Електроцентрала: Какво са те? (& видове електроцентрали)

Какво е електроцентрала?

Електроцентрали (известни също като електростанции или станции за генериране на електроенергия) са индустриални обекти, използвани за масовото производство и разпределение на електроенергия. Много електростанции разполагат с един или повече генератори, машина, която преобразува механичната енергия в трифазно електричество (тези са известни също като алтернатор). Относителното движение между магнитно поле и електрически проводник създава електрически ток.

Тези обекти обикновено се намират в приградни райони или на няколко километра от градовете или центровете на потребление, поради необходимостта от огромни площи и водни ресурси, както и някои оперативни ограничения, като отпадъчни материали и т.н.

Поради това, електростанциите трябва да се занимават не само с ефективното генериране на енергия, но и с нейната предаване. Ето защо електростанциите често са придружени от трансформаторни свитчи. Тези свитчи увеличават напрежението на предаваната енергия, което позволява по-ефективно предаване на дълги разстояния.

Източникът на енергия, използван за завъртане на вала на генератора, варира широко и е главно зависещ от типа гориво, използвано. Изборът на гориво определя какво наричаме електроцентрала, и така различните видове електроцентрали се класифицират.

Видове електроцентрали

Различните видове електроцентрали се класифицират в зависимост от типа гориво, използвано. За целите на масово производство, термичните, ядрените и хидроелектричните са най-ефективни. Електростанцията може да бъде обобщена в три основни типа. Нека разгледаме подробно тези видове електростанции.

Термична електростанция

Термичната електростанция или парна електростанция, работеща с въглище, до момента е най-общи метод за генериране на електричество с разумно висока ефективност. Използва въглище като основно гориво, за да закипяти наличната вода до супернагрет пар, за задвижване на парния турбина.

Парният турбин е механично свързан с ротора на алтернатора, въртенето на който води до генерирането на електричество. Обикновено в Индия се използват битуминозно въглище или корично въглище като гориво за котла, които имат летлив състав от 8 до 33% и пепелен състав от 5 до 16%. За подобряване на термичната ефективност на станцията, въглището се използва в котла в изпокъсан вид.

В парната електростанция, работеща с въглище, пар се получава при много високо налягане в парния котел чрез изгаряне на изпокъсано въглище. Този пар се нагрява до крайно висока температура в супернагревателя. Супернагретият пар се насочва към турбината, където лопатките на турбината се завъртат под налягането на пара.

Турбината е механично свързана с алтернатора по начин, при който роторът ѝ се завърта с въртенето на лопатките на турбината. След влизането в турбината, налягането на пара внезапно намалява, довеждайки до съответно увеличение на обема на пара.

След като е внесла енергия в роторите на турбината, парът се насочва към кондензатора на пара. В кондензатора, студена вода при амбиентна температура се циркулира с помощта на помпа, което води до кондензиране на нисконапрегнатата влажна пара.

Тогава тази кондензирала вода се осигурява на нисконапрегнат нагревател, където нисконапрегнатата пара увеличава температурата на тази подаваща вода, която отново се нагрява при високо налягане. Това описва основната работа на термичната електростанция.

Преимущества на термичните електростанции

• Използваното гориво, т.е. въглище, е доста евтино.

• Началната цена е по-ниска в сравнение с други генериращи станции.

• Изисква по-малко пространство в сравнение с хидроелектричните станции.

Недостатъци на термичните електростанции

• Забърква атмосферата поради производството на дим и димления газ.

• Експлоатационните разходи на електростанцията са по-високи от хидроелектричната станция.

Ядрена електростанция

Ядрените електростанции са подобни на термичните станции по повече от един начин. Разликата тук е, че радиоактивни елементи като уран и торий се използват като основно гориво вместо въглище. Освен това в ядрената станция, фурната и котела се заменят от ядрен реактор и трубите за размена на топлина.

За процеса на генериране на ядрена енергия, радиоактивните горива се излагат на делене в рамките на ядрените реактори. Реакцията на делене, се развива като контролирана верижна реакция и е придружена от безпрецедентно количество произведена енергия, която се проявява във формата на топлина.

Тази топлина се прехвърля към водата в трубите за размена на топлина. В резултат, се произвежда супернагрет пар при много висока температура. След като процесът на образуване на пара е завършен, останалият процес е точно същият като в термичната електростанция, тъй като този пар ще задвижи лопатките на турбината, за да се генерира електричество.

Хидроелектрична електростанция

В хидроелектричните станции, енергията на падащата вода се използва, за да задвижи турбината, която на свой ред задвижва генератора, за да произведе електричество. Дъждът, падащ върху земната повърхност, има потенциална енергия спрямо океаните, към които той тече. Тази енергия се преобразува в валова работа, когато водата пада през значително вертикално разстояние. Хидравличната мощност е, следователно, естествено налична възобновяема енергия, дадена от уравнението:
P = gρ QH
Където, g = ускорение от гравитацията = 9.81 м/сек²
ρ = плътност на водата = 1000 кг/м³
H = височина на падане на водата.
Тази мощност се използва за завъртане на вала на алтернатора, за да се преобразува в еквивалентна електрическа енергия.
Важно е да се отбележи, че хидроелектричните станции са с много по-ниска капацитет в сравнение с техните термични или ядрени аналоги.

Поради това, хидроелектричните станции обикновено се използват в планиране с термични станции, за да обслужват потреблението по време на пики часове. Те по един начин помагат на термичните или ядрените станции да доставят енергия ефективно по време на пики часове.

Преимущества на хидроелектричните станции

• Не изисква гориво, водата се използва за генериране на електрическа енергия.

• Ето е чист и чист процес на генериране на енергия.

• Конструкцията е проста, изисква по-малко поддръжка.

• Помага в ирригацията и контрола на наводненията.

Недостатъци на хидроелектричните станции

• Изисква високи начални разходи поради строителството на дама.

• Достъпността на водата зависи от климатичните условия.

• Изисква високи разходи за предаване, тъй като станцията се намира в планински райони.

Видове генериране на енергия