Електростанція: Що це таке? (& типи електростанцій)

Що таке електростанція?

Електростанція (також відома як станція з генерації електроенергії або електрогенеруюча станція) — це промисловий об’єкт, призначений для масштабного виробництва та розподілу електроенергії. Багато електростанцій містять один або кілька генераторів — обертових машин, які перетворюють механічну енергію на трифазну електричну енергію (вони також називаються альтернаторами). Відносний рух між магнітним полем і електричним провідником створює електричний струм.

Як правило, вони розташовані в передмістях або на відстані кількох кілометрів від міст чи центрів навантаження через необхідність великих територій і водних ресурсів, а також через експлуатаційні обмеження, такі як утилізація відходів тощо.

З цієї причини електрогенеруюча станція повинна забезпечувати не лише ефективне виробництво електроенергії, але й її передачу. Саме тому електростанції часто оснащені підстанціями-розподільчими пристроями. Ці розподільні пристрої підвищують напругу передачі, що дозволяє ефективніше передавати електроенергію на великі відстані.

Джерело енергії, що використовується для обертання вала генератора, значно варіюється і головним чином залежить від типу палива. Вибір палива визначає назву електростанції, і саме за цим критерієм класифікують різні типи електростанцій.

Типи електростанцій

Різні типи електростанцій класифікуються залежно від виду використовуваного палива. Для масового виробництва електроенергії найефективнішими є теплові, атомні та гідроелектростанції. Електрогенеруючу станцію можна загалом поділити на три вищезгадані типи. Розглянемо детальніше ці типи електростанцій.

Теплова електростанція

Теплова електростанція або вуглезалежна теплова електростанція — це на сьогодні найпоширеніший спосіб виробництва електроенергії з відносно високим ККД. У ній вугілля використовується як основне паливо для нагрівання води до стану перегрітої пари, що потім обертає парову турбіну.

Парова турбіна механічно з’єднана з ротором альтернатора, обертання якого призводить до виробництва електроенергії. Зазвичай в Індії як паливо для котла використовують буре або кам’яне вугілля з вмістом летких речовин від 8 до 33% та вмістом золи від 5 до 16%. Для підвищення теплової ефективності станції вугілля використовується в котлі у подрібненому вигляді.

На вуглезалежній тепловій електростанції пар отримують під дуже високим тиском у паровому котлі шляхом спалювання подрібненого вугілля. Цей пар потім перегрівають у пароперегрівнику до надзвичайно високої температури. Потім перегрітий пар направляють у турбіну, де лопаті турбіни обертаються під тиском пари.

Турбіна механічно з'єднана з генератором таким чином, що її ротор обертається разом з лопатками турбіни. Після входу в турбіну тиск пари раптово падає, що призводить до відповідного збільшення об'єму пари.

Після передачі енергії роторам турбіни, пара направляється зовні турбіни у конденсатор пари. У конденсаторі циркулює холодна вода за допомогою насоса, що призводить до конденсації низькотискової мокрої пари.

Ця конденсована вода подається далі в нагрівач низького тиску, де низькотискова пара збільшує температуру питної води, яка знову нагрівається при високому тиску. Це описує основний принцип роботи теплової електростанції.

Переваги теплових електростанцій

• Використовуване паливо, наприклад, вугілля, досить дешеве.

• Початкові витрати менші порівняно з іншими електростанціями.

• Для неї потрібна менша площа порівняно з гідроелектростанціями.

Недоліки теплових електростанцій

• Вона забруднює атмосферу через випуск диму та гарячих газів.

• Експлуатаційні витрати електростанції більші, ніж на гідроелектростанціях.

Ядерна електростанція

Ядерні електростанції схожі на теплові станції багатьма способами. Однак, виняток полягає в тому, що в якості основного палива використовуються радіоактивні елементи, такі як уран та торій, замість вугілля. Також на ядерній станції, печура та котел замінюються ядерним реактором та теплообмінними трубами.

Для процесу генерації ядерної енергії, радіоактивне паливо проходить реакцію спалювання у ядерних реакторах. Реакція спалювання поширюється як контролювана ланцюгова реакція, супроводжуючись небаченим обсягом виробленої енергії, яка проявляється у вигляді тепла.

Це тепло переноситься до води, що знаходиться у теплообмінних трубах. В результаті, виробляється надпари при дуже високій температурі. Після завершення процесу формування пари, решта процесу повністю схожа на теплову електростанцію, оскільки ця пари буде подальше приводити в рух лопатки турбіни для генерації електроенергії.

Гідроелектростанція

На гідроелектростанціях енергія падаючої води використовується для приводження турбіни, яка, у свою чергу, обертає генератор для виробництва електроенергії. Дощ, що опадає на поверхню Землі, має потенційну енергію відносно океанів, до яких він стікає. Ця енергія перетворюється на роботу валу, коли вода падає на значну вертикальну висоту. Гідравлічна енергія, таким чином, є природно доступною відновлювою енергією, яка визначається рівнянням:
P = gρ QH
де, g = прискорення від сили тяжіння = 9.81 м/сек²
ρ = густина води = 1000 кг/м³
H = висота падіння води.
Ця потужність використовується для обертання валу альтернатора, щоб перетворити його на еквівалентну електричну енергію.
Важливо зазначити, що гідроелектростанції мають набагато меншу потужність по порівнянню з їх тепловими або ядерними аналогами.

З цієї причини, гідростанції зазвичай використовуються разом з тепловими станціями для забезпечення навантаження під час пікових годин. Вони допомагають тепловим або ядерним станціям ефективно поставляти енергію під час пікових годин.

Переваги гідроелектростанції

• Не потрібне паливо, вода використовується для виробництва електричної енергії.

• Це чисте і безпечне виробництво енергії.

• Будівництво просте, необхідний невеликий обслуговування.

• Допомагає в оросінні та контролю повеней.

Недоліки гідроелектростанції

• Потрібні великі капіタルові витрати через будівництво плотини.

• Наявність води залежить від погодних умов.

• Потрібні великі витрати на передачу, оскільки станція розташована в гористих ділянках.

Типи виробництва електроенергії

Як було зазначено вище, залежно від типу використаного палива, станції виробництва електроенергії, а також типи виробництва електроенергії класифікуються. Тому три основні класифікації для виробництва електроенергії в достатньо великих масштабах:

1. Теплове виробництво електроенергії

2. Ядерне виробництво електроенергії

3. Гідроелектричне виробництво електроенергії

Окрім цих основних типів виробництва електроенергії, можна звернутися до маломасштабних методів виробництва, щоб задовольнити окремі потреби. Ці методи часто називають альтернативними методами або нетрадиційними джерелами виробництва електроенергії, і їх можна класифікувати як:

1. Виробництво електроенергії за допомогою сонячної енергії. (використання доступної сонячної енергії)

2. Геотермальне виробництво електроенергії. (Енергія, доступна у земній корі)

3. Припливне виробництво електроенергії.

4. Виробництво електроенергії за допомогою вітрових турбін (енергія, доступна від вітрових турбін)

Цим альтернативним джерелам енергії було приділено значну увагу за останні десятиліття через спад кількості природних палив, доступних нам. Через кілька століть може настати такий етап, коли багато країн по всьому світу можуть вичерпати свої запаси вуглеводневих палив.

Тоді єдиним шляхом вперед буде залежність від цих альтернативних джерел енергії, які можуть грати ключову роль у формуванні енергетичних поставок майбутнього. З цієї причини, їх можна правильніше назвати енергією майбутнього.

Заява: Поважайте оригінал, хороші статті варто поширювати, у разі порушення авторських прав, будь ласка, зверніться для видалення.