Σταθμοί παραγωγής ενέργειας και τύποι μονάδων παραγωγής ενέργειας

Τι είναι η μονάδα παραγωγής ενέργειας;

ΕΝΑ εργοστάσιο ηλεκτρισμού ή α σταθμό παραγωγής ηλεκτρικής ενέργειας, είναι βασικά μια βιομηχανική θέση που είναιπου χρησιμοποιούνται για την παραγωγή και διανομή ηλεκτρικής ισχύος σε μαζική κλίμακα, συνήθως της τάξης των 1000 Watts. Αυτές βρίσκονται γενικά στις υπο-αστικές περιοχές ή σε απόσταση χιλιομέτρων από τις πόλεις ή τα κέντρα φορτίου, λόγω των απαιτήσεων όπως η τεράστια ζήτηση γης και νερού, καθώς και αρκετοί περιορισμοί λειτουργίας όπως η διάθεση αποβλήτων κλπ.
Για το λόγο αυτό, έχει ένα σταθμό παραγωγής ηλεκτρικής ενέργειαςόχι μόνο να φροντίζει την αποδοτική παραγωγή, αλλά και το γεγονός ότι η ισχύς μεταδίδεται αποτελεσματικά σε ολόκληρη την απόσταση και γι 'αυτό, το ναυπηγείο μετασχηματιστών για τη ρύθμιση της τάσης μετάδοσης γίνεται επίσης αναπόσπαστο μέρος της εργοστάσιο ηλεκτρισμού.

Στο κέντρο της, ωστόσο, σχεδόν όλη η δύναμηοι σταθμοί παραγωγής ηλεκτρικής ενέργειας έχουν μια γεννήτρια εναλλασσομένου ρεύματος ή έναν εναλλάκτη, ο οποίος είναι βασικά μια περιστρεφόμενη μηχανή που είναι εξοπλισμένη για τη μετατροπή ενέργειας από τον μηχανικό τομέα (περιστρεφόμενος στρόβιλος) σε ηλεκτρική περιοχή δημιουργώντας σχετική κίνηση μεταξύ ενός μαγνητικού πεδίου και των αγωγών.

Η πηγή ενέργειας που χρησιμοποιείται για την περιστροφή του άξονα της γεννήτριας ποικίλλει ευρέως και εξαρτάται κυρίως από τον τύπο του χρησιμοποιούμενου καυσίμου.

Τύποι σταθμών παραγωγής ενέργειας

ΕΝΑ εργοστάσιο ηλεκτρισμού μπορεί να είναι πολλών τύπων ανάλογα κυρίως με τοείδος καυσίμου που χρησιμοποιείται. Επειδή για τη χύδην παραγωγή ηλεκτρικής ενέργειας, μόνο η θερμική, η πυρηνική και η υδροηλεκτρική ισχύς είναι χρήσιμες, επομένως ένας σταθμός παραγωγής ενέργειας μπορεί να ταξινομηθεί ευρέως στους 3 προαναφερθέντες τύπους. Ας ρίξουμε μια ματιά σε αυτά τύπους σταθμών ηλεκτροπαραγωγής λεπτομερώς.

Θερμοηλεκτρικός Σταθμός

Ένας θερμικός σταθμός παραγωγής θερμότητας ή ένας θερμικός άνθρακαςτο εργοστάσιο παραγωγής ηλεκτρικής ενέργειας είναι μακράν η πλέον συμβατική μέθοδος παραγωγής ηλεκτρικής ενέργειας με λογικά υψηλή απόδοση. Χρησιμοποιεί άνθρακα ως κύριο καύσιμο για να βράσει το νερό που είναι διαθέσιμο στον υπέρθερμο ατμό για την οδήγηση του ατμοστρόβιλου. Ο ατμοστρόβιλος συνδέεται στη συνέχεια μηχανικά με έναν δρομέα εναλλάκτη, η περιστροφή του οποίου έχει σαν αποτέλεσμα την παραγωγή ηλεκτρικής ενέργειας. Γενικά στην Ινδία, ο ασφαλτούχος άνθρακας ή ο καφές άνθρακας χρησιμοποιούνται ως καύσιμο του λέβητα που έχει πτητική περιεκτικότητα κυμαινόμενη από 8 έως 33% και περιεκτικότητα τέφρας 5 έως 16%. Για να ενισχυθεί η θερμική απόδοση της εγκατάστασης, ο άνθρακας χρησιμοποιείται στον λέβητα υπό την κονιοποιημένη μορφή του.

Στον θερμαντικό σταθμό με καύση άνθρακα, ο ατμός είναιπου λαμβάνεται σε πολύ υψηλή πίεση μέσα στον λέβητα ατμού με καύση του κονιορτοποιημένου άνθρακα. Αυτός ο ατμός στη συνέχεια σούπερ θερμαίνεται στον υπερθερμαντήρα σε εξαιρετικά υψηλή θερμοκρασία. Αυτός ο υπερθερμαινόμενος ατμός στη συνέχεια αφήνεται να εισέλθει στον στρόβιλο, καθώς οι λεπίδες στροβίλου περιστρέφονται από την πίεση του ατμού.
Ο στρόβιλος συνδέεται μηχανικά μεεναλλάκτη κατά τρόπο ώστε ο ρότορας του να περιστρέφεται με την περιστροφή των πτερυγίων στροβίλου. Μετά την είσοδο στον στρόβιλο, η πίεση του ατμού πέφτει ξαφνικά οδηγώντας σε αντίστοιχη αύξηση της ποσότητας ατμού. Αφού μεταδόθηκε ενέργεια στους στροφείς του στροβίλου, ο ατμός φεύγει από τα πτερύγια του στροβίλου μέσα στον συμπυκνωτή ατμού του στροβίλου. Στον συμπυκνωτή, το κρύο νερό σε θερμοκρασία περιβάλλοντος κυκλοφορεί με τη βοήθεια αντλίας που οδηγεί στη συμπύκνωση του υγρού ατμού χαμηλής πίεσης.

Στη συνέχεια, αυτό το συμπυκνωμένο νερό παρέχεται περαιτέρωθερμοσίφωνα χαμηλής πίεσης, όπου ο ατμός χαμηλής πίεσης αυξάνει τη θερμοκρασία αυτού του τροφοδοτικού νερού, και πάλι θερμαίνεται σε υψηλή πίεση. Αυτό περιγράφει τη βασική μεθοδολογία εργασίας ενός θερμοηλεκτρικού σταθμού.

Πλεονεκτήματα των θερμοηλεκτρικών σταθμών

• Το καύσιμο που χρησιμοποιείται π.χ. άνθρακας είναι αρκετά φθηνότερο.
• Το αρχικό κόστος είναι μικρότερο σε σύγκριση με άλλους σταθμούς παραγωγής ενέργειας.
• Απαιτεί μικρότερο χώρο σε σχέση με τους υδροηλεκτρικούς σταθμούς.

Μειονεκτήματα των εγκαταστάσεων θερμικής ενέργειας

• Μολύνει την ατμόσφαιρα λόγω της παραγωγής καπνού και καπνών.
• Το κόστος λειτουργίας του σταθμού ηλεκτροπαραγωγής είναι κάτι περισσότερο από υδροηλεκτρικό εργοστάσιο.

Σταθμός πυρηνικής ενέργειας

Οι σταθμοί παραγωγής πυρηνικής ενέργειας είναι παρόμοιοιστους θερμικούς σταθμούς με περισσότερους από έναν τρόπους. Ωστόσο, η εξαίρεση είναι ότι ραδιενεργά στοιχεία, όπως το ουράνιο και το θόριο, χρησιμοποιούνται ως κύριο καύσιμο στη θέση του άνθρακα. Επίσης σε πυρηνικό σταθμό ο κλίβανος και ο λέβητας αντικαθίστανται από τον πυρηνικό αντιδραστήρα και τους σωλήνες εναλλάκτη θερμότητας.
Για τη διαδικασία παραγωγής πυρηνικής ενέργειας, τοτα ραδιενεργά καύσιμα υποβάλλονται σε αντίδραση σχάσης στους πυρηνικούς αντιδραστήρες. Η αντίδραση σχάσης μεταδίδεται σαν μια ελεγχόμενη αλυσιδωτή αντίδραση και συνοδεύεται από πρωτοφανή ποσότητα ενέργειας που παράγεται, η οποία εκδηλώνεται με τη μορφή θερμότητας. Αυτή η θερμότητα μετά μεταφέρεται στο νερό που υπάρχει στους σωλήνες εναλλάκτη θερμότητας. Ως αποτέλεσμα, παράγεται σούπερ θερμαινόμενος ατμός σε πολύ υψηλή θερμοκρασία. Μόλις ολοκληρωθεί η διαδικασία σχηματισμού ατμού, η εναπομένουσα διαδικασία είναι ακριβώς όμοια με μια θερμική μονάδα παραγωγής ενέργειας, καθώς αυτός ο ατμός θα οδηγήσει περαιτέρω τα πτερύγια του στροβίλου για να παράγει ηλεκτρική ενέργεια.

Υδροηλεκτρικός σταθμός ηλεκτροπαραγωγής

Στις Υδροηλεκτρικές εγκαταστάσεις η ενέργεια τουπτώση του νερού χρησιμοποιείται για να οδηγήσει τον στρόβιλο που με τη σειρά του λειτουργεί η γεννήτρια για την παραγωγή ηλεκτρικής ενέργειας. Η βροχή που πέφτει πάνω στην επιφάνεια της γης έχει δυνητική ενέργεια σε σχέση με τους ωκεανούς προς τις οποίες ρέει. Αυτή η ενέργεια μετατρέπεται σε εργασία άξονα όπου το νερό πέφτει μέσα από μια αξιόλογη κατακόρυφη απόσταση. Η υδραυλική ισχύς είναι επομένως μια φυσικά διαθέσιμη ανανεώσιμη ενέργεια που δίνεται από το eqn:
P = gρ QH
Όπου, g = επιτάχυνση λόγω βαρύτητας = 9,81 m / sec ²
ρ = πυκνότητα νερού = 1000 kg / m³
H = ύψος πτώσης του νερού.
Αυτή η ισχύς χρησιμοποιείται για την περιστροφή του άξονα του εναλλάκτη, για να μετατραπεί σε ισοδύναμη ηλεκτρική ενέργεια.
Ένα σημαντικό σημείο που πρέπει να σημειωθεί είναι ότι τοοι υδροηλεκτρικές εγκαταστάσεις έχουν πολύ χαμηλότερη χωρητικότητα σε σύγκριση με το θερμικό ή πυρηνικό τους αντίστοιχο. Για το λόγο αυτό, οι υδροηλεκτρικοί σταθμοί χρησιμοποιούνται γενικά στον προγραμματισμό με θερμικούς σταθμούς, για να εξυπηρετούν το φορτίο κατά τις ώρες αιχμής. Κατά κάποιο τρόπο βοηθούν το θερμικό ή το πυρηνικό εργοστάσιο να παράγει ενέργεια αποτελεσματικά κατά τις περιόδους αιχμής.

Πλεονεκτήματα του υδροηλεκτρικού σταθμού

• Δεν απαιτεί καύσιμο, το νερό χρησιμοποιείται για την παραγωγή ηλεκτρικής ενέργειας.
• Είναι καθαρή και καθαρή παραγωγή ενέργειας.
• Η κατασκευή είναι απλή, απαιτείται λιγότερη συντήρηση.
• Βοηθά επίσης στην άρδευση και τον έλεγχο των πλημμυρών.

Μειονεκτήματα Υδροηλεκτρικός σταθμός ηλεκτροπαραγωγής

• Περιλαμβάνει υψηλό κόστος κεφαλαίου λόγω κατασκευής φράγματος.
• Η διαθεσιμότητα του νερού εξαρτάται από τις καιρικές συνθήκες.
• Απαιτεί υψηλό κόστος μετάδοσης καθώς το εργοστάσιο βρίσκεται σε λοφώδεις περιοχές.

Τύποι παραγωγής ηλεκτρικής ενέργειας

Όπως αναφέρθηκε παραπάνω, ανάλογα με τον τύπο του χρησιμοποιούμενου καυσίμου, το σταθμούς παραγωγής ενέργειας καθώς και οι τύποι παραγωγής ηλεκτρικής ενέργειας. Συνεπώς, οι τρεις κύριες ταξινομήσεις για παραγωγή ηλεκτρικής ενέργειας σε εύλογη κλίμακα είναι:

1. Παραγωγή θερμικής ενέργειας.
2. Παραγωγή πυρηνικής ενέργειας.
3. Παραγωγή υδροηλεκτρικής ενέργειας.

Εκτός από αυτούς τους μεγάλους τύπους ισχύοςγενιές, μπορούμε να καταφύγουμε και σε τεχνικές γενιάς μικρής κλίμακας, για να εξυπηρετήσουμε τις διακριτές απαιτήσεις. Αυτές συχνά αναφέρονται ως εναλλακτικές μέθοδοι ή μη συμβατική ενέργεια παραγωγής ενέργειας και μπορούν να ταξινομηθούν ως:

1. Παραγωγή ηλιακής ενέργειας. (αξιοποιώντας την διαθέσιμη ηλιακή ενέργεια)
2. Γεωθερμική παραγωγή ηλεκτρικής ενέργειας. (Ενέργεια διαθέσιμη στο φλοιό της Γης)
3. Παραγωγή παλιρροϊκής ενέργειας.
4. Παραγωγή αιολικής ενέργειας (ενέργεια που διατίθεται από τις ανεμογεννήτριες)

Αυτές οι εναλλακτικές πηγές παραγωγής ήτανδεδομένης της σημαντικής σημασίας τις τελευταίες δεκαετίες εξαιτίας της εξαντλητικής ποσότητας φυσικών καυσίμων που έχουμε στη διάθεσή μας. Κατά τους αιώνες που θα ακολουθήσουν, θα μπορούσε να επιτευχθεί μια σκηνή, όταν αρκετές χώρες σε ολόκληρο τον πλανήτη θα έχανε ολόκληρο το αποθεματικό τους για ορυκτά καύσιμα. Ο μόνος δρόμος προς τα εμπρός θα βρισκόταν στο έλεος αυτών των εναλλακτικών πηγών ενέργειας που θα μπορούσαν να διαδραματίσουν έναν καθοριστικό ρόλο στη διαμόρφωση του ενεργειακού εφοδιασμού του μέλλοντος. Γι 'αυτόν τον λόγο αυτές θα μπορούσαν δικαίως να αναφέρονται ως ενέργεια του μέλλοντος.