Bazna elektrana: Što su to? (& vrste baznih elektrana)
Što je elektrana?
Elektrana (poznata i kao elektranjska postaja ili postaja za proizvodnju električne energije) je industrijska lokacija koja se koristi za masovnu proizvodnju i distribuciju električne energije. Mnoge elektrane sadrže jedan ili više generatora, rotirajućih mašina koje pretvaraju mehaničku snagu u trofaznu električnu energiju (ove su poznate i kao alternator). Relativni pokret između magnetskog polja i električnog vodiča stvara električni tok.
Ove su obično smještene u predgrađu ili nekoliko kilometara daleko od gradova ili centara opterećenja, zbog svojih potreba poput velikog zemljišta i vode, uz nekoliko operativnih ograničenja poput odlaganja otpada itd.
Zbog toga, postaja za proizvodnju električne energije mora brinuti ne samo o učinkovitoj proizvodnji energije, već i o njenom prijenosu. Zbog toga elektrane često idu uz transformatorske sklopove. Ovi sklopi povećavaju napon prijenosa električne energije, što omogućuje učinkovitiji prijenos na velike udaljenosti.
Izvor energije koji se koristi za okretnju generatora varira i uglavnom ovisi o vrsti goriva. Izbor goriva odlučuje o tome što zovemo elektranom, i tako se različite vrste elektrana klasificiraju.
Vrste elektrana
Različite vrste elektrana klasificiraju se ovisno o vrsti korištenog goriva. Za masovnu proizvodnju električne energije, termoelektrane, nuklearne elektrane i hidroelektrane su najučinkovitije. Postaja za proizvodnju električne energije može se široko klasificirati u tri gore navedene vrste. Pogledajmo detaljnije ove vrste elektrana.
Termoelektrana
Termoelektrana ili termoelektrana na ugljenu do sada je najkonvencionalniji način proizvodnje električne energije s prihvatljivom učinkovitosti. Koristi ugljen kao primarno gorivo kako bi zagrijala dostupnu vodu do superzagrijane pare za pogon parnog turbina.
Parni turbine su zatim mehanički spojene s rotorom alternatora, a njegovo okretno kretanje rezultira proizvodnjom električne energije. Općenito u Indiji, bituminozni ugljen ili brajni ugljen koriste se kao gorivo kotla, s volatilnim sadržajem od 8 do 33% i popolnim sadržajem od 5 do 16%. Da bi se unaprijedila toplinska učinkovitost elektrane, ugljen se koristi u kotlu u njegovoj mletenoj formi.
U termoelektrani na ugljenu, para se dobiva pod vrlo visokim tlakom unutar parnog kotla spaljivanjem mletenog ugljena. Ova para se zatim nadgrijava u nadgrijivaču na ekstremno visoku temperaturu. Ova nadgrijana para se zatim dopušta da uđe u turbinu, gdje su ležaji turbine okrenuti pod tlakom pare.
Turbina je mehanički spojena s alternatorom na način da će se njegov rotor okretati s okretnim kretanjem ležaja turbine. Nakon ulaska u turbinu, tlak pare se iznenada smanji, što dovodi do odgovarajućeg porasta volumena pare.
Nakon što je prenesena energija u rotore turbine, para se provodi izvan ležaja turbine u kondenzator pare turbine. U kondenzatoru, hladna voda na ambijentnoj temperaturi cirkulira uz pomoć pumpi, što dovodi do kondenzacije pare niskog tlaka.
Zatim se ova kondenzirana voda dalje isporučuje u zagrijivač niskog tlaka, gdje para niskog tlaka povišava temperaturu te povratne vode, ponovno se zagrijava pod visokim tlakom. To opisuje osnovnu metodu rada termoelektrane.
Prednosti termoelektrana
Korišteno gorivo, ugljen, je prilično jeftin.
Početni troškovi su manji usporedno s drugim postajama za proizvodnju.
Zahtijeva manje prostora usporedno s hidroelektranim elektranama.
Nedostaci termoelektrana
Zagađuje atmosferu zbog proizvodnje dima i dimnih plinova.
Troškovi rada elektrane su veći od hidroelektrane.
Nuklearna elektrana
Nuklearne elektrane su slične termoelektranama na više načina. Međutim, izuzetak je taj što se radioaktivni elementi poput urana i torija koriste kao primarno gorivo umjesto ugljena. Također, u nuklearnoj elektrani, pećnica i kotao zamjenjuju se nuklearnim reaktorom i cjevovodima za razmjenu toplote.
Za proces proizvodnje nuklearne energije, radioaktivna goriva podvrgavaju se fisijskom reakciji unutar nuklearnih reaktora. Fisijska reakcija, širi se kao kontrolirana lančana reakcija i prati se neprekidnim iznosom energije, koja se manifestira u obliku toplote.
Ova toplina se zatim prenosi vodi prisutnoj u cjevovodima za razmjenu toplote. Kao rezultat, proizvodi se superzagrijana para na vrlo visokoj temperaturi. Nakon što se proces formiranja pare završi, ostatak procesa je točno isti kao u termoelektrani, jer će ova para dalje pokrenuti ležaje turbine kako bi proizvela električnu energiju.
Hidroelektrana
U hidroelektranim elektranama, energija padajuće vode koristi se za pokretanje turbine, koja zatim pokreće generator kako bi proizvela električnu energiju. Kiša koja pada na površinu Zemlje ima potencijalnu energiju u odnosu na oceane prema kojima teče. Ova energija pretvara se u radni put gdje voda pada kroz značajan vertikalni pad. Hidraulička energija, stoga, je prirodno dostupna obnovljiva energija data formulom:
P = gρ QH
Gdje, g = ubrzanje zahvaljujući gravitaciji = 9.81 m/s²
ρ = gustoća vode = 1000 kg/m³
H = visina pada vode.
Ova snaga koristi se za okretanje rotora alternatora, kako bi se pretvorila u ekvivalentnu električnu energiju.
Važno je napomenuti da hidroelektrane imaju znatno manju kapacitetu usporedno s termoelektranama ili nuklearnim elektranama.
Zbog toga, hidroelektrane se obično koriste u rasporedu s termoelektranama, kako bi poslužile opterećenje tijekom vrha. Oni na neki način pomažu termoelektranama ili nuklearnim elektranama da učinkovito dostavljaju struju tijekom perioda vrha.
Prednosti hidroelektrana
Ne zahtijeva gorivo, voda se koristi za proizvodnju električne energije.
Jest čista i čista proizvodnja energije.
Konstrukcija je jednostavna, zahtijeva manje održavanje.
Pomaže u navodnjavanju i kontroli poplava.
Nedostaci hidroelektrana
Podrazumijeva visok početni trošak zbog građevine brijega.
Dostupnost vode ovisi o vremenskim uvjetima.
Zahtijeva visoke troškove prijenosa jer se postaja nalazi u planinskim područjima.
Vrste proizvodnje energije
Kao što je navedeno iznad, ovisno o vrsti korištenog goriva, postaje za proizvodnju električne energije te vrste proizvodnje energije su klasificirane. Stoga, tri glavne klasifikacije za proizvodnju energije u razumjivom velikom obimu su:
Termoelektrana
Nuklearna elektrana
Hidroelektrana
