Tradičné spôsoby výroby elektrickej energie
Tradičné spôsoby výroby elektrickej energie
2.2.1. Tepelná
elektráreň
Výroba elektrickej energie v tepelnej elektrárni (obr. č. 1) je charakteristická tým, že hlavným zdrojom jej
výroby je spaľovanie uhlia, plynu alebo mazutu. V kotle sa vyrába para, ktorá poháňa turbínu pripojenú k alternátoru. Premena tepelnej
energie na elektrickú sa realizuje parným cyklom. Tepelnú elektráreň tvorí niekoľko samostatných výrobných blokov.
Klasická
elektráreň pozostáva z kotolne, medzistrojovne, strojovne, vyvedenia elektrického výkonu a z pomocných prevádzok. Tepelné elektrárne
rozdeľujeme na:
a) kondenzačné, ktoré sú zamerané na výrobu elektrickej energie
b) teplárne, zamerané na
kombinovanú výrobu elektrickej energie a tepla
2.2.2 Jadrová energia – vznik a vývoj
Jadrový vek vo výrobe energie sa začal 2. decembra 1942. Vtedy sa v areáli univerzitného štadiónu v Chicagu začala prvá štiepna reakcia. V
rokoch tesne po 2. svetovej vojne svoje prvé experimentálne reaktory spustili Kanaďania, Sovieti, Francúzi. Rozbehol sa tak dlhoročný
celosvetový proces, pri ktorom sa overovali desiatky možných koncepcií a variant využitia jadrovej energie. Prvá turbína poháňaná parou
vyrobenou z jadrovej energie sa roztočila 20. decembra 1951 v Národnom laboratóriu ARCO v štáte Idaho (USA). Tá mala výkon 100 kW a bola
schopná kryť spotrebu elektriny celého laboratória. V ZSSR spustili prvú pokusnú elektráreň o výkone 5 MW v Obnisku pri Moskve 27. júna
1954. Podiel jadrových elektrární na celosvetovej výrobe sa pohybuje okolo 17 percent. Pri pohľade na podobný ukazovateľ v jednotlivých
štátoch však zistíme, že v Litve a vo Francúzsku sa jadrová energetika podieľa na výrobe elektriny z 80 %, v Belgicku z takmer 56 % a vo
Švédsku a na Slovensku z 51 %.
2.2.3. Jadrová elektráreň - spôsob výroby elektrickej energie v jadrovej
elektrárni
Princíp výroby elektriny v jadrovej elektrárni je podobný ako v klasickej tepelnej elektrárni. Rozdiel je len v zdroji
tepla. V tepelnej elektrárni je zdrojom tepla fosílne palivo (uhlie, plyn), zatiaľ čo v jadrovej elektrárni je to jadrové palivo (prírodný
alebo obohatený urán). Palivo v podobe palivových kaziet je umiestnené v tlakovej nádobe reaktora, do ktorej prúdi chemicky upravená voda.
Táto preteká kanálikmi v palivových kazetách a odvádza teplo, ktoré vzniká pri štiepnej reakcii. Voda z reaktora vystupuje s teplotou asi
297°C a prechádza horúcou vetvou primárneho potrubia do tepelného výmenníka - parogenerátora. V parogenerátore preteká zväzkom trubiek a
odovzdáva teplo vode, ktorá je privádzaná zo sekundárneho okruhu s teplotou 222°C. Ochladená voda primárneho okruhu sa vracia späť do
aktívnej zóny reaktora. Voda sekundárneho okruhu sa v parogenerátore odparuje a cez parný kolektor sa para odvádza na lopatky turbíny. Hriadeľ
turbíny roztáča generátor, ktorý vyrába elektrickú energiu. Po odovzdaní energie turbíne para kondenzuje v kondenzátore a vo vodnom
skupenstve cez ohrievače prúdi späť do parogenerátora. Zmes v kondenzátore je chladená tretím chladiacim okruhom. V tomto okruhu sa voda
ochladzuje vzduchom prúdiacim zo spodnej do hornej časti chladiacej veže tzv. komínovým efektom. Prúd vzduchu so sebou unáša vodnú paru a
drobné kvapky vody, a tak sa nad chladiacimi vežami vytvárajú oblaky pary.
Princíp výroby v jadrovej elektrárni je znázornený
v prílohe (obr. č. 2).
2.2.4. Vodná elektráreň
Vodné elektrárne fungujú na princípe premeny
mechanickej energie vody na elektrickú energiu (obr. č. 3). Vodný prúd prechádza nepohyblivými rozvádzacími kanálmi turbíny a takto
usmernený vteká do opačne zakrivených lopatiek obežného kola vodnej turbíny, roztáča ich a odovzdáva im svoju mechanickú energiu.
Mechanická energia vody sa mení na mechanická energiu hriadeľa, tá sa následne mení pomocou elektrických generátorov na energiu elektrickú.
S vysokou účinnosťou premieňa elektrický generátor vodnej elektrárne energiu mechanickú na energiu elektrickú. Elektrická energia sa v
synchrónnom generátore vytvára indukciou rotujúceho magnetického poľa rotora do pevného vinutia statora generátora. Pre vytvorenie
magnetického poľa rotora je potrebný budiaci jednosmerný prúd, ktorý je vyrábaný v budiči generátora.
Vodné elektrárne sa
členia podľa toho, pre aké spády a akým spôsobom vodný tok využíva:
a) Akumulačné VE - ich súčasťou je veľká akumulačná
nádrž
b) Derivačné VE - sú postavené na derivačnom kanále
c) Prietokové VE - prehradzujú pôvodné alebo
nové koryto vodného toku
d) Prečerpávacie VE - v čase nízkej záťaže prečerpávajú vodu do vyššie položenej nádrže. V
čase vyššej záťaže táto voda potom poháňa hydrogenerátor na výrobu elektrickej energie.
e) Kombinované VE
Zones.sk – Zóny pre každého študenta