Istnieje wiele sposobów wytwarzania energii, w zależności od rodzaju wykorzystywanego paliwa oraz miejsca lub metody, w której to robimy. Konwencjonalne elektrownie cieplne, zwane także elektrowniami termoelektrycznymi, wykorzystują paliwa kopalne do wytwarzania energii elektrycznej. Wiele osób nie wie, czym jest elektrownia cieplna.
Ten artykuł poświęcimy Państwu na opowiedzeniu, czym jest elektrownia cieplna, jakie ma cechy i w jaki sposób wytwarza energię elektryczną.
Co to jest elektrownia cieplna?
Te konwencjonalne elektrownie cieplne, znane również jako elektrownie termoelektryczne, wykorzystują paliwa kopalne (gaz ziemny, węgiel lub olej opałowy) do wytwarzania energii elektrycznej w procesie termicznego obiegu pary wodnej. Terminu „konwencjonalne” używa się w celu odróżnienia ich od innych elektrowni cieplnych, takich jak elektrownie o cyklu kombinowanym lub elektrownie jądrowe. Instalacje te wytwarzają energię elektryczną poprzez zamianę energii chemicznej paliw na energię cieplną, która następnie przekształcana jest w energię mechaniczną, a ostatecznie w energię elektryczną.
Jego głównymi elementami są:
- Bojler: Przestrzeń, która zamienia wodę w parę poprzez spalanie paliwa. W procesie tym energia chemiczna paliwa zamieniana jest na energię cieplną.
- Cewki: Rury, którymi krąży woda, gdzie zamienia się ona w parę. Gaz spalinowy oddaje ciepło wodzie.
- Turbina parowa: Maszyna zbierająca parę wodną, która pod wpływem układu ciśnienia i temperatury powoduje ruch wału przechodzącego przez turbinę. Turbiny te zwykle mają kilka korpusów (wysokie, średnie i niskie ciśnienie), aby maksymalnie wykorzystać parę.
- Generator: Maszyna przekształcająca wygenerowaną energię mechaniczną w energię elektryczną poprzez indukcję elektromagnetyczną. Wał turbiny połączony jest z generatorem, który wytwarza trójfazowy prąd przemienny.
Eksploatacja elektrociepłowni
Działanie konwencjonalna elektrownia cieplna można podzielić na kilka etapów. Przede wszystkim paliwo Jest spalany w kotle wytwarzającym dużą ilość ciepła. Do tego ciepła jesteśmy przyzwyczajeni do podgrzewania wody, który przekształca się w parę pod wysokim ciśnieniem i o wysokiej temperaturze.
Para ta kierowana jest do turbin, gdzie wywiera nacisk na łopatki turbiny, powodując jej obrót. On ruch turbiny Wytwarza energię mechaniczną, która ostatecznie w generatorze przekształcana jest w energię elektryczną.
Wytworzona energia elektryczna przechodzi przez transformator, gdzie wzrasta jej napięcie i jest rozprowadzana na duże odległości w sieci elektrycznej.
Para wykorzystana w turbinie jest przesyłana do skraplacza, gdzie jest schładzana i przekształcana z powrotem w wodę, co skutkuje zamkniętym cyklem wytwarzania pary. Proces ten jest powszechny we wszystkich elektrowniach cieplnych, niezależnie od rodzaju stosowanego paliwa.
Rodzaje obiegów w elektrociepłowni
- Cykl Rankine’a: Stosowany jest w większości konwencjonalnych elektrowni cieplnych. Cykl ten wykorzystuje energię cieplną paliwa do wytworzenia pary wodnej, która następnie napędza turbinę.
- Cykl Hyrna: Jest to odmiana cyklu Rankine’a, z dodatkową fazą dogrzewania parą. Proces ten poprawia efektywność energetyczną.
Oddziaływania środowiskowe elektrowni cieplnej
Elektrownie cieplne generują negatywne skutki dla środowiska ze względu na emisję pochodzącą ze spalania paliw kopalnych i uwalnianie dużych ilości ciepła odpadowego.
Jeśli chodzi o emisję, rośliny te wytwarzają dwutlenek węgla (CO2), tlenek węgla (CO), tlenki azotu (NOx) i dwutlenek siarki (SO2), które przyczyniają się do globalnego ocieplenia i zanieczyszczenia powietrza. Mogą zostać uwolnione inne toksyczne pierwiastki, takie jak rtęć i ołów.
Aby zmniejszyć ilość cząstek emitowanych do atmosfery, stosuje się filtry, a kominy są zwykle na tyle wysokie, aby lepiej rozproszyć cząstki w powietrzu.
Przenikanie ciepła i zanieczyszczenia termiczne
Innym powiązanym problemem jest zanieczyszczenie termiczne spowodowane uwalnianiem ciepła resztkowego w pobliskich zbiornikach wodnych. Podnosi to temperaturę wody, wpływając na lokalny ekosystem. Aby złagodzić ten wpływ, elektrownie wdrażają systemy chłodzenia, schładzając wodę przed zwróceniem jej do źródła.
Wpływ na zdrowie człowieka
Zanieczyszczenia emitowane przez elektrownie cieplne negatywnie wpływają na zdrowie człowieka. Toksyczne cząstki i gazy powstałe w wyniku spalania mogą powodować choroby układu oddechowego i układu krążenia. W dłuższej perspektywie narażenie na te substancje zwiększa ryzyko zachorowania na raka.
Obecne filtry i systemy uległy poprawie, chociaż nadal należy opracować nowe technologie, aby zminimalizować wpływ na zdrowie i środowisko.
Rodzaje elektrowni cieplnych
Istnieją różne rodzaje elektrownie cieplne, w zależności od użytego paliwa i konstrukcji instalacji.
Konwencjonalne elektrownie cieplne
Wykorzystują paliwa kopalne, takie jak węgiel, olej opałowy czy gaz ziemny. Chociaż są one powszechne na całym świecie, ich wpływ na środowisko jest znaczny ze względu na emisję zanieczyszczających gazów.
Elektrownie cieplne o cyklu kombinowanym
Te rośliny pracujące w cyklu kombinowanym Są bardziej wydajne niż konwencjonalne. Wykorzystują turbiny gazowe do przekształcania energii cieplnej w energię mechaniczną poprzez spalanie gazu ziemnego. Nadmiar gorących gazów wykorzystywany jest do wytwarzania pary, która napędza kolejną turbinę parową, redukując emisję.
Elektrociepłownie jądrowe
Generują energię poprzez Fizja jądrowa w reaktorze, który uwalnia dużą ilość energii cieplnej w celu przekształcenia wody w parę. Chociaż nie emitują gazów cieplarnianych, stwarzają ryzyko ze względu na odpady radioaktywne i możliwe awarie jądrowe.
Alternatywy i odnawialne źródła energii
Te energia odnawialnatakie jak energia słoneczna, wiatrowa i geotermalna, zyskują na popularności. Źródła te nie powodują emisji gazów cieplarnianych i są bardziej zrównoważone w dłuższej perspektywie.
Elektrownie słoneczne i geotermalne oferują podobne alternatywy dla konwencjonalnych elektrowni cieplnych, wykorzystując naturalne źródła energii bez negatywnego wpływu paliw kopalnych.
Ulepszenia technologiczne zwiększają wydajność i redukują koszty, przyspieszając przyjęcie na całym świecie.
Elektrownia parowa
Te elektrownie parowe Wykorzystują cykl, w którym woda przechodzi przez fazę gazową i powraca do stanu ciekłego. Jest to powszechne w konwencjonalnych termach.
Technologia nadkrytyczna zyskała na znaczeniu, poprawiając wydajność i zmniejszając straty energii poprzez eliminację zmian fazowych.
Stanowią one jedną z głównych technologii wytwarzania energii elektrycznej, choć rozwój odnawialnych źródeł energii zaczyna je stopniowo zastępować.
Sektor energetyczny przechodzi głęboką transformację. Elektrownie cieplne są nadal istotne, ale w wielu krajach energie odnawialne już odgrywają wiodącą rolę ze względu na ich mniejszy wpływ na środowisko i wysoki potencjał wzrostu.