Er zijn talloze manieren om energie te produceren, afhankelijk van het type brandstof dat we gebruiken en de plaats of methode die daarvoor wordt gebruikt. Conventionele thermische energiecentrales, ook wel thermo-elektrische centrales genoemd, gebruiken fossiele brandstoffen om elektrische energie op te wekken. Veel mensen weten niet wat een thermische energiecentrale is.
We gaan dit artikel wijden aan het vertellen wat een thermische energiecentrale is, wat de kenmerken ervan zijn en hoe ze elektrische energie opwekken.
Wat is een thermische energiecentrale?
De conventionele thermische energiecentrales, ook bekend als thermo-elektrische centrales, gebruiken fossiele brandstoffen (aardgas, steenkool of stookolie) om elektriciteit op te wekken via een thermische waterdampcyclus. De term "conventioneel" wordt gebruikt om ze te onderscheiden van andere thermische centrales, zoals gecombineerde cyclus- of kerncentrales. Deze centrales wekken elektrische energie op door de chemische energie van brandstoffen om te zetten in thermische energie, die vervolgens wordt omgezet in mechanische energie en uiteindelijk in elektriciteit.
De belangrijkste componenten zijn:
- Boiler: Ruimte die water omzet in stoom door de verbranding van brandstof. Bij dit proces wordt de chemische energie van de brandstof omgezet in thermische energie.
- Wikkelen: Leidingen waardoor water circuleert, waar het wordt omgezet in stoom. Het verbrandingsgas geeft zijn warmte af aan het water.
- Stoomturbine: Machine die waterdamp opvangt, waardoor door een druk- en temperatuursysteem de as die door de turbine loopt in beweging komt. Deze turbines hebben meestal verschillende lichamen (hoge, midden- en lage druk) om het meeste uit de stoom te halen.
- Generator: Machine die opgewekte mechanische energie omzet in elektriciteit door middel van elektromagnetische inductie. De turbine-as is verbonden met de generator, die driefasige wisselstroom produceert.
Exploitatie van een thermische elektriciteitscentrale
De werking van een conventionele thermische energiecentrale kan in verschillende fasen worden verdeeld. Allereerst de brandstof Het wordt verbrand in een ketel die een grote hoeveelheid warmte genereert. Deze warmte wordt gebruikt om water te verwarmen, dat wordt omgezet in hogedruk- en hogetemperatuurstoom.
Deze stoom wordt naar de turbines gestuurd, waar het druk uitoefent op de turbinebladen, waardoor de turbine gaat draaien. Hij turbinebeweging Het genereert mechanische energie, die uiteindelijk in de generator wordt omgezet in elektrische energie.
De opgewekte elektriciteit gaat door een transformator, waar de spanning toeneemt en over lange afstanden via het elektriciteitsnet wordt gedistribueerd.
De stoom, zodra deze in de turbine wordt gebruikt, wordt naar een condensor gestuurd waar deze wordt gekoeld en weer wordt omgezet in water, wat resulteert in een gesloten stoomproductiecyclus. Dit proces is gebruikelijk in alle thermische energiecentrales, ongeacht het type brandstof dat wordt gebruikt.
Soorten cycli in een thermische elektriciteitscentrale
- De Rankine-cyclus: Het wordt gebruikt in de meeste conventionele thermische energiecentrales. Deze cyclus maakt gebruik van de thermische energie van de brandstof om waterdamp te genereren, die vervolgens een turbine aandrijft.
- Hyrn-cyclus: Het is een variant van de Rankine-cyclus, met een extra fase van opwarming met stoom. Dit proces verbetert de energie-efficiëntie.
Milieueffecten van een thermische elektriciteitscentrale
Thermische elektriciteitscentrales genereren negatieve effecten op het milieu als gevolg van emissies die voortvloeien uit de verbranding van fossiele brandstoffen en de uitstoot van grote hoeveelheden afvalwarmte.
In termen van emissies produceren deze fabrieken kooldioxide (CO2), koolmonoxide (CO), stikstofoxiden (NOx) en zwaveldioxide (SO2), die bijdragen aan de opwarming van de aarde en luchtvervuiling. Andere giftige elementen zoals kwik en lood kunnen vrijkomen.
Filters worden gebruikt om de hoeveelheid deeltjes die in de atmosfeer worden uitgestoten te verminderen, en schoorstenen zijn meestal hoog genoeg om deeltjes beter in de lucht te verspreiden.
Warmteoverdracht en thermische vervuiling
Een ander daarmee samenhangend probleem is thermische vervuiling als gevolg van het vrijkomen van restwarmte in nabijgelegen watermassa's. Hierdoor stijgt de temperatuur van het water, wat gevolgen heeft voor het lokale ecosysteem. Elektriciteitscentrales implementeren koelsystemen om deze impact te verzachten, waarbij het water wordt gekoeld voordat het naar de bron wordt teruggevoerd.
Impact op de menselijke gezondheid
Verontreinigende stoffen die worden uitgestoten door thermische energiecentrales hebben een negatieve invloed op de menselijke gezondheid. Giftige deeltjes en gassen veroorzaakt door verbranding kunnen ademhalings- en hart- en vaatziekten veroorzaken. Op de lange termijn verhoogt blootstelling aan deze stoffen het risico op kanker.
De huidige filters en systemen zijn verbeterd, hoewel er nog steeds nieuwe technologieën moeten worden ontwikkeld om de impact op de gezondheid en het milieu te minimaliseren.
Soorten thermische energiecentrales
Er zijn verschillende soorten thermische elektriciteitscentrales, afhankelijk van de gebruikte brandstof en het ontwerp van de installatie.
Conventionele thermische energiecentrales
Ze gebruiken fossiele brandstoffen zoals steenkool, stookolie of aardgas. Hoewel ze wereldwijd veel voorkomen, is de impact op het milieu aanzienlijk vanwege de uitstoot van vervuilende gassen.
Thermische centrales met gecombineerde cyclus
De gecombineerde cyclusinstallaties Ze zijn efficiënter dan conventionele. Ze gebruiken gasturbines om thermische energie om te zetten in mechanische energie door aardgas te verbranden. De overtollige hete gassen worden gebruikt om stoom te genereren die een andere stoomturbine aandrijft, waardoor de uitstoot wordt verminderd.
Thermische kerncentrales
Ze wekken er energie mee op Nucleaire splitsing in een reactor, waarbij een grote hoeveelheid thermische energie vrijkomt om water in stoom om te zetten. Hoewel ze geen broeikasgassen uitstoten, vormen ze risico's als gevolg van radioactief afval en mogelijke nucleaire ongelukken.
Alternatieven en hernieuwbare energieën
De hernieuwbare energie, zoals zonne-, wind- en geothermische energie, winnen terrein. Deze bronnen veroorzaken geen uitstoot van broeikasgassen en zijn op de lange termijn duurzamer.
Thermische en geothermische zonne-energiecentrales bieden vergelijkbare alternatieven voor conventionele thermische centrales, waarbij gebruik wordt gemaakt van natuurlijke bronnen zonder de negatieve gevolgen die gepaard gaan met fossiele brandstoffen.
Technologische verbeteringen verhogen de efficiëntie en verlagen de kosten, waardoor de acceptatie over de hele wereld wordt versneld.
Stoomcentrale
De stoomkrachtcentrales Ze gebruiken een cyclus waarin water door een dampfase gaat en terugkeert naar zijn vloeibare toestand. Het is gebruikelijk bij conventionele thermiek.
Superkritische technologie heeft aan relevantie gewonnen, de efficiëntie verbeterd en energieverliezen verminderd door faseveranderingen te elimineren.
Ze zijn een van de belangrijkste technologieën in de elektriciteitsproductie, hoewel de groei van hernieuwbare energiebronnen deze geleidelijk begint te vervangen.
De energiesector ondergaat een diepgaande transformatie. Thermische energiecentrales zijn nog steeds relevant, maar hernieuwbare energieën nemen in veel landen al het voortouw, dankzij hun lagere impact op het milieu en hun hoge groeipotentieel.