Biblioteka
  Wiw.pl   Na bieżąco:  Informacje   Co nowego   Matematyka i przyroda:  Astronomia   Biologia   Fizyka   Matematyka   Modelowanie rzeczywistości   Humanistyka:  Filozofia   Historia   Kultura antyczna   Literatura   Sztuka   Czytaj:  Biblioteka   Delta   Wielcy i więksi   Przydatne:  Słowniki   Co i gdzie studiować   Wszechświat w obrazkach    
  Jesteś tutaj:   Wirtualny Wszechświat > Biblioteka > Encyklopedia > Wybór haseł > Subskrypcja  




ELEKTROWNIA
Zakład przemysłowy lub zespół urządzeń przetwarzających różne formy energii na energię elektryczną.

Ograniczone ilości energii elektrycznej mogą być wytwarzane w różny sposób, np. w wyniku reakcji chemicznej (jak w akumulatorze elektrycznym) lub przez prądnicę napędzaną silnikiem spalinowym (jak w samochodach i samolotach); natomiast wielkoskalowe wytwarzanie energii elektrycznej na potrzeby przemysłu i rolnictwa oraz gospodarstw domowych odbywa się w stacjonarnych zakładach przemysłowych przeznaczonych do tego zadania. Większe elektrownie mają z reguły strukturę blokową - składają się z bloków energetycznych, czyli zespołów urządzeń pracujących w zasadzie niezależnie od takich samych zespołów sąsiednich.

W elektrowniach są zainstalowane różnego typu prądnice napędzane przeważnie albo przez turbiny wodne, przetwarzające energię kinetyczną wody, albo przez turbiny parowe lub gazowe, przetwarzające energię chemiczną paliw konwencjonalnych lub energię jądrową paliwa jądrowego. W niewielkim stopniu jest wykorzystywana energia wiatru, energia geotermiczna oraz energia słoneczna. Elektrownie znajdujące się na pewnym obszarze lub w pewnym regionie są zazwyczaj połączone liniami przesyłowymi w celu bardziej ekonomicznego i płynnego obsługiwania odbiorców energii. Zob. Prądnica; Sieć elektroenergetyczna.

Odbiornikiem energii jest dowolne urządzenie przemysłowe lub domowe, wymagające odpowiedniego zasilania sieciowego, które przetwarza energię elektryczną na światło, ciepło lub energię mechaniczną. W szczególności energia elektryczna dostarczana przez sieć elektroenergetyczną jest wykorzystywana w złożonych procesach przetwórczych i wytwórczych w różnych dziedzinach przemysłu, od hutnictwa po przemysł spożywczy. Całkowite obciążenie dowolnego systemu energetycznego rzadko jest stałe; zwykle wykazuje silne wahania godzinowe, tygodniowe, miesięczne i roczne, zależne od wymagań odbiorców z obsługiwanego obszaru. Minimalne obciążenie systemu w danym okresie jest nazywane obciążeniem podstawowym. Maksymalne obciążenie, wynikające zazwyczaj z chwilowych przyczyn, jest nazywane mocą szczytową. Nie jest praktycznie możliwe magazynowanie dużych ilości energii elektrycznej; zatem praca elektrowni musi być ściśle dopasowywana do zmian obciążenia lub do systemu muszą być włączone elektrownie szczytowe (pracujące tylko w okresach szczytowego poboru energii).

Podstawowymi typami elektrowni są elektrownie wodne zbiornikowe, elektrownie cieplne i elektrownie jądrowe.

Elektrownie wodne zbiornikowe działają na zasadzie wykorzystania energii potencjalnej masy wody spadającej z wysokości zwanej spadem. W miarę spadania wody jej energia potencjalna przekształca się w energię kinetyczną przekazywaną na dolnym poziomie turbinie. Główne części elektrowni zbiornikowej to: zapora, gromadząca wodę w zbiorniku zasilającym jej wysokość, stanowiącą część lub całość spadu; rurociąg doprowadzający wodę do turbiny; turbina wodna przejmująca energię kinetyczną wody; prądnica prądu przemiennego przetwarzająca energię mechaniczną na elektryczną; wyposażenie pomocnicze niezbędne do regulacji mocy, napięcia i częstotliwości oraz do zapewnienia bezpiecznej pracy urządzeń.

Ważną rolę odgrywają elektrownie wodne pompowe (elektrownie szczytowo-pompowe, elektrownie pompowe). Przy sprzyjających warunkach geograficznych i geologicznych można efektywnie magazynować energię elektryczną, wykorzystując nadmiar mocy w okresach jej małego zapotrzebowania do przepompowywania wody z niższego poziomu na wyższy, a w okresach maksymalnego zapotrzebowania wytwarzając ponownie energię elektryczną. Stosowane do tego celu zespoły złożone z turbin i sprzęgniętych z nimi prądnic są zwane turbogeneratorami odwracalnymi. Prądnice pracujące w przeciwnym kierunku jako silniki napędzają sprzężone z nimi turbiny służące jako pompy do podnoszenia wody na wyższy poziom. Gdy woda jest uwalniana i napędza turbiny, prądnice wytwarzają energię elektryczną. [E.C.S.] (E.K.)

Typowa instalacja do pompowania akumulacyjnego składa się z dwu zbiorników o jednakowych (w przybliżeniu) pojemnościach, znajdujących się na różnych poziomach, przy czym różnica poziomów powinna być jak największa (rys. 1). Elektrownię buduje się pod ziemią (jeśli warunki geologiczne na to pozwalają) lub przy dolnym zbiorniku. Zob. Akumulacja energii; Energia wód; Przenośnik cieczy; Turbina wodna; Turbogenerator. [D.L.G.] (E.K.)

Rys. 1. Schemat elektrowni wodnej pompowej

Elektrownie cieplne wykorzystują energię wydzielaną w procesie spalania węgla, ropy naftowej, gazu ziemnego lub innego paliwa do wytworzenia pary wodnej napędzającej turbinę parową (elektrownia parowa) lub sprężenia gazu napędzającego turbinę gazową (elektrownia gazowa) albo do napędzania silnika Diesla (elektrownia spalinowa). Typowa duża elektrownia parowa (rys. 2) zawiera urządzenia do przygotowywania i podawania paliwa, kocioł z piecem do jego spalania i wymiennikiem ciepła do wytwarzania przegrzanej pary, turbinę parową, prądnicę oraz wyposażenie pomocnicze niezbędne do regulacji mocy, napięcia i częstotliwości oraz do zapewnienia bezpiecznej pracy urządzeń. Elektrownie parowe mogą być lokalizowane w pobliżu miejsc o dużym zapotrzebowaniu na energię elektryczną, pod warunkiem zapewnienia odpowiednich zapasów wody do chłodzenia oraz dostępności paliwa; poszczególne elektrownie są zwykle przystosowane do jednego z obciążeń: podstawowego, średniego lub szczytowego. Zob. Turbina parowa.

Rys. 2. Schemat elektrowni cieplnej parowej (paliwo węglowe, moc 600 MW)

W elektrowni jądrowej (rys. 3) piec konwencjonalnej elektrowni cieplnej jest zastąpiony przez odpowiedni reaktor jądrowy; poza tym w skład bloku energetycznego wchodzą wymienniki ciepła i wytwornice pary (jeśli nie są integralną częścią reaktora), turbiny i prądnice prądu przemiennego oraz urządzenia sterujące i układy pomocnicze. Zob. Reaktor jądrowy.

powiększenie...

Rys. 3. Schemat elektrowni jądrowej z reaktorem wodnym ciśnieniowym

Rozmiar urządzeń oraz użyteczna moc bloku energetycznego zależą w szerokim zakresie od typu bloku; założonej roli w systemie elektroenergetycznym (czy jest to elektrownia podstawowa, pośrednia czy szczytowa); wielkości systemu, do którego należy; stopnia sprzężenia z systemami sąsiednimi. Moc (elektryczna) bloków energetycznych przeznaczonych do pracy przy obciążeniu podstawowym może wynosić w elektrowniach cieplnych parowych do 1300 MW, w jądrowych do 1500 MW; bloki elektrowni parowych (z paliwem węglowym, olejowym lub gazowym) przeznaczone do pracy przy obciążeniach pośrednich mają moc 200-600 MW każdy; zespoły szczytowe mają moc od kilkudziesięciu MW (z turbinami gazowymi) do setek MW (z turbinami wodnymi). Turbozespoły wodne, przeznaczone do obsługi obciążeń szczytowych i pośrednich, osiągają moc do 700 MW.

Całkowita moc dyspozycyjna systemu wytwórczego jest zazwyczaj o 20-30% większa niż roczny przewidywany szczyt obciążenia w celu zapewnienia rezerwy na konserwację i przypadki nadzwyczajne.

Wytwarzane napięcie podlega zmianom wraz ze zmianą obciążenia. Charakteryzuje to wielkość zwana regulacją napięciową, określona jako zmiana napięcia przy określonej zmianie obciążenia (zazwyczaj od obciążenia pełnego do braku obciążenia) i wyrażona w procentach napięcia znamionowego. Napięcie prądnicy zmienia się z obciążeniem i wartością współczynnika mocy, a samoregulacja większości prądnic prądu przemiennego jest zwykle niedostateczna. W celu utrzymania w miarę stałej wartości napięcia w stacji rozdzielczej lub centrum odbioru mocy konieczne jest zatem stosowanie automatycznej regulacji napięcia. Zob. Stabilizator napięcia.

W nowych dużych elektrowniach i w elektrowniach zmodernizowanych stosuje się komputerowy nadzór (regulację w czasie rzeczywistym) obciążenia i częstotliwości oraz komputerowe zarządzanie dystrybucją mocy. Silne powiązania międzysystemowe zwiększające niezawodność w dostarczaniu dużych mocy wymagają instalowania w elektrowniach specjalnych automatycznych sterowników w celu zapewnienia odpowiedniej stabilności wytwarzania i przesyłania oraz stosowania układów sterowania ze sprzężeniem zwrotnym, generujących szybką odpowiedź układu wzbudzenia i układu regulacji napięcia. Zob. Elektroenergetyczny system; Prądnica. [E.C.S.] (E.K.)

[  góra strony  ]

Wiw.pl  |  Na bieżąco  |  Informacje  |  Co nowego  |  Matematyka i przyroda  |  Astronomia  |  Biologia  |  Fizyka  |  Matematyka  |  Modelowanie rzeczywistości  |  Humanistyka  |  Filozofia  |  Historia  |  Kultura antyczna  |  Literatura  |  Sztuka  |  Czytaj  |  Biblioteka  |  Delta  |  Wielcy i więksi  |  Przydatne  |  Słowniki  |  Co i gdzie studiować  |  Wszechświat w obrazkach