábí v horských elektrárnách využívaných především jako přečerpávací a produkujících tzv. špičkový proud. Běžně dostupný potenciál pro výstavbu velkých vodních děl je dnes ve Švýcarsku prakticky vyčerpán.

Ani stoupající ceny elektřiny zatím příliš neinspirují investory k projektům nových velkých přehrad, zvlášť když se proti nim (i dalším typům elektráren) staví veřejné mínění. Navíc hrají v energetickém systému většiny evropských zemí (výjimkou je snad jen Norsko) hlavně roli regulačního prvku, podobně jako například přečerpávací elektrárny Dlouhé Stráně nebo Dalešice v Česku. Hrozící nedostatek proudu ve Švýcarsku mají odvrátit nové jaderné bloky. Předpokládá se, že nahradí tři nejstarší a perspektivně i dva modernější o celkovém výkonu 3200 MW. Elektrárenské firmy počítají se dvěma až třemi, každý za až sedm miliard franků (téměř 120 miliard korun). První elektřinu do sítě mohou dodat kolem roku 2025. Lokalitu pro uložení použitého jaderného paliva hledá švýcarská státní společnost Nagra především v místech na severozápadě země s vrstvami jílu (nazvaného podle pozůstatků po měkkýších Leioceras Opalinum) usazeného před 180 miliony lety.

Nejčtenější