Mašine

Tamo gde nastaje struja

Da li štedite struju? Zbog samo jedne sijalice koja tamo negde nepotrebno svetli termoelektrane će za godinu dana sagoreti oko 400 kilograma uglja

 

Tekst i ilustracija: S. Bubnjević

Termoelektrane su zapanjujuća mesta. Kao redak spoj najrazličitijih struka i raznih mašina, termoelektrana vezuje tehnologiju iz nekoliko vekova. Svaki njen deo je izgrađen u gigantskim razmerama, od železničke pruge kojom se dovozi ugalj, stovarišta i ložionice, kotlarnice do parne turbine, generatora i transformatora.

Termoelektrane su zapravo fabrike za proizvodnju struje i u suštini rade na vrlo jednostavnom principu – energiju zarobljenu u fosilnim gorivima pretvaraju u struju. No, osim u termoelektranama, električna energija se dobija i u velikim hidroelektranama i nuklearnim reaktorima, mada se poslednjih godina u svetu sve više grade i obnovljivi izvori energije, kao što su solarne elektrane ili parkovi vetrogeneratora.

DIVOVSKI BOJLER

U Srbiji ima 8355 MW instalisane snage u elektranama

Svaka  vrsta elektrana pretvara neki oblik energije u struju – sunčevu energiju, energiju zarobljenu u jezgru atoma ili hidropotencijal velikih reka. Termoelektrane koriste fosilna goriva, najčešće ugalj, ali se sve više koriste i termoelektrane na gas, čiju takozvanu hemijsku energiju pretvaraju u električnu.

Kako to funkcioniše? Elektrane se obično grade uz velike reke, na mestima gde ima vode, ali tako da ne budu daleko od rudnika uglja. Na ugljenokopu, bio on otvoren ili zatvoren, iskopava se ugalj koji se železničkim transportom doprema u skladište, priprema se, sitni i potom ubacije u velike peći.

Ove peći greju velike kotlove koji su zapravo ništa drugo nego veliki bojleri za grejanje vode. Voda se u njima zahvaljući sagorevanju uglja pretvara u paru, a kad prođe kroz ceo ciklus, para se pomoću hladne vode iz reke hladi i ponovo pretvara u vodu.

Ceo taj proces nije preterano efikasan – na kraju se samo oko 30 odsto energije iz uglja pretvori u struju. No, on je i dalje mnogo, mnogo efikasniji i jeftiniji od većine drugih načina da se proizvede električna energija. Termoelektrane su zbog toga tako i rasprostranjene iako su veći zagađivači vazduha od svih drugih elektrana, uključujući i nuklearne.

ZAGAĐENJE

Jedna velika termoelektrana u svom radu spali više miliona tona uglja godišnje. Pritom se iz ložišta gde se ugalj sagoreva kroz divovske dimnjake u atmosferu oslobađa velika količina čađi, koja bi mogla da bude pogubna po živi svet u okolini termoelektrane. Zato se danas koriste veliki elektrofilteri kako bi se pročistio vazduh. Elektrofilteri su moderna čuda tehnike – u njima se, zahvaljujući električnom polju, pepeo taloži na zidovima, odakle se povremeno mehanički otresa, pada na dno, meša sa vodom i kroz cevi nosi na deponiju. Veliki problem je potonja zaštita od pepela, koji, ako se sa deponija razveje na vetru, stvara oluje sitnih čestica. No, najveći problem sa aerozagađenjem je što ni elektrofilteri, niti bilo šta drugo, ne sprečavaju oslobađanje ugljen-dioksida, CO2, gasa koji nastaje pri svakom sagorevanju. Termoelektrane su danas najveći proizvođači CO2 i mada se mnogo učinilo na podizanju efikasnosti sagorevanja, ovaj gas i dalje odlazi u atmosferu izazivajući efekat globalnog zagrevanja.

 PARNA MAŠINA

Elektrane se grade uz reke i rudnike uglja

Kako nastaje struja u termoelektrani? Ugljem ugrejana voda se pretvara u vodenu paru koja okreće parnu turbinu – mada je tehnologija turbina značajno osavremenjena, u osnovi je oslonjena na isti princip rada koji su koristile parne mašine u 19. veku.

Okretanjem turbine toplotna energija iz uglja pretvorila se u mehaničnu energiju koja se može iskoristiti da se izvrši neki rad, kako se to kaže u termodinamici. Sasvim slično kao što je parna mašina, pokretana ugljem i zagrejanom parom, izvlačila vodu iz bunara ili davala pogon za prve lokomotive.

No, kod termoelektrane to, naravno, nije svrha. Parna turbina zapravo okreće osovinu generatora koji se danima i mesecima vrti bez prekida i to uvek istom brzinom – 3000 puta u minuti. Ako to malo preračunamo, vidimo da se generator okrene 50 puta u sekundi, odnosno da ima frekvenciju od 50Hz. Zahvaljujući elektromagnetnoj indukciji, u namotajima generatora se, zbog okretanja kalema, stvara struja sa frekvencijom 50Hz i time je mehanička energija pretvorena u električnu.

Nakon što se proizvede, struja se iz generatora običnom žicom vodi do gigantske trafo-stanice gde se podiže na izuzetno visok napon kako bi se transportovala na velike daljine sa što manje gubitaka.

BLOK I NJEGOVA POSADA

Struja u mreži ima 50 Hz zbog broja obrtaja generatora

Elektrana se između dva remonta nikad ne zaustavlja. Njeno pokretanje nije nimalo lak proces i generator se okreće mesecima bez pauze, sve dok ne dođe vreme za novi remont.

Tokom remonta se cela mašina gasi kako bi se osavremenila ili kako bi se zamenili delovi koji bi mogli da otkažu. Vrlo retko, u krajnje specifičnim uslovima, pod ogromnim opterećenjem ili zbog sabotaže, termoelektrana ispada iz proizvodnje.

Svaki generator čini jedan blok, nezavisan sistem koji daje život generatoru – kotlarnica, hladnjak, elektrofilter, parna turbina i, naravno, dimnjak. Ako na elektrani izbrojite dimnjake, znaćete koliko u njoj ima blokova, odnosno generatora.

Obično je u jednom bloku „mehanički“ deo na nižim etažama. A na vrhu postrojenja se nalazi kontrolna soba koja kontroliše svaki proces u bloku. Ovde je današnja tehnologija dostigla vrhunac – najsavremenija elektronika upravlja robustnom mehanikom.

Blok u svakoj smeni kontroliše mali broj ljudi. To je posada od nekoliko izuzetno dobro obučenih inženjera koji su sasvim dovoljni da „voze“ ovu gigantsku mašinu i uvek znaju da li je sve u redu. Od njihove koncentracije zavise milioni kilovat-sati koje termoelektrana svakog dana preda sistemu.

Sa druge strane kontrolne sobe nalazi se jezgro sistema – generator. Sami generatori su neveliki i zaista je zapanjujuće kako jedna mašina može da proizvede toliku snagu. Odnosno, da toliku mehaničku energiju pretvori u električnu. Jedan blok koji gotovo bešumno prede istovremeno napaja milione korisnika koji su od njega udaljeni hiljadama kilometara.

NAJVEĆA ELEKTRANA U SRBIJI

Generator u elektrani TENT A Izvor: Vreme

Jedna elektrana obično ima više blokova. Najveća elektrana u Srbiji TENT A, kod Obrenovca, ima pet nezavisnih blokova, a oni ukupno 1650 MW instalisane snage koji proizvode ugljem iz kopa Kolubara. Najmodernija elektrana u Srbiji je samo petnaest kilometara dalje – to je TENT B, koja ima dva bloka ukupne snage oko 1200 MW, a svaki do njih je najmoćniji pojedinačni blok, odnosno generator.

Elektrane u Obrenovcu i Kolubari, inače, same proizvedu oko pola količine struje u Srbiji i praktično pokreću pola svih uređaja, grejalica, televizora, kompjutera i sijalica u zemlji.

Da bi to postigle, progutaju godišnje 30 miliona tona lignita, domaćeg uglja koji se dovozi iz rudarskog basena Kolubara. Ovaj ugalj se doprema prugom kojom neprekidno saobraća 13 železničkih garnitura sa po 27 vagona i osam vučnih lokomotiva.  

U Srbiji postoji snažan elektroenergetski sistem koji je najveći na Balkanu i koji čine termoelektrane i hidrocentrale čija je ukupna instalisana snaga 8355 MW.

No, elektroprivreda naše zemlje je oslonjena na ugalj kojim je Srbija bogata, a veći deo godišnje potrošnje proizvede se u termoelektranama koje čine čak 5171 MW snage instalisane u Srbiji.

KOLIKO UGLJA PROGUTA SIJALICA

Znatan deo električne energije koji termoelektrane proizvedu sagorevanjem uglja uzaludno se potroši na neefikasno zagrevanje i osvetljenje. Ako bi svi građani Srbije ustali, prišli prekidaču i za taj dan ugasili po jednu sijalicu, uštedelo bi se od 3000 do 6000 tona lignita dnevno. To bi značilo da bi iz ugljenokopa u Kolubari do najveće srpske elektrane TENT A kod Obrenovca, po zaleđenom koloseku, dnevno moglo da krene pet do deset kompozicija sa ugljem manje.  Kako se došlo do ovog računa? Sijalica od 100 W za jedan ceo dan potroši 2,4 KWh, što na tri miliona brojila, odnosno sijalica, iznosi 7.200.000 KWh potrošenih na suvišno osvetljenje. Sa druge strane, ako proizvoljno računamo da je energetska efikasnost lignita od 4000 do 8000 KWh po toni, kao i da se samo 30 odsto njegove toplotne energije može pretvoriti u struju, jedna tona lignita teorijski proizvede od 1200 do 2400 KWh struje. To znači da je za proizvodnju pomenutih 7,2 miliona KWh potrebno čak 3000 do 6000 tona lignita.

MAŠINE

Kako radi mlazni motor? Šta pokreće magnetni voz, a šta nuklearnu elektranu? Na kojim principima rade mašine koje nas okružuju?

Istražite tekstove iz rubrike MAŠINE.

Istražite druge tekstove:


Grb Republike Srbije
ecsite nsta eusea astc

CPN
Ulica kralja Petra 46
11000 Beograd
Republika Srbija
+381 11 24 00 260
centar@cpn.rs