Hogy működik a vízerőmű? – Tudta, hogy Budapesten is van egy?

Miért nincs Magyarországon nagy vízerőmű? Melyik a legnagyobb? Budapesten hol van vízerőmű? És bizony jó, ha tudjuk. hogy a vízerőművek technikatörténetében a magyaroknak is jelentős szerepe volt.

A mai világunk egyik kulcsszava a fenntarthatóság. Egyre komolyabb arányt élveznek az energiatermelésben a megújuló megoldások. Az egyik legrégebben használt megújuló energiaforrás a vízerőmű.

A világon számos helyen vannak vízerőművek, egyes országok energiaellátásának legmeghatározóbb szereplője a vízenergia.

Nyilvánvalóan olyan államok esetében játszhat a víz nagy szerepet, ahol nagy esésű folyók találhatók, ilyen Norvégia vagy Ausztria, vagy ahol kifejezetten nagy vízhozamú folyamokra lehet hatalmas gátakat építeni, erre jó példa az egyiptomi Asszuáni vízerőmű.

Ausztriában összesen 130 erőmű üzemel, és az ország áramellátásának 54-67 százalékát (vízhozamtól függően) villamosenergiából állítja elő.

A vízerőművek története

A folyók, patakok erejének használata nagyon régre nyúlik vissza, hiszen a vízimalmok és egyéb, középkori eredetű, vízzel hajtott berendezések is értelemszerűen a víz erejét hasznosították, gabonaőrlésre, kalapácsok működtetésére vagy levegő fújtatására kovácsműhelyekben.

A vízerőműben gyakorlatilag nem történik más, mint a gáttal felduzzasztott vizet viszonylag magasról – ez akár több száz métert is jelenthet egyes esetekben – vízturbinára engedik, és az így keletkező forgó mozgást generátorokkal árammá alakítják, azaz a turbinák a víz gravitációs erejét használják ki.

A modern vízerőművek természetesen a villanyáram használatával párhuzamosan jelentek meg. A világ első vízerőműve 1882-ben nyílt meg az Egyesült Államokban, Wisconsinban, a Fox folyón. Hozzá kell tenni, hogy vízenergiával már 4 évvel korábban is termeltek áramot, igaz az egy angliai házban működött, és a kis házi rendszer mindössze egyetlen lámpát látott el energiával.

Az első valódi, ipari méretű erőmű megnyitását követően komoly erőműépítés kezdődött szerte a világban, ennek eredményeként például 1920-ban az Egyesült Államok villanyáram termelésének 20 százalékát vízerőművek adták.

A gátépítés gazdasági hatásai igen összetettek, hiszen az a vízháztartásra, az öntözésre is hatással van, de más gazdasági vonatkozásai is megjelennek. Az USA-ban a Hoover gát építésekor, az ott alkalmazott rengeteg, 21 000 munkás jelentősen hozzájárult a Nagy Gazdasági Válság keltette munkanélküliség leküzdéséhez.

Magyarországon 1896-ban adták át az első vízerőművet, az Ikerváron, a Rába folyón épült meg, itt viszonylag csekély, 7,5 méteres volt a víz esése. Ez az erőmű svájci technológiát használt, azonban később a magyar ipar is felzárkózott, a Ganz nemcsak itthon, de világszinten is sok helyen épített ki erőműveket.

A XX. században rohamosan terjedtek a vízerőművek szerte a világban. Az erőművek a II. világháborúban pedig célponttá is váltak, az angol légierő 1943-ban egy különleges bevetésen robbantott fel speciálisan erre a célra – hiszen ezek a gátak hatalmas, és rendkívül masszív építmények, lerombolni őket nagyon nehéz – kifejlesztett légibombákkal három németországi gátat 1943-ban. Nemcsak az energiatermelést kívánták megszüntetni itt, de a gátak átszakadása keltette áradás további hadiüzemeket is károsított.

A XIX. század végén még nem volt olyan turbina, amely a viszonylag kisebb vízesésű erőművek esetén megfelelő hatásfokot adott volna. Erre a problémára dolgozta ki Bánki Donát 1917-ben a róla elnevezett Bánki turbinát, amely kifejezetten a kis esésű, kis energiájú vízerőműveknél ad jó hatásfokot.

Fontos megjegyezni, hogy a Bánki turbinát nem csak áram termelésére használták, hanem pl. malmok vízkerekeinek kiváltására. A turbina előnye, hogy olcsó, sőt olcsón fenntartható, alig igényel karbantartást, nem véletlen, hogy az ENSZ a mai napig ezt a fajta megoldást ajánlja fejlődő országok számára.

A mai vízerőművek

A világon ma rengeteg vízerőmű létezik, a legnagyobb teljesítményű a kínai Három Szurdok erőmű. Ez egyébként a világ minden tekintetben legnagyobb teljesítményű erőműve, hiszen 22 500 MW a csúcsteljesítménye, (ez több, mint tizenegyszerese a paksi atomerőműnek), a gát magassága 185 méter, hossza 2335 méter. Az erőmű ugyan tisztán termel elektromos áramot, mégis jelentős környezeti hatásai vannak, a gát mögött kialakult mesterséges tó egész városokat nyelt el, valamint megnőtt a földcsuszamlások, sőt földrengések veszélye is.

Kína tartja a legmagasabb duzzasztógát rekordját is, a Jinping-I gát ugyanis 305 méter magas, (azaz majdnem akkora betonfalat kell elképzelni, mint a lakihelyi adótorony). Európában a legmagasabb gát Svájcban áll, a 285 méter magas Grande Dixence Dam.

A magas völgyzáró gátak kialakítása is különleges, arra többféle megoldás is elképzelhető, a legáltalánosabb egyfajta eldöntött boltív forma. Ekkor a gát maga nem egyenes, hanem az elzárt folyóvölgy felé „behorpad”, ennek az az oka, hogy így a víz nyomása még inkább szilárddá teszi az építményt.

Vannak hatalmas méretű egyenes gátak is, ahol a gát beton, vagy kő anyagának masszív tömegét használják ki, e szempontból is érdekes a fent említett svájci gát, az ugyanis pont ilyen kialakítású. Léteznek továbbá olyan gátak, ahol nem, vagy csak részben használnak betont, a gátat jórészt földtöltéssel építették meg, és e gátak is jobbára egyenes kialakításúak.

Vízerőművek Magyarországon

Magyarországon nincsenek magas helyek, szurdokvölgyek, vagy erős esésű folyók. Ennek ellenére vannak vízerőművek hazánkban, pontosan 15 darab, sőt még Budapest területén is áll egy vízerőmű. A legnagyobb hazai vízerőmű a Kiskörei erőmű, teljesítménye 28 MW, ezt követi a Tiszalöki a maga 12,5 MW teljesítményével.

Látható, hogy ezek az erőművek eltörpülnek az igazi óriások mellett. Még, ha minden lehetőséget ki is használna az ország, egy, az MTA egy szakbizottsága által készített felmérés szerint is csak 990 MW energiát lehetne termelni vízerőművel, ami a paksi atomerőmű kapacitásának kevesebb, mint a fele.

Az egyik legnagyobb hazai vízerőmű a Tiszalöki, amelyet már a II. világháború előtt terveztek, igaz akkor még csak a Tisza szabályozásának céljával, csak a II. világháború után merült fel, hogy energiát is termelhet. Az erőművet, a zsiliprendszerrel együtt 1959-ben adták át.

A Kiskörei  vízerőmű ugyan a legnagyobb teljesítményű, de fő feladata nem az áramtermelés, hanem a Tisza vízszintjének a szabályozása, és az öntözés támogatása, egyben a 127 négyzetkilométeres Tisza tó létrehozása volt, ez utóbbira pedig azért volt szükség, hogy a Tiszai Hőerőmű hűtéséhez mindig elég víz álljon rendelkezésre. A duzzasztógát esetében az áramtermelés tehát egyfajta járulékos nyereség.

És hol van Budapesten egy erőmű?

A Soroksári Duna-ágat elzáró Kvassay zsilip valójában egy mini vízerőmű is. Magát a zsilipet ugyan 1911-ben építették meg, nem áramtermelésre, hanem a vízszint szabályozására, de ehhez a műtárgyhoz 1962-ben egy kisebb erőművet is csatoltak. Az erőművet az egész zsiliprendszerrel együtt 2025 tavaszára felújították.

A Kvassay zsilip és erőmű csak időszakosan termel áramot, akkor, ha a zsilipen vizet kell átengedni.

Vízerőművek a Dunán

A Duna Európa egyik legnagyobb folyója, nem meglepő, hogy sok vízerőmű üzemel rajta. A német folyószakaszon 34, az osztrákon – 9 vízi kisebb nagyobb erőmű üzemel. A Duna alsóbb szakaszán az Al-Dunán működik a román-szerb határszakaszon a Vaskapu I és Vaskapu II erőmű, a Duna jelenlegi legnagyobb teljesítményű erőműve a Vaskapu I.

E gát mögötti felduzzasztott folyórész nyelte el a Duna egyik érdekességét Ada Kaleh szigetét, amely a az „Aranyember” „Senki sziget” mintájául szolgált.

A dunai erőművek mindegyike az áramtermelés mellett a Duna vízszintjét is szabályozza. Ezen dunai vízlépcsők sorába tartozik a Dunacsún – Bős vízlépcső is, amely eredetileg a Bős-Nagymarosi vízlépcső része lett volna.

Bős-Nagymaros

A Bősi erőmű nem tartozik a hazai vízerőművek közé. Ez az erőmű terv jól mutatja, hogy milyen környezeti aggályok merülhetnek fel egy vízerőművel szemben, hiába megújuló energiáról van szó. A Bős-Nagymarosi erőművet évtizedekig tervezték, a konkrét elképzelések az 1950-es évekre tisztázódtak, és a két állam, Csehszlovákia és Magyarország hosszú előkészítés tárgyalás után 1976-ban állapodott meg a vízlépcső felépítéséről.

Az eredeti tervek szerint a Bősnél felépített duzzasztón naponta kétszer engedtek volna át vizet, azaz úgynevezett csúcserőmű lett volna, azaz naponta kétszer termelt volna áramot, és az turbinákon átengedett víz Dunán egy 4-5 méteres árhullámmal vonult volna le. Ezt az árhullámot szabályozta volna a Dunán lejjebb, Nagymarosnál tervezett vízlépcső, ahol minimális lett volna az áramtermelés. Az erőműrendszer a két ország energiatermelésének 2-3 százalékát adta volna. Az áramtermelésen túli feladata a Duna folyamatos, azaz viszonylag kis vízállásnál is hajózható állapotának fenntartása lett volna.

A magyar rendszerváltás ikonikus „szereplője”, „trójai falova” volt a vízlépcső, e köré szerveződött meg az első igazán nagy nemzeti ellenállás, ugyanis a teljes vízlépcsővel szemben komoly környezetvédelmi aggályok fogalmazódtak meg. Ilyen volt a víz szennyeződése, a hordalék lerakódása, a vízi élővilág megváltozása, a Szigetköz vízellátásának átalakulása, vagy a talajvízszint változása merültek fel, mások pedig a Dunakanyar látványát féltették a nagymarosi gáttól.

Tény, hogy az építés előkészítésénél a környezetvédelmi szempontokat gyakorlatilag nem is vizsgálták, csak a gazdasági előnyök számítottak.

Az 1980-as években előbb szakmai körökben merültek fel kritikák, a Magyar Tudományos Akadémia környezetvédelmi és gazdaságossági okokból 1983-ban a beruházás leállítását, vagy legalább elhalasztását javasolta.

Az 1980-as évek második felében a tiltakozás már a nyilvánosságot is elérte, sőt az alakuló ellenzék egyik fő témája lett. A tüntetések és tiltakozás nyomására -holott az Országgyűlés elsőként a projekt folytatása mellett döntött – 1989-ben a Németh kormány leállította a beruházást.

Ez után Csehszlovákia 1992-re egyoldalúan megépítette saját területén a bősi vízerőművet, és a magyar álláspont szerint jogtalanul elvezette ide a Duna vízhozamának 83 százalékát. A két ország a Hágai Nemzetközi Bírósághoz fordult. Az ügyben 1997-ben született ítélet, amely szerint Magyarország jogtalanul szüntette meg a kétoldalú szerződést, de jogtalan volt a szlovák fél részéről a bősi erőmű üzembe helyezése. Azonban a vitákat ez a salamoni döntés nem zárta le.

A vízlépcső elleni tiltakozás hatása sokszorosan túlment a szakmai kereteken. Egyrészt a hazai vízépítési szakma számára volt nagyon káros az érzelmektől sem mentes vita, presztízse csökkent, és szervezetileg le is épült, miközben a növekvő aszály miatt egyre nagyobb fontossága lenne a korszerű vízépítésnek. Másrészt a mai napig fel-fel merülnek olyan javaslatok, igaz nem politikai körökben, hogy mégiscsak jó lett volna, jó lenne az erőmű magyar részének megépítése. Az viszont a magyar Dunaszakasznak, elsősorban a Szigetköznek, a Kisalföldnek igencsak kedvezőtlen, hogy a Dunát a szlovákok egyoldalúan elterelték.

Az elmúlt hetekben arról jelentek meg hírek, hogy a két ország kormánya tárgyal a vita lezárásról, de a magyar energiaügyi miniszter, Lantos Csaba megerősítette, hogy a nagymarosi gát megépítéséről nincs szó.

A jövő

A vízerőművek léte a XX. század végén, XXI. század elején megkérdőjeleződött. Ugyan tiszta energiát ad, de a hatásai hatalmasok, és ezek egy részét nem lehet elkerülni. Ilyen a vízszint változása, esetenként települések elöntése. Az asszuáni-gát építésénél számos ókori emléket ugyan átszállítottak magasabb helyre, de így is kerültek régészeti emlékek a víz alá.

Azonban vannak új lehetőségek. Ilyen például a tengeri apály-dagály erőmű, ahol az óceánok apály-dagály jelenségét használnék ki erőművekkel.

A vízenergia jövőben egyre inkább elterjedő alkalmazása azonban független a tengerektől, sőt a folyóktól is.

A máshogyan megtermelt energia, jellemzően zöldenergia tárolási lehetősége rejlik a különleges szivattyús-tározós vízerőművekben. Ezek működési elve az, hogy az energiabőség idején a felesleges energiával vizet szivattyúznak fel egy magaslati víztározóba, és amikor kell, az oda felszivattyúzott vizet leengedik, ismét elektromos energiát állítva elő belőle.

Ezek a berendezések ugyan nagy kiterjedésűek, de akár teljesen vagy részben föld alatt lehetnek, azaz a vízerőművek sok környezeti problémája ezzel kikerülhető. Számos ország, Kínától Bulgáriáig rendelkezik hasonló erőművekkel, és várhatóan továbbra is terjedni fognak az ilyen megoldások. Jelenleg is ez számít a zöldenergia tárolása legjobb megoldásának. Egyébként Nagymarosra is ilyen magaslati víztározót terveztek.