Erőmű

A Wikipédiából, a szabad lexikonból.

Erőmű villamos energia fejlesztésére szolgáló létesítmény. Csaknem minden erőmű legfontosabb része a generátor, vagyis egy olyan forgógép, mely elektromos energiává alakítja át a mechanikai energiát az elektromos indukció elvén.

A generátorba bevezetett mechanikai energia forrása széles határok között változhat, attól függően, hogy milyen tüzelőanyag, vagy megújuló energiaforrás érhető el, és milyen technológiát használ az erőmű.

Hőerőművekben valamilyen tüzelőanyag elégetése során nyernek hőenergiát, ezzel nagynyomású gőzt fejlesztenek, amely gőzturbinát hajt. A gőzturbina mechanikai energiája forgatja az elektromos energia forrását, a generátort.

A termodinamika második törvénye szerint nem lehet minden hőenergiát mechanikus energiává, majd villamos energiává alakítani, ezért a hőerőművek mellékesen kishőmérsékletű hőenergiát is termelnek. Ha semmi hasznosra nem tudják fordítani az ilyen módon keletkezett hőt, akkor ez elvész a környezetben. Ha a fennmaradó hőt ipari célokra vagy lakótelepek fűtésére hasznosítják, akkor hőszolgáltató erőművekről beszélünk.

A hőerőműveket az elsődleges energiahordozók fajtája szerint osztályozzák. Az atomerőművekben atomreaktor termeli a gőzt, mellyel gőzturbinát hajtanak. A fosszilis üzemanyaggal működő erőművek egy része szintén gőzturbinát használ. Fosszilis üzemanyagok a szén, kőolajszármazékok és földgáz. Ezekben az erőművekben a gőzkazánt fosszilis tüzelőanyagokkal fűtik. Korszerű földgáz üzemű erőműveknél a gázt egy gázturbina égéskamrájában égetik el, a gázturbinából kiáramló forró gázokkal gőzt termelnek, amely gőzturbinát hajt. Az ilyen elrendezést kombinált ciklusú erőműnek nevezik. Ez a rendszer megnöveli az erőmű hatásfokát és így az energia termelés gazdaságosságát.

A gőzturbinák egyik hátránya, hogy az alkalmazandó nagy gőznyomások miatt tekintélyes falvastagságú alkatrészeket kell használni, ennélfogva egy gőzturbinát csak lassan lehet elindítani és leállítani, mert egyébként a hőmérsékletkülönbségek miatt az alkatrészek deformálódnának, sőt elrepednének. Gőzturbinákat alaperőművekbe építenek, ezek jó hatásfokú, gazdaságosan működtethető létesítmények, melyeket lehetőleg legnagyobb teljesítményük közelében járatnak. A gázturbinák alkatrészei vékonyfalúak, ezért igen gyorsan lehet indítani és teljesítményüket változtatni. Az elektromos hálózat terhelésének egyenetlenségeit ezért gyakran gázturbinás, u.n. csúcserőművekkel egyenlítik ki.

Kisebb erőművek turbinák helyett belsőégésű motorokkal is épülnek. Ezek tüzelőanyagnak földgázt, gázolajat (Diesel-olajat) vagy nehézolajat használnak. Ilyen erőműveket elszigetelt településeken vagy olyan helyeken építenek, ahol a folyamatos villamosenergia ellátás létfontosságú a hálózat üzemzavara esetén is (pl. kórházak).

A gőzturbinákból kiáramló kisnyomású gőzt le kell csapatni. Erre közeli folyók, tavak vagy a tenger vizét használják hűtőközegként, és ilyenkor a vízgőz kondenzálására szolgáló hőcserélőből, az u.n. kondenzátorból kiömlő, kissé felmelegedett hűtővizet visszavezetik az eredeti forrásához. Ha nincs elegendő mennyiségű hűtővíz, akkor hűtőtorony építése szükséges. Ebben a hűtővíz részleges elpárologtatásával hűtik vissza a felmelegedett hűtővizet és a folyóból vagy tóból csak a párolgási veszteséget pótolják. Ritka esetben, ha egyáltalán nem áll rendelkezésre pótvíz, akkor a hűtővizet zárt rendszerben keringetik és levegővel hűtik: ilyen a magyar fejlesztésű Heller-Forgó rendszer.

A vízierőművek vízienergia hasznosítására épülnek. A vizienergia hasznosítása céljából a folyókra, patakokra gátat építenek, amelynek segítségével felduzzasztják a vizet, a gát alá telepített vízturbinák ugyancsak generátotokat hajtanak, mint a hőerőművekben. Más tipusú turbinákat használnak a kis esésű, de nagy vízhozamú folyók és a nagy esésű, de általában kis vízhozamú patakok energiájának hasznosítására. A vízerőművek szintén gyorsan indíthatóak, terhelhetőek, leállíthatóak. Korábban a vizierőművek környezetbarátságát hangsúlyozták, amit a nyersanyagkészletek megőrzésvel és a széndioxidkibocsátás hiányával indokoltak, azonban újabb kutatások ezt megkérdőjelezik.

Újabban egyre nagyobb tért hóditanak a szélerőművek különösen tengerparti vidékeken, ahol a szélsebesség az év nagy részében elegendő a szélturbina gazdaságos működtetésére.

A fentiek mellett erőművekben a jövőben potenciálisan hasznosítható energiaforrások a következők:

• árapály
• hullám-energia
• napsugárzás
• geotermikus energia
• a tenger felszini és mélyebb rétegeinek hőmérsékletkülönbsége
• a levegő földfelszini és magaslégköri hőmérséklete közötti különbség

stb.

A legtöbb erőmű 50 vagy 60 Hz frekvenciájú háromfázisú váltóáramot termel. Európában és Ázsiában 50 Hz szabványos, az USA-ban, Kanadában, a Karibi országokban és részben Dél-Amerikában, valamint a csendes-óceáni szigetek egy részén 60 Hz-et használnak. Néhány erőműben Németországban, Ausztriában és Svájcban második generátort is használnak 16,7 Hz-es frekvenciával, mely a vasúti vontatáshoz szükséges hálózatot táplálja. Néhány esetben nagyfeszültségű egyenáramú távvezetéket is építenek különböző frekvenciájú hálózatok összekötéséhez ill. gazdasági megfontolásokból.