Elektrijaam: Mida need on? (& elektrijaamade tüübid)
Mis on elektrijaam?
Elektrijaam (tuntud ka kui elektrijaam või elektri tootmise jaam) on tööstuslik koht, mis kasutatakse elektri tootmiseks ja levitamiseks suurel määral. Paljud elektrijaamad sisaldavad ühte või mitut geneerit, pöördvat masinat, mis teisendab mehaanilist energiat kolmfaasliku elektrivooluks (nende nimetatakse ka alternaatoriga). Magneti välja ja elektrijuhi suhteline liikumine loob elektrivoolu.
Nende asukoht on tavaliselt linnapiirkondades või mitme kilomeetri kaugusel linnadest või laodest, sest nende eeldused nagu suur maaala ja vee tarbimine, kõrvaldusega seotud piirangud jne.
Seetõttu peab elektri tootmise jaam huvi pöörama mitte ainult efektiivsele elektri tootmisele, vaid ka selle edastamisele. Seetõttu on elektrijaamad tihti seostatud transformaatoride ja lülituspiirkondadega. Need lülituspiirkonnad suurendavad elektri edastamise voltaget, mis võimaldab seda efektiivsemalt edastada pikadel vahemaadel.
Generaatori teljel kasutatav energiaallika valik on väga erinev ja sõltub peamiselt kasutatava kütuse tüübist. Kütuse valik määrab, mida me nimetame elektrijaamaks, ja nii on erinevad elektrijaamad klassifitseeritud.
Elektrijaamade tüübid
Erinevad elektrijaamad on klassifitseeritud kasutatava kütuse tüübi järgi. Suuremahulise elektri tootmise jaoks on soojus-, tuuma- ja vesikütusega elektrijaamad kõige efektiivsemad. Elektri tootmise jaama saab laialdaselt jagada kolme mainitud tüübi. Vaatame neid elektrijaamade tüüpe üksikasjalikumalt.
Soojusenergia elektrijaam
Soojusenergia elektrijaam või süsihappega varustatud soojusenergia elektrijaam on seni kõige tavalisem meetod elektri tootmiseks vastuvõetava efektiivsusega. See kasutab süsit kõige olulisemana kütuseks, et kesta vedeliku kuumutada superkuuma auriga, mis käivitab auru turbiini.
Auru turbiin on siis mehaaniliselt kombineeritud alternaatori rotoriga, mille pööre tulemusena genereeritakse elekter. India puhul kasutatakse tavaliselt bituuminlikku süsit või pruunsüstit kütusena, millel on volatiilne sisaldus 8–33% ja tuhkisisu 5–16%. Soojusenergia elektrijaama termilise efektiivsuse parandamiseks kasutatakse süsti pööritatud kujul kuumutuses.
Süsihappega varustatud soojusenergia elektrijaamas saadakse kuumutuses süsi pööritamisel äärmiselt kõrge surve all. See auru kuumutatakse siis superkuuma kuuma kujul. See superkuuma auru lubatakse sellest turbiini sisse, kuna turbiini lehed pöörlevad auru surve tõttu.
Turbiin on mehaaniliselt kombineeritud alternaatoriga nii, et tema rotor pöörleb turbiini lehtede pööre tõttu. Turbiinis sisenemise järel langab auru surve otseselt, mis viib vastavasse auru ruumala suurenemisse.
Energia andmist turbiini rotoritele järgnevad auru viiakse turbiini lehtedest turbiini auru kondenseerijasse. Kondenseerijas ringitakse pumpi abil õues temperatuuril vett, mis viib madalasurvelise niiskva auru kondenseerimiseni.
Seejärel viiakse see kondenseeritud vesi madalasurulisele veekuumutusele, kus madalasuruline auru suurendab selle juurdevede temperatuuri, see kuumutatakse uuesti kõrge surve all. See annab põhiline soojusenergia elektrijaama töötamise skeemi.
Soojusenergia elektrijaamade eelised
Kasutatav kütus, süsi, on piisavalt odav.
Algse investeering on väiksem muude tootmisjaamade võrreldes.
See nõuab vähem ala, kui vesikütusega elektrijaamad.
Soojusenergia elektrijaamade puudused
See saastab atmosfääri suitsukute ja fumeede tekkitamise tõttu.
Elektrijaama töötoetus on suurem kui vesikütusega elektrijaamade puhul.
Tuumaenergia elektrijaam
Tuumaenergia elektrijaamad on paljudes aspektides sarnased soojusenergia elektrijaamadega. Siiski erinevus seisneb selles, et tuumaenergia elektrijaamades kasutatakse radioaktiivset kütust, näiteks uraani ja toriumi, süsi asemel. Tuumaenergia elektrijaamades asendatakse põletusruum ja kuumutus soojusenergia reaktoriga ja soojusvahetuse putukatega.
Tuumaenergia tootmise protsessi jaoks tehakse radioaktiivsed kütused lõigutamisreaktsiooniks tuumaenergia reaktoris. Lõigutamisreaktsioon propageerub kontrollitud ahela reaktsioonina ja on kaasatud ebatavalise energiaga, mis manifesteerub soojusena.
See soojus edastatakse soojusvahetuse putukate veesse. Tulemuseks on superkuuma auru väga kõrge temperatuuril. Kui auru tootmise protsess on lõpetatud, on jäänud protsess täpselt sama, nagu soojusenergia elektrijaam, kuna see auru edasi käivitab turbiini lehtedele, et genereerida elekter.
Vesikütusega elektrijaam
Vesikütusega elektrijaamades kasutatakse alla kukkuvate veekogude energiat, et käivitada turbiini, mis omakorda käivitab generaatori, et luua elekter. Maa pinnale langev sadu on suhteline potentsiaalne energia ookeanide suhtes, kuhu see voolab. See energia teisendatakse vahele, kui vesi kukub mõõdetava vertikaalse kaugusega. Hübriaalne energia on seega looduslikult saadaval taastuv energia, mida antakse võrrandiga:
P = gρ QH
Kus, g = gravitatsioonikiires = 9.81 m/sec 2
ρ = vee tihedus = 1000 kg/m3
H = vee kukkumise kõrgus.
See energia kasutatakse alternaatori telje pööramiseks, et teisendada seda vastavaks elektriliseks energiaks.
Oluline on märkida, et vesikütusega elektrijaamad on palju väiksemad võimsuses kui nende soojus- või tuumaenergia vasted.
Seetõttu kasutatakse vesikütusega elektrijaame tavaliselt planeerimisel soojusenergia elektrijaamadega, et teenida laodu kõrgeimaid kulutusi. Nad aitavad soojus- või tuumaenergia elektrijaamadel efektiivselt toota elektrit kõrgeima kulutuse ajal.
Vesikütusega elektrijaamade eelised
See ei vaja kütust, vesi kasutatakse elektri tootmiseks.
See on puhas ja korralik energia tootmine.
Ehitamine on lihtne, vajab vähem hooldust.
See aitab ka talitluse ja ülvesuuruse kontrolli.
Vesikütusega elektrijaamade puudused
See nõuab suurt kapitaliinvesteeringut, kuna ehitatakse tamme.
Vee saatavus sõltub ilmastikutingimustest.
See nõuab suurt edastamiskulu, kuna elektrijaam asub mägipiirkondades.
Energia tootmise tüübid
Nagu eelnevalt mainitud, sõltub elektri tootmise jaamade ja energia tootmise tüübid kasutatava kütuse tüübist. Seetõttu on 3 peamist klassifikatsiooni elektri tootmiseks mõõduka mahul:
