Машине

Тамо где настаје струја

Да ли штедите струју? Због само једне сијалице која тамо негде непотребно светли термоелектране ће за годину дана сагорети око 400 килограма угља

 

Текст и илустрација: С. Бубњевић

Термоелектране су запањујућа места. Као редак спој најразличитијих струка и разних машина, термоелектрана везује технологију из неколико векова. Сваки њен део је изграђен у гигантским размерама, од железничке пруге којом се довози угаљ, стоваришта и ложионице, котларнице до парне турбине, генератора и трансформатора.

Термоелектране су заправо фабрике за производњу струје и у суштини раде на врло једноставном принципу – енергију заробљену у фосилним горивима претварају у струју. Но, осим у термоелектранама, електрична енергија се добија и у великим хидроелектранама и нуклеарним реакторима, мада се последњих година у свету све више граде и обновљиви извори енергије, као што су соларне електране или паркови ветрогенератора.

ДИВОВСКИ БОЈЛЕР

У Србији има 8355 MW инсталисане снаге у електранама

Свака  врста електрана претвара неки облик енергије у струју – сунчеву енергију, енергију заробљену у језгру атома или хидропотенцијал великих река. Термоелектране користе фосилна горива, најчешће угаљ, али се све више користе и термоелектране на гас, чију такозвану хемијску енергију претварају у електричну.

Како то функционише? Електране се обично граде уз велике реке, на местима где има воде, али тако да не буду далеко од рудника угља. На угљенокопу, био он отворен или затворен, ископава се угаљ који се железничким транспортом допрема у складиште, припрема се, ситни и потом убације у велике пећи.

Ове пећи греју велике котлове који су заправо ништа друго него велики бојлери за грејање воде. Вода се у њима захваљући сагоревању угља претвара у пару, а кад прође кроз цео циклус, пара се помоћу хладне воде из реке хлади и поново претвара у воду.

Цео тај процес није претерано ефикасан – на крају се само око 30 одсто енергије из угља претвори у струју. Но, он је и даље много, много ефикаснији и јефтинији од већине других начина да се произведе електрична енергија. Термоелектране су због тога тако и распрострањене иако су већи загађивачи ваздуха од свих других електрана, укључујући и нуклеарне.

ЗАГАЂЕЊЕ

Једна велика термоелектрана у свом раду спали више милиона тона угља годишње. Притом се из ложишта где се угаљ сагорева кроз дивовске димњаке у атмосферу ослобађа велика количина чађи, која би могла да буде погубна по живи свет у околини термоелектране. Зато се данас користе велики електрофилтери како би се прочистио ваздух. Електрофилтери су модерна чуда технике – у њима се, захваљујући електричном пољу, пепео таложи на зидовима, одакле се повремено механички отреса, пада на дно, меша са водом и кроз цеви носи на депонију. Велики проблем је потоња заштита од пепела, који, ако се са депонија развеје на ветру, ствара олује ситних честица. Но, највећи проблем са аерозагађењем је што ни електрофилтери, нити било шта друго, не спречавају ослобађање угљен-диоксида, CO2, гаса који настаје при сваком сагоревању. Термоелектране су данас највећи произвођачи CO2 и мада се много учинило на подизању ефикасности сагоревања, овај гас и даље одлази у атмосферу изазивајући ефекат глобалног загревања.

 ПАРНА МАШИНА

Eлектране се граде уз реке и руднике угља

Како настаје струја у термоелектрани? Угљем угрејана вода се претвара у водену пару која окреће парну турбину – мада је технологија турбина значајно осавремењена, у основи је ослоњена на исти принцип рада који су користиле парне машине у 19. веку.

Окретањем турбине топлотна енергија из угља претворила се у механичну енергију која се може искористити да се изврши неки рад, како се то каже у термодинамици. Сасвим слично као што је парна машина, покретана угљем и загрејаном паром, извлачила воду из бунара или давала погон за прве локомотиве.

Но, код термоелектране то, наравно, није сврха. Парна турбина заправо окреће осовину генератора који се данима и месецима врти без прекида и то увек истом брзином – 3000 пута у минути. Ако то мало прерачунамо, видимо да се генератор окрене 50 пута у секунди, односно да има фреквенцију од 50Hz. Захваљујући електромагнетној индукцији, у намотајима генератора се, због окретања калема, ствара струја са фреквенцијом 50Hz и тиме је механичка енергија претворена у електричну.

Након што се произведе, струја се из генератора обичном жицом води до гигантске трафо-станице где се подиже на изузетно висок напон како би се транспортовала на велике даљине са што мање губитака.

БЛОК И ЊЕГОВА ПОСАДА

Струја у мрежи има 50 Hz због броја обртаја генератора

Електрана се између два ремонта никад не зауставља. Њено покретање није нимало лак процес и генератор се окреће месецима без паузе, све док не дође време за нови ремонт.

Током ремонта се цела машина гаси како би се осавременила или како би се заменили делови који би могли да откажу. Врло ретко, у крајње специфичним условима, под огромним оптерећењем или због саботаже, термоелектрана испада из производње.

Сваки генератор чини један блок, независан систем који даје живот генератору – котларница, хладњак, електрофилтер, парна турбина и, наравно, димњак. Ако на електрани избројите димњаке, знаћете колико у њој има блокова, односно генератора.

Обично је у једном блоку „механички“ део на нижим етажама. А на врху постројења се налази контролна соба која контролише сваки процес у блоку. Овде је данашња технологија достигла врхунац – најсавременија електроника управља робустном механиком.

Блок у свакој смени контролише мали број људи. То је посада од неколико изузетно добро обучених инжењера који су сасвим довољни да „возе“ ову гигантску машину и увек знају да ли је све у реду. Од њихове концентрације зависе милиони киловат-сати које термоелектрана сваког дана преда систему.

Са друге стране контролне собе налази се језгро система – генератор. Сами генератори су невелики и заиста је запањујуће како једна машина може да произведе толику снагу. Односно, да толику механичку енергију претвори у електричну. Један блок који готово бешумно преде истовремено напаја милионе корисника који су од њега удаљени хиљадама километара.

НАЈВЕЋА ЕЛЕКТРАНА У СРБИЈИ

Генератор у електрани ТЕНТ А Извор: Време

Једна електрана обично има више блокова. Највећа електрана у Србији ТЕНТ А, код Обреновца, има пет независних блокова, а они укупно 1650 MW инсталисане снаге који производе угљем из копа Колубара. Најмодернија електрана у Србији је само петнаест километара даље – то је ТЕНТ Б, која има два блока укупне снаге око 1200 МW, а сваки до њих је најмоћнији појединачни блок, односно генератор.

Електране у Обреновцу и Колубари, иначе, саме произведу око пола количине струје у Србији и практично покрећу пола свих уређаја, грејалица, телевизора, компјутера и сијалица у земљи.

Да би то постигле, прогутају годишње 30 милиона тона лигнита, домаћег угља који се довози из рударског басена Колубара. Овај угаљ се допрема пругом којом непрекидно саобраћа 13 железничких гарнитура са по 27 вагона и осам вучних локомотива.  

У Србији постоји снажан електроенергетски систем који је највећи на Балкану и који чине термоелектране и хидроцентрале чија је укупна инсталисана снага 8355 MW.

Но, електропривреда наше земље је ослоњена на угаљ којим је Србија богата, а већи део годишње потрошње произведе се у термоелектранама које чине чак 5171 МW снаге инсталисане у Србији.

КОЛИКО УГЉА ПРОГУТА СИЈАЛИЦА

Знатан део електричне енергије који термоелектране произведу сагоревањем угља узалудно се потроши на неефикасно загревање и осветљење. Ако би сви грађани Србије устали, пришли прекидачу и за тај дан угасили по једну сијалицу, уштедело би се од 3000 до 6000 тона лигнита дневно. То би значило да би из угљенокопа у Колубари до највеће српске електране ТЕНТ А код Обреновца, по залеђеном колосеку, дневно могло да крене пет до десет композиција са угљем мање.  Како се дошло до овог рачуна? Сијалица од 100 W за један цео дан потроши 2,4 КWh, што на три милиона бројила, односно сијалица, износи 7.200.000 КWh потрошених на сувишно осветљење. Са друге стране, ако произвољно рачунамо да је енергетска ефикасност лигнита од 4000 до 8000 KWh по тони, као и да се само 30 одсто његове топлотне енергије може претворити у струју, једна тона лигнита теоријски произведе од 1200 до 2400 KWh струје. То значи да је за производњу поменутих 7,2 милиона KWh потребно чак 3000 до 6000 тона лигнита.

МАШИНЕ

Како ради млазни мотор? Шта покреће магнетни воз, а шта нуклеарну електрану? На којим принципима раде машине које нас окружују?

Истражите текстове из рубрике МАШИНЕ.

Истражите друге текстове:


Grb Republike Srbije
ecsite nsta eusea astc

ЦПН
Улица краља Петра 46
11000 Београд
Република Србија
+381 11 24 00 260
centar@cpn.rs