Voda, tekoucí údolím, vykonává jako každé padající těleso určitou práci. Již v starověku využíval člověk energie proudící vody k pohonu. 3000 let před Kristem shledáváme se se zařízeními na způsob vodních kol na Nilu a v údolí řek Tigridu a Eufratu, která sloužila Egypťanům a Asyřanům k mletí obilí nebo k čerpání vody a zavodňování. Podobně tomu bylo za doby řecké a římské. Zařízení taková však nenabyla zvláštního významu, a to proto, že bylo jednak všeobecné vzdělání vůbec a ve strojnictví zvlášť na nízkém stupni a jednak byl nadbytek otroků, kteří pracovali zadarmo. Ve středověku lze již přece pozorovati určité zdokonalení, avšak ač nacházíme mnohá vtipná zařízení, přece uznáváme, že nebyla pro trvalý provoz způsobilá. Nicméně různé druhy konstrukcí daly podnět k prvním úvahám o práci vody pomocí vodních kol. Po úvahách o vodním kole v klidu v r. 1600 přešlo se k úvahám o vodním kole v pohybu. Deparcieux r. 1753 dokazoval výhody kol na vrchní dopad vody oproti kolům na spodní dopad, a to hlavně ztrátami energie při nárazech vody. Kola na vrchní dopad nabývala převahy. Současně s vývojem vodních kol pokračovaly i vodní stavby, jichž je pro využití vodní energie zapotřebí.

Roku 1750 Segner (z Göttingenu) na svém vynálezu, zvaném „Segnerovo kolo“, prakticky využil nového prvku – reakce vody. Tím dán základ ke konstrukci přetlakových turbin.

Slavný Bernouli r. 1730 ve své hydrodynamice a matematik Euler 1751 až 1754 dali podnět k první theorii o vodních motorech. Euler zdokonalil Segnerovo kolo tím, že k oběžnému kolu přiváděl vodu kanálem, čímž rozřešil otázku rozváděcích zařízení (nynějšího rozváděcího kola).

Roku 1825 sestavil Poncelet (kapitán dělostřelectva) vodní kolo, zvané po něm Ponceletovým. Dalším důležitým pokrokem v praktickém využití vodních motorů je rok 1827, kdy francouzský inženýr Fourneyron sestrojil turbinu radiální přetlakovou s vnitřním tokem. Byla to první v praksi použitelná turbina, zvaná po vynálezci Fourneyronovou. Kdežto u předchozích zařízení se nedalo mluviti o dobré účinnosti vodních motorů, bylo tímto objevem dosaženo až 80 %, při čemž regulace mezi rozváděcím kolem přívodným a oběžným byla velmi snadná. Turbina toho druhu je uložena v technickém museu mnichovském.

R. 1837 ohlásili mechanikové Henschel a Sohn v Kaselu patent na axiální přetlakovou turbinu, která neměla tak dobré regulace jako turbina Fourneyronova, ale zato výhodu, že mohla pracovati se savkou. Mohla býti vystavěna nad spodní vodou vodního díla a tím se dalo lépe využíti daného spádu. Tato turbina byla známa pod jménem „Jonvalova“ se svislou osou a užívalo se jí hlavně v Německu až do konce minulého století.

Současně s rozvojem této turbiny uplatňovala se Ponceletova myšlenka turbiny stejnotlakové; znamenitého výsledku docílil Zuppinger sestrojením kola (zvaného po něm kolem Zuppingerovým) se svislým hřídelem a částečným vnějším tokem. Voda byla přiváděna rozváděcí výpustí tečným směrem k obvodu lopatkového věnce, kterým protékala dovnitř kola.

R. 1851 sestrojil Girard první turbinu podle principu volného odvádění vody. Toho docílil tak, že „větral“ oběžné kolo rozšířením kanálku. Ježto se pak nemohla rovnotlaká turbina nacházeti ve střední vodě a pracovati za každého stavu vody, vynalezl zařízení, kterým přiváděl turbině stlačený vzduch a pomocí něho udržoval spodní hladinu ve správné vzdálenosti od kola turbiny. Tím se vlastně ukázala potřeba savky u tlakových turbin. Byla to tzv. turbina mezní, která tvořila přechod mezi turbinou rovnotlakovou a přetlakovou. Vadu odstranili o něco později profesor Rittinger a Knop.

Již r. 1846 vydal prof. Redtenbacher v Karlsruhe návod a theorii o stavbě vodních motorů, kde shrnul dosavadní zkušenosti a udal pravidla pro konstrukci různých druhů vodních motorů. Ve své knize uvádí turbinu radiální (voda teče do oběžného kola z vnějška dovnitř, snaží se ke středu a pak rovnoběžně s osou vytéká), které se dnes v principu užívá pro střední a malé spády. Jeho námět zůstal v Evropě bez povšimnutí. Zato v Americe došla myšlénka pochopení i zdokonalení. R. 1858 dal si Samuel Horod patentovati turbinu tohoto druhu.

Francis r. 1849 zdokonalil Fourneyeronovu turbinu a zkonstruoval radiální přetlakovou turbinu s vnějším tokem. Jest zajímavo, že turbina Howdova, resp. radiální turbina Fourneyeronova jest nazývána podle nejlepšího konstruktéra Francisovou. Turbina dává 80 i více procent účinnosti a byla nejvíce zdokonalována. Prof. Fink zkonstruoval otáčivé lopatky rozváděcího kola a usnadnil regulaci.

Dále pokročil ve stavbě turbin prof. Ing. Viktor Kaplan na německé technice v Brně tím, že i lopatky oběžného kola udělal pohyblivé.

Když se ukázala nevýhoda rychloběžných turbin, hlavně malá užitečná účinnost – 45 % – při polovičním přítoku vody, tedy značná ztráta energie, pracovalo se na zdokonalení, hlavně byl zmenšován počet lopatek souosého oběžného kola (turbiny propelerové). Bylo dosazeno velikého počtu obrátek, až dvakrát tak velikého jako u nejrychlejších turbin Francisových. Již dříve bylo známo, že lze zvýšiti účinnost, když se při částečném plnění přizpůsobí zúžení oběžného kola přivřenému kolu rozváděcímu. Kaplan toho docílil tím, že vykonstruoval souosé oběžné kolo (propeler) se čtyřmi otáčivými lopatkami, jež se dají otevírati a zavírati a tedy přizpůsobiti různým množstvím průtočným. Rozřešil tak problém, jak získati vodním motorem při zmenšeném průtoku vody ještě značnou účinnost. První turbina tohoto druhu – turbina Kaplanova byla postavena r. 1918.

Pro využití velkých spádů berou se kola nebo turbiny Peltonovy (1880, ing. Pelton, San Francisko). Jsou to vlastně kola o tečném střiku; bylo jich užito při spádech 20 až 1620 m2 a dosaženo jimi až 90% účinnosti. Oběžné kolo jest uzavřeno ve skříni a na lopatky zvlášť upravené stříká voda z výtokového otvoru (i z několika otvorů) v podobě paprsků nebo proudu, jehož mocnost se dá regulovati jehlou zasouvající se do výtokového otvoru.

Přítok vody do kol turbin lze regulovati přivíráním neb otvíráním lopatek kola rozváděcího (turbiny Francisovy a jiné) i lopatek kola oběžného (turbiny Kaplanovy). V obou případech to vykonávají stroje, zvané regulátory. Také v tomto směru zaznamenáváme veliké pokroky, a to jak u cizích, tak domácích konstrukcí. Mnoho v té věci udělaly závody Českomoravská-Kolben-Daněk (inž. Karásek).

Z našich firem stojí na předním místě, zmíněné továrny Českomoravská-Kolben-Daněk, dále Škodovy závody, Prokop a synové v Pardubicích, jež vyrábějí turbiny Francisovy, turbiny Kaplanovy staví fa Ing. Storek, továrna v Brně.

Ač je tomu více než 100 let, co byla vynalezena vodní turbina, přece k plánovité výstavbě vodních děl došlo teprve koncem minulého a počátkem nynějšího století. Podnětem byl pokrok v elektrotechnice. Generátory se mechanická síla vodní turbiny převádí na elektrickou. Elektrickou energii, na určitém místě vyrobenou, lze pak dopravovati vedením na velké vzdálenosti.

R. 1882 na mezinárodní elektrotechnické výstavě v Mnichově bylo demonstrováno, že lze převáděti stejnosměrný proud o napětí 2000 V na vzdálenost 57 km (z Miesbachu do Mnichova). R. 1891 na výstavě ve Frankfurtě nad M. byla vedena elektrická energie, vyrobená na Neckaru u Lauffen ve formě střídavého proudu o napětí 30 000 V (velikosti 200 kW) ze vzdálenosti 175 km k pohonu elektromotorů do Frankfurtu. Dnes se staví dálkové vedení na napětí 400 000 volt. V budoucnosti se snad podaří přenášeti elektr. energii bez drátů.

Vodní motory jsou stroje, pohybované vodou, které vykonávají různé práce. Jednotkou pro měření výkonu jest podle čsl. normy 1 kW = 102 m kg/sek. Protéká-li tokem Q m3 vody za vteř., jest ideální vodní výkon při H metrech spádu dán výrazem:

N = 1 000 Q x H/102 = 9,9 Q H kilowattů

Skutečný výkon na hřídeli vodního motoru jest dán výrazem: Ns = 9,9 Q H x η, při čemž η jest číslo menší než 1 (u vod. kola η = 0,2 – 0,8, u turbin η = až 0,95). Jednotka pro vodní energii jest 1 kWhod = 367 000 mkg. Podle odhadu z r. 1923 (Dr. Ing. Leinera) je využitelna vodní energie celého světa ve vodních výkonech 671 mil. kW. Zásoba uhlí světa je 5,104.000.000 tun. Vezme-li se za základ roční těžba uhlí celého světa z r. 1927, která byla 1.276 mil. tun, budou zásoby uhlí vyčerpány za 4000 let.

V přirozeném korytu toku se práce vody stravuje. Voda unáší splaveniny, štěrk a písek, které jinde zase ukládá, podemílá a strhává břehy atd. Umění inženýrské spočívá v tom, že dovede omeziti toto přirozené stravování energie a při tom získati volnou energii pro své účely. Toho se docílí buď a) vzedmutím hladiny toku nebo b) odvedením vody svodem.

V prvém případě zvětší se zdymadlem průtočný profil a zmírní se rychlost vody, čímž se docílí menších ztrát. V druhém případě volí se umělý svod o stejnosměrném profilu, který se vede nejkratší cestou mimo zákruty toku k místu využití. Často se stane, že se sbližují dva toky, z nichž údolí jednoho leží výše, než údolí druhého, takže převedením vody jednoho toku do údolí toku druhého získá se spád, jehož možno využít. Jsou tedy zpravidla nutné k využití vodních energií tyto stavby:

  1. jez (zdymadlo, hráz, přehrada, atd.), jimž se voda toku vzedme do požadované výše;
  2. náhon (strouha, štola, potrubí, vedení atd.), odbočující nad jezem, kterým se vzdutá voda přivádí ke stanici s vodním motorem;
  3. silotvorná stanice se vším strojním, po případě elektrickým zařízením;
  4. odpad (strouha, štola, potrubí, vedení atd.);
  5. někdy i jiné stavby, jako přemostění (u dlouhých kanálů), odvodnění, shybky, propustky atd.

Jez za normálních poměrů nedovolí, aby se voda dostala do spodního řečiště, nýbrž aby byla odvedena ke stanici. Jezem se zmírní rychlost vody, takže se těžší hmoty vodou unášené usadí nad jezem. Aby se do náhonu nedostal písek neb ostatní splaveniny, nebo spodní led, opatří se dno náhonu na počátku zvýšeným prahem. Plovoucí předměty zadrží se před vtokem do náhonu ponořenou stěnou, zpravidla svislou, nebo hrubými mřížemi, zvanými česle (česlice, brlení). Hmoty usazené před jezem nebo zadržené prahem neb česlemi se propláchnou propustí do spodní vody pod jezem. Jemný písek, kal neb bahno, které se dostanou přece do náhonu a mohly by se lopatky turbin vybrušovati, zachytí se za vtokem v usazovací nádrži, z níž se proplachují kanálkem do řečiště pod jezem. Vtok opatří se stavidly, jimiž lze přítok vody do kanálu podle potřeby upravovati, popř. úplně zastaviti.

Náhon před stanicí s vodním motorem se opatří zvýšeným prahem s jemnými česlicemi, které zdržují hmoty, jež se do náhonu dostaly. Ještě před česlemi po straně se zařídí přepad, přes nějž přepadá přebytečná voda, nebo která neodevzdala svou energii vodním motorům. Přepadající voda svádí se žlabem (zvaným jalovým) do spodní vody pod stanicí. Za česlicemi umístí se stavidla, kterými se má upravovati přítok vody k motorům. Hmoty, usazené před prahem česlic nebo česlicemi zadržené, propláchnou se postranní výpustí se stavidlem do jalového žlabu. Voda, přitékající k vodním motorům, odevzdá jim svou energii a padá do savek pod motory, odkudž se svádí odpadem do spodního toku. Často odpadne dlouhý svod (náhon a odpad) tím, že se stanice umístí přímo u jezu, kde se koncertuje celý spád. Při velkém spádu přivádí se voda k vodním motorům potrubím a vtok se upraví podobně, jak shora bylo naznačeno. Je-li přívod vody od místa jímání k potrubí delší, vkládá se mezi přívod a potrubí vodní komora, která tlumí vlnění vody, vzniklé při náhlém uzavření turbin, a vyrovnává přítok a odběr vody. Výškový rozdíl hladin v horním a spodním toku, tzv. hrubý či celkový spád, se zmenší, poněvadž musí překonávati odpor při zúžení, rozšíření, zakřivení toku, tření atd., takže skutečně se u vodních motorů využije jen spádu, zmenšeného o tyto ztráty, zv. spádu užitečného. Užitečný spád není stále stejný, ale mění se podle průtoku, tj. podle množství vody, protékající vtokem. Za velké vody jest jiný než za malé. Zpravidla se buduje stanice na střední průtok, tj. na průtokové množství, jež protéká tokem po větší část roku, při čemž se ovšem hledí na to, aby výrobní cena získané energie byla co nejnižší.

Průtočné množství vody je u našich toků velmi proměnné. Příčinou toho je podnebí a s ním spojené množství srážek vodních a vlastnosti zemského povrchu, ze kterého voda do toku stéká (povodí). Na různých místech toků se měří, kolik vody odteče za vteřinu, a konají se pozorování o průběhu odtoku vody ve vodočetných (limnigrafických) stanicích; pozorování zpracovávají příslušná hydrograf. oddělení. R. 1928 bylo v ČSR 720 vodočetných stanic na povrchových tocích, z nichž limnigrafů bylo 109. Výsledky, jež bývají uveřejňovány ústavem hydrologickým, poskytují nezbytný podklad pro využití vodních energií na tocích v ČSR.

Naše toky v nižších polohách mívají velkou vodu zpravidla na jaře, kdy nastává tání sněhu a ledu, a malou vodu v létě. Mohou však nastati případy velkých vod i v jiných ročních dobách, zvláště v létě po velkých srážkách.

Ve vyšších polohách jest tomu obráceně. V zimě dávají toky málo vody a pozvolné tání sněhu ledu zdržuje odtok vod; načež vydatné srážky v létě dodávají více vody. Toky, které sbírají vodu s nízkých i vysokých povodí, mívají povahu obou, tj. dvojí velkou vodu a jednou malou v roce. Velké vody škodí, proto jest snahou zachytiti je v přirozených neb umělých nádržích, jezerech atd. a vypouštěti je v dobách sucha tak, aby sloužily k užitku obyvatelstva. U nádrže se využívá vodní energie, která má značnou výhodu oproti vodní energii na tocích průběžných.

Čím více vody jest v nádrži nashromážděno a čím vyšší je spád, jehož se využívá, tím lepší jest tato vodní energie, neboť může pracovati v době, kdy je energie nejvíce potřebí, a naopak může výrobu její zastaviti, po případě snížiti, když není poptávky po energii. Při tom nemusí ani kapka vody přijíti na zmar. Stanice mů že míti vodní motory o velké výkonnosti, aby vyhověla největší potřebě, tzv. vrcholné výkonnosti (špičkové).

Často se stává, že ve stanici, umístěné na toku, nedá se vodní energie v určitých hodinách (v noci, v poledních přestávkách, o nedělích a svátcích) spotřebovati a přes jez přetéká voda nevyužita. Naproti tomu opět v jiné době denní se energie nedostává. Pro takové případy se zvláště hodí nádrž akumulační. Kde jí nelze zříditi, doporučuje se přečerpávati vodu pumpami do vysoko položeného reservoiru, což obstarají vodní motory, místní stanice (v noci v přestávkách atd.) nebo též jiné zdroje energie. Voda z reservoiru se pak pouští tímtéž potrubím, jímž byla vyčerpávána do výše, na turbiny, konstruované na vysoký spád v téže stanici, a zde vyrobené energie pak se upotřebí tu, kdy je jí zapotřebí (vodní akumulátor).

Třebaže vodní energie sama bývá u nás nejčastěji zadarmo, jest řešení otázky, zda vybudovati hydrocentrálu či parní elektrárnu, vázáno hlavně podmínkou, aby se výrobou elektrické energie z nového zdroje docílilo lepších a levnějších podmínek pro jeho další vývin.

Výrobní cena vypočítá se z celkového nákladu, kterého vyžaduje vybudování podniku. V nákladu jsou zahrnuty: A) práce přípravné (měření terénu, vyhotovení projektu, zakoupení pozemku, geologické výzkumy půdy, získání vodního práva, zkoumání spodních vod atd.). B) Výdaje spojené se stavbou (zemní práce, vodní stavby, pozemní stavby, strojní a elektr. zřízení). C) Výdaje na službu kapitálovou z investice po dobu stavby až do úplného jejího dohotovení, tzv. interkalární úroky.

Jsou-li náklady na vybudování vodního díla o výkonnosi N kW, sub. A), B), C) uvedené, K Kč, jest potom pořizovací náklad na 1 kW K/N.
To dává číslo v korunách, které slouží k porovnání nákladnosti té či oné vodní energie. Před válkou se počítalo, že pořizovací cena 1 kW v hydroelektrárně je průměrně 1 360 K. V parní elektrárně byl pořizovací náklad mnohem menší, 200 až 820 K. Dnes pohybuje se cena 1 kW mezi 2720 až 13 600 Kč. K výrobní ceně nutno započítati veškeré roční výdaje, k nimž náleží: 1. Úrok, úmor a obnovy (odpisy) provozního kapitálu. Obnova (odpis) nahradí ztrátu, vzniklou opotřebením zařízení, která se zase řídí dobou trvání předmětu; tak pro pozemní stavby béře se 50 let, pro vodní stavby 50-90 let, pro strojní a elektrické zařízení 10-25 let. 2. Služné a mzdy zřízenců, zaměstnaných v podniku na využití vodní síly. 3. Náklad na potřebné hmoty, jako: oleje, čisticí hmoty, mazadla atd. 4. Náklad na udržování a opravy vodního díla. 5. Různá vydání, jako: osvětlování, otop, pojištění proti požáru, proti poškození strojů, daně, nemocenská pokladna, pensijní příspěvky, kancelářské potřeby, telefon, správní výdaje atd.

Roční výdaje v podniku na využití vodní energie nebývají tak vysoké jako u tepelného zdroje stejné velikosti, kde padá na váhu palivo.

Ve Francii byly vodní síly již za války předmětem největší pozornosti. Země má okrouhle 8,5 mil. kW (při průtoku 33 % roční doby, nebo 6,3 mil. kW při průtoku 50 % celkového bohatství vodní energie. Z vodního výkonu 6,3 mil. kW připadá na Pyreneje 1,4 mil. kW (2 mil. k. s.), na centrální massiv 1,4 mil. kW (2 mil. k. s.), na Alpy asi 2,8 mil. kW (4 mil. k. s.) a ostatní na zbývající kraje Francie. Před válkou měla Francie instalováno asi 525 000 kW (750 000 k. s.). Roku 1926 bylo postaveno okrouhle vodních děl na 1 204 mil. kW, z čehož připadlo 5/8 na díla větší než 1000 kW. Podle programu má býti do konce roku 1934 vybudováno staveb na 3 mil. kW.

Připravují se veliké podniky na využití vodní síly v souvislosti s plavbou, a to: 1. na kanále, projektovaném mezi Štrassburkem a Basilejem na levém břehu Rýna, kde lze získati as 560 000 kW; první hydrocentrála buduje se u Kembs (140 000 kW) as 7 km na s. od Basileje. 2. Využití vodní síly Střední Dordogne, které dají as 180 000 kW. 3. Využití Rhôny od Ženevy až po ústí do moře ve smyslu zákona, jejž vydala francouzská vláda v roce 1919; zde by se dalo využíti as 630 000 kW; první hydrocentrála byla vybudována u Pougny-Chancy o výkonu okrouhle 30 000 kW.

Roku 1926 bylo vyrobeno ve Francii 4,74 miliard kW hod. z vodních elektráren a 6,53 miliard kW hod. z parních elektráren. Elektr. energie se rozvádí pomocí elektrovodní sítě po celé Francii a slouží k elektrizaci drah, k pohonu průmyslových závodů, k osvětlování, topení atd.

Švýcary jsou země velmi bohatá na vodní toky. S hlediska vodního hospodářství jsou poloha, povrch a podnebí její velmi příznivy pro využití vodní energie. Pramení zde nejdůležitější toky západní a střední Evropy. Vysoké hory, pokryté ledovci, o rozloze 2172 km2, jež napájejí toky, dále velká jezera v okrouhlém plošném výměru 2 100 km2, která vyrovnávají protékající vody, jsou samou přírodou dané příznivé podmínky pro využití vodní síly. Celkové bohatství vodních energií se odhaduje na 4,2 mil. kW.

Nejlépe zobrazují vývoj ve výstavbě vodních elektráren tato čísla: v letech 1891-1900 bylo každým rokem instalováno průměrně 8 400 kW, v letech 1901-1910 bylo každým rokem instalováno průměrně 27 090 kW, v letech 1919-1920 bylo každým rokem instalováno průměrně 43 400 kW, v letech 1921-1929 bylo každým rokem instalováno průměrně 79 100 kW. Dnes i poslední dům ve Švýcařích používá elektrické energie vyrobené z vodní síly.

Staví se vodní elektrárna na LImatu, výtoku z jezera Curyšského ve Wettingen (blíž Badenu). Při užitečném spádu 23 m a průtoku 120 m3/S získá se 20 000 kW s roční výrobou 130 mil. kWh. Kromě toho byly vybudovány v. el. na Rýně: u Augst-Wyhlen, Rheinfelden, Laufenburgu, Eglisau, Ryburg-Schwörstadt a staví se u Albruck-Dogern.

Norvéžsko má celkové bohatství vodních energií asi 12 mil. kW takřka nepřetržitě po celý rok. Až dosud bylo vybudováno asi 1,7 mil. kW (dle údajů z r. 1928), z čehož největší část, asi 0,74 kW, připadá na elektrárny a asi stejná část na elektrochemický a elektrometalurgický průmysl. Menší část (150 000 kW) na dřevní průmysl a zbytek na ostatní. Stavba vodních děl byla uskutečněna v posledních 30 letech. Velké vodní elektrárny byly postaveny na největší řece Glomenu. Vodní elektrárny Rjukan I., II. náleží největšímu koncernu průmyslovému v Norvéžsku: Norvegian-Hydroelektric-Nitrogen Compagny, která disponuje celkem 365 000 kW ve svých výrobnách. Chemické závody jsou u hydrocentrál na 2 místech: v Nottoden a Rjukanu. Původně vyráběl se dusík (a dusíkaté látky) podle methody Birkenland-Eyde. Nyní provedena byla rekonstrukce podle systému prof. Habera (I. G. Farbenindustrie). Raanaasfos má jezové pole, zahražené válcem o světlosti 45 m. Podobná konstrukce provedena byla na Neckaru u Ladenburgu. Jsou to dosud největší válcové jezy na světě.

Celkové bohatství vodních sil Švédska odhaduje se na 12 mil. kW (po celý rok nepřetržitě 5 mil. kW). V r. 1920 mělo Švédsko instalováno v parních a vodních elektrárnách celkem 1,210 000 kW, z čehož připadalo na vodní síly 935 000 kW; na počátku roku 1929 bylo instalováno ve vodních silách 1,100.000 kW. Při využití 4 800 hodin za rok dalo by se vyrobiti 5,2 miliard kWhod. Skutečně bylo vyrobeno 4,85 miliard. Počítá se, že do roku 1940 stoupne konsum na 8,5 miliard kWhod. Největší část el. energie připadá na chemické a elektro-thermické průmysly. Elektrisace drah jest zde v počátku. „Kungl. Vattenfalsstyrelsen“, Královská správa státních vodopádů řídí akci v tomto směru. Správa tohoto úřadu má 5 členů, jmenovaných z odborníků, jejichž kvalifikace jest předepsána. Jeden z nich jest předsedou (generální ředitel). Členové tito nejsou státními úředníky. Podle nynějšího složení jest jeden civilní inženýr, jeden průmyslník, jeden právník (specialista na právo vodní) a jeden zástupce venkovských zájmů.

Největší vybudovaná hydroelektrárna o spádu 32 m leží na řece Göta Älv. u místa, nazvaného „Trolhättan“. V ní jest instalováno 13 Francissových turbin o celkovém výkonu 121 000 kW, při množství vody až 900 m3 vteř. Roku 1928 bylo v ní vyrobeno 837 mil. kWhod.

Skoro 50 % zemědělství Švédska jest připojeno na elektrizační síť, která dodává proud též průmyslu a pro pohon drah Götteborg-Stockholm a Riksgraensbanan.

Švédsko exportuje elektrickou energii do Dánska. Tramvaje v Kodani jsou poháněny švédským proudem pomocí podmořského kabelu, položeného přes Oresund.

Německo má podle odhadu při průtoku po 90 % roční doby asi 3,3 mil. kW, nebo při průtoku 32% as 6 mil. kW ve vodních energiích. Z toho asi polovina připadá na Bavory, ostatní pak z největší části na Prusko, Würtebersko, Badensko, Sasko a jiné. Po válce vyvinula se v Německu, zvláště v Bavořích, neobyčejná činnost ve výstavbě vodních elektráren v souladu s hospodářskými plány řek. Na základě úvah národohospodářských došlo k přesvědčení, že bude pro Německo nejlépe vybudovati hydroelektrárny a současně s nimi, po příp. později, budovati vodní cesty. Proto se utvořily veliké společnosti a postavena řada hydrocentrál.

Až dosud jest vybudováno (podle stavu z r. 1930) v Německu 2 mil. kW, z čehož připadá nejvíce na Bavory 0,72 mil. kW.

V Itálii vzrostlo obyvatelstvo za 55 let (1870-1925) ze 27 na 42 milionů na rozloze 300 000 km2.

Sever Itálie, lemovaný vysokými horami s ledovci, a jih se hřebenem Apenin skýtají výborné podmínky pro využití vodních energií. Sever dává nejnižší stavy vody v zimě a jih v létě; oba systémy jsou rozdílné povahou, podobně jako na severu převládá průmysl na jihu zemědělství. Celkové bohatství vodní energie se odhaduje na 5,6 mil. kW.

Do počátku r. 1926 bylo vystavěno nebo se dostavovalo 133 přehrad (93 hotových, 40 ve stavbě) o celkovém obsahu 656 mil. m3 s hydrocentrálami, jejichž celkový výkon se odhaduje na 600 000 kW.

Rakousko. V Rakousku se jeví potřeba krýti vodními silami asi 630 000 kW (900 000 k. s.) středního výkonu. Počítá se, že by za 15 let mohlo býti této cifry dosaženo, když by se každým rokem vybudovalo asi 42 000 kW (60 000 k. s.). Třeba že každým rokem nepřibývá 42 000 kW, jak bylo podle programu zamýšleno, jest činnost ve výstavbě vodních sil v Rakousku veliká.

Elektrická energie, vyrobená v hydrocentrálách, slouží k elektrizaci země, drah a průmyslu. Celkem se odhaduje, že Rakousko má as 3 mil. kW ve vodních silách. Z toho dosud je vybudováno asi 500 000 kW, z čehož připadá na dobu poválečnou asi 200 000 kW. Je asi 23 000 závodů na využití vodních sil, z toho nejvíce připadá na síly menší než 5 k. s. Asi 2700 vodních děl má výkon přes 20 k. s., z toho jest asi 800 elektráren.

Bohatství vodních sil ve Španělích se odhaduje na 5 mil. kW (při průtoku 32 % roční doby), z čehož konsentováno bylo asi 3,08 mil. kW. Až do počátku r. 1917 bylo vybudováno okrouhle 518 700 kW. Od 1. ledna 1927 bylo započato se stavbou asi 1 400 000 kW. Vodní energie slouží k soustavné elektrizaci státu a k pohonu drah.

Využití vodní síly ve Spojených státech severoamerických. Podle statistiky z roku 1925 bylo instalováno v centrálách Ameriky pro všeobecné zásobování elektrickou energií: v parních strojích 0,98 mil. kW, v parních turbinách 7,4 mil. kW, ve výbušných motorech 0,21 mil. kW, v hydrocentrálách 7,0 mil. kW. V hydrocentrálách jest započteno také využití vodní síly vodopádů Niagarských, kdež jest instalováno 0,392 mil. kW.

Ukazuje se, že vodní síly získávají převahu nad ostatními zdroji elektrické energie. 90 % centrál vyrábí střídavý proud a 10 % proud stejnosměrný. V každém státě jest sestavena zvláštní komise (hydro-elektric power commission), která hájí veřejné zájmy proti soukromým podnikům, vyrábějícím elektrickou energii. Jedním z nejdůležitějších úkolů této společnosti je upravovati cenu proudu v zájmu veřejném. Komise dohlíží na to, aby výše příjmů za prodej proudu kryla výdaje za provoz, udržování, obnovu a správu podniku, jakož i službu kapitálovou (úrok a úmor). V případě, že by stoupaly příjmy rychleji, než jest potřebí na splácení obligací, snižují se ceny proudu.

Průmysl platí energii jednak za výkon, jednak za práci. Snaha Spoj. států je, zelektrisovati farmy; 15 státních komitétů s vládním departementem pracují na řešení této otázky.

Vodní energie vodopádů niagarských využívá společnost Niagara falls Power Company; přepadá zde ještě mnoho vody nevyužité (as 4,2 mil. kW dalo by se zde instalovati). V roce 1924 bylo vybudováno dalších 147 000 kW, 3 à 49 000 kW ve třech turbinách, čímž společnost dosáhla již největšího využití, jež podle smlouvy mezi Spojenými státy a Kanadou bylo možno.

Společnost podala Spojeným státům (vládě) tento návrh: Část vodopádů, jež leží v proudnici a jejíž střed tvoří říšskou hranici, rozbijí skály, takže jich každoročně ubývá o několik stop. Dříve nebo později bude nutno provésti zabezpečovací práce v těchto místech, které nezvýší přírodní krásy těchto vodopádů.

Společnost jest ochotna nepozorovatelnými stavbami tuto část vodopádů upraviti tak, aby skály netrpěly, ovšem v případě, že vláda ponechá využití vody společnosti. Velkoindustrie platí za kWhod. ¼ centu = asi 8 hal.

U zmíněných 3 turbin po 49 000 kW je spád vody 66 m, hltnost každé turbiny 110 m3/vt. Průměr spirály činí 14 ½ m. Oběžné kolo váží 52 tun. Stator generátorů váží 400 tun, rotující části turbiny a generátorů 500 tun. Nejvyšší bod generátoru je 27 m nad dnem šachty turbinové. Poněvadž se tu vyrábí mnoho laciného proudu, vznikly v okolí veliké průmyslové závody, např. v městečku Buffalo papírny, na výrobu karborunda, dusíkatých látek, mazadel, strojů a kovů, na automobily, mlýny atd. 2 míle dlužno jeti mimo tyto budovy, než se dostaneme k lidským obydlím.

Celkem je možno instalovati ve Spojených státech 26,67 mil. kW při vodě 90% (tj. trvající 90 % roční doby) nebo 41,419 mil. kW při vodě 50%. Počátkem ledna 1931 bylo využito 8,507 200 kW. Amerika vynikla ve výstavbě přehrad a hydrocentrál ponejvíce z litého betonu.

Kanada. Kdežto v Evropě vzrostl za 6 let (1920-1926) počet kW vybudovaných sil ze 2,94 mil. kW na 9,17 mil. kW, tj. o 47 %, a ve Spojených státech ze 2,66 mil. kW na 8,17 mil. kW, tj. o 48 %, v Kanadě stoupl ze 1,497 mil. kW na 3,189 mil. kW, tj. o 88 %.

Československo. Třebaže republika Československá jest na vodní toky bohatá, má tu nevýhodu, že v dobách sucha dávají toky málo vody, kdežto v periodách dešťů, tání ledu a sněhu nadbytek čímž jsou způsobovány mnohé škody. Toky nemají přirozených vodopádů, velkých jezer a ledovců, které by odtok vody přirozeně regulovaly. V některých krajích jsou vhodná místa, kde by bylo možno pomocí přehrad zříditi umělé nádrže a jimi tlumiti přívaly velkých vod a nepravidelný tok vody vyrovnávati. Současně zmírniti zhoubné následky povodní, přispěti k účelnému zavlažování pozemků, zásobování obcí a měst pitnou a užitkovou vodou, zlepšiti stavy nízkých vod v dobách sucha a při tom přivésti též energii vod ku prospěchu jak široké veřejnosti, tak jednotlivců.

Rovněž lze s výhodou podniknouti stavby vodních děl na splavných řekách, kde z ohledů plavebních jsou vybudována nebo se staví zdymadla, např. na Labi, Vltavě atd., nebo v souvislosti s úpravami řek.

Z tabulky jest patrno, že z využitelných vodních energií okrouhle 1,2 mil. kW jest v 15,846 závodech s vodním pohonem využito okrouhle 222 700 kW, tj. celkem 18,63 %. Poznamenáváme, že Československo jest bohato na uhlí a to jak hnědé, tak kamenné. Zásoby uhlí se odhadují: a) kamenného na 8,8 miliard tun; b) hnědého 12,4 miliardy tun; dohromady 21,2 miliardy tun. Výroba el. energie z uhlí bývá v mnohých případech výhodnější nežli z vodních energií, takže v každém jednotlivém případě jest nutno sestaviti rozpočet nejlépe vyhovující.

S vodní energií jsou spjaty nejrůznější průmyslové podniky a živnosti. Nejčastěji to bývají mlýny na obilí nebo mlýny a pily, pily samotné, brusírny dřeva, papírny, přádelny a tkalcovny, bělidla a barvírny, též podniky na těžbu kovů a minerálů, na obrábění kovů (válcovny, slévárny, strojírny), na keramické zboží (kaolinové, porcelán, majolika, cihelny), na obrábění kůže (jirchy, barvírny, koželužny, továrny na obuv a řemeny), pro zpracování zemědělských plodin (škrobárny, lihovary, pivovary, sladovny, cukrovary, sýrárny) nebo na rozmělňování hmot (stoupy na živec, kámen, rudy, na mletí vápence, hlíny, kostí, na obrábění dřeva, soustružnictví, truhlářství, kartáče, dřevitá vlna, nábytek, dřev. zboží, parkety, hole, sirkárny, celulosy), lepenku. Jsou to i nejrůznější jiné specielní továrny: na tužky, hračky, pušky, hodiny, na barvy, na kyslík, sodovou vodu, vozy, na zpracování skla, korku, břidlice, různé chemikálie atd., nebo hydrocentrály, v nichž se vyrábí el. energie pro potřebu soukromou nebo pro soustavnou elektrizaci státu.

Nejvíce vod. energií připadá na hydrocentrály, a lze říci, že se podnikání v tom směru bude vyvíjeti, neboť se tak vytěží nejvíce energie. Výstavba jejich je spjata se soustavnou elektrizací státu, elektrizací drah, výrobou průmyslovou a zemědělskou. Vodní energie, jichž se má použíti pro soustavnou elektrizaci státu, buduje v první řadě stát, nebo stát a země, po případě smíšená společnost (stát, země, soukromníci) nebo též jen země, v druhé řadě pak soukromníci. Hydrocentrály, budované z veřejného jmění (státu, země), bývají pronajímány všeobecně užitečným společnostem, které vyrobenou elektrickou energii rozvedou rozvodnými sítěmi po oblasti, jejíž zásobování jim bylo svěřeno. Vodní síly bývají doplňovány kalorickými centrálami, takže se vytváří velkorysé hospodářství elektrickou energií. 

Jaké jsou výsledky do budoucna. V každém státě neb zemi je snaha vytěžiti co nejvíce ze zdrojů energie ať vodních či tepelných. Státy budují jak vodní elektrárny, tak i parní centrály. Jednotlivé zdroje elektrické energie zásobují pomocí elektrovodného vedení a příslušné transformace přilehlé kraje a nebo jsouce spojeny, navzájem zásobují celé oblasti, dodávajíce elektr. energii konsumentům, ať to jsou již průmyslové závody, či zemědělské, nebo města, či obce nebo jednotlivci. Velké hospodářství elektrickou energií vyžaduje pak zvláštních opatření a dává mnoho možností. Dnes dospělo se ve výstavbě dálkových vedení k napětí 400 000 volt. a lze dopravovati elektrické energie i na vzdálenost 1000 km. Vyskytla se tudíž myšlenka spojiti jednotlivé státy Evropy dálkovodnou sítí, hlavně místa výroby a místa spotřeby.

Na druhé světové konferenci o energii v Berlíně přednášel o této věci Ing. Dr. Otakar Oliven. Podle jeho návrhu šla by tři vedení od severu k jihu a dvě vedení od východu k západu.

První vedení – sj. – počínalo by v hydrocentrálách norských a odbočovalo by do Švédska. Šlo by přes Hamburk a Berlín do hnědouhelného revíru Německa a přes Halle, Mnichov a vodní elektrárny Alp do Milána a Janova.

Druhé vedení – sj. – by vycházelo z Calais a vedlo by přes Paříž-Lyon a hydrocentrály Rhônu na Avignon-Beziers, Barcelonu-Zaragosu-Madrid do Lissabonu.

Třetí vedení z Varšavy přes Katovice – polský uhelný revír, přes Československo do Vídně, dále po hydrocentrále rakouských a jugoslávských po dalmatském pobřeží až do Elbassanu v Albanii.

Čtvrté vedení by počínalo v Katovicích, kdež by bylo ve spojení s třetím vedením sever-jih, šlo by uhelným revírem, kde by bylo možno připojiti haličské petrolejové a naftové zdroje energie, přes Vratislav, dolnoslezskou pánev, přes Zhořelec a středoněmeckou pánev hnědouhelnou na Halle, kdež by se spojilo s první linií Sever-Jih, dále na Kasel-Koblenz, Trier, Remeš do Paříže, kdež by bylo připojení na třetí linii Sever-Jin.

Páté vedení z Rostova na Donu uhelnou pánví přes ALexandrovsk a Oděsu, ve které se projektuje tepelná elektrárna na nafty nebo minerální oleje kavkazské, přes Bukurešť, kde rovněž jsou zdroje naftové a minerálních olejů, s odbočkou do Cařihradu přes vodní síly Dunaje u Železných vrat přes Temešvár-Bukurešť na Vídeň, kdež se spojuje s linií třetí, dále přes Linec, Salzburg, hydroelektrárny alpské, Insbruck do Curychu, přes Švýcary a vodní elektrárny na Bern a Ženevu a odtud Francií do Lyonu, kdež se připojuje na vedení druhé sj.

Celková délka všech vedení by byla asi 10 000 km, s napětím 400 000 až 450 000 Volt.

Výhoda evropského dálkového vedení by byla, že by nastala nejenom výměna, ale i vyrovnání elektrické energie v dosavadních závodech a tím lepší jich využití, dále že by ladem ležící zdroje energie byly zužitkovány a konečně, že by byl dodáván laciný proud. Podle výpočtu činily by při transportu 450 000 kW a 5000 hod. využití výlohy dopravní na 1 kWhod. el. energie 1.1 pf. = 8,8 hal., v čemž jsou již započteny i výdaje na stanice přepínací, posunovače fásí atd.

Jak je viděti, jest další světový rozvoj v oboru vodních staveb pro využití vodní energie dán touto slibnou perspektivou.

Ing. Josef Wolf, Dvacáté století – století techniky, Nakladatelství Vladimír Orel 1932

Obr. Stavba Masarykova zdymadla na Labi u Střekova