Nhà máy điện: Chúng là gì? (& các loại nhà máy điện)
Nhà máy điện là gì?
Một nhà máy điện (còn được gọi là trạm điện hoặc trạm phát điện) là một địa điểm công nghiệp được sử dụng để sản xuất và phân phối điện trên quy mô lớn. Nhiều trạm điện chứa một hoặc nhiều máy phát, là máy quay chuyển đổi năng lượng cơ thành điện ba pha (còn được gọi là máy phát điện xoay chiều). Sự di chuyển tương đối giữa trường từ và dẫn điện tạo ra dòng điện.
Những trạm này thường được đặt ở vùng ngoại ô hoặc cách xa các thành phố hoặc trung tâm tải vài kilômét, vì nhu cầu về đất đai và nước lớn, cùng với nhiều hạn chế vận hành như xử lý chất thải, v.v.
Vì lý do này, một trạm phát điện không chỉ phải quan tâm đến việc sản xuất điện hiệu quả, mà còn phải truyền tải điện. Đó là lý do tại sao các nhà máy điện thường đi kèm với các trạm biến áp. Các trạm biến áp này tăng điện áp truyền tải, cho phép truyền tải điện hiệu quả hơn qua khoảng cách dài.
Năng lượng được sử dụng để quay trục máy phát rất đa dạng và chủ yếu phụ thuộc vào loại nhiên liệu được sử dụng. Lựa chọn nhiên liệu quyết định cách chúng ta gọi nhà máy điện, và đó là cách các loại nhà máy điện được phân loại.
Các loại nhà máy điện
Các loại nhà máy điện được phân loại dựa trên loại nhiên liệu được sử dụng. Để sản xuất điện hàng loạt, nhiệt điện, điện hạt nhân và thủy điện là những loại hiệu quả nhất. Một trạm phát điện có thể được phân loại rộng rãi thành ba loại nêu trên. Hãy xem xét chi tiết các loại trạm điện này.
Trạm điện nhiệt
Một trạm điện nhiệt hoặc nhà máy điện nhiệt chạy bằng than là phương pháp truyền thống nhất để sản xuất điện với hiệu suất hợp lý. Nó sử dụng than làm nhiên liệu chính để đun sôi nước thành hơi nước siêu nóng để điều khiển tua-bin hơi nước.
Tua-bin hơi nước sau đó được kết nối cơ học với rotor của máy phát điện, sự quay của nó dẫn đến việc sản xuất điện. Thông thường ở Ấn Độ, than bitumit hoặc than nâu được sử dụng làm nhiên liệu cho lò với hàm lượng bay hơi từ 8% đến 33% và hàm lượng tro từ 5% đến 16%. Để tăng hiệu suất nhiệt của nhà máy, than được sử dụng trong lò dưới dạng bột.
Trong nhà máy điện nhiệt chạy bằng than, hơi nước được tạo ra với áp suất rất cao bên trong lò hơi bằng cách đốt than bột. Hơi nước này sau đó được siêu nhiệt trong bộ siêu nhiệt đến nhiệt độ cực kỳ cao. Hơi nước siêu nhiệt này sau đó được cho vào tua-bin, các cánh tua-bin quay do áp lực của hơi nước.
Tua-bin được kết nối cơ học với máy phát điện theo cách rotor của nó sẽ quay theo sự quay của cánh tua-bin. Sau khi vào tua-bin, áp suất hơi nước giảm đột ngột, dẫn đến sự tăng tương ứng về thể tích hơi nước.
Sau khi truyền năng lượng vào rotor tua-bin, hơi nước được đưa ra khỏi các cánh tua-bin vào bộ ngưng tụ hơi của tua-bin. Trong bộ ngưng tụ, nước lạnh ở nhiệt độ môi trường được tuần hoàn nhờ bơm, dẫn đến ngưng tụ hơi nước áp suất thấp.
Sau đó, nước ngưng tụ này được cung cấp thêm cho bộ gia nhiệt nước áp suất thấp, nơi hơi nước áp suất thấp tăng nhiệt độ của nước cấp, nó lại được gia nhiệt ở áp suất cao. Điều này mô tả cơ bản cách hoạt động của một nhà máy điện nhiệt.
Lợi ích của nhà máy điện nhiệt
Nhiên liệu sử dụng, tức là than, khá rẻ.
Chi phí ban đầu ít hơn so với các trạm phát điện khác.
Nó yêu cầu ít không gian hơn so với các trạm thủy điện.
Nhược điểm của nhà máy điện nhiệt
Nó gây ô nhiễm không khí do sản xuất khói và khí thải.
Chi phí vận hành của nhà máy điện cao hơn so với nhà máy thủy điện.
Nhà máy điện hạt nhân
Các nhà máy điện hạt nhân giống với các trạm nhiệt điện ở nhiều khía cạnh. Tuy nhiên, sự khác biệt ở đây là các nguyên tố phóng xạ như urani và thorium được sử dụng làm nhiên liệu chính thay vì than. Ngoài ra, trong nhà máy điện hạt nhân, lò và nồi hơi được thay thế bằng lò phản ứng hạt nhân và ống trao đổi nhiệt.
Để quá trình sản xuất điện hạt nhân, các nhiên liệu phóng xạ được làm cho trải qua phản ứng phân hạch trong lò phản ứng hạt nhân. Phản ứng phân hạch lan truyền như một chuỗi phản ứng được kiểm soát và đi kèm với lượng năng lượng chưa từng có, được thể hiện dưới dạng nhiệt.
Nhiệt này sau đó được chuyển đến nước trong ống trao đổi nhiệt. Kết quả là, hơi nước siêu nóng ở nhiệt độ rất cao được tạo ra. Một khi quá trình tạo hơi nước hoàn tất, quá trình còn lại giống hệt như trong nhà máy điện nhiệt, vì hơi nước này sẽ tiếp tục điều khiển các cánh tua-bin để tạo ra điện.
Nhà máy thủy điện
Trong các nhà máy thủy điện, năng lượng của nước chảy được sử dụng để điều khiển tua-bin, từ đó chạy máy phát điện để sản xuất điện. Mưa rơi lên bề mặt trái đất có năng lượng tiềm năng so với đại dương mà nó chảy. Năng lượng này được chuyển đổi thành công cơ khi nước chảy qua một khoảng cách thẳng đứng đáng kể. Do đó, năng lượng thủy điện là một nguồn năng lượng tái tạo tự nhiên, được tính bằng công thức:
P = gρ QH
Trong đó, g = gia tốc trọng trường = 9,81 m/s²
ρ = mật độ nước = 1000 kg/m³
H = chiều cao rơi của nước.
Năng lượng này được sử dụng để quay trục máy phát, để chuyển đổi nó thành năng lượng điện tương đương.
Một điểm quan trọng cần lưu ý là các nhà máy thủy điện có công suất thấp hơn nhiều so với các nhà máy nhiệt điện hoặc hạt nhân.
Vì lý do này, các nhà máy thủy điện thường được sử dụng kết hợp với các nhà máy nhiệt điện, để phục vụ tải trong giờ cao điểm. Chúng giúp các nhà máy nhiệt điện hoặc hạt nhân cung cấp điện hiệu quả hơn trong các thời điểm cao điểm.
Lợi ích của nhà máy thủy điện
Nó không cần nhiên liệu, nước được sử dụng để sản xuất điện.
Đây là nguồn năng lượng sạch và gọn gàng.
Công trình xây dựng đơn giản, ít bảo dưỡng.
Nó cũng giúp tưới tiêu và kiểm soát lũ lụt.
Nhược điểm của nhà máy thủy điện
Nó đòi hỏi chi phí vốn cao do xây dựng đập.
Khả năng có nước phụ thuộc vào điều kiện thời tiết.
Nó đòi hỏi chi phí truyền tải cao vì nhà máy nằm ở khu vực đồi núi.
Các loại phát điện
Như đã đề cập ở trên, tùy theo loại nhiên liệu được sử dụng, các trạm phát điện cũng như các loại phát điện được phân loại. Do đó, 3 loại phân loại chính cho sản xuất điện trên quy mô lớn là:
Phát điện nhiệt
Phát điện hạt nhân
Phát điện thủy điện
Ngoài các loại phát điện chính, chúng ta cũng có thể sử dụng các kỹ thuật phát điện nhỏ hơn để đáp ứng nhu cầu riêng lẻ. Những kỹ thuật này thường được gọi là các phương pháp thay thế hoặc năng lượng không truyền thống và có thể được phân loại như sau:
Phát điện太阳能无法直接翻译为越南语，以下是修正后的完整翻译：
