Výroba elektrickej energie

Základné energetické pojmy:
Spotreba energie rastie (prírastok obyvateľstva, životnej úrovne, rozvoj priemyslu)

V súčastnosti sa energia vyrába :
a) z prvotných surovynových zdrojov : ropa, uhlie, zemný plyn, voda, jadrové palivo(tepelné elektrárne, tepelné špeciálne: jadrové, vodné)
b) z nových nekonvenčných zdrojov: slnečná energia, biomasa, geotermálna energia, veterná energia prílivu.
Diagram zaťaženia – vyznačuje časový priebeh zaťaženia elektrárne alebo skupiny elktrární alebo celej energetizačnej sústavy za celé časové obdobie. Môže byť denný, ročný, mesačný. Obsah plochy ohraničenej je celková výrobná energia. Dodávka na prahu elektrárne:
Wp = We – Ww – Wo
Regulačný plán – vyhlasovaním a odvolávaním sa zaoberá ústredný energetický dispečing, ktorý riadi prevádzku energetizačnej sústavy
a)  regulačný plán pre odber elektrickej energie – má 16 regulačných stupňov.
Z toho  : 1 až 5 – zvýhodňuje odberateľov
  6 – vyžaduje odber podľa vopred dohodnutého diagramu
  7 až 16 – obmedzuje odber až na 0
b)  regulačný plán pre odber plynu – má 10 regulačných stupňov
  1 – 2 : zvýhodňujú odberateľov
    3: podľa vopred dohodnutého odberového diagramu
    4- 10 : obmedzovanie
 
Tepelné elektrárne: rozdeľujeme ich: 1.) kondenzačné – vyrába sa elektrická energia
 2.) teplárne – okrem elektrickej energie vyrábajú aj teplo
časti elektrárne:

- palivové hospodárstvo: skládka paliva, doprava, rozmrazovacie zariadenia, drviče, dopravníkové pásy, zásobníky, cisterny, odstránenie nečistôt hlavnej vody.
- kotolňa: zásobníky uhlia, kotol, predhrievače napájacej vody a pary, odlučovače popolčeka, kondenzátory s čerpadlami, dymové a vzduchové ventilátory, parný 
- kotol v ňom nastáva premena energie
- strojovňa – v nej sú parné turbíny, turboalternátory, stanovisko obsluhy turboalternátorov
 
Parná turbína premieňa tepelnú energiu vodnej pary, ktorá sa vyrobí v parnom kotli na mechanickú prácu, tá sa prenáša na hraideľ turbíny spojenej s trojfázovým synchrónnym alternátorom, v ktorom sa práca premieňa na elektrickú energiu.  K varu dochádza pri určitom tlaku a pri určitej teplote. Potom para prechádza dokonale izolovaným parným potrubím do turbíny, pri procese sa para rozpína (tzn. Že sa jej objem zväčšuje a tlak a teplota klesá). Z turbíny para (ochladená ) prechádza do kondenzátora, kde sa ochladzuje vodou, pri tom vzniká kondentát, ktorý sa odčerpáva do zberača kondenzátu, ten sa ešte riedi pomocnou vodou a takto zriedený prejde do predhrievača pary. Odtiaľ opäť do parného kotlu a tak sa celý cyklus uzatvára.
 
Výrobné okruhy:
1. okruh paliva 5. okruh elektrickej energie
2. okruh vzduchu a plynov  6. okruh kondenzátoru
3. okruh škvary a popolčeka  7. okruh chladiacej vody
4. okruh para – voda  8. okruh pomocnej vody
 
Z vyrobenej elektrickej energie sa časť použije na vlastnú spotrebu: čerpadlá pre napájaciu vodu, chladiacu, pomocnú, čerpadlá kondenzátu, ventilátory, pohon dopravníkových pásov, pohon rožtov v kotli, osvetlenie
Využitie tepla z teplární: pohon niektorých strojov v strojárskom priemysle, v drevásrkych závodoch (pohon strojov, sušenie dreva) vykurovanie blízkych sídlisk, skleníkov, ohrev teplej úžitkovej vody.

Vodné elektrárne
Pre využitie vodnej energie sa stavajú vodné diela – je to súhrn všetkých stavieb. Súčasťou vodného diela je vodná elektráreň.
Rozdelenie:

- podľa spádu:
a) nízkotlakové (pri spádoch do 10 m)
b)  strednotlakové (pri spádoch do 50m)
c)  vysokotlakové (pri spádoch nad 50m)

- podľa využitia:
a)základné
b)pološpičkové
c)špičkové

3.  podľa konštrukcie a) gravitačné – odolávajú tlaku vody vlastnou váhou na stavbu je potrené použiť veľké množstvo stvebných materiálov. Tlak vody sa snaží posunúť elektráreň v smere toku.
b) klembové – stavajú sa v úzkych a hlbokých údoliach, tlak vody sa prenáša do bokov, podstatne menšia spotreba stavebných materiálov

- iné rozdelenie: - či sa využíva
a1) prírodné
b1) umelo vytvorené hrádze
a2) prietokové – stavajú sa na riekach s malým spádom, v rovinatých oblastiach. Pri veľkej vode sa energia využíva len do výšky hltnosti turbíny, zvyšná voda preteká cez haď (napr. vodné dielo Gabčíkovo – Nagymaros)
b2) akumulačné – mávajú dve nádrže – jedna záchytná, z ktorej sa voda uvoľňuje a zadržiava podľa potreby
c2) prečerpávacie – sú u nás na Váhu. Sú osobitným prípadom akumulačných elk. Majú 2 nádrže vrchnú a spodnú. Cez deň voda dopadá na lopatky turbín spojených s generátormi (v čase najväčšieho zaťaženia). V noci sa voda prečerpáva zo spodnej nádrže do vrchnej, na prečerpávanie sa používajú tie isté stroje ako motory poháňajúce čerpadlá. Na čerpanie sa využíva lacnejšia energia z tepelných elektrární.  
 
VÝZNAM VODNÝCH ELEKTRÁRNÍ:
- sústava kaskád – investičné náklady sa znižujú budovaním baskád vodných elektrární – je to sústava viacerých elektrární na 1 toku ( na Váhu: Vážska kaskáda: Liptovká Mara, Krpeľany, Sučany, Lipovec, Nosice, Ladce, Ilava, Skalka, Kostolná, Nové mesto n/Váhom, Horná Streda, Madunice)
- výroba elektrickej energie
- regulácia vodného toku ( v čase dažďov)
- splavenie
(vodná elektráreň na Hrone – Veľké Kozmálovce)

Atómové elektrárne
V podstate sú to tepelné elektrárne, v ktorých je namiesto parného kotla použitý jadrový reaktor a paro-generátor
Fyzikálny princíp štiepenia:
Jadrová štiepna reakcia, ktorá je zdrojom tepelnej energie, prebieha v aktívnej zóne reaktora v jadrách uránu U135. V aktívnej zóne sa jadro rozpadne na dva štiepne produkty, pričom sa uvoľní veľká kinetická eneria a vznikn ďalšie neutróny. Rýchlosť neutrónov je veľmi vysoká, preto ich treba spomaľovať látkou (moderátorom – býva to chemicky upravená voda).
 
Časti atómovej elektrárne:
1.) priamy okruh
2.) sekundárny okruh
3.) terciárny okruh
4.) elektrická energia
 
Palivo v podobe palivových kaziet je umiestené v tlakovej nádobe reaktora, do ktorej prúdi chemicky upravená voda. Odvádza teplo, ktoré vzniká pri štiepnej reakcii. Do výmenníka tepla, kde ho odovzdá vode alebo pare zo sekundárneho okruhu. Potom prichádza na lopatku parnej turbíny spojenej s generátorom a po odovzdaní energie sa odvedie kondenzát do kondenzátora, kde sa mieša s vodou z terciárneho okruhu a čerpadlom sa privádza do parogenerátora. Jadrový reaktor tvorí tlaková nádoba z legujúcej ocele s hrúbkou 140 mm. Do nej sa zasúvajú palivové kazety zložené z palivových uránových prútov. Prúty sú obalené zirkónovou zliatinou a tlaková nádoba reaktora je umiestnená v železo- betónovej šachte. Toto usporiadanie tvorí 3-stupňový systém ochrany. Aby bolo štiepenie využiteľné musí byť jadrová reakcia v ktoromkoľvek momente ovládateľná s možnosťou rýchleho odstavenia, rádioaktívne látky sa musia dať udržiavať v na to určenom priestore a musí byť stále odvádzané teplo.
 
Havarijný systém – aktívny – rozdeľuje sa podľa tlaku: vysokotlakový, nízkotlakový, sprchový (všetky systémy sú 3 krát zálohované)
- pasívny – nádrže naplnené vodou s kyselinou boritou, ktoré zalievajú svojím obsahom aktívnu zónu v prípade poklesu tlaku
 
Výmena paliva je proces dlhodobý plánovaný s trvaním 40 dní, pričom sa naraz vymieňa vždy len 1/3 paliva (všetko palivo sa vymení za 3 roky). Vyhorené palivo sa skladuje priamo v elektrárni 5 rokov, potom – upravené sa vyváža na Republikové úložisko.
 
Význam jadrových elektrární – Jadrová elektráreň s výkonom 1 000W nevypúšťa žiadne CO2, vyprodukuje len 35 ton vyhoreného paliva, ktoré sa dá spracovať na 3 m odpadu. Ten sa uskladňuje.