발전소: 발전소는 무엇이며 (& 발전소의 종류)
발전소란 무엇인가요?
발전소(발전소 또는 발전 시설이라고도 함)는 대규모로 전기를 생산하고 배포하는 산업적 장소입니다. 많은 발전소에는 하나 이상의 발전기가 포함되어 있으며, 이는 회전 기계로 기계적 에너지를 세상 전력으로 변환합니다(이는 또한 교류 발전기라고도 함). 자기장과 전기 도체 사이의 상대적인 움직임이 전류를 생성합니다.
이들은 주로 거대한 땅과 물, 그리고 폐기물 처리와 같은 여러 운영 제약 조건 때문에 도시나 부하 중심지에서 수 킬로미터 떨어진 지방 지역에 위치해 있습니다.
이러한 이유로 발전소는 전력을 효율적으로 생산하는 것뿐만 아니라 전송에도 관심을 기울여야 합니다. 이것이 바로 발전소가 종종 변압기 스위치 야드와 함께 설치되는 이유입니다. 이러한 스위치 야드는 전력의 송전 전압을 증가시켜, 이를 긴 거리로 효율적으로 송전할 수 있게 합니다.
발전기 축을 돌리는 에너지원은 매우 다양하며, 주로 사용되는 연료 유형에 크게 의존합니다. 연료 선택은 우리가 발전소라고 부르는 것을 결정하며, 이것이 다양한 유형의 발전소가 분류되는 방법입니다.
발전소의 종류
다양한 종류의 발전소는 사용되는 연료 유형에 따라 분류됩니다. 대량의 전력을 생산하기 위해 열, 원자력, 수력 발전이 가장 효율적입니다. 발전소는 위에서 언급한 세 가지 유형으로 크게 분류될 수 있습니다. 이제 이러한 유형의 발전소를 자세히 살펴보겠습니다.
열 발전소
열 발전소 또는 석탄 화력 발전소는 현재까지 가장 일반적인 전력 생산 방법 중 하나로, 상당히 높은 효율성을 가집니다. 석탄을 주 연료로 사용하여 물을 과열 증기로 변환하여 증기 터빈을 구동합니다.
증기 터빈은 교류 발전기 로터와 기계적으로 연결되며, 그 회전은 전력의 발생을 초래합니다. 일반적으로 인도에서는 비티미누스 석탄이나 갈색 석탄이 보일러 연료로 사용되며, 이는 8%에서 33%의 불순물과 5%에서 16%의 재질을 포함합니다. 발전소의 열 효율을 높이기 위해 석탄은 분쇄된 형태로 보일러에 사용됩니다.
석탄 화력 발전소에서는 석탄을 분쇄하여 증기 보일러 내부에서 매우 높은 압력의 증기를 얻습니다. 이 증기는 슈퍼히터에서 극도로 높은 온도로 과열됩니다. 과열된 증기는 터빈으로 들어가서 증기의 압력으로 터빈 날개를 회전시킵니다.
터빈은 교류 발전기와 기계적으로 연결되어 터빈 날개의 회전과 함께 발전기 로터가 회전합니다. 증기가 터빈으로 들어가면 증기 압력이 급격히 감소하여 증기 부피가 증가합니다.
증기가 터빈 날개를 통해 나가서 터빈의 증기 콘덴서로 통과합니다. 콘덴서에서는 펌프의 도움으로 상온의 차가운 물이 순환하여 저압 습기 있는 증기의 응축을 유도합니다.
응축된 물은 다시 저압 수온기에 공급되어 저압 증기가 이 피드수의 온도를 높입니다. 그런 다음 고압으로 다시 가열됩니다. 이것이 열 발전소의 기본적인 작동 방식입니다.
열 발전소의 장점
사용되는 연료인 석탄은 매우 저렴합니다.
초기 비용이 다른 발전소에 비해 적습니다.
수력 발전소보다 공간이 적게 필요합니다.
열 발전소의 단점
연기와 매연으로 인해 대기오염이 발생합니다.
수력 발전소에 비해 운영 비용이 더 높습니다.
원자력 발전소
원자력 발전소는 열 발전소와 많은 면에서 유사합니다. 그러나 여기서 예외적인 점은 석탄 대신 우라늄이나 토륨과 같은 방사성 원소가 주 연료로 사용된다는 것입니다. 또한 원자력 발전소에서는 보일러와 가마 대신 원자로와 열교환관이 사용됩니다.
원자력 발전 과정에서는 방사성 연료가 원자로 내에서 핵분열 반응을 일으킵니다. 핵분열 반응은 제어된 연쇄 반응으로 진행되며, 이는 전례 없는 양의 에너지를 발생시켜 열 형태로 나타납니다.
이 열은 열교환관에 있는 물로 전달되어 매우 높은 온도의 과열 증기를 생성합니다. 증기 형성이 완료되면, 남은 과정은 열 발전소와 정확히 동일합니다. 이 증기는 터빈 날개를 구동하여 전기를 생산합니다.
수력 발전소
수력 발전소에서는 떨어지는 물의 에너지가 터빈을 구동하여 발전기를 작동시켜 전기를 생산합니다. 지표면에 떨어지는 비는 바다로 흐르는 경향이 있어 잠재 에너지를 가지고 있습니다. 이 에너지는 물이 상당한 수직 거리를 떨어질 때 축 작업으로 변환됩니다. 따라서 수력은 다음과 같은 공식으로 자연적으로 이용 가능한 재생 에너지입니다:
P = gρ QH
여기서, g = 중력 가속도 = 9.81 m/sec 2
ρ = 물의 밀도 = 1000 kg/m3
H = 물의 낙하 높이.
이 에너지는 교류 발전기 축을 회전시키고 이를 동등한 전기 에너지로 변환하는데 사용됩니다.
중요한 점은 수력 발전소가 열 또는 원자력 발전소와 비교하여 훨씬 낮은 용량이라는 것입니다.
이러한 이유로, 수력 발전소는 일반적으로 열 발전소와 함께 스케줄링되어 피크 시간 동안 부하를 처리합니다. 이들은 열 또는 원자력 발전소가 피크 시간 동안 효율적으로 전력을 공급하는 데 도움을 줍니다.
수력 발전소의 장점
연료가 필요하지 않으며, 물을 사용하여 전기를 생산합니다.
깨끗하고 깨끗한 에너지 생산입니다.
구조가 간단하고 유지 보수가 적게 필요합니다.
관개와 홍수 관리에도 도움이 됩니다.
수력 발전소의 단점
댐 건설로 인해 초기 비용이 높습니다.
물의 가용성은 날씨 조건에 따라 달라집니다.
발전소가 산악 지역에 위치해 있어 전송 비용이 높습니다.
발전 유형
앞서 언급했듯이, 사용되는 연료 유형에 따라 발전 시설 및 발전 유형이 분류됩니다. 따라서 상당히 큰 규모의 발전 생산을 위한 3가지 주요 분류는 다음과 같습니다:
열 발전
원자력 발전
수력 발전
이 주요 발전 유형 외에도, 개별 요구 사항을 충족하기 위해 소규모 발전 기술을 활용할 수도 있습니다. 이러한 것은 종종 대체 방법 또는 비전통적인 에너지 발전 방법으로 분류되며 다음과 같이 분류할 수 있습니다:
