Elektrownia cieplna (konwencjonalna lub jądrowa) – zespół urządzeń produkujący 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 podgrzania i odparowania wody oraz przegrzania pary wodnej . W turbinie następuje zamiana energii cieplnej pary 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 (układ zamknięty).

W elektrowni cieplnej energia pierwotna występuje zwykle w formie chemicznej i jest uwalniana w procesie spalania :

• paliw kopalnych (najczęściej węgla lub gazu ziemnego ),
• substancji organicznych ,
• odpadów przemysłowych lub komunalnych ,
• biomasy ,
• biogazu ,

i innych.

Energia cieplna powstaje zwykle w wyniku spalania paliwa, ale może pochodzić z innych źródeł, np. ciepło odpadowe z dowolnych procesów technologicznych, źródeł geotermalnych , energii słońca .

Rozróżnia się następujące rodzaje elektrowni cieplnych:

• parowe (z turbinami parowymi )
• gazowe (z turbinami gazowymi )
• gazowo-parowe z turbinami gazowymi, parowymi i kotłem odzyskowym
• spalinowe (z silnikami tłokowymi ).

Na blok energetyczny elektrowni cieplnej składają się: urządzenia podstawowe ( kocioł parowy , silnik Diesla ), turbina spalinowa , turbina parowa , generator synchroniczny , skraplacz , pompa wody zasilającej, transformator oraz urządzenia pomocnicze pracujące na potrzeby bloku energetycznego ( młyny , pompy , wentylatory ), instalacje odsiarczania i odazotowania spalin, wymienniki regeneracyjne , zbiornik wody zasilającej z odgazowywaczem, wzbudnica , rurociągi wody i pary, smoczki , zawory , taśmociągi , podajniki, i wiele innych.

W Polsce para produkowana najczęściej jest w kotle parowym opalanym węglem, ale w elektrowniach jądrowych wytwarza ją reaktor jądrowy , a może też być także produkowana w elektrowniach słonecznych typu CRS . W elektrowniach gazowo-parowych para wytwarzana jest zwykle w kotłach odzyskowych.

W teorii maszyn cieplnych mówi się, że obiegiem porównawczym elektrowni parowej jest obieg Clausiusa-Rankine'a (obieg C-R). Obieg rzeczywisty elektrowni parowej uwzględnia poszczególne straty, zwłaszcza spadek ciśnienia w kotle i przyrost entropii w turbinie. Poza tymi najistotniejszymi stratami występują mniejsze - w pompie wody zasilającej, skraplaczu , rurociągach i wymiennikach regeneracyjnych . Ciepło ujemne obiegu odprowadzane jest do otoczenia najczęściej za pomocą układu chłodzenia przekazującego energię cieplną od skraplacza do chłodni kominowej . Otoczenie jest dolnym źródłem ciepła obiegu.

Natomiast obiegiem porównawczym siłowni gazowej jest obieg Braytona-Joule'a , składający się (podobnie jak obieg C-R) z dwóch adiabat odwracalnych i dwóch izobar . Jednak z uwagi na znaczne oddalenie parametrów czynnika od linii nasycenia, ta ostatnia nie jest zaznaczana na wykresach termodynamicznych zawierających obieg Braytone'a. I w tym przypadku obieg siłowni rzeczywistej uwzględnia odpowiednie straty ciśnienia i przyrosty entropii procesów adiabatycznych.

Elektrownia Bełchatów

Sprawność elektrowni cieplnych nie przekracza 60%. Najpotężniejszą elektrownią tego typu na świecie jest rosyjska Elektrownia Berezowska o zainstalowanej mocy 6400 MW. Niewiele jej ustępującą jest największa w Polsce Elektrownia Bełchatów o mocy ponad 4400 MW.

Wytwarzanie energii elektrycznej często wiąże się z jednoczesnym (skojarzonym) wytwarzaniem ciepła użytecznego (układy kogeneracyjne). Układ taki popularnie nazywany jest elektrociepłownią . Stosowanie skojarzonego wytwarzania energii elektrycznej i cieplnej pozwala na znacznie lepsze wykorzystanie paliwa (o ok. 15 %) niż rozdzielone ich wytwarzanie w kotłowniach i elektrowniach kondensacyjnych .

Od pewnego czasu obserwuje się wprowadzanie trójgeneracji - jednoczesnego wytwarzania energii elektrycznej, cieplnej i "zimna", czyli ciepła ujemnego (stosowanego w klimatyzacji), co może jeszcze bardziej podnieść efektywność wykorzystania paliwa. Ciepło ujemne wytwarzane jest w absorpcyjnych ziębiarkach , w których "siłą napędową" jest gorący czynnik opuszczający turbinę gazową bądź silnik tłokowy .

Elektrownie cieplne w Polsce

Elektrownie o mocy powyżej 100 MW w Polsce

W Polsce pierwsze siłownie cieplne (parowe) powstały w XIX w. Dostarczały one energię mechaniczną poszczególnym zakładom przemysłu maszynowego lub włókienniczego , hutom , kopalniom itp. Pierwsza elektrownia miejska w Królestwie Polskim powstała w Radomiu w 1900 roku, kolejna w 1902 roku w Warszawie . Po I wojnie światowej planowano w Polsce budowę wielu elektrowni, ale planu tego nie zrealizowano. Dopiero po II wojnie światowej nastąpił gwałtowny rozwój elektroenergetyki w oparciu o własne zasoby surowców energetycznych ( węgiel kamienny i później brunatny ).

Dzisiaj w Polsce mamy 55 cieplnych elektrowni zawodowych, które wytwarzają 90% energii naszego kraju. Opalane są w 60% węglem kamiennym, a w 38% węglem brunatnym.

Rozmieszczenie dużych elektrowni cieplnych zależy od trzech czynników:

• dostępu do paliwa,
• możliwości łatwego poboru wody,
• bliskości rynku zbytu energii.

Elektrownie opalane węglem brunatnym zlokalizowane są tuż przy kopalniach odkrywkowych. Są to elektrownie: Bełchatów , Zespół Elektrowni Pątnów-Adamów-Konin , Turów .

Elektrownie opalane węglem kamiennym znajdują się w Górnośląskim Okręgu Przemysłowym , np. Rybnik ( ROW ), Jaworzno III i Łaziska .

Kilka elektrowni opalanych węglem kamiennym zlokalizowano nad dużymi rzekami. Są to: Połaniec , Kozienice , Dolna Odra , Ostrołęka.

Energia elektryczna ma wielkie znaczenie dla gospodarki Polski. Dostarczana jest do wszystkich dziedzin przemysłu. Podczas produkcji energii do atmosfery wyrzucane są spaliny z kominów w tym dwutlenek węgla i siarki oraz tlenek azotu . Elektrownie cieplne opalane węglem stwarzają poważne zagrożenie dla środowiska, dlatego zmierza się do ograniczenia wytwarzania energii w ten sposób i zamiany jej źródła na energię ekologiczną np. elektrownie słoneczne , wodne , czy atomowe . Jednak ze względu na małą wydajność pierwszych, niemożliwość budowy zbyt wielu drugich i znaczny koszt oraz społeczne uprzedzenia do tych trzecich większość energii w Polsce nadal uzyskuje się ze spalania paliw kopalnych.

Zobacz tez

• elektrownia węglowa

Linki zewnętrzne

Elektrownie węglowe w Polsce na Mapie Google