Termal elektrik santrali

Bu makalenin veya bölümün gözden geçirilmesi gerekiyor. Daha fazla ayrıntı tartışma sayfasında "QA girişi" başlığı altında verilmelidir . Lütfen iyileştirmeye yardım edin ve ardından bu bayrağı kaldırın.

Termik santral devresi
1: Buhar kazanı
2: Isı kaynağı
3: Buhar türbini
4: Jeneratör
5: Kondenser / soğutma
6: Bağlantı boru hattı

Bir termik güç istasyonu , ısıyı , daha doğrusu termal enerjiyi kısmen elektrik enerjisine dönüştürür. Ayrıca adı termik santral veya kalori santral ve iki varsa çalışır ısı depoları yeterli bir sıcaklık ile fark . Isı, önce bir güç makinesinde kullanılabilir kinetik enerjiye dönüştürülür ve bu daha sonra bir jeneratör tarafından elektrik enerjisine dönüştürülür , yani enerji dönüşümleri gerçekleşir.

Birçok termik santral buhar santralidir . Ancak tarihi buhar motorlu santraller veya modern dizel / gaz motorlu ya da gaz türbinli santraller gibi buhar türbini olmayan hatta su döngüsü olmayan santraller de vardır . Günümüzün termik santrallerde ortak bir özelliği olan termodinamik döngüler çalışma sıvısı buhar gücü tesisleri kapalı ve gaz enerji santralleri açık edilir.

Termik santralin önemi

Çoğu sanayileşmiş ülkede (istisnalar: Norveç , İsviçre ve Avusturya ), termik santraller elektrik enerjisinin büyük bir kısmını (bölgeye bağlı olarak %60-100) sağlamaktadır. Bu konumun nedeni, ham petrol ve kömür gibi fosil yakıtlar biçimindeki çok büyük, kolay erişilebilir enerji yataklarının yanı sıra uranyumdan gelen enerji yataklarıdır ; bu kaynaklar onlarca yıldır kullanılmaktadır ve teknolojiler optimize edilmiştir. Fosil birikintilerinin sınırlı olması ve bunların egzoz ve atık ürünlerinin çevreye zararlı olması nedeniyle alternatif enerji kaynakları ve süreçleri giderek daha önemli hale gelmektedir.

Isı kaynağı

Termik santrallerin çoğu ihtiyaç duydukları ısıyı fosil yakıtları yakarak ya da nükleer santrallerde nükleer proseslerden çıkan atık ısıyı kullanarak üretirler . Jeotermal enerji ve güneş radyasyonu doğal ısı kaynakları olarak kullanılabilir.

Yeterlik

Termik santrallerin dayandığı Carnot prosesi , prensip olarak elektriksel verimlilik sınırlarını belirler, böylece enerji dönüşümü sırasında başta ısı olmak üzere önemli kayıplar kaçınılmaz olur.

Atık ısı ısıtma için kullanılmazsa, günümüzün elektrik santralinin verimi tipik olarak %30 ile %45 arasındadır. Birden fazla türbinli sistemlerde daha yüksek verimler elde edilebilir , ancak buna bağlı olarak teknik çaba daha fazladır. Bu tür sistemler, örneğin kombine çevrim santrallerinde pratik olarak uygulanmaktadır .

Kullanılan birincil enerjinin önemli ölçüde daha iyi kullanılması, termik santrallerde bölgesel veya proses ısısının ( birleşik ısı ve güç ) ayrılmasıyla sağlanabilir . Sonuç olarak, blok tipi termik santrallerde %90'ın üzerinde bile , %60 ila %70'lik genel verimlilikler (daha doğrusu genel verimlilik ) elde edilebilir .

Pratik kullanılabilirlik için faktörler

Verimliliğe ek olarak, aşağıdaki faktörler dikkate alınmalıdır:

soğutma

Termik santraller enerjilerini sıcaklık farkından elde ederler ; bu ne kadar yüksekse, o kadar fazla enerji elde edilebilir. Mümkün olduğu kadar sıcak bir ısı kaynağına ek olarak, mümkün olduğu kadar soğuk bir ısı emici de yararlıdır, bu nedenle birçok termik santralin çalışma sıvısını uygun bir yerde soğutmasının nedeni budur.

Birçok termik santral, kendilerini soğutmak için akan nehirlerin suyunu kullanır. Bu , birçok dezavantajı olan soğutma kulesini kurtarır veya destekler ve buhar türbininin çıkışındaki sıcaklık daha etkili bir şekilde düşürülebilir. Ancak bu, nehir suyunu çok sıcak yapabilir. Bu nedenle nehrin devrilmesini önlemek için kaç santigrat dereceye veya maksimum sıcaklığa kadar ısıtılabileceği için sınır değerler belirlenir . Yaz aylarında, su sıcaklığı yüksek olduğunda bu, bir elektrik santralinin kapatılması gerektiği anlamına gelebilir. 1970'lerden beri suyun maksimum sıcaklığının bulunabileceği ısı yükü planları denenmiştir . Kombine edilebilen bir diğer seçenek ise , kombine ısı ve güç sistemi ile komşu sitelerin veya seraların ısıtılmasında kullanılamayacak şekilde atık ısının atıldığı soğutma kulelerinin kullanılmasıdır .

Termik santraller ekonomideki en büyük su tüketicileri arasındadır. Sanayileşmiş ülkelerde tatlı su kaynaklarından toplam su soyutlama yaklaşık% 40, termik santrallerde atfedilebilen nükleer santraller ve (gelecek) kömür yakıtlı enerji santralleri ile CO2 ayırma ve depolama yüksek tüketimi olan .

Soğutma yöntemi

Aşağıda açıklanan soğutma yöntemlerinin her biri ile nehirden alınan su, filtre sistemleri yardımıyla her zaman mevcut olan kaba kirlerden arındırılmalıdır. Bunun için flotsam tırmıklar ve gerekirse filtreler kullanılır, bu sayede filtreler öncelikle kondenser ve ısı eşanjörü gibi münferit bileşenleri korur. Isınan nehir suyu daha sonra bir soğutma kulesinde veya bir soğutma havuzunda , bir nehre bırakılabilecek veya tekrar soğutma devresinde kullanılabilecek şekilde soğutulur . Büyük enerji santrallerinin soğutma kuleleri de hava yıkayıcıları gibi davranır. İçlerinden geçen hava üzerindeki temizleme etkileri çevre için düşük kalır , ancak yıkanan toz soğutma suyunda yoğunlaşır ve aşağı akış sistem bileşenlerinin önemli ölçüde kirlenmesine neden olabilir.

Doğrudan soğutma

En basit durumda, bir nehirden alınan su doğrudan türbinin arkasında soğutma için kullanılır; Buhar türbinlerinin kondansatörleri, özellikle kontaminasyondan etkilenir ve bu nedenle devridaim bilyesi işlemi kullanılarak temizlenmesi gerekir .

İki ve çok kademeli soğutma devresi

Kirlenmenin aşağı akış türbin kondansatörünü tıkamaması ve dolayısıyla etkisiz hale getirmemesi için , türbin kondansatörü soğutma suyu bazen (büyük ölçüde) kapalı bir soğutma suyu devresinde, birincil soğutma devresinde soğutulur . Bu soğutma suyu sırayla nehir suyundan ( ikincil soğutma suyu ) gelen bir ısı eşanjörü tarafından soğutulur, ikincil soğutma suyu daha sonra çoğunlukla açık devrededir.

Nükleer santrallerde bazen başka bir ayırma aşaması vardır - yani radyoaktif ve radyoaktif olmayan alanları ayırmak için üç soğutma suyu devresi.

Soğutma sistemi verimlilik faktörü
Akış soğutma (deniz suyu) 1.024
Akış soğutma (nehir suyu) 1.015
Islak soğutma kulesi 1.000
Kuru soğutma kulesi 0.952

Soğutma kulesi olmadan sürekli soğutma

Akışlı soğutma

Isıtılan soğutma suyu arıtılmadan suya geri döndürülürse, bu bir geçişli soğutmadır . Sürekli soğutma, soğutmanın en verimli ve ekonomik şeklidir, ancak sadece ısı girdisinin su kütlesi üzerinde makul olmayan bir yük oluşturmadığı durumlarda kullanılabilir. Yaz ayları kritiktir çünkü o zaman su kütlesi devrilebilir . Almanya'da, tek geçişli soğutma esas olarak kıyı bölgelerinde veya Ren Nehri'nde çalıştırılır. Özellikle Ren'de, "Federal Eyaletlerin Ren Nehrini Temiz Tutma Çalışma Grubu (ARGE Rhein)" , daha 1971 yılında Ren'in Alman kesimi için bugün hala geçerli olan bir ısı yükü planı sundu .

Soğutma kulesi ile drenaj soğutma

Drenaj soğutma

Bu işlemde gerekli soğutma suyu akan bir sudan alınır, kondenserde ısıtılır ve daha sonra soğutma kulesine püskürtülür. Buharlaşmamış ve orijinal sıcaklığına soğumuş su, tuzları ve yabancı maddeleri temizlemek için akan suya geri beslenir. Atmosfere salınmayan su kulede tekrar tekrar kullanılırsa, ikincisinin konsantrasyonu sürekli olarak artacaktır.

Soğutma kulesi ile sirkülasyon soğutma

sirkülasyon soğutma

Sirkülasyonlu soğutma ise her zaman aynı suyu kullanır; sadece buharlaşma ve drenajdan kaynaklanan kayıplar eklenir. Bu yöntemin, küçük bir soğutma suyu kaynağı ile çok etkili olduğu kanıtlanmıştır. Bununla birlikte, sürekli buharlaşma , soğutma suyunun tuzunda ( kalınlaşma ) bir artışa neden olur , böylece özellikle kalsiyum ve magnezyum karbonat birikintileri (sertlik geliştiriciler) oluşur. Bu etkiye karşı koymak için soğutma suyu kimyasallarla (örn. fosfonik asit ) stabilize edilir . Toplam tuz içeriğinin ve toplam sertliğin belirli bir üst sınırının üzerinde, drenaj ve tatlı su beslemesi yoluyla soğutma suyunun seyreltilmesi sağlanmalıdır. Devlet çevresel gereklilikleri, drenaj kentsel atık su sistemlerine (dolaylı deşarj) veya su kütlelerine (doğrudan deşarj) deşarj edildiğinde geçerlidir. Sirkülasyon soğutması ile ilgili diğer bir problem de mikroorganizmaların büyümesidir. Kirlenmeye ek olarak , soğutma kulesindeki solunabilir bakterilerle ilgili hijyen sorunları ( Legionella spec. , Pseudomonas aeruginosa ) dikkate alınmalıdır. Bu nedenle, soğutma suyu ayrıca biyosit ve biyo-dispersan ile işlenir.

ısıtıcı

Türbin şaftı, çalışma sıcaklığından ortam sıcaklığına soğurken büzülür. Genellikle o kadar güçlüdür ki yuvasında sıkışır ve artık dönemez. Bu nedenle, çalıştırmadan önce (tekrar) önceden ısıtılmalıdır. Mil ayrıca sadece sıcakken takılabilir veya çıkarılabilir.

Çoğu zaman, bir termik santralin devreye alınabilmesi için diğer bileşenlerin de önceden ısıtılması gerekir.

Termik santral prensibinin teknik uygulaması

Ayrıca bakınız

İnternet linkleri

Bireysel kanıt

  1. ^ Edward A. Byers, Jim W. Hall, Jaime M. Amezaga: Elektrik üretimi ve soğutma suyu kullanımı: İngiltere'de 2050'ye giden yollar. İçinde: Küresel Çevresel Değişim . Cilt 25, 2014, s. 16-30, doi: 10.1016 / j.gloenvcha.2014.01.005 .
  2. ↑ Kömürden Elektrik Üretimi , s. 53.