Elektrana

Elektrane su postrojenja u kojima se oblici primarne energije (nuklearna, hemijska, unutrašnja kalorična, kinetička i potencijalna) ili energija Sunčevog zračenja preobražavaju u električnu energiju. Primarni oblici energije mogu se podijeliti na klasične (konvencionalne) i alternativne (nekonvencionalne). Klasični oblici energije su unutrašnja energija (nafta, ugalj, plin), potencijalna energija (vodene snage) te nuklearna energija (fisija). Među alternativne izvore energije spadaju unutrašnja energija (bioplin, biomasa, naftni škriljci), potencijalna energija (plima i oseka, valovi), kinetička energija (vjetar), toplinska energija (suhe stijene u Zemljinoj kori, more, vrući izvori), nuklearna energija (fuzija lahkih atoma), te zračenje (Sunce).

Osnovna karakteristika svake elektrane je njena instalirana snaga koja se dobije kao aritmetički zbir naznačenih prividnih snaga s natpisnih pločica generatora u (MVA) ili nazivnih snaga primarnih pogonskih mašina u (MW). Instalirana snaga je istovremeno i nazivna snaga elektrane.

Podjela

S obzirom na kriterije, postoje različite podjele elektrana. Neki od kriterija prema kojima se dijele elektrane su:

• Prema vrsti pogonskih mašina, odnosno vrsti transformacije energije, koja se u elektrani od primarnog izvora energije pretvara u električnu energiju, razlikuju se:
  • termoelektrane (u koju se mogu uvrstiti i nuklearne elektrane i geotermalne elektrane)
  • hidroelektrane
  • vjetroelektrane
  • solarne elektrane
• Prema izvoru toplote potrebne za proizvodnju električne energije:
  • elektrane na fosilna goriva, termoelektrane
  • nuklearne elektrane
  • geotermalne elektrane
  • elektrana na biomasu
  • kombinovane toplane-elektrane
  • solarne elektrane
• Prema obnovljivosti izvora energije:
  • elektrane na obnovljive izvore energije
  • elektrane na neobnovljive izvore energije

Termoelektrane

Termoelektrana na ugalj u Floridi

Glavni članak: Termoelektrana

Termoelektrane (TE) su postrojenja u kojim se proizvodi toplotna energija i električna energija.

Parne termoelektrane

Osnovna proizvodna jedinica elektroprivrede u savremenim termoelektranama je blok. Blok se sastoji iz 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. Toplota plinova nastalih sagorijevanjem zagrijava vodu u parogeneratoru i voda isparava. Pregrijana para odgovarajuće temperature i tlaka odlazi u parnu turbinu. U parnoj turbini toplinska energija se pretvara u kinetičku energiju, a u rotoru pretvaranje kinetičke energije u mehanički rad. Preko vratila mehanički rad se prenosi na rotor električnog generatora, gdje se mehanički rad pretvara u električnu energiju.

Termoelektrane toplane

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

Plinske elektrane

Plinska elektrana je jednostavnije postrojenje od parne termoelektrane. Gorivo pripremljeno za izgaranje dovodi se u komoru za izgaranje uz istovremeno prostrujavanje zraka pod pritiskom. Plinovi izgaranja izmješani sa zrakom odlaze u plinsku turbinu. U plinskoj turbini kinetička energija pretvara se u mehanički rad. Preko vratila turbine mehanički rad se predaje električnom generatoru, gdje se pretvara u električnu energiju. Plinske elektrane u odnosu na parne imaju znatno kraće 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

Dizel-elektrane su postrojenja kao rezervne elektrane, rezervni izvori energije u urbanim sredinama (bolnice, robne kuće), i stalni su izvori energije na brodovima i 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 toplote osigurava se hlađenje motora. Voda iz izmjenjivača toplote vodi se u rashladni toranj gdje se hladi i vraća u proces. Rad elektrane se zasniva na pretvaranju mehaničkog rada kojeg stvara dizel-motor u električnu energiju.

Elektrane na biomasu

Elektrane na biomasu koriste biomasu kao gorivo. Budući da koriste pretežno otpad drvne industrije imaju neutralan bilans ugljik-dioksida. Koriste se uglavnom za daljinsko grijanje i procesnu paru.

Nuklearne elektrane

Nuklearne elektrane su postrojenja kojima se toplotna 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 toplote ili bez njega. U nuklearni reaktor se unosi nuklearno gorivo i rashladno sredstvo. Fisijom nuklearnog goriva u reaktoru se oslobađa velika količina toplote. Paru za pogon parne turbine moguće je proizvesti izravno u reaktoru ili u izmjenjivaču toplote. Proizvedena para odvodi se u turbinu, a pretvaranje toplinske energije u električnu odvija se na isti način kao i kod klasične termoelektrane na fosilna goriva.

Elektrane na obnovljivi izvor

Hidroelektrane

Hidroelektrane su postrojenja koja energiju vodotoka pretvaraju u električnu energiju. Energija vode u vodotoku je energija pritiska, energija položaja i kinetička energija, a one se preko turbine pretvaraju u mehaničku energiju. U sistem hidroelektrana ubrajaju se svi objekti i dijelovi koji služe za sakupljanje, dovođenje i odvođenje vode, te za pretvaranje i distribuciju proizvedene električne energije. Prema načinu korištenja razlikuju se 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 sistema. Prema visini pada vode koja se koristi u hidroelektranama razlikuju se niskotlačne do 50 m pada i visokotlačne s više od 50 m pada.

Brana ili pregrada ima višestruku namjenu: da skrene vodu sa njenog prirodnog toka prema zahvatu hidroelektrane, da povise nivo vode radi većeg pada i da akumuliraju vodu. Zahvat ima zadatak da vodu zaustavljenu branom primi i usmjeri prema strojarnici. Dovod vode spaja zahvat sa vodenom komorom. Zadatak vodene komore je da porast pritiska 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

Vjetroelektrana u Altamont Pass, Kalifornija

Za dobijanje električne energije, vjetar se počeo koristiti početkom ovog stoljeća. Za pretvaranje kinetičke energije vjetra u mehaničku služe vjetroturbine koje se postavljaju na stubove. Visina stuba zavisi od promjera 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 sistema 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 njihovog položaja. Većina dijelova koji se povremeno moraju servisirati smještena je na nivou bliskim zemlji.

Solarne elektrane

Iskorištavanje energije Sunca jedno je od područja istraživanja koja su, naročito posljednjih godina, prisutna u svijetu nauke, 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 upotrebi su najčešće ravni kolektori. Solarne elektrane su postrojenja u kojima se solarna energija pretvara u toplinsku, zatim u električnu. Solarna energija fokusirajućim kolektorima pretvara se u toplinsku energiju koja grije radni fluid. Radni fluid pokreće turbinu, turbina svoj mehanički rad predaje generatoru, gdje se pretvara u električnu energiju.

Elektrane i okolina

Pri proizvodnji električne energije, u zavisnosti od elektrane, javljaju se različiti, manje ili više štetni efekti na životnu sredinu. S ovog aspekta proizvodnje električne energije, najrizičnije su termo i nuklearne elektrane. Kod termoelektrana (klasičnih-hlađenih) dva su osnovna učinka koji utječu na onečišćenje okoline. Prvi i u većoj mjeri izraženi negativni učinak termoelektrane ogleda se u činjenici da se za proizvodnju električne energije koristi toplota dobijena sagorijevanjem fosilnih goriva. Sagorjevanjem fosilnih goriva u atmosferu se ispuštaju različiti plinovi kao što su CO₂, CO, NO_X, SO₂, različiti ugljikovodici (C_mH_n) sve u zavisnosti od sastava fosilnog goriva. Ovi polutanti u zraku negativno utiču na ljudsko zdravlje a izazivaju i efekat staklene bašte. Osim toga, s obzirom na relativno nizak stepen iskorištenja toplotne energije u elektranama, višak toplotne energije koja se ne može direktno iskoristiti u proizvodnji energije se hladi posredstvom rashladnih tornjeva i ispušta u rijeke ili jezera.

Nuklearne elektrane isto tako proizvode otpad. Jedna vrsta je radioaktivni otpad, dok je druga vrsta otpadna 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 sa ekološkog stajališta su hidroelektrane, vjetroelektrane i solarne elektrane. One ne zagađuju okolinu obzirom na to da se koriste obnovljivim izvorima energije. U cilju zaštite okoline, sve veći naglasak se stavlja upravo na elektrane na obnovljive izvore, a u budućnosti, realno je za očekivati da će one preuzeti proizvodnju većine električne energije u svijetu.

Elektrane u Bosni i Hercegovini

Glavni članak: Elektrane u Bosni i Hercegovini

S obzirom na hidropotencijal kojim raspolaže Bosna i Hercegovina, na njenoj teritoriji je, uglavnom za vrijeme socijalizma, izgrađen određen broj hidroelektrana različitih instalisanih kapaciteta. Također, uzimajući u obzir velike zalihe uglja izgrađeno je i nekoliko termoelektrana. Ova dva vida proizvodnje električne energije su najzastupljenija u Bosni i Hercegovini i trenutno su nezaobilazni jer sa izrazito visokim udjelom učestvuju u ukupnoj proizvodnji električne energije u državi. U zadnje vrijeme se intenzivira i izgradnja objekata koji kao izvor za proizvodnju električne energije koriste obnovljive izvore kao što su solarne i vjetro elektrane.

• TE Kakanj
• TE Tuzla
• HE na Neretvi

Također pogledajte

• Kogeneracija

Vanjski linkovi

• Biomass and Bioenergy