Generatorul de curent alternativ sau alternatorul este acea masina sau instalatie care realizeaza transformarea energiei mecanice in energie electrica.
Centrala electrica este un complex de instalatii in care se produce transformarea, prin intermediul energiei mecanice, a energiei primare a resurselor naturale in energie electrica.
Hidrocentrala
O hidrocentrală este o centrală electrică folosită pentru a transforma energia mecanică produsă de apă în energie electrică.i
Funcţionare
Printr-un baraj de acumulare a apei pe cursul unui râu, unde poate exista eventual şi o cascadă, se realizează acumularea unei energii potenţiale, transformată în energie cinetică prin rotirea turbinelor hidrocentralei. Această mişcare de rotaţie va fi transmisă mai departe printr-un angrenaj de roţi dinţate generatorului de curent electric, care va transforma energia mecanică în energie electrică.Putere
Puterea notată cu litera P este determinată de debitul = Q, de diferenţa de nivel = h şi de randamentul hidraulic şi cel al echipamentului = η- Un calcul aproximativ a puterii, folosind aproximarea:
ρ 
unde g este acceleraţia gravitaţională, ρ este densitatea şi η este randamentul
se face după formula:
![P\left[kW\right] = 7 Q\left[m^3 /s \right] \cdot H\left[ m\right]](https://upload.wikimedia.org/math/4/3/f/43f2ad682d58d5983302e6fd9d851f2a.png)
Tipuri de hidrocentrale
Lac de acumulare pe Valea Mal, Austria
- cu o cădere mică de apă - < 15 m, debit mare, cu turbine Kaplan
- cu o cădere mijlocie - 15–50 m, cu debit mijlociu, cu turbine Francis sau Kaplan
- cu o cădere mare 50–2.000 m, cu un debit mic de apă, turbinele utilizate fiind turbinele Pelton sau Francis
- aşezate pe firul râului (centrale fluviale), producând curent în funcţie de debitul râului respectiv
- cu lac de acumulare
- CHEAP - centrale hidroelectrice cu acumulare prin pompare
- cu caverne pentru acumularea apei
Avantaje
- Avantajul economic, randament ridicat, preţ de cost redus, având o viaţă lungă
- Avantajul ecologic, nu poluează mediul înconjurător, uneori pot genera conflicte când sunt amplasate în parcuri naţionale sau când nivelul apei barajului acoperă localităţi.
Termocentrală
O centrală termoelectrică, sau termocentrală este o centrală electrică care produce curent electric pe baza conversiei energiei termice obţinută prin arderea combustibillilor.[1] Curentul electric este produs de generatoare electrice antrenate de turbine cu abur, turbine cu gaze, sau, mai rar, cu motoare cu ardere internă.[2]
Drept combustibili se folosesc combustibilii solizi (cărbune, deşeuri sau biomasă), lichizi (păcură) sau gazoşi (gaz natural).
Uneori sunt considerate termocentrale şi cele care transformă energia termică provenită din alte surse, cum ar fi energia nucleară, solară sau geotermală, însă construcţia acestora diferă întrucâtva de cea a centralelor care se bazează pe ardere.
Clasificare
După destinaţie, termocentralele se clasifică în:- Centrale termoelectrice (CTE), care produc în special curent electric, căldura fiind un produs secundar. Aceste centrale se caracterizează prin faptul că sunt echipate în special cu turbine cu abur cu condensaţie sau cu turbine cu gaze. Mai nou, aceste centrale se construiesc având la bază un ciclu combinat abur-gaz.
- Centrale electrice de termoficare (CET), care produc în cogenerare atât curent electric, cât şi căldură, care iarna predomină. Aceste centrale se caracterizează prin faptul că sunt echipate în special cu turbine cu abur cu contrapresiune.
Funcţionare
De obicei termocentralele funcţionează pe baza unui ciclu Clausius-Rankine. Sursa termică, cazanul, încălzeşte şi vaporizează apa. Aburul produs se destinde într-o turbină cu abur producând lucru mecanic. Apoi, aburul este condensat într-un condensator. Apa condensată este pompată din nou în cazan şi ciclul se reia.Turbina antrenează un generator de curent alternativ (alternator), care transformă lucrul mecanic în energie electrică, de obicei la tensiunea de 6000 V şi frecvenţa de 50 Hz în Europa, respectiv 60 Hz în America de Nord şi mare parte din America de Sud.
| 1. Turn de răcire | 10. Ventile de reglare ale turbinei | 19. Supraîncălzitor | |
| 2. Pompa circuitului de răcire al condensatorului | 11. Turbină cu abur de înaltă presiune | 20. Ventilator de aer | |
| 3. Linie electrică de înaltă tensiune | 12. Degazor | 21. Supraîncălzitor intermediar | |
| 4. Transformator ridicător de tensiune | 13. Preîncălzitor de joasă presiune (PJP) | 22. Priza de aer necesar arderii | |
| 5. Generator electric de curent alternativ | 14. Bandă de alimentare cu cărbune | 23. Economizor | |
| 6. Turbină cu abur de joasă presiune | 15. Buncăr de cărbune, eventual cu turn de uscare | 24. Preîncălzitor de aer | |
| 7. Pompă de joasă presiune | 16. Moară de cărbune | 25. Electrofiltru pentru cenuşă | |
| 8. Condensator | 17. Tamburul cazanului | 26. Exhaustor (ventilator de gaze arse) | |
| 9. Turbină cu abur de medie presiune | 18. Evacuarea cenuşii | 27. Coş de fum |
Energie eoliană
Energia eoliană este energia vântului, o formă de energie regenerabilă. La început energia vântului era transformată în energie mecanică. Ea a fost folosită de la începuturile umanităţii ca mijloc de propulsie pe apă pentru diverse ambarcaţiuni iar ceva mai târziu ca energie pentru morile de vânt. Morile de vânt au fost folosite începând cu secolul al VII-lea î.Hr. de perşi pentru măcinarea grăunţelor. Morile de vânt europene, construite începând cu secolul al XII-lea în Anglia şi Franţa, au fost folosite atăt pentru măcinarea de boabe cât şi pentru tăierea buştenilor, mărunţirea tutunului, confecţionarea hârtiei, presarea seminţelor de in pentru ulei şi măcinarea de piatră pentru vopselele de pictat. Ele au evoluat ca putere de la 25-30 KW la început până la 1500 KW (anul 1988), devenind în acelaşi timp şi loc de depozitare a materialelor prelucrate.[1] Morile de vânt americane pentru ferme erau ideale pentru pomparea de apă de la mare adâncime.[1][2] Turbinele eoliene moderne transformă energia vântului în energie electrică producând între 50-60 KW (diametre de elice începând cu 1m)-2-3MW putere (diametre de 60-100m), cele mai multe generând între 500-1500 KW. Puterea vântului este folosită şi în activităţi recreative precum windsurfingul. La sfârşitul anului 2010, capacitatea mondială a generatoarelor eoliene era de 194 400 MW. Toate turbinele de pe glob pot genera 430 Terawaţioră/an, echivalentul a 2,5% din consumul mondial de energie. Industria vântului implică o circulaţie a mărfurilor de 40 miliarde euro şi lucrează în ea 670 000 persoane în întreaga lume.[3][4]
Ţările cu cea mai mare capacitate instalată în ferme eoliene sunt China, Statele Unite, Germania şi Spania. La începutul anului 2011, ponderea energiei eoliene, în totalul consumului intern era de 24% în Danemarca, 14% în Spania şi Portugalia, circa 10% în Irlanda şi Germania, 5,3% la nivelul UE; procentul este de 3% în România la începutul anului 2012. La aceeaşi dată în România existau peste o mie de turbine eoliene, jumătate dintre ele fiind în Dobrogea.
Repere cronologice
Morile de vânt persane
Morile de vânt persane aveau palete făcute din mănunchiuri de trestie, care se învârteau în jurul unei axe verticale şi erau folosite la măcinarea grăunţelor.[1] Ele au început să fie folosite de perşi din secolul al VII-lea î.Hr.[1][2]Morile de vânt medievale europene
Reprezentare medievală a unei mori de vânt
Morile de vânt europene erau folosite atât la măcinarea grăunţelor cât şi la tăierea buştenilor, mărunţirea tutunului, confecţionarea hârtiei, presarea seminţelor de in pentru ulei şi măcinarea de piatră pentru vopselele de pictat.[1]
Europenii au dezvoltat mori de vânt cu rotoare care se învârteau în jurul unor axe orizontale, spre deosebire de perşi care mergeau pe principiul unor axe verticale.[1]
Morile de vânt europene tipice aveau patru palete, unele aveau cinci şi ocazional mai existau şi cu şase. Treptat multe din aceste mori de vânt europene au ajuns să aibă două sau trei nivele interioare unde bunurile (grăunţele, vopseaua, tutunul) puteau fi stocate.[1]
La început morile de vânt europene erau capabile de a produce 25-30 kW de putere mecanică dar la momentul de vârf al evoluţiei lor, sfârşitul sec al 19-lea, ele au ajuns să producă aproximativ 1500 MW. Acest nivel nu a fost depăşit până în 1998.[1]
Morile de vânt americane pentru ferme
Morile de vânt americane pentru ferme se foloseau pentru pomparea de apă de la mare adâncime, fiind folosite în agricultura americană în vestul Statelor Unite.[1]Eficienţa rotorului s-a dublat graţie îmbunătăţirilor paletelor- acum din metal- realizate de inginerul american Thomas Perry, la sfârşitul anilor 1800. Omul de afaceri american La Verne Noyes a construit cea mai de succes moară de vânt pentru ferme, Aermotorul, graţie unor palete de metal foarte speciale. Aceasta s-a dovedit aşa eficientă încât a revoluţionat morile de vânt pentru ferme şi se foloseşte şi în zilele noastre.[1]
Morile de vânt americane au rămas memorabile prin siguranţa şi eficienţa lor în capacitatea de a pompa apă de la mare adâncime. Totuşi ele produc aproximativ o zecime din puterea unei turbine eoliene echivalente ca mărime. Astfel ele nu sunt potrivite pentru generarea de electricitate.[1]
Morile de vânt pentru ferme au fost în vogă în prima parte a sec. al 20-lea. Mai mult de 1 milion de asemenea mori sunt încă în funcţiune în lume.[1]
Între 1850- 1970 au fost construite peste 6 milioane în Statele Unite.[5]
Turbinele eoliene moderne
Turbine eoliene, Germania
Criza petrolului din anii 1970 a fost un stimulent pentru preocupările de valorificare a energie eoliene ca o sursă verde, alternativă de electricitate. Turbinele de vânt uzuale moderne generează între 250-300KW putere, aproape de 10 ori mai mult ca turbinele tradiţionale europene de aceeaşi mărime
Centrală nucleară
Centrala nucleară este o instalaţie modernă de producere a energiei electrice pe baza reacţiilor nucleare, reactorul este o instalaţie complexă în care se realizează fisiunea nucleelor elementelor grele, printr-o reacţie în lanţ controlată, cu scopul de a permite utilizarea energiei degajate.
Zona activă a unei astfel de instalaţii este compusă din combustibilul nuclear, moderator, barele de control şi agentul de răcire. În schimbătorul de căldură, apa se vaporizează şi devine agentul producător de lucru mecanic, punând în funcţiune turbina. Generatorul electric este cel care converteşte energia cinetică a turbinei în energie electrică.
Energia mareelor
Energia mareelor este energia ce poate fi captată prin exploatarea energiei potenţiale rezultate din deplasarea pe verticală a masei de apă la diferite niveluri sau a energiei cinetice datorate curenţilor de maree. Energia mareelor rezultă din forţele gravitaţionale ale Soarelui şi Lunii, precum şi ca urmare a rotaţiei terestre.
Este o formă de energie regenerabilă.
O centrală solară este o centrală electrică funcţionând pe baza energiei termice rezultată din absorbţia energiei radiaţiei solare. Centralele solare termice, în funcţie de modul de construcţie pot atinge randamente mai mari la costuri de investiţii mai reduse decât instalaţiile pe bază de panouri solare fotovoltaice, necesită în schimb cheltuieli de întreţinere mai mari şi sunt realizabile doar pentru puteri instalate depăşind un anumit prag minim. Totodatată sunt exploatabile economic doar în zone cu foarte multe zile însorite pe an.
Pentru utilizarea energiei conţinute în radiaţia solară în scopul producerii de energie electrică s-au conceput mai multe metode. Tehnologiiile rezultate se impart în două mari grupe în funcţie de utilizarea energiei radiaţiei concentrate într-un spaţiu restrâns, sau utilizare fără concentrare.
Niciun comentariu:
Trimiteți un comentariu