Fabryki energii – elektrownie

Na początek przytoczę notatki z encyklopedii PWN dotyczące większości elektrownii:
a) elektrownia cieplna, elektrownia cieplna klasyczna, elektrownia, w której energię (przenoszoną w postaci ciepła), wytworzoną gł. w kotłach parowych z chem. energii paliw, przetwarza się w turbinach parowych lub gazowych na energię mech., a następnie w generatorach na energię elektr.; sprawność do 60%; e.c. produkują ponad 60% świat. energii elektr.; największa w Polsce w Bełchatowie (na węgiel brunatny), moc 4300 MW, na świecie — Berezowska w Rosji, moc 6400 MW.
b) elektrownia jądrowa, elektrownia cieplna jądrowa, elektrownia, w której para napędzająca turbinę pobiera ciepło wydzielane w wyniku łańcuchowej reakcji rozszczepienia jąder pierwiastków ciężkich prowadzonej w reaktorze jądr.; sprawność 30–42%; e.j. produkują ok. 18% świat. energii elektr.; największa na świecie Fukushima w Japonii — moc 9000 MW.
c) elektrownia maremotoryczna, elektrownia falowo-wodna, elektrownia wytwarzająca energię
elektr. z energii fal lub prądów morskich; e.m. pracują m.in. w Rosji nad M. Białym i w USA na Alasce.
d) elektrownia maretermiczna, elektrownia oceanotermiczna, elektrownia wykorzystująca różnicę temp. między ciepłymi warstwami powierzchniowymi a zimnymi warstwami głębinowymi morza jako źródło ciepła przetwarzanego w energię elektryczną; e.m. pracują m.in. w Japonii (10 MW) i na Hawajach (40 MW).
e) elektrownia pompowa, elektrownia szczytowo-pompowa, elektrownia wodna o 2 zbiornikach; w okresach małego zapotrzebowania mocy energia elektr. z systemu elektroenerg. służy do przepompowywania wody z dolnego zbiornika do górnego; w okresach dużego zapotrzebowania mocy woda z górnego zbiornika porusza turbogenerator, oddając zmagazynowaną energię do sieci; największa w USA, moc 2,7 GW.
f) elektrownia szczytowa, elektrownia uruchamiana lub w pełni obciążana tylko w okresie szczytowego obciążenia systemu elektroenerg. w ciągu doby; często elektrownia pompowa (zw. szczytowo-pompową), np. w Polsce w Żarnowcu.
g) elektrownia geotermiczna, geoelektrownia, elektrownia wytwarzająca energię elektr. z energii geotermicznej (zwykle gorących źródeł powierzchniowych lub podziemnych); największe: The Geysers Fields w USA (908 MW), Larderello we Włoszech (420 MW); sprawność e.g. 20–25%.
h) elektrownia pływowa, elektrownia wodna wykorzystująca zjawisko pływów mor.; zapora e.p. odcina np. zatokę, tworząc zbiornik; pływy powodują okresowe różnice między poziomem wody w zbiorniku i w morzu; największa na świecie we Francji ma moc ok. 240 MW.
i) elektrownia przepływowa, elektrownia wodna wykorzystująca energię przepływających wód po ich niewielkim spiętrzeniu (bez możliwości magazynowania wody i regulowania jej odpływu zależnie od potrzeb produkcji energii elektr.); w Polsce największa we Włocławku (160 MW).
j) elektrownia słoneczna, helioelektrownia, elektrownia przetwarzająca energię promieniowania Słońca; heliotermiczna (energia absorbowana przez kolektor słoneczny jest zamieniana na energię czynnika termodynamicznego e. parowej) lub helioelektr. (przemiana energii promieniowania w energię elektr. za pomocą fotoogniw); największa na świecie e.s. (helioelektr.) w Kalifornii ma moc jedynie 6,5 MW.
k) elektrownia wiatrowa, elektrownia wytwarzająca energię elektr. z energii wiatru za pomocą silników wiatrowych sprzężonych z generatorem energii elektr.; sprawność do 40%, moc do kilku MW.
l) elektrownia wodna, hydroelektrownia, elektrownia, która przetwarza energię wód na energię elektr. za pomocą turbiny wodnej sprzęgniętej z generatorem energii elektr.; przepływowa, zbiornikowa, pompowa lub pływowa; sprawność 80–90%; e.w. produkują ok. 20% świat. energii elektr.; największe: Itaipu (Brazylia i Paragwaj, e.w. zbiornikowa) — 12,6 GW, Guri (Wenezuela, e.w. zbiornikowa) — 10,3 GW; w Polsce największa w Żarnowcu (szczytowo-pompowa, moc 680 MW).
m) elektrownia zbiornikowa, elektrownia wodna magazynująca wodę w zbiorniku (przy zaporze lub jazie) i wykorzystująca ją w razie potrzeby do napędu turbin i wytwarzania energii elektr.; w Polsce np. w Rożnowie.
Po zaznajomieniu się z notatkami encyklopedycznymi omówie nieco dokładniej wybrane elektrownie.


Elektrownia cieplna


Elektrownia cieplna produkuje energię elektryczną wykorzystując do tego celu szereg przemian energetycznych, wśród których istotne znaczenie odgrywa ciepło. Energia cieplna pochodzi zwykle ze spalania paliwa w kotle parowym. Służy ona do pogrzania i odparowania wody oraz przegrzania pary wodnej. W turbinie następuje zamiana entalpii na energię mechaniczną odprowadzaną wałem do generatora elektrycznego, w którym zamieniana jest na energię elektryczną. W elektrowni wykorzystującej układ turbiny gazowej ciepło dostarczane jest w komorze spalania (układ otwarty), bądź w wymienniku ciepła.
Krótko mówiąc w elektrowni cieplnej przegrzewa się wodę która następnie w postaci pary napędza turbiny które wytwarzają prąd. Następnie skroplona para płynie rurami to chłodki kominowych gdzie jest chłodzona i wraca do obiegu.

Elektrownia jądrowa

Elektrownia jądrowa działa na tej samej zasadzie, co elektrownia cieplna (węglowa) z tą różnicą, że zamiast z węgla wytwarza ona energię elektryczną poprzez wykorzystanie energii pochodzącej z rozszczepienia jąder atomów (uranu naturalnego lub nieco wzbogaconego w izotop U-235).

Elektrownia Słoneczna

Elektrownie słoneczne mogą opierać się na różnych, wyżej opisanych procesach konwersji energii. Można tego dokonać:
 bezpośrednio w ogniwie fotowoltaicznym,
 pośrednio przetwarzając promieniowanie słoneczne na ciepło, a ciepło na energię elektryczną,
• CRS (ang. Central Receiver System) polega na odbiciu promieni słonecznych z dużego obszaru i skierowaniu ich w jeden centralnie umieszczony punkt, gdzie można osiągnąć bardzo wysoką temperaturę. Na tej samej zasadzie działają piece słoneczne,
• DSS (ang. Distributed Solar System) tu promienie są kierowane (najczęściej za pomocą kolektorów parabolicznych) na rurę, w której płynie czynnik (najczęściej olej o małej lepkości i dużej pojemności cieplnej). Czynnik przepływając przez wiele kolektorów osiąga dość wysoką, choć dużo niższą (poniżej 400 C) niż w systemach CRS, temperaturę,
• komin słoneczny to bardzo wysoki komin (w trakcie realizacji (2005) jest projekt, w którym jego wysokość wyniesie 1000 m) otoczony przezroczystym pokryciem, pod którym powietrze ogrzewa się (zmniejszając równocześnie swoją gęstość) i pod wpływem siły wyporu dąży do wydostania się przez komin, w którym nstaluje się turbinę wiatrową połączoną z generatorem.

Elektrownia wiatrowa

Elektrownia wiatrowa to zespół urządzeń produkujących energię elektryczną, wykorzystujące do tego turbiny wiatrowe.
Energia elektryczna uzyskana z wiatru jest uznawana za ekologicznie czystą, gdyż, pomijając nakłady energetyczne związane z wybudowaniem takiej elektrowni, wytworzenie energii nie pociąga za sobą spalania żadnego paliwa.
Światowym potentatem w produkcji energii wiatrowej są Niemcy (ok. 40% produkcji w skali całego globu).
Aby uzyskać 1 MW (megawat) mocy, wirnik turbiny wiatrowej powinien mieć średnicę około 50 metrów. Ponieważ duża konwencjonalna elektrownia ma moc sięgającą nawet 1GW (gigawata), tj. 1000 MW, to jej zastąpienie wymagałoby użycia nawet do 1000 takich generatorów wiatrowych. W niektórych krajach budowane są elektrownie wiatrowe składające się z wielu ustawionych blisko siebie turbin - tzw. farmy wiatrowe. Na polskim wybrzeżu Bałtyku oddano do użytku w 2006 roku taką farmę w miejscowości Tymień (25 wiatraków o mocy 2 MW każdy = 50 MW).

Elektrownia wodna

Elektrownia wodna to zakład przemysłowy zamieniający energię spadku wody na elektryczną. Spadająca woda napędza turbiny które przetwarzają energię mechaniczną na elektryczną.

Elektrownie wodne dzieli się na: "duże" i "małe", przyjmując, że małe elektrownie wodne (określane skrótem MEW) to te o mocy poniżej 5 MW. Podział ten jest dość umowny (w Skandynawii i Szwajcarii granicą są 2 MW, a w USA 15 MW), ale dość ważny, gdyż MEW są zaliczane do niekonwencjonalnych, odnawialnych i ekologicznych źródeł energii, natomiast duże elektrownie wodne są tak na świecie rozpowszechnione (20% światowej produkcji energii elektrycznej), że traktowane są często jako konwencjonalne źródło energii, a duży stopień ingerencji w środowisko naturalne powstrzymuje wielu badaczy od nazywania dużych elektrowni wodnych ekologicznymi.