Elektrarne in električna omrežja: vrste, delovanje in delitev

Termoelektrarne

Termoelektrarna je vir energije za proizvodnjo električne energije, pri katerem je fosilno gorivo, običajno premog.

Z izgorevanjem fosilnega goriva nastaja toplota, ki greje vodo, tako da nastaja vodna para. Vodna para poganja turbino, ki vrti gred, na kateri je generator. Ta proizvaja električno energijo in jo oddaja v omrežje, na katero so priključeni porabniki.

Paro, ki odteka s turbin, s pomočjo hladilne vode utekočinimo in jo nato s pomočjo peči ponovno uparimo. Vodo za hlajenje vodne pare lahko dobimo iz rek ali pa jo napeljemo skozi hladilne stolpe.

Hidroelektrarne

Hidroelektrarna pretvarja energijo vodnega padca v električno energijo. Razpoložljiva energija hidroelektrarn je odvisna od višine vodnega padca in pretoka vode.

V vodi, ki se zadržuje za jezom, se zaradi višine vodnega padca akumulira potencialna energija. Ko voda skozi vtočni kanal steče v turbino, se ta energija pretvori v mehansko energijo vrtenja turbine. Generator pa vrtenje spremeni v električno energijo.

Delitev hidroelektrarn

Glede na količino vode v akumulacijskem jezeru, način polnjenja jezera in način uporabe delimo hidroelektrarne na:

• Pretočne HE: izkoriščajo sproten dotok vode, njihova moč pa je prilagojena povprečnemu ali srednjemu pretoku;

• Akumulacijske HE: morajo imeti naravno ali umetno jezero, v katerem se akumulira voda;

• Pretočno-akumulacijske HE: kombinacija zgoraj omenjenih. Gradijo se v verigi, v kateri ima le prva HE akumulacijsko jezero;

• Črpalne HE: črpajo vodo iz nižje ležečega v višje ležeče akumulacijsko jezero (ob nizki ceni električne energije) ali pa proizvajajo električno energijo z izkoriščanjem padca vode iz višje ležečega akumulacijskega jezera v nižje ležeče (ob visoki ceni električne energije).

Vetrne elektrarne

Vetrna elektrarna je energetski objekt, s katerim pretvarjamo energijo vetra v električno energijo. Kot že ime pove, vetrna elektrarna za svoje delovanje potrebuje veter, s hitrostjo okoli 5 m/s, da začne obratovati. Če je hitrost vetra previsoka, običajno nad 25 m/s, se vetrne elektrarne ustavijo, da ne bi prišlo do poškodb. Največje moči se pridobijo pri hitrosti vetra okoli 15 m/s. Med hitrostjo 15 in 25 m/s vetrnice proizvedejo največ električne energije.

Vrste vetrnih elektrarn

Horizontalna vetrna elektrarna (HAWT) je bila popularna v začetku razvoja vetrnih elektrarn, saj so bile te naprave dokaj enostavne in jih je bilo mogoče postavljati tam, kjer je veter dokaj stalen. Slabost teh elektrarn je, da se zaradi svoje konstrukcije ne morejo izogniti hrupu, ki nastaja pri njihovem delovanju, zato so zaradi varnosti postavljene daleč od urbanih naselij.

Slovenija je v izkoriščanju vetrne energije v primerjavi z Dansko, Nizozemsko, Nemčijo in Španijo še v samem začetku.

Razlika med vertikalno in horizontalno vetrno elektrarno je v postavitvi osi rotorja. Pri vertikalni elektrarni je os rotorja navpična, pri horizontalni elektrarni pa je os rotorja podobna letalski elisi.

Označevanje vodnikov

Električna omrežja

Delitev po napetosti

Po napetosti jih delimo na nizkonapetostna (NN), srednjenapetostna (SN) in visokonapetostna omrežja.

• NN omrežja prenašajo električno energijo od transformatorskih postaj do uporabnikov na napetostnih nivojih do 1000 V. To so napetosti, na katere se direktno priključujejo nizkonapetostni porabniki 220/380 V v gospodinjstvih, v industriji pa so lahko to še napetosti 400/690, 500, 750 in 1000 V.

• Visokonapetostna omrežja so vsa omrežja, grajena za napetosti nad 1000 V. Uporabljamo naslednje standardizirane napetostne nivoje: 1, 3, 6, 10, 20, 35, 110, 220, 420 in 765 kV.

Pogosto uporabljamo še dodatno delitev visokonapetostnih omrežij na:

• Srednjenapetostna (1 – 35 kV)

• Visokonapetostna (110 – 420 kV)

• Najvišjenapetostna (nad 420 kV)

Delitev glede na vrsto toka

Glede na vrsto toka ločujemo omrežja na enosmerni in izmenični tok.

Na enosmerni tok so pri nas omrežja, ki napajajo železniško vleko (3000 V) in industrijo (elektroliza) ter enosmerni pomožni tokokrogi za krmiljenje, regulacijo in zaščito (110, 220 V).

Omrežja izmeničnega toka s frekvenco 50 Hz uporabljamo kot enofazna in trifazna. Nazivna frekvenca izmeničnega toka je pri nas torej 50 Hz, dovoljeno odstopanje pa je 0,05 Hz.

Delitev po izvedbi

• Nadzemna ali prostozračna omrežja

• Podzemna ali kabelska omrežja