1.2. Електране ("производња електричне енергије")

Проточне хидроелектране

Проточне хидроелектране се граде на равничарским рекама са великим протоком воде (заиста велике реке су увек равничарске: Волга, Дунав, Амазон, Нил, итд).

Ова врста хидроелектрана производи највише струје, у односу на друге врсте хидроелектрана, јер је енергија велике равничарске реке велика сама по себи.

Проблем градње оваквих хидроелектрана огледа се у тешкоћама приликом градње бране и постројења, јер је велику реку тешко преградити и "укротити".

На реци се направи брана, али не да би се добило језеро, већ да би се уопште могло у оквиру бране саградити и постројење са турбинама и генераторима на самој реци.

На месту бране и неколико километара од бране узводно ниво воде порасте, али од велике реке се не прави језеро, јер је то скоро немогуће, већ јој се само мало успори ток, а вода несметано тече ударајући у лопатице Капланове турбине, која покреће ротор генератора.

Највеће хидроелектране у Србији "Ђердап1." и "Ђердап 2" су проточне хидроелектране, а налазе се на Дунаву, у Ђердапској клисури, на самој граници са Румунијом. Ове електране су грађене заједничким средствима Србије и Румуније, односно припадају и Србији и Румунији, као и произведена струја.

Предности и мане хидроелектрана

Предности:

Хидроелектране не загађују животну средину и еколошки су чисте. Вода тече па тече, и штета је не искориститу ту енергију. Користе обновљиве изворе енергије, и добијена струја је тиме јефтинија него она добијена коришћењем скупих фосилних горива.

Мане:

Не могу се градити било где, већ само тамо где постоје природни услови. Такође, градња хидроелектране је скупља него градња неких других врста електрана, јер је градња бране тежак и скуп грађевински пројекат. Количина струје која ће се добијати хидроелектранама диктирана је природним условима на које човек не може утицати ( ниво воде у рекама и на њој направљеним акумулацијама диктирају временски услови, падавине, годишња доба, итд.) тако да ниво производње није увек исти.

Ниједна држава на свету не може се ослонити само на хидроелектране, ако жели да увек има довољно струје. Градња електрана које загађују животну средину је неизбежна, ако желимо имати струје за све потрошаче у сваком тренутку, али што је више хидроелектрана, макар им капацитет производње био и мали, то ће мање радити електране које нису еколошки чисте.

Термоелектране

Термоелектране су постројења у којима се топлотна енергија претвара у електричну.

За обртање ротора генератора у термоелектранама користе се разне врсте топлотних мотора, у зависности од фосилног горива које се експлоатише (парне турбине, гасне турбине, ото и дизел мотори, итд.)

У термоелектранама се најчешће топлотна енергија створена сагоревањем горива користи за загревање воде и добијање водене паре, која се користи за покретање парних турбина, које су преко вратила и спојница чврсто повезане за вратилом ротора.

Трансформација енергије у термоелектранама иде од хемијске (сагоревање је хемијски процес који је детаљно објашњен у 7.разреду), топлотне ( сагоревање је процес бурног сједињавања кисеоника са горивом на температури сагоревања при чему се ослобађа топлота, продукти сагоревања и чврст остатак), потенцијалне ( топлота добијена у пећи користи се за грејање воде и добијање водене паре у котлу), механичке (водена пара добијена у котлу има велики притисак и потенцијалну енергију и користи се за покретање парне турбине) до електричне ( обртање са вратила турбине преноси се на ротор генератора и у намотајима статора индукује се електрична струја).

Да би термоелектрана стално производила струју пећ се стално мора снабдевати горивом.

Највећа термоелектрана у Србији Никола Тесла, код Обреновца, користи угаљ из колубарских површинских копова (лигнит).

Како би пећ у термоелектрани имала сталан пријем нових количина угља направљена је бескрајна трака која допрема угаљ до термоелектране где се он у бункерима чува у довољним количинама.

У самој електрани пренос угља до пећи је такође аутоматизован и траком се угаљ убацује у пећ.

Угаљ се пре убацивања у пећ уситни у величину праха пудера, да би сагоревање при убацивању у пећ било што краће (моментално).

Пећ је облика ваљка, а котао чини систем изувијаних цеви које су обмотане око пећи, тако да вода путујући кроз те изувијане цеви прелази у водену пару, и на излазу из котла већ има огроман притисак. Да би термоелектрана несметано радила, поред сталних резерви угља потребна је и велика количина воде. Зато се термоелектране увек праве у близини река, или неког другог великог извора воде (поменута термоелектрана Никола Тесла је поред саме Саве.)

Пут воде у термоелектрани је најчешће кружан.

Искоришћена водена пара се након покретања турбине хлади у кондензатору, претвара у воду, а затим се пумпом та вода враћа у котао.

Врло често се искоришћена пара користи и за централно грејање оближњих насеља, чиме је рентабилност електране већа, јер има и допунску зараду.

Предности и мане термоелектрана

Мане:

Термоелектране спадају у највеће загађиваче животне средине, сем оних које користе земни гас, за које се тврди да не загађују атмосферу, или загађују минимално.

Пећи у термоелектранама без престанка, и дању и ноћу, сагоревањем горива дају топлоту котлу, односно води, и претварају је у пару. То значи да се из димњака термоелектрана без престанка огромна количина отровних материја испушта у атмосферу.

Истовремено, огромна количина пепела се таложи на оближњем земљишту, јер се само мања количина искористи са прављење асф

алта и путева. Ова огромна брда пепела зову се јаловишта, јер то и није земља, већ пепео, па се на њој ништа не може садити а да се очекује род (јалова земља-јаловиште).

Када ова брда постану јако, јако велика, да би показале бригу за животну средину, иако их занима искључиво новчана добит, електране издвоје минимална средства и на тим брдима посаде разно дрвеће и шибље, правећи вештачке шуме, у које највероватније нико никада неће ићи на одмор и излет.

Термоелектране су ужас у сваком погледу, са гледишта очувања животне средине, али су и нужно зло, без којег се никако не може, у савременом друштву, са усвојеним навикама и удобностима. Када би неко преко ноћи затворио све термоелектране, у Србији рецимо, више не би било струје за све потрошаче и сва домаћинства, а како ниједан грађанин Србије не би пристао да баш његово домаћинство нема струје, оне ће и даље радити. Исто је и у другим државама. (Овако широко и помало страшно образложење је потребно, јер после иде лекција о нуклеарним електранама). Зашто постоје термоелектране, кад су тако велики загађивачи? Зато што имају и велике предности у односу на врсте електрана које не загађују животну средину.

Предности:

Термоелектране се могу градити апсолутно било где. Практично и економично је градити термоелектране само у близини рудника и река, јер транспорт угља и воде кошта, али теоретски могу се градити било где. Уколико нека област у свету нема ни рудника ни великих река, зар ће остати без струје. Не, направиће термоелектрану и у таквој области, буквално где им падне на памет, ако буде потребно.Затим, термоелектране нису условљене никаквим природним условима, као хидроелелектране. Количина добијене струје може се прорачунати, и увек одржавати додавањем истих количина угља и воде. И лети и зими, и по киши и по сунцу термоелектране раде истим капацитетом, и док има пара има и музике (односно струје).

Нуклеарне термоелектране

Нуклеарне електране су најмодерније, најсупериорније, и најекономичније врсте термоелектрана, и електрана уопште.

У нуклеарним електранама за добијање топлоте не користи се процес сагоревања, тако да нема ни отровних гасова које кроз димњак одлазе у атмосферу, већ процес фисије (нуклеарне електране имају карактеристичне велике и дебеле димњаке, али из њих излазе само бели облаци, јер то нису отрови добијени сагоревањем, већ водена пара).

Фисија је процес цепања језгра атома радиоактивних елемената при којој се ослобађа:

1. огромна количина топлоте (хиљадама пута већа него она добијена сагоревањем),

2. радиоактивно зрачење,

3. радиоактивни отпад.

Делови нуклеарних електрана су слични деловима класичних термоелектрана, с тим што уместо пећи имају нуклеарне реакторе, у којима се дешава процес фисије.

Добијена топлота користи се за грејање воде и добијање паре, а та пара покреће парну турбину, која покреће ротор генератора.

Предности и мане нуклеарних електрана

Мане:

Нуклеарне термоелектране имају сами једну ману.

Оне не загађују животну средину (мада се истиче супротно), док је реактор исправан. Термоелектране на угаљ, загађују природу нон стоп, и без престанка, а нуклеарне електране никад, или само једном. Но, и то једном је превише. Дакле, за нуклеарна електрана можемо рећи да не загађује животну средину, као теромелектране на чврста или течна горива, а ако је само једном загаде то називамо нуклеарном катастрофом.

Једина мана нуклерне електране је што се у процесу фисије ослобађа радиоактивно зрачење и радиоактивни отпад. Радиоактивно зрачење нема изглед, нема ни боју, ни мирис, ни укус, али утиче директно на ћелије топлокрвних живих бића, изазивајући промене на ДНК. Радиоактивно зрачење је свуда око нас, у земљишту, и свуда у природу. Та природна доза зрачења је мала и потпуно безбедна.

Као што нас неће ударити струја када ухватимо батерију од једне и по волте, тако нас ни природно радиоактивно зрачење неће убити. Но, уколико та доза зрачења пређе дозвољене границе, у зависности од величине зрачења, може нас убити и за неколико сати, или минута.

Доза радиоактивног зрачења која се ослобађа фисијом у нуклеарном реактору нуклеарне електране је много пута већа од горње дозвољене границе. Зато је нуклерани реактор најважнији део нуклеарне електране, који се хиљадама пута контролише током израде, чије се стање беспрекидно и увек и изнова контролише током експлоатације. Но, и поред све контроле, кварови су могући, и уколико садржај реактора, односно радиоактивно зрачење, изађе из простора реактора, оно изазива загађивање таквих размера да се то назива нуклеарна катастрофа.

Једна таква катастофа десила се у Чернобилу, у Украјини, тадашњи Совјетски Савез. Сведоци смо и катастрофе у Фукушуми, Јапан, изазване земљотресом и накнадним ударом цунамија. Нуклеарне електране нико не воли, сем њихових власника, јер се људи плаше оног најгорег, боје се квара и рупе на реактору, боје се радиоактивног зрачења, малигних болести, и изненадних и наглих смрти. Но, и поред тога све високо развијене државе имају нуклеарне електране, неке и у близини сваког већег града, јер без тога не би могле да опстану привреде ових земаља, а ни начини њихових живота.

Највише нуклеарних електрана имају САД и Русија.

Поред радиоактивног зрачења, и транспорт и одлагање радиоактивног отпада је велики проблем, али мањи је оправдан страх присутан од тога, него од квара реактора. Уосталом, где је одложен отпад из нуклеарних реактора, или где ће се тек одложити, је највећа могућа државна тајна, коју никад ниједан новинар неће моћи да објави, све и да сазна.

Слика приказује положаје нуклеарних електрана широм Америке(црвене и црне тачке на мапи).

Предности:

Могу да се направе било где где има воде, без икаквих услова, сем нивоа развијености технике, и могу да произведу огромне количине струје. Ниво технолошке развијености је врло битан фактор приликом градње нукларних електрана, јер радиоактивно зрачење не зна за границе, па светска заједница не дозвољава неразвијеним државама да праве овакве електране, све и да хоће.

Огромна већина држава је технолошки заостала за градњу нуклеарних електрана. У Србији је градња нуклеарних електрана забрањена законом који је изгласао српски парламент, и поред чињеница да никада није било нити предлога нити технолошких могућности за њихову градњу.

Аероелектране