Elektrane i elektroenergetske mreže

Izvor: Wikipedija
Skoči na: orijentacija, traži
Nuklearna elektrana u Pennsylvaniji, SAD.

Elektrane su postrojenja u kojima se oblici primarne energije (nuklearna, kemijska, unutrašnja kalorička, kinetička i potencijalna) ili energija Sunčeva zračenja preobražuju u električnu energiju. Primarne oblike energije možemo podijeliti na klasične (konvencionalne) i alternativne (nekonvencionalne). Klasični oblici energije su unutarnja energija (nafta, ugljen, plin), potencijalna energija (vodne snage) te nuklearna energija (fisija). Među alternativne izvore energija spadaju unutarnja energija (bioplin, biomasa, uljni škriljevci), potencijalna energija (plima i oseka, valovi), kinetička energija (vjetar), toplinska energija (suhe stijene u Zemljinoj kori, more, vrući izvori), nuklearna energija (fuzija lakih atoma), te zračenje (Sunce).

Osnovna značajka svake elektrane je njezinana instalirana snaga koja se dobije kao aritmetički zbroj naznačenih prividnih snaga s natpisnih pločica generatora u (MVA) ili nazivnih snaga primarnih pogonskih strojeva u (MW). Instalirana snaga je istovremeno i nazivna snaga elektrane.

Podjela[uredi VE | uredi]

Prema pogonskom stroju ili energiji, koja se u elektrani pretvara u električnu energiju, razlikuju se:

Termoelektrane[uredi VE | uredi]

Termoelektrana na ugljen u Floridi

Termoelektrane (TE) su postrojenja u kojima se proizvodi toplinska energija i električna energija.

Parne termoelektrane[uredi VE | uredi]

Osnovna proizvodna jedinica elektroprivrede u suvremenim termoelektranama je blok. Blok se sastoji od jednog postrojenja za proizvodnju pare, jedne kondenzacijske turbine, električnog generatora i transformatorskog postrojenja. Princip rada jedne termoelektrane je sljedeći: u ložištu parnog kotla izgara gorivo. Toplina plinova izgaranja zagrijava vodu u parogeneratoru i voda se isparava. Pregrijana para odgovarajuće temperature i tlaka odlazi u parnu turbinu. U parnoj se turbini toplinska energija pretvara u kinetičku energiju, a u rotoru pretvorba kinetičke energije u mehanički rad. Preko vratila mehanički rad prenosi se na rotor električnog generatora, gdje se mehanički rad pretvara u električnu energiju.

Termoelektrane toplane[uredi VE | uredi]

Proizvode toplinsku energiju i električnu energiju. U korištenju energije prednost imaju potrošači topline. Električna energija je sekundarna. Priprema goriva, zraka i vode, te odvođenje otpadnih tvari isti su kao i u termoelektrani.

Plinske elektrane[uredi VE | uredi]

Plinska elektrana je jednostavnije postrojenje od parne termoelektrane. Gorivo pripremljeno za izgaranje dovodi se u komoru za izgaranje uz istodobno prostrujavanje stlačenog zraka. Plinovi izgaranja izmješani sa zrakom odlaze u plinsku turbinu. U plinskoj se turbini kinetička energija pretvara u mehanički rad. Preko vratila turbine mehanički se rad predaje električnom generatoru, gdje se pretvara u električnu energiju. Plinske elektrane u odnosu na parne imaju znatno manje vrijeme potrebno za pokretanje iz hladnog stanja, dimenzije dijelova postrojenja su manje, nisu potrebni uređaji za pripremanje vode, mogućnost brzog uključivanja, zaustavljanja i naglih promjena opterećenja.

Dizel-elektrane[uredi VE | uredi]

Dizel-elektrane su postrojenja kao rezervne elektrane, rezervni izvori energije u urbanim sredinama (bolnice, robne kuće), stalni izvori energije na brodovima, naftnim platformama. Najvažniji dio opreme dizel-elektrane je dizel-motor. Puštanje u rad dizel-motora osigurava se komprimiranim zrakom iz boce i dotokom goriva iz dnevnog spremnika za naftu. Izmjenjivačima topline osigurava se hlađenje motora. Voda iz izmjenjivača topline vodi de u rashladni toranj gdje se hladi i vraća u proces. Rad elektrane se zasniva na pretvorbi mehaničkog rada koji stvara dizel-motor u električnu energiju.

Nuklearne elektrane[uredi VE | uredi]

Nuklearne elektrane su postrojenja kojima se toplinska energija dovedena u nuklearnom reaktoru koristi za proizvodnju električne energije. Termodinamički ciklus isti je kao u klasičnoj parnoj elektrani, za razliku što ulogu parnog kotla preuzima reaktor s izmjenjivačem topline ili bez njega. U nuklearni reaktor se unosi nuklearno gorivo i rashladno sredstvo. Fisijom nuklearnoga goriva u reaktoru se oslobađa velika količina topline. Paru za pogon parne turbine moguće je proizvesti izravno u reaktoru, ili u izmjenjivaču topline. Proizvedena para odvodi se u turbinu, a pretvorba toplinske energije u električnu odvija se na isti način kao i kod klasične termoelektrane na fosilna goriva.

Hidroelektrane[uredi VE | uredi]

Hidroelektrane su postrojenja koja energiju vodotoka pretvaraju u električnu energiju. Energija vode u vodotoku je energija tlaka, energija položaja i kinetička energija, a one se preko turbine pretvaraju u mehaničku energiju. U sustav hidroelektrana ubrajaju se svi objekti i dijelovi koji služe za sakupljanje, dovođenje i odvođenje vode, te za pretvorbu i razvod proizvedene električne energije. Prema načinu korištenja razlikujemo protočne hidroelektrane i akumulacijske hidroelektrane. Protočne iskorištavaju vodu onako kako dotječe, a akumulacijske imaju akumulacijsko jezero u kojem se voda čuva i koristi prema potrebi energetskog sustava. Prema visini pada vode koja se koristi u hidroelektranama razlikujemo niskotlačne do 50 m pada i visokotlačne s više od 50 m pada.

Brana ili pregrada ima višestruku namjenu: da skrene vodu s njezinog prirodnog toka prema zahvatu hidroelektrane, da povise razinu vode radi većeg pada i da akumuliraju vodu. Zahvat ima zadatak da vodu zaustavljenu branom primi i usmjeri prema strojarnici. Dovod vode spaja zahvat s vodnom komorom. Zadatak vodne komore je da porast tlaka koji nastaje naglim zatvaranjem turbine ili pritvaranjem dovoda vode ograniči na relativno nisku vrijednost. Tlačni cjevovod dovodi vodu od vodne komore do turbine. Strojarnica je zgrada u kojoj su smještene turbine, generatori, mostna dizalica, turbinski zatvarači, kućni transformator, električna komanda, crpke za rashladnu vodu i ostali uređaji za dijagnostiku i preventivno djelovanje. Zadatak odvoda je da vodu nakon iskorištenja u turbinama vrati u korito vodotoka ili do zahvata druge hidroelektrane.

Vjetroelektrane[uredi VE | uredi]

Vjetroelektrana u Altamont Pass, Kalifornija

Za dobivanje električne energije, vjetar se počeo koristiti početkom ovog stoljeća. Za pretvorbu kinetičke energije vjetra u mehaničku služe vjetroturbine koje se postavljaju na stupove. Visina stupa ovisi o promjeru rotora turbine i potrebne instalirane snage. Brzohodne zračne turbine imaju dvije lopatice, a sporohodne do dvanaest i više lopatica. Vjetroturbine s obzirom na smjer vjetra i okretanje vjetroturbinskog sustava u odnosu prema smjeru vjetra mogu biti okomite (vodoravno vratilo) na smjer vjetra ili u smjeru vjetra (okomito vratilo). Vodoravne vjetroturbine se prave s više lopatica, koje se postavljaju uz vjetar ili niz vjetar u odnosu prema prijenosnom i generatorskom mehanizmu. Vjetroturbine s okomitim vratilom ne zahtijevaju posebne konstrukcije nosača ni kontrolu njihova položaja. Većina dijelova koji se povremeno moraju servisirati smještena je na razini bliskoj zemlji.

Solarne elektrane[uredi VE | uredi]

Iskorištavanje energije Sunca jedno je od područja istraživanja koja su, osobito posljednjih godina, prisutna u svijetu znanosti, tehnologije i primjene. Sunčeva energija skuplja se uređajima koji se zovu kolektori. U njima se ona pretvara u toplinsku (toplinski kolektori) i električnu energiju (kolektori sa solarnim ćelijama). Od toplinskih u komercijalnoj su upotrebi najčešće ravni kolektori. Solarne elektrane su postrojenja u kojima se solarna energija pretvara u toplinsku, zatim u električnu. Solarna se energija fokusirajućim kolektorima pretvara u toplinsku energiju koja grije radni fluid. Radni fluid pokreće turbinu, turbina svoj mehanički rad predaje generatoru, gdje se pretvara u električnu energiju.

Elektrane u Hrvatskoj[uredi VE | uredi]

Proizvodni kapaciteti
Hidroelektrane
Akumulacijske Raspoloživa snaga (MW) Protočne Raspoloživa snaga (MW)
HE Zakučac 486 HE Varaždin 86,5
RHE Velebit 276 / (-240) HE Dubrava 77,8
HE Orlovac 237 HE Čakovec 77,4
HE Senj 216 HE Gojak 55,5
HE Dubrovnik 2x108* HE Rijeka 36
HE Vinodol 90 HE Miljacka 24
HE Peruča 60 HE Jaruga 7,2
HE Kraljevac 46,4 HE Golubić 6,5
HE Đale 40,8 HE Ozalj 5,5
HE Sklope 22,5 HE Krčić 0,3
CS Buško Blato 7,5/4,2 (-10,2/-4,8)    
CHE Fužine 4,6 (-5,7)    
HE Zavrelje 2    
CHE Lepenica 0,8 (-1.2)    
HE Zeleni Vir 1,7    
CS: crpna stanica CHE: crpna HE RHE: reverzibilna HE
       
Termoelektrane Raspoloživa snaga na pragu (MW) Gorivo
TE Sisak 396 loživo ulje / prirodni plin
TE-TO Zagreb 312 / 400 MWt prirodni plin / loživo ulje
TE Rijeka 303 loživo ulje
TE Plomin (A) 110 kameni ugljen
EL-TO Zagreb 90 / 184 MWt prirodni plin / loživo ulje
TE-TO Osijek 90 / 124 MWt loživo ulje / prirodni plin / ekstralako ulje
KTE Jertovac 83 prirodni plin / ekstralako ulje
TE Plomin (B)* 192 ugljen
*U vlasništvu TE Plomin d.o.o. (HEP d.d. : RWE Power - 50% : 50%); O&M ugovor s HEP-Proizvodnjom d.o.o.

Tablica 1.1 elektrane u Republici Hrvatskoj

Republika Hrvatska nije istovrsna po elektroenergetskom višku ili manjku, nego postoje dijelovi RH koji su podmiruju vlastitu potrošnju i daju struju i za druge krajeve, dok postoje krajevi kojima vlastiti elektroenergetski izvori nisu dostatni. Primjerice, južna područja Republike Hrvatske pokrivaju vlastitu potrošnju iz vlastitih izvora. Bilježe veću potrošnju samo onda kad znatnije zahladi, pa su kućanstva upućena na povećano korištenje električne struje, ili za većih sparina, kad znatnije rade klimatizacijski uređaji. Glavni razlog dostatnosti vlastite proizvodnje je taj što su se ugasili veliki industrijski potrošači, koji su prije Domovinskog rata trošili iznimnu količinu struje: tvornice TLM i TEF u Šibeniku, Dalmacija u Dugom Ratu te Jugovinil u Kaštel Sućurcu, koje su prije rata trošile više od 2 milijarde kWh struje godišnje. Drugi je razlog što se u tim krajevima nalaze najveća hidroelektrana u Hrvatskoj, HE Zakučac, a indikativno je da je zabilježeno kako su čak i za dugotrajnih sušnih razdoblja 2001. godine hidroelektrane na slijevu Cetine, Krke i Zrmanje te HE Dubrovnik i mala HE Zavrelje proizvele više od 3700 milijuna kilovatsati, od čega sam Zakučac 1700 milijuna, Orlovac 436 milijuna, a RHE Velebit 295 milijuna[1], što je dokazalo kako su besmislene, nepromišljene, glupe i štetne ideje o izgradnji nuklearnih elektrana u tim turističkim krajevima Hrvatske, na sasvim poroznom krškom tlu bogatom pitkom vodom.

Elektrane i okoliš[uredi VE | uredi]

Na okoliš vrlo nepovoljno utječu termoelektrane. Kod termoelektrana (klasičnih-hlađenih) dva su osnovna učinka koji utječu na onečišćenje okoliša. Prvi i osnovni je učinak koji nastaje zbog izgaranja fosilnih goriva. Drugi i manje bitni jest toplinsko onečišćenje rijeka ili jezera.

Kod izgaranja u atmosferu se ispuštaju plinovi kao što su CO2, CO, NOX, SO2, različiti ugljikovodici (CmHn). Od svih navedenih ugljik dioksid (CO2, ) i voda (H2O) nisu direktno otrovni za ljude. No oni izravno utječu svojom koncentracijom na zagrijavanje atmosfere (apsorpcija toplinskog zračenja u atmosferi). |Nuklearne elektrane isto tako proizvode otpad. Jedna vrsta je radioaktivni otpad, dok je druga vrsta otpada vruća voda. Najveći problem se javlja pri skladištenju radioaktivnog otpada. Otpad se mora skladišti u specijalnim bazenima ili suhim kontejnerima, a njegovo razlaganje je prilično dugo. Najpovoljniji tipovi elektrana s ekološkog stajališta su hidroelektrane, vjetroelektran] i solarne elektrane. One ne zagađuju okoliš obzirom da se koriste obnovljivim izvorima energije. U cilju zaštite okoliša, sve veći naglasak stavlja se upravo na elektrane na obnovljive izvore, a u budućnosti, realno je za očekivati da će one preuzeti proizvodnju većine električne energije u svijetu.

Hrvatska i oprema za elektrane[uredi VE | uredi]

Hrvatska strojogradnja i elektroenergetika je ugledna u svjetskim okvirima. Hrvatski se generatori ugrađuju u hidroelektrane diljem svijeta. Poznat je hrvatski proizvođač Končar-Inženjering za energetiku i transport (KET) čija su postrojenja isporučena (cijela oprema za hidroelektrane) u BiH, Indiji, a opremu prodaje po Albaniji, Islandu, Kanadi, Kostarici, Makedoniji, SAD-u i t.d..[2]

Izvori[uredi VE | uredi]

  1. Hidroelektrane u Dalmaciji: 2909 milijuna kilovatsati, Vl. Caktaš, str. 13, 18. travnja 2002.
  2. Dalje Hrvatski generatori za svjetske hidroelektrane, agencija vlm, 10. lipnja 2010.

Vanjske poveznice[uredi VE | uredi]