Kraftverk: Hva er de? (& typer av kraftverk)

Hva er en kraftverk?

Et kraftverk (også kjent som et kraftstasjon eller kraftproduksjonsanlegg), er et industrielt sted som brukes for generering og distribusjon av elektrisk strøm i stor skala. Mange kraftstasjoner inneholder en eller flere generatorer, en roterende maskin som konverterer mekanisk energi til trefasestrøm (disse kalles også alternator). Den relative bevegelsen mellom et magnetfelt og en elektrisk ledere oppretter en elektrisk strøm.

Disse ligger ofte i suburbanområder eller flere kilometer unna byene eller belastningsenter, på grunn av sine krav som store arealer og vannbehov, sammen med flere driftsrestriksjoner som avfallshåndtering osv.

Av denne grunn må ikke bare et kraftproduksjonsanlegg bekymre seg om effektiv generering av strøm, men også om overføringen av denne strømmen. Derfor følger kraftverk ofte tett etter transformeringsbrytere. Disse bryterne øker overføringsvoltene for strømmen, noe som gjør at den kan overføres mer effektivt over lange avstander.

Den utnyttede energikilden for å rotere generatoraksen varierer mye og er hovedsakelig avhengig av type drivstoff som brukes. Drivstoffvalget bestemmer hva vi kaller kraftverket, og det er slik de ulike typene kraftverk er klassifisert.

Typer av kraftverk

De ulike typene kraftverk er klassifisert basert på typen drivstoff som brukes. For bulk-strømgenerering er termisk, nuklear og vannkraft de mest effektive. Et kraftproduksjonsanlegg kan grovt klassifiseres inn i de tre ovennevnte typene. La oss se nærmere på disse typene kraftstasjoner.

Termisk kraftstasjon

En termisk kraftstasjon eller en kullfyrte termisk kraftstasjon er langt den mest konvensjonelle metoden for å produsere elektrisk strøm med rimelig høy effektivitet. Den bruker kull som primært drivstoff for å koke vann til superhete damp for å drive dampgeneratorn.

Dampgeneratorn kobles deretter mekanisk til en alternatorrotor, og rotasjonen av denne resulterer i generering av elektrisk strøm. Generelt i India, brukes bituminøst kull eller brun kull som gassverdens drivstoff, som har flyktige innhold på 8 til 33% og askeinnhold på 5 til 16%. For å forbedre termisk effektiviteten i anlegget, brukes kullet i pulverisert form i gassen.

I en kullfyrte termisk kraftstasjon, oppnås damp under svært høy trykk i dampanlegget ved å forbrenne pulverisert kull. Dette dampen blir deretter superhetet i superheateren til ekstremt høy temperatur. Denne superhete dampen tillates deretter å gå inn i turbinen, som turbinbladene roteres av dampens trykk.

Turbinen er mekanisk koblet til alternatoren på en måte som dens rotor vil rotere med rotasjonen av turbinbladene. Etter å ha gått inn i turbinen, faller damptrykket plutselig, noe som fører til en tilsvarende økning i dampvolumet.

Etter å ha overført energi til turbinrotorene, gjøres dampen klar for å gå ut av turbinbladene inn i dampkondensatorn i turbinen. I kondensatoren sirkuleres kaldt vann ved romtemperatur med hjelp av en pumpe, noe som fører til kondensering av lavtrykkdampen.

Deretter leveres denne kondenserte vannet videre til lavtrykkvannvarmere hvor lavtrykkdampen øker temperaturen på dette fôrvannet, det heites igjen i høytrykk. Dette gir en oversikt over den grunnleggende arbeidsmetoden i en termisk kraftstasjon.

Fordeler med termiske kraftverk

• Drivstoffet, altså kull, er ganske billig.

• Inntil kostnad er mindre enn hos andre genererende stasjoner.

• Det krever mindre plass enn hydroelektriske kraftstasjoner.

Neddelser med termiske kraftverk

• Det forurener atmosfæren på grunn av røyk- og dampproduksjon.

• Driftskostnaden for kraftverket er høyere enn for hydroelektriske kraftverk.

Kjernekraftstasjon

Kjernekraftverk er liknende termiske stasjoner på flere måter. Imidlertid er unntaket her at radioaktive elementer som uran og thorium brukes som primært drivstoff i stedet for kull. Også i en kjernekraftstasjon erstattes ovnen og dampanlegget av kjernekraftreaktoren og varmevekslerør.

For prosessen med kjernekraftgenerering, gjøres de radioaktive drivstoffene til å gjennomgå fisjonsreaksjon innenfor kjernekraftreaktorene. Fisjonsreaksjonen, spredes som en kontrollert kjedereaksjon og følges av en ubestridt mengde energi, som manifesterer seg i form av varme.

Denne varmen overføres deretter til vannet i varmevekslerør. Som et resultat, produseres superhete damp på svært høy temperatur. Når prosessen med dampformasjon er fullført, er resten av prosessen nøyaktig lik en termisk kraftstasjon, da denne dampen vil drive turbinbladene for å generere elektrisitet.

Vannkraftstasjon

I vannkraftverk, benyttes energien fra fallende vann for å drive turbinen, som igjen driver generatorn for å produsere elektrisitet. Regn som faller på jordoverflaten har potensiell energi relativt til havet som den strømmer mot. Denne energien konverteres til akselarbeid når vannet falder gjennom en betydelig vertikal avstand. Hydraulisk kraft er derfor en naturlig tilgjengelig fornybar energi gitt av ligningen:
P = gρ QH
Hvor, g = akselerasjon på grunn av tyngdekraften = 9.81 m/sec 2
ρ = tetthet av vann = 1000 kg/m3
H = høyden av fallet vann.
Denne kraften benyttes for å rotere alternatoraksen, for å konvertere den til ekvivalent elektrisk energi.
Et viktig punkt å merke seg er at vannkraftverk har mye lavere kapasitet sammenlignet med deres termiske eller nukleære motparter.

Av denne grunn, brukes vannkraftverk generelt i planlegging med termiske stasjoner, for å servere belastningen under topptimer. De bidrar på en måte til at termiske eller nukleære anlegg kan levere strøm effektivt under perioder med topptimer.

Fordeler med vannkraftverk

• Det krever ingen drivstoff, vann brukes for generering av elektrisk energi.

• Det er rent og rens energigenerering.

• Konstruksjonen er enkel, det kreves mindre vedlikehold.

• Det hjelper med irrigasjon og flodbekjempelse også.

Neddelser med vannkraftverk

• Det involverer høy kapitalkostnad på grunn av dammkonstruksjon.

• Tilgjengeligheten av vann avhenger av værforhold.

• Det krever høy overføringskostnad siden anlegget er plassert i fjellområder.

Typer av strømgenerering

Som nevnt ovenfor, er kraftproduksjonsanlegg samt typene av strømgenerering klassifisert basert på typen drivstoff som brukes. Derfor er de 3 største klassifikasjonene for strømproduksjon i rimelig stor skala:

1. Termisk strømgenerering

2. Nuklear strømgenerering

3. Vannkraftgenerering