Pokračujeme v díle těch,
kteří byli první.

Aktuální vydání

Číslo 11/2016 vyšlo tiskem
7. 11. 2016. V elektronické verzi na webu od 1. 12. 2016. 

Téma: Rozváděče a rozváděčová technika; Točivé stroje a výkonová elektronika

Hlavní článek
Lithiové trakční akumulátory pro elektromobilitu

Aktuality

Fakulta elektrotechnická je na špici excelentního výzkumu na ČVUT Expertní panely Rady vlády pro výzkum, vývoj, inovace (RVVI) vybraly ve II. pilíři…

Švýcaři v referendu odmítli uzavřít jaderné elektrárny dříve V referendu hlasovalo 45 procent obyvatel, z toho 54,2 procent voličů řeklo návrhu na…

Fakulta elektrotechnická ČVUT v Praze pořádá 25. 11. 2016 den otevřených dveří Fakulta elektrotechnická ČVUT v Praze pořádá 25. listopadu od 8.30 hodin Den otevřených…

Calliope mini – multifunkční deska Calliope mini poskytuje kreativní možnosti pro každého. A nezáleží na tom, zda jde o…

Ocenění v soutěži České hlavičky získal za elektromagnetický urychlovač student FEL ČVUT Student programu Elektronika a komunikace Fakulty elektrotechnické ČVUT v Praze Vojtěch…

Češi v domácnostech více svítí a experimentují se světlem, doma mají přes 48 milionů svítidel Češi začali v domácnostech více svítit a snaží se vytvořit lepší světelné podmínky:…

Více aktualit

Rakouské železnice závislé trakce

Naši jižní sousedé spolu s železnicemi Německa, Švýcarska a dále Norska se Švédskem provozují již více než 80 let pro nás nezvyklou soustavu 15 kV snížené frekvence 16,7 Hz, i v myšlení autora doposud mylně považovanou za technicky překonanou. Tyto představy zcela vyvrátily pro mne naprosto převratné poznatky, se kterými jsem se seznámil během dovolené ve Vysokých Taurách poblíž Zell am See.
 

Historie

 
První funkční elektrickou lokomotivu či spíše pouťovou atrakci předvedl Werner von Siemens na Světové výstavě v Berlíně už roku 1879. To již probíhal útok tunelářů na alpskou bariéru – jenom namátkou uveďme tunely tehdy neslýchané délky jako Mont Cenis spojující francouzské Savojsko s italským Piemontem, potom Svatý Gotthard a Simplon ve Švýcarsku, následně také Arlbergtunnel a Tauerntunnel v Rakousku. Výrazně výhodnější trakční vlastnosti elektrických hnacích vozidel byly zřejmé od samého počátku a když se k tomu připočetlo několik tragédií udušených posádek prvních zkušebních lokomotiv, zejména na Svatogotthardské dráze, bylo rozhodnuto. Příznivé vlastnosti a trakční charakteristiky sériově buzeného stejnosměrného motoru byly sice nezpochybnitelné; na druhé straně právě obtížně dostupná alpská údolí v nejvyšších polohách vybízela projektanty k využití vyššího napětí přesně podle myšlenek Nikoly Tesly, tedy přirozeně proudu střídavého. Konstruktéři motorů byli tehdy schopni postavit střídavé komutátorové motory, ovšem s potřebným rozsahem regulace pouze na nízké frekvenci, nejprve 15 Hz. Protože právě alpské země – Rakousko a Švýcarsko, disponovaly nadbytečným energetickým potenciálem, napájení bylo od počátku řešeno vlastními nezávislými elektrárnami bez jakékoliv vazby na veřejné sítě. Teprve později, z důvodu nezbytné spolupráce s veřejnými sítěmi průmyslové frekvence 50 Hz, byla snížená frekvence 15 Hz zvýšena na přesnou třetinu frekvence průmyslové, tj. na 16 2/3 Hz. V roce 1997, zjevně díky přechodu z rotačních soustrojí na nyní výhradně elektronickou konverzi, byla tato frekvence zvýšena na současných 16,7 Hz.
 

Stručná historie elektrizace železnic v Rakousku

 
Počátky všeobecné elektrizace v Rakousku spadají již do roku 1905, kdy v rámci elektrizačního konceptu platného pro celou monarchii byly vytvářeny první elektrizační záměry. V roce 1912 byla uvedena do provozu první elektrárna pro napájení železnice v tyrolském Rützu, která zajišťovala napájení dráhy Karwendelbahn severně od Innsbrucku. V roce 1914 bylo vydáno v souladu s vodním zákonem povolení k výstavbě elektrárny a do zákona vtěleno právo císařských a královských státních drah na využití vodní energie, mj. v údolí Stubachtal, což je souběžné sousedící údolí s velmi známým údolím Kaprunským. A od té doby se datuje postupný dlouhodobý rozvoj a průběžná modernizace vlastního napájecího systému rakouských drah. Další rozvoj lze popsat následovně (údaje o současném stavu včetně roků uvádění do provozu jsou v tab. 1, tab. 2 a tab. 3):
  • 1923 – rozšíření elektrárny v Rütz (později Schönberg),
  • 1925 – elektrárna Spullersee (Vorarlberg) a její propojení do soustavy s elektrárnou Rütz,
  • 1926 – ukončení elektrizace Arlberské trati z Bregenze do Innsbrucku,
  • 1929 – trolejové vedení dosáhlo Salzburg,
  • 1929 – elektrárna Mallnitz – Korutany,
  • 1929 – vzájemné propojení drážních elektráren soustavou vedení vvn 55 kV,
  • 1940 – paralelní provoz s Německými říšskými drahami,
  • 1941 – náhrada jednoduchých vypínačů novými moderními výkonovými odpojovači,
  • 1943 – elektrárna Obervellach nahradila elektrárnu Mallnitz, postupné zvýšení napětí vvn vedení z 55 na 110 kV,
  • 1967 – zvýšení instalovaného výkonu elektrárny Enzigerboden na 80 MW,
  • 1974 – dostavěna přehrada Tauernmoosse,
  • 1980 – instalace drážního soustrojí do elektrárny na Drávě v Annabrücku (Korutany),
  • 1983 – elektrárna Fulpmes náhradou za Schönberg (u Brennerské dráhy),
  • 1991 – dvě nová soustrojí v elektrárně Uttendorf s vlastním vysokotlakovým potrubním přivaděčem.

Energetické zajištění elektrické trakce ÖBB v současnosti

 
Hospodaření s energiemi má v kompetenci samostatné odvětví ÖBB – Geschäftsbereich Kraftwerke se sídlem v Innsbrucku. Kromě kompletní péče o vlastní energetickou soustavu a napájení trakčního vedení elektrizovaných drah zajišťuje veškeré dodávky ostatních energií, tj. tepla i plynu, a rovněž nyní vstupuje jako samostatný hráč na liberalizovaný trh energíí. Tyto informace lze nalézt na serveru www.oebb.at/infrastruktur/de/ samozřejmě dostupného z hlavního serveru ÖBB www.oebb.at, který je přirozeně zase k nalezení mezi odkazy na www.cd.cz.
 
Protože vlastní vodní elektrárny bylo nutné v souvislosti se vzrůstající spotřebou podpořit dalšími zdroji, bylo přikročeno k výstavbě měničových stanic s úhrnným instalovaným výkonem 375 MW, které umožňují i vratný přenos energie (tab. 3).
 
V současnosti měničové stanice pokrývají podle údajů základní spotřebu v rozsahu 42 %. Protože obecně železnice je z hlediska energetické sítě ten nejnevděčnější odběratel – zejména v ranní a podvečerní špičce v pracovních dnech, je odběrový diagram velmi nevyrovnaný. Navíc charakter převážné většiny rakouských tratí je horský. Pět z těchto tratí jsou potom tratě magistrální s velmi hustým provozem a těžkými stoupáními. Jsou to jmenovitě traťové úseky mezi:
  • Gloggnitz a Mürzzuschlag přes Semmering,
  • Tauernbahn mezi Bischofshofenem a Mallnitz (s možností kyvadlové přepravy silničních vozidel),
  • Brennerbahn z Innsbrucku na Brennerský průsmyk,
  • Arlbergbahn z Innsbrucku do Bregenzu/Buchsu,
  • Pyhrrnbahn z Linze do Leobenu.
Energetické špičky ze zátěže při průvozu těžkých vlaků po těchto tratích navíc v kumulaci s ranní a odpolední špičkou způsobené předměstskou dopravou okolo větších měst jsou operativně kryty právě vodními elektrárnami. Vodní elektrárny obecně mají dobu přifázování v řádu minut a vysokotlaké elektrárny s Peltonovými turbinami potom opravdu v desítkách sekund. Celý systém je nyní centrálně řízen ze zcela nového dispečinku v Innsbrucku.
 
ÖBB tak zřejmě mohou sjednávat s energetickými podniky výhodné smlouvy o průběžných dodávkách elektrické energie takřka konstantního výkonu, zatímco draze zpoplatňované špičkové dodávky jsou schopny krýt z vlastních elektráren špičkového charakteru, byť to představuje „jen“ 30 % vlastní spotřeby.
 
Další výhodou je úplné propojení s napájecími soustavami švýcarských (SBB/CFF/FSS) a německých (DB) železnic. Těsná spolupráce dispečinků umožňuje operativní oboustrannou výpomoc, výměnu energie podle okamžité potřeby a samozřejmě zálohování v případě poruch a výpadků.
 

Soustava Stubachtal

 
Nejedná se jenom o jednu viditelnou přehradu, ale o celý systém propojený štolami a tlakovým potrubím. Vedle výkonné čtyřsedačkové lanovky vedoucí z Enzigerboden přes mezistanici Grünsee k Rudolfshütte vede jiná kabinová lanovka opět s logem ÖBB ve dvou úsecích přes přehradu Tauernmoossee jiným směrem opět k Rudolfshütte. Zde se nachází velice zajímavé informační středisko s názvem ÖBB Bahnstrom, jehož návštěvu lze při volném vstupu jenom doporučit. Tak výrazně nepřehlédnutelná přehrada s nezvykle tvarovanou a na první pohled nikterak vysokou tíhovou hrází využívající vhodně tvarovaného terénu a mohutnou morénu vytváří opravdu velké jezero. Tato hráz je svou délkou 1 100 m nejdelší přehradní hrází v Evropě. Přehrada není tak starého data – postavena byla v roce 1974. Její současný objem 21 mil. m2 sbírá vodu z plochy 91 km2 vysokohorského ledovcového terénu nejvyšší rakouské horské skupiny okolo Grossglockneru. V současnosti je ukončena příprava dalších stavebních záměrů, jejichž dokončení je plánováno v roce 2013 a které tuto kapacitu mají více než zdvojnásobit až na 55 mil. m2!
 
První elektrárna Stubach I – nyní Enzigerboden, ovšem byla zprovozněna již v roce 1926, Schneiderau v roce 1942 a údolní Uttendorf v roce 1950. Soustava tlakových štol a potrubí, která jsou místy zřetelně vidět ze serpentin stoupající horské silnice, byla postupně rozšiřována, a tak byl neustále zvyšován výkon celé elektrárenské skupiny současně se zajištěním co největšího množství vody z tajících ledovců. Soustava Stubachtal tří spolupracujících elektráren představuje nejmocnější energetický zdroj energetického hospodářství ÖBB s instalovaným výkonem v současnosti 208 MW. Dokáže krýt z 50 % špičkovou spotřebu celé rakouské železniční sítě.
 

Závěr

 
V srpnu 2003 došlo k onomu opakovanému newyorskému blackoutu. V současné době až nekritického zbožštění neviditelné ruky trhu se skloňováním pojmů jako obchodní případ, rychlá návratnost investic a neustálé snižování vlastních nákladů na úkor spolehlivosti a zálohování všech článků (nejen) energetických soustav mi nemohly neuniknout promyšlená a generacemi uskutečňovaná řešení právě s ohledem na dlouhodobé, v řádu desítek let dostavující se příznivé výsledky a v neposlední řadě také s ohledem na ekologii. Přece jenom státní monopol může být také občas k něčemu dobrý.
 
Obr. Podíl na dodané trakční energii
 
Tab. 1. Vlastní elektrárny ÖBB
Tab. 2. Soustrojí ÖBB instalovaná ve vodních elektrárnách veřejných sítí
Tab. 3. Měnírny 50 Hz/16,7 Hz