Elektrárna

Elektrárna je technologické zařízení, které slouží k výrobě elektrické energie přeměnou z jiných druhů energie. Většina elektráren na světě funguje na principu přeměny primární energie (např. chemické v palivu nebo potenciální ve vodě) na mechanickou energii otáčejícího se hřídele, která následně pohání elektrický generátor. Tento proces se obvykle děje prostřednictvím turbíny. Existují však i jiné principy, například fotovoltaický jev u solárních elektráren.

Elektrárny jsou klíčovou součástí infrastruktury moderní společnosti a základním prvkem elektrizační soustavy. Podle zdroje primární energie se dělí na mnoho typů, mezi nejvýznamnější patří tepelné (spalující fosilní paliva jako uhlí a zemní plyn), jaderné, vodní, větrné a solární.

⚙️ Princip fungování

Základní princip většiny konvenčních elektráren je společný: získat teplo nebo pohyb, roztočit turbínu, a ta následně roztočí generátor, který vyrábí elektřinu. Celý proces lze shrnout do několika kroků:

1. Zdroj energie: Na začátku je primární zdroj energie. U tepelných elektráren je to spalování fosilních paliv (uhlí, plyn) nebo štěpení jader uranu. U vodních elektráren je to potenciální energie vody zadržené v přehradě. U větrných elektráren je to kinetická energie větru.
2. Přeměna na mechanickou energii: Tato primární energie se přeměňuje na mechanickou energii rotačního pohybu.
   • U tepelných a jaderných elektráren se spalováním paliva nebo štěpením jader ohřívá voda, čímž vzniká pára o vysokém tlaku a teplotě. Tato pára je vedena na lopatky parní turbíny a roztáčí ji.
   • U vodních elektráren proudící voda roztáčí vodní turbínu.
   • U větrných elektráren vítr roztáčí lopatky větrné turbíny.
3. Výroba elektřiny v generátoru: Turbína je pevně spojena s hřídelí elektrického generátoru. V něm se otáčí rotor (elektromagnet) uvnitř statoru (cívky s vinutím), čímž na základě elektromagnetické indukce vzniká elektrické napětí a elektrický proud.
4. Transformace a distribuce: Vyrobená elektřina má relativně nízké napětí. Proto se v transformátoru transformuje na velmi vysoké napětí, aby se minimalizovaly ztráty při přenosu na velké vzdálenosti prostřednictvím přenosové soustavy.

U fotovoltaických elektráren je proces odlišný – sluneční záření dopadá na fotovoltaické články, kde přímo excituje elektrony a vytváří stejnosměrný proud, který je následně střídačem přeměněn na střídavý proud.

⏳ Historie

Předchůdci elektráren byly vodní a větrné mlýny, které přeměňovaly přírodní sílu na mechanickou práci. Rozvoj elektráren je spojen s vynálezem dynama v 19. století a zdokonalením parního stroje a turbíny.

• První elektrárny: Za první centrální elektrárnu na světě je považována Pearl Street Station v New Yorku, kterou v roce 1882 spustil Thomas Alva Edison. Vyráběla stejnosměrný proud pro osvětlení malé části Manhattanu.
• Válka proudů: Na přelomu 19. a 20. století probíhal spor mezi stejnosměrným proudem (prosazovaným Edisonem) a střídavým proudem (prosazovaným Teslou a Westinghousem). Střídavý proud nakonec zvítězil díky možnosti efektivně transformovat napětí a přenášet energii na velké vzdálenosti. První komerční elektrárna na střídavý proud byla vodní elektrárna Ames v Coloradu v roce 1891.
• Rozvoj v českých zemích: První veřejná elektrárna v Česku vznikla roku 1888 v Jindřichově Hradci. Významným milníkem byl zákon o všeobecné elektrizaci z roku 1919. V meziválečném období byly postaveny první větší elektrárny jako Ervěnice (1926) a vodní elektrárna na Vltavě ve Vraném (1936).
• Poválečná éra a jaderná energetika: Po druhé světové válce následoval masivní rozvoj, stavba velkých uhelných elektráren (Tisová, Ledvice, Mělník) a Vltavské kaskády. V roce 1954 byla v Sovětském svazu spuštěna první jaderná elektrárna na světě. V Československu se začala stavět Jaderná elektrárna Dukovany v roce 1978 a Jaderná elektrárna Temelín v roce 1987.

🏭 Typy elektráren

Elektrárny se dělí především podle primárního zdroje energie, který využívají. Každý typ má své specifické výhody, nevýhody a dopady na životní prostředí.

Tepelné elektrárny

Tepelné elektrárny vyrábějí elektřinu přeměnou tepelné energie získané spalováním paliva. Jsou základním a regulovatelným zdrojem v mnoha zemích.

Uhelné elektrárny

Spalují hnědé nebo černé uhlí. Historicky tvořily páteř energetiky, ale jejich provoz je spojen s vysokými emisemi oxidu uhličitého (CO₂), oxidů síry (SO₂) a dusíku (NOx) a produkcí popílku. V České republice byly v 90. letech modernizovány a vybaveny odsiřovacími zařízeními, což výrazně snížilo emise SO₂. Jejich podíl na výrobě elektřiny v ČR setrvale klesá.

Plynové elektrárny

Spalují zemní plyn. Jsou flexibilnější než uhelné (lze je rychleji spouštět a regulovat) a produkují zhruba o polovinu méně emisí CO₂. Jejich význam roste, často slouží jako záložní a vyrovnávací zdroj pro nestabilní obnovitelné zdroje.

Jaderné elektrárny

Teplo získávají z řízené štěpné reakce, nejčastěji uranu 235. Během provozu neprodukují téměř žádné skleníkové plyny. Jedná se o stabilní a výkonný zdroj energie. Nevýhodou jsou vysoké náklady na výstavbu, nutnost bezpečného uložení vyhořelého jaderného paliva a potenciální riziko havárie. V ČR jsou v provozu JE Dukovany a JE Temelín.

Vodní elektrárny

Využívají potenciální energii vody. Voda zadržená přehradní nádrží roztáčí turbíny. Jsou to nízkoemisní, flexibilní a dlouhodobě provozně levné zdroje. Mezi hlavní typy patří:

• Akumulační: Klasické přehrady, které zadržují velké množství vody.
• Průtočné: Využívají přirozený tok řeky bez velké akumulace.
• Přečerpávací: Fungují jako obrovské baterie. V době přebytku elektřiny v síti čerpají vodu do horní nádrže a v době špičkové poptávky ji pouští přes turbíny dolů, čímž vyrábějí elektřinu. V ČR je největší PVE Dlouhé stráně.

Obnovitelné zdroje energie

Využívají zdroje, které se přirozeně obnovují. Jejich význam celosvětově rychle roste.

Větrné elektrárny

Přeměňují energii větru na elektřinu pomocí větrných turbín. Jsou bezemisní, ale jejich výroba je závislá na počasí a mohou mít vizuální dopad na krajinu.

Solární elektrárny

Využívají energii slunečního záření. Nejčastější jsou fotovoltaické elektrárny, které přeměňují světlo přímo na elektřinu. Jsou bezemisní a modulární (lze stavět malé střešní i velké pozemní parky). Jejich výroba závisí na slunečním svitu.

Geotermální elektrárny

Využívají teplo ze zemského jádra. Pomocí vrtů se na povrch dostává horká pára, která roztáčí turbínu. Jsou stabilním a bezemisním zdrojem, ale jejich výstavba je možná jen v geologicky vhodných oblastech.

Elektrárny na biomasu

Spalují biomasu (dřevní štěpku, slámu, bioplyn). Jsou považovány za uhlíkově neutrální, protože množství CO₂ uvolněného při spalování odpovídá množství, které rostliny spotřebovaly během růstu.

🌍 Vliv na životní prostředí

Každý typ elektrárny má odlišný dopad na životní prostředí.

• Fosilní paliva: Uhelné a plynové elektrárny jsou hlavním zdrojem skleníkových plynů, které přispívají ke globálnímu oteplování. Produkují také emise způsobující kyselé deště a znečištění ovzduší. Těžba uhlí navíc devastuje krajinu.
• Jaderná energetika: Během provozu je téměř bezemisní. Hlavní environmentální výzvou je bezpečná a dlouhodobá likvidace vyhořelého paliva a riziko havárií.
• Vodní elektrárny: Velké přehrady mohou mít významný dopad na ekosystémy řek, migrační trasy ryb a mohou vést k zaplavení rozsáhlých území a přesídlení obyvatel.
• Obnovitelné zdroje: Větrné a solární elektrárny mají během provozu minimální dopad. Jejich výstavba však vyžaduje zábor půdy. Větrné turbíny mohou představovat riziko pro ptáky a netopýry a jejich vizuální dopad je často předmětem diskuzí. Elektrárny na biomasu mohou mít vysokou spotřebu vody pro pěstování plodin.

📊 Největší elektrárny světa a v ČR

Výkon elektráren se měří v megawattech (MW) nebo gigawattech (GW).

Největší elektrárny světa (podle instalovaného výkonu):

• Přehrada Tři soutěsky (vodní): S instalovaným výkonem 22 500 MW je nejvýkonnější elektrárnou na světě.
• V červenci 2025 byla v Tibetu zahájena výstavba nové vodní elektrárny na řece Yarlung Tsangpo, která má v budoucnu Tři soutěsky překonat až trojnásobně.
• Jaderná elektrárna Kašiwazaki-Kariwa (jaderná): S celkovým instalovaným výkonem 8 212 MW je největší jadernou elektrárnou na světě. Po havárii ve Fukušimě byla odstavena, ale v listopadu 2025 byl schválen proces jejího postupného znovuzprovoznění.

Největší elektrárny v České republice (podle instalovaného výkonu):

• Jaderná elektrárna Temelín (jaderná): S instalovaným výkonem přibližně 2 160 MW je nejvýkonnější elektrárnou v ČR.
• Jaderná elektrárna Dukovany (jaderná): Instalovaný výkon činí přibližně 2 040 MW.
• Přečerpávací vodní elektrárna Dlouhé stráně (vodní): S výkonem 650 MW je největší vodní elektrárnou v ČR.
• Elektrárna Počerady (uhelná): Patří mezi nejvýkonnější uhelné elektrárny v zemi.

Podle dat za rok 2024 se v České republice na výrobě elektřiny nejvíce podílely jaderné zdroje (cca 40 %) a uhelné elektrárny (také cca 40 %). Podíl obnovitelných zdrojů byl v ČR v prvním čtvrtletí 2025 nejnižší v celé EU (13,4 %).

👶 Pro laiky: Jak funguje elektrárna?

Představte si elektrárnu jako kuchyňský papiňák, který pohání větrník.

1. Hrnec s vodou (kotel): V tepelné nebo jaderné elektrárně máme obrovský "hrnec" – kotel nebo reaktor. Místo plotýnky ho zahříváme spalováním uhlí nebo jadernou reakcí. Tím se v něm vaří voda.
2. Pára z papiňáku (pára): Když se voda vaří, vzniká velké množství horké páry pod vysokým tlakem – stejně jako když papiňák začne syčet.
3. Foukání na větrník (turbína): Tuto páru nenecháme jen tak utéct. Nasměrujeme ji úzkou tryskou na lopatky velkého kovového "větrníku", kterému se říká turbína. Síla páry tento větrník roztočí na obrovskou rychlost.
4. Dynamo na kole (generátor): Větrník (turbína) je spojený s "dynamem" – generátorem. Je to stejný princip jako dynamo na kole, které vám rozsvítí světlo, když šlapete. Jak se turbína točí, točí i generátorem, a ten vyrábí elektřinu.
5. Chlazení a znovu dokola: Pára, která prošla turbínou, se ochladí (často ve velkých chladicích věžích), znovu se změní na vodu a putuje zpět do "hrnce", kde se celý cyklus opakuje.

U vodní elektrárny je to ještě jednodušší – místo páry roztáčí "větrník" (turbínu) proud vody z přehrady. A u větrné elektrárny to dělá vítr.

🔮 Budoucnost energetiky

Světová energetika prochází transformací směřující k dekarbonizaci a udržitelnosti. Hlavními trendy jsou:

• Masivní rozvoj obnovitelných zdrojů: Solární a větrné elektrárny se stávají nejlevnějšími zdroji nové elektřiny a jejich podíl celosvětově rychle roste. V roce 2024 již obnovitelné zdroje vyráběly 32 % světové elektřiny.
• Útlum fosilních paliv: Zejména uhlí je na ústupu kvůli vysokým emisím a ekonomické nevýhodnosti. V ČR se očekává odstavení většiny uhelných elektráren na začátku 30. let 21. století.
• Ukládání energie: Pro vyrovnání nestálé výroby z větru a slunce je klíčový rozvoj technologií pro ukládání energie, jako jsou bateriová úložiště, přečerpávací vodní elektrárny nebo výroba vodíku.
• Jaderná energie nové generace: Výzkum se zaměřuje na malé modulární reaktory (SMR), které by mohly být bezpečnější, levnější a rychlejší na výstavbu. Dlouhodobou vizí je energetické využití jaderné fúze.
• Decentralizace a chytré sítě: Místo velkých centrálních zdrojů se bude stále více prosazovat výroba elektřiny blíže místu spotřeby (např. střešní fotovoltaiky) a vznik energetických komunit. To vyžaduje modernizaci sítí na tzv. chytré sítě (smart grids), které dokážou lépe řídit toky energie.

Zdroje

Jak funguje uhelná elektrárna - ČEZ Nejstarší provozované elektrárny světa - oEnergetice.cz Elektrárna - Wikipedie Jaké typy elektráren známe? - epet.cz Report oEnergetice.cz 2024 Milníky české energetiky - ČEZ Elektroenergetika v ČR v roce 2024 - oEnergetice.cz Energetika v Česku - Evropa v datech Výroba elektřiny ve světových regionech - Fakta o klimatu Šéf japonské prefektury schválil restart největší jaderné elektrárny světa - Seznam Zprávy Japonsko se chystá opět zprovoznit největší jadernou elektrárnu světa - iROZHLAS V Číně vzniká největší vodní elektrárna na světě - Obnovitelně.cz Česko je na posledním místě v EU ve výrobě elektřiny z OZE - Solární magazín Moderní technologie a budoucnost energetiky - 21Stoleti.cz ```