hidroenergetski sustavi, nizovi hidrotehničkih građevina povezanih u funkcionalnu cjelinu, poglavito namijenjeni proizvodnji električne energije. Sastoje se od sustava za zahvat vode (brane kojom se formira uspor i akumulacija te ulazne građevine kojom se voda zahvaća i dovodi u provodnik), provodnika za dovod i odvod vode (kanala, cjevovoda i hidrotehničkih tunela) i strojarnice (hidroelektrane). Sustavno proučavanje vodnih snaga nekog područja započinje analizom hidroenergetskoga bruto potencijala, odn. ukupne energije voda koje se na tom području javljaju u prirodi s obzirom na neku referentnu ravninu, ne uzimajući u obzir gubitke na padu. Vodne snage mogu biti teoretski prisutne (vodna snaga oborina, otjecanja i vodnih tokova), teoretski raspoložive (snaga kojom raspolažu vodni tokovi nekog slijeva, ili šire, pri bruto raspoloživim padovima i srednjim protocima rijeka na odgovarajućim potezima), tehnički iskoristive (snaga koja se može iskorištavati današnjim standardnim metodama i tehničkim dostignućima) i ekonomski iskoristive (tehnički iskoristiva snaga koje je iskorištavanje ekonomski opravdano). Raspoloživi hidroenergetski potencijal na području pojedine države ovisi o geografskim obilježjima (potrebnom padu) i hidrološkim uvjetima (potrebnom protoku) pa nemaju sve države jednake mogućnosti iskorištavanja vodnih snaga. Praktično iskorištavanje vode dolazi u obzir tek njezinom koncentracijom u vodotocima. U skladu s tim energija oborina i energija otjecanja definiraju gornju granicu mogućeg iskorištavanja vodnih snaga.

Svaki vodotok nositelj je određene količine energije koja se troši na svladavanje otpora, eroziju, transport nanosa i sl. Iskorištavanje vodnih snaga temelji se na tehničkim intervencijama kojima se smanjuje rad vode u prirodi, stvara koncentrirani pad i tako oslobođena energija rabi se za obavljanje korisnoga rada, u ovom slučaju za pokretanje vodne turbine. Glavne su tehničke intervencije usporavanje toka izgradnjom brane i/ili derivacijskih građevina (kanala, tunela i cjevovoda) pod tlakom ili sa slobodnim tečenjem. Koncentrirana energija toka pretvara se na turbinama u mehaničku energiju koja se na generatoru potom pretvara u električnu energiju. Hidroenergija u današnje doba ima važnu ulogu u opskrbi električnom energijom. Jedini je obnovljivi izvor energije koji se može akumulirati i rabiti prema potrebi, a moderni hidroenergetski sustavi (HES) u pravilu su višenamjenski, odn. imaju važnu ulogu u upravljanju vodama te zaštiti od poplava i sprečavanju suša. Također, proizvodnja električne energije iskorištavanjem vodnih snaga ima osjetno manje utjecaja na emisije CO₂. U ukupnoj svjetskoj proizvodnji električne energije 2022. vodne su snage bile zastupljene s približno 1360 GW instalirane snage, a proizvedeno je 4298 TWh energije, što ih čini vodećim obnovljivim izvorom energije. U Europi je po instaliranoj snazi vodeća Norveška, s više od 32 GW instalirane snage, koja je iskoristila gotovo 100% svog hidroenergetskog potencijala, dok je u Hrvatskoj instalirana snaga 2,141 GW.

Hidroenergetski potencijal i razvoj hidroenergetskog sustava u RH

Glavnina vodnih snaga Hrvatske nalazi se na 13 većih vodotoka. Od toga su Drava, Sava, Kupa i Una vodotoci koji jednim dijelom teku kroz RH. Rijeka Trebišnjica nalazi se u BiH, no njezino je energetsko iskorištavanje najpovoljnije na padu prema obali Jadranskoga mora koja pripada RH. S obzirom na to da je iskorištavanje Trebišnjice ostvareno na taj način, dio potencijala koji pripada RH prikazan je kao dio hrvatskoga vodnog potencijala.

U Hrvatskoj postoji duga tradicija iskorištavanja vodnih snaga, isprva u mlinovima, pilanama, tkaonicama i industrijskim postrojenjima, te razvojem elektrifikacije za proizvodnju električne energije. Osim onih za proizvodnju električne energije, danas su drugi oblici iskorištavanja gotovo napušteni, te je napuštena i većina prije izgrađenih objekata koji propadaju. Hidroelektrane, tako i hidroenergetski sustavi u Hrvatskoj, imaju iznimno dugu tradiciju. HE Jaruga na Skradinskom buku na rijeci Krki u blizini Šibenika puštena je u pogon 1895., nekoliko dana nakon prve hidroelektrane u svijetu koja je proizvodila izmjeničnu struju na slapovima Niagare. Njezina izgradnja označila je početak energetskog iskorištavanja slijeva Krke, a može se smatrati i početkom razvoja energetskog iskorištavanja vodnih snaga u Hrvatskoj, odn. izgradnje hidroenergetskih sustava koja je najintenzivnija bila nakon II. svj. rata. Proizvedena energija prenosila se na udaljenost od 10 km, do Šibenika, za pogon mlinova, uljaru i gradsku rasvjetu. Godine 1903. izgrađena je nova HE Jaruga, a 1936. instalirana snaga povećana je na današnjih 5,4 MW.







Cetina je izrazito krška rijeka bujičnoga karaktera, koja svojim topografskim smještajem i raspoloživim vodnim količinama, zajedno s vodotocima svoga širega slijeva, predstavlja najveći energetski potencijal vodnih snaga u Hrvatskoj. HES slijeva rijeke Cetine najveći je hidroenergetski sustav u Hrvatskoj ukupne instalirane snage 961,4 MW. Najveći je energetski potencijal Cetine, gdje je iskorišten najveći pojedinačni pad korita rijeke, koncentriran u njezinu donjem toku. Ondje je 1912. izgrađena HE Kraljevac koja iskorištava pad slapa Gubavice. Sustavno iskorištavanje slijeva Cetine započelo je tek izgradnjom akumulacije Peruća. Bio je to pionirski pothvat naših inženjera kojim je u kanjonu Cetine uzvodno od Hrvatačkog polja izgrađeno prvo akumulacijsko jezero u krškom terenu. Uz tu akumulaciju, koja omogućava izravnanje voda Cetine i njihovo kvalitetno iskorištavanje na nizvodnoj energetskoj stepenici, izgrađena je 1960. HE Peruća snage 41,6 MW. HE Peruća je uspješno obavljala svoju funkciju do rujna 1991., kada je okupirana u Domovinskome ratu. Okupacija je trajala do siječnja 1993., kada je brana teško oštećena miniranjem. Do 1995. sanirana je i nadvišena za 1,5 m, čime su povećani volumen akumulacije i dopuštena radna razina. Obnovljena je 2008. te je snaga elektrane povećana na 61,2 MW. U HES-u Cetine glavninu energije proizvodi HE Zakučac, koje je prva faza snage 216 MW puštena u pogon 1962., a izgradnjom druge faze 1981. snaga je povećana na 486 MW. Ukupna instalirana snaga HE Zakučac nakon revitalizacije dovršene 2017. iznosi 576 MW. Izgradnjom HE Zakučac je HE Kraljevac, instalirane snage 46,4 MW, izgubila svoje prijašnje značenje. Između HE Peruće i brane Prančevići, mjesta zahvata vode za iskorištavanje na HE Zakučac, puštena je 1989. u pogon i HE Ðale snage 40,8 MW. Na području tog slijeva Cetine izgrađena je 1973. HE Orlovac, snage 237 MW, koja iskorištava vode širega područja slijeva koje uključuje Livanjsko polje i Buško blato. Nizvodno od brane Prančevići potkraj 2016. dovršena je izgradnja Male hidroelektrane agregata biološkog minimuna (MHE ABM) Prančevići snage 1,15 MW. Time je osiguran minimalni protok vode kako se ne bi narušila prirodna ravnoteža u vodotoku te je nizvodni dio cetinskoga kraja trajno sačuvao sve ljepote prirodnih kanjona i toka stare Cetine do ušća u Omišu.













HES Senj iskorištava hidroenergetski potencijal rijeka Like i Gacke na padu od 437 m od Ličke visoravni do Jadranskoga mora. U tom sustavu akumulacija Kruščica omogućava izravnanje voda Like koje se zatim, zajedno s vodama Gacke, sustavom kanala i tunela dovode na HE Senj (izgrađena 1965., instalirane snage 216 MW). Uz akumulaciju Kruščicu izgrađena je 1970. i pribranska HE Sklope. Osnovna je koncepcija HES-a Senj prevođenje vode Like u Gacku, dovođenje zajedničkim derivacijskim sustavom kroz Gacko polje i na primorsku stranu Velebita te energetsko iskorištavanje u HE Senj. Za dnevno reguliranje protoka za HE Senj služi kompenzacijski bazen Gusić polje, na zapadnome dijelu kojega se nalazi ulazna građevina tlačnoga tunela Gusić polje–Hrmotine koji dovodi vodu do vodne i zasunske komore gdje počinje podzemni tlačni cjevovod HE Senj kojim se voda dovodi do strojarnice smještene u podzemnoj kaverni na obali Jadranskoga mora.







HES Vinodol obuhvaća vodotoke Ličanku, Lokvarku, potoke Križ, Potkoš, Benkovac i Potok pod grobljem. Energetski se potencijal tih vodotoka iskorištava na glavnoj stepenici u HE Vinodol, smještenoj u Vinodolskoj dolini. Osnovna su mu obilježja velika visinska razlika između slijevnog područja vodotoka i smještaja strojarnice, te razmjerno male raspoložive količine vode sa znatnim varijacijama protoka tijekom godine. Planiranje izgradnje sustava započelo je 1937., a 1952. u pogon je puštena HE Vinodol snage 84 MW koja proizvodi glavninu energije. Tehničko rješenje HES-a Vinodol temelji se na zahvaćanju voda rijeke Lokvarke u akumulacijskom Lokvarskom jezeru i rijeke Ličanke u akumulacijskom jezeru Bajeru, izgradnji spojnog tunela između ta dva jezera i derivacijskog dovoda od Bajera do strojarnice HE Vinodol u Vinodolskoj dolini. Da bi se omogućilo bolje iskorištavanje voda Ličanke, 1957. izgrađena je prva Crpna hidroelektrana (CHE) Fužine koja prebacuje višak vode Ličanke u Bajer, pa tako to jezero djelomično regulira i vodne količine Ličanke. U razdoblju malih protoka iz Lokvarskog jezera, voda energetski iskorištena u CHE Fužine dolazi u Bajer i dalje derivacijskim dovodom na glavnu stepenicu, strojarnicu HE Vinodol, smještenu u podzemnoj kaverni, s ugrađene tri proizvodne jedinice koje iskorištavaju vodu na bruto padu od 658 m i ostvaruju snagu od 84 MW (obnovom proizvodnih jedinica snaga je povećana na 94,4 MW). Dijelom tog hidronergetskog sustava je i Crpna stanica (CS) Lič, puštena u pogon 1955., koja energetski iskorištava vode Lič polja i potoka Potkoša. Godine 1956. počela je s radom CS Križ kojom se u Lokvarsko jezero dovodi voda potoka Križa. Vode potoka Benkovca dovode se također u glavni dovodni cijevni sustav kanalom i cjevovodom ukupne duljine 2357 m. Na Potkošu je 1975. izgrađeno akumulacijsko jezero, koje akumulira vode potoka i betonskim ih kanalom dovodi do CS Lič koja ih ubacuje u glavni dovodni sustav. Akumulacijsko jezero Lepenica, s Reverzibilnom hidroelektranom (RHE) Lepenica instalirane snage 0,8 MW, izgrađeno je 1987. Postoji mogućnost daljnjeg povećanja vodnih količina za iskorištavanje u tom hidroenergetskom sustavu izgradnjom jezera Križa, zatim CS Lokve, te sustava retencija i crpnih stanica u Crnom Lugu. Vode energetski iskorištene u HE Vinodol odlaze potokom Dubračinom u Jadransko more.







Rijeka Drava je kišno-ledenjačkoga režima s malom vodnom količinom zimi i velikom potkraj proljeća i početkom ljeta. Ima razmjerno povoljan raspored protoka tijekom godine, zahvaljujući velikoj akumulaciji vode u snijegu, a zbog ledenjaka ima i prilično uravnotežen godišnji protok. Hidroelektrane na Dravi (Varaždin, Čakovec i Dubrava) počele su se projektirati ranih 1970-ih. HE Varaždin puštena je u rad 1975., instalirana snaga iznosi 86 MW. HE Čakovec dovršena je 1982., instalirane snage 75,9 MW. HE Dubrava posljednja je u nizu triju hidroelektrana kojima se uređuje i iskorištava Drava u RH do ušća Mure. U odnosu na uzvodne elektrane na području RH, brana HE Dubrava je najviša, akumulacija najveća (iza Perućkog i Kruščice treće po veličini umjetno akumulacijsko jezero u Hrvatskoj). Raditi je započela 1990., instalirana joj je snaga 75,0 MW.

Hidroelektrane slijeva rijeke Trebišnjice nalaze se u RH i u BiH. HE Dubrovnik, puštena u pogon 1965. instalirane snage 216 MW, posljednja je stepenica tog hidroenergetskog sustava. Iskorištava vodu Trebišnjice iz Bilećkog jezera, nastalog izgradnjom brane Grančarevo. Zahvat vode za HE Dubrovnik ostvaren je izgradnjom brane Gorica koja stvara kompenzacijski bazen.







Izvedeni sustavi koji iskorištavaju hidroenergetski potencijal temelje se na cjelovitom sagledavanju gospodarenja vodama. Primjerice, na Cetini uključuju zaštitu od poplava, pouzdanu vodoopskrbu turističkog područja Dalmacije i otoka u sušnom razdoblju, te omogućuju razvoj poljoprivrede zaštićujući polja od poplava i osiguravajući vodu za natapanje. Na Lici i Gackoj omogućuju zaštitu od poplava te pouzdanu vodoopskrbu turističkog područja Primorja i otoka u sušnom razdoblju. Na Dravi osiguravaju zaštitu od poplava i kontroliranu odvodnju zaobalnih voda, te stvaraju uvjete za natapanje, vodoopskrbu, razvoj sporta, rekreacije i izletništva. HE Vinodol i HE Gojak stvaraju uvjete za pouzdanu vodoopskrbu, uzgoj riba, razvoj turizma, sporta, rekreacije i izletništva na Lokvarskom jezeru, Bajeru i Sabljacima.

U izgradnji hidroenergetskih sustava u Hrvatskoj sudjelovala su mnoga poduzeća. Ističu se → Elektroprojekt, Institut Geoexpert (→ Geotehnika), → Institut građevinarstva Hrvatske, → Ingra, → Hidroelektra, → Vladimir Gortan te → Viadukt iz Zagreba, → Građevni kombinat Međimurje iz Čakovca i dr. Isporučitelji opreme, zajedno s ugradnjom i montažom, bili su → Končar – elektroindustrija (sv. 4), → Dalekovod (sv. 4) i Monter iz Zagreba, Elektra iz Čakovca, → Đuro Đaković Grupa (sv. 1) iz Slavonskog Broda i dr.

Problematika hidroenergetskih sustava sa znanstvenoga, stručnog i nastavnoga gledišta obrađuje se na → Građevinskome fakultetu u Zagrebu kao sastavni dio nastavnog programa od njegova osamostaljenja 1962. u sklopu hidrotehničkoga smjera te kolegija Iskorištenje vodnih snaga. Unatoč tomu, prvi kolegij koji je obrađivao tematiku iskorištavanja vodnih snaga nosio je ime Vodogradnja, a prvi nastavnici bili su → Stjepan Bella i → Valerijan Rieszner kao djelatnici → Tehničkoga fakulteta u Zagrebu (sv. 4). Danas je nositelj nastavne i znanstvene djelatnost Zavod za hidrotehniku, u radu kojega se osobito istaknuo → Mladen Žugaj, začetnik sustavnog pristupa višenamjenskom uređenju i iskorištavanju voda te autor mnogobrojnih projekata hidroenergetskih objekata izvedenih u Hrvatskoj i inozemstvu. Hidroenergetski sustavi također su dio nastavnih programa smjera Hidrotehnike → Fakulteta građevinarstva, arhitekture i geodezije u Splitu, → Građevinskog fakulteta u Rijeci te → Građevinskog i arhitektonskog fakulteta Osijek. Istaknuti stručnjaci koji su dali znatan doprinos u području hidroenergetskih sustava kroz ukupni razvoj u RH od 1950-ih su Milan Mrvoš, Marko Čalogović, Antun Krušlin, Zdenko Schwartz, Boris Pavlin, Fedor Jelušić, Luka Mladineo, Mirko Sever, Ladislav Ulrich, Ante Škare, Antun Stepinac, Stjepan Reštarović i dr.