Kraftwerk

Wasserkraftwerk bei Wasserkraft bei Gabčíkovo -Damm, Slowakei
Wasserkraftwerk bei Wasserkraft bei Glen Canyon Dam, Seite, Arizona

A Kraftwerk, auch als als bezeichnet Kraftwerk und manchmal Erzeugungsstation oder Pflanze erzeugen, ist eine Industrieanlage für die Generation von elektrische Energie. Kraftwerke sind im Allgemeinen mit einem verbunden Elektrizitätsnetz.

Viele Kraftstationen enthalten einen oder mehrere Generatoren, eine rotierende Maschine, die mechanische Leistung in umwandelt Dreiphasen elektrische Leistung. Die relative Bewegung zwischen a Magnetfeld und ein Dirigent creates an elektrischer Strom.

Die Energiequelle zum Drehen des Generators variiert stark. Die meisten Kraftstationen der Welt brennen fossile Brennstoffe wie zum Beispiel Kohle, Öl, und Erdgas Strom erzeugen. Kohlenstoffarme Leistung Quellen umfassen Atomkraftund eine zunehmende Verwendung von erneuerbare Energien wie zum Beispiel Solar-, Wind, Geothermie, und Wasserkraft.

Geschichte

Anfang 1871 belgischer Erfinder Zénobe Gramme erfand einen Generator, der leistungsstark genug ist, um Strom für die Industrie in kommerzieller Ebene zu produzieren.[1]

Im Jahr 1878 wurde ein Wasserkraftwerk entworfen und gebaut von William, Lord Armstrong bei Feierabend, England. Es benutzte Wasser von Seen auf seinem Nachlass zur Stromversorgung Siemens Dynamos. Der Strom lieferte Strom für Licht, Heizung, produzierte heißes Wasser, lief einen Aufzug sowie arbeitssparende Geräte und landwirtschaftliche Gebäude.[2]

Im Januar 1882 die erste Öffentlichkeit der Welt Kohlekraftwerk, das Edison Electric Light Station, wurde in London gebaut, ein Projekt von Thomas Edison organisiert von Edward Johnson. EIN Babcock & Wilcox Der Kessel betrieben einen Dampfmotor von 93 kW, der einen 27-Tonnen-Generator (27-langen Tonnen) betrug. Dies lieferte Strom in den Gebiet, die durch die erreicht werden konnten Durchlässe des Viadukts, ohne die Straße aufzugraben, die das Monopol der Gasfirmen war. Die Kunden haben die eingeschlossen Stadttempel und die Alter Bailey. Ein weiterer wichtiger Kunde war das Telegraphenbüro der Allgemeines Postamt, aber dies konnte nicht durch die Durchlässe erreicht werden. Johnson arrangierte, dass das Versorgungskabel über die Holborn Tavern und über die Überhese geführt wird und Newgate.[3]

Im September 1882 in New York, die Pearl Street Station wurde von Edison gegründet, um elektrische Beleuchtung in der Region Lower Manhattan Island bereitzustellen. Die Station lief 1890 bis zum Brand zerstört. Die Station verwendete Hilfspunkte Dampfmaschinen Direktstromgeneratoren zu drehen. Aufgrund der Gleichstromverteilung war der Servicebereich klein und durch Spannungsabfall in den Feeders begrenzt. 1886 George Westinghouse begann, ein abwechselnder aktuelles System zu bauen, das a verwendete Transformator Um die Spannung für eine Fernübertragung zu steigern, und sie dann für die Innenbeleuchtung zurückversetzt, ein effizienteres und günstigeres System, das modernen Systemen ähnelt. Das Kriegskrieg schließlich zugunsten der Verteilung und Auslastung der Wechselstromverteilung aufgelöst, obwohl einige DC -Systeme bis zum Ende des 20. Jahrhunderts bestehen. DC-Systeme mit einem Service-Radius von einer Meile (Kilometer) oder so waren notwendigerweise kleiner, weniger effizient an Kraftstoffverbrauch und arbeitsintensiver als viel größere zentrale Wechselstromgenerierungsstationen.

Dynamos und Motor wurden bei der Edison General Electric Company in New York 1895 installiert

Wechselstromsysteme verwendeten eine breite Palette von Frequenzen abhängig von der Art der Last; Beleuchtungsbelastung mit höheren Frequenzen, Traktionssystemen und schweren Motorlastsystemen bevorzugen niedrigere Frequenzen. Die Ökonomie der Generation der Zentralstation verbesserte sich erheblich, wenn einheitliche Licht- und Stromversorgungssysteme mit gemeinsamer Häufigkeit entwickelt wurden. Das gleiche erzeugende Werk, das tagsüber große industrielle Belastungen fütterte, könnte Pendler -Eisenbahnsysteme während der Hauptverkehrszeit ernähren und dann abends Beleuchtungsbelastung servieren, wodurch das System verbessert wird Ladefaktor und Reduzierung der Kosten für die elektrische Energie insgesamt. Es gab viele Ausnahmen, die Erzeugung von Stationen mit Strom oder Licht durch die Wahl der Frequenz und das Drehen gewidmet wurden Frequenzwechsler und rotierende Wandler waren besonders häufig, um elektrische Eisenbahnsysteme aus dem allgemeinen Beleuchtungs- und Leistungsnetz zu füttern.

In den ersten Jahrzehnten der 20. Jahrhundert wurde die Zentralstationen mit höherem Dampfdruck größer, um eine größere Effizienz zu erzielen und sich auf Verbindungen mehrerer Erzeugungsstationen zu stützen, um Zuverlässigkeit und Kosten zu verbessern. Hochspannungs-Wechselstromübertragung erlaubt Wasserkraft bequem von entfernten Wasserfällen auf die Stadtmärkte übertragen werden. Das Aufkommen der Dampfturbine Im Central Station Service, um 1906, ermöglichte es eine große Ausweitung der Erzeugungskapazität. Die Generatoren waren nicht mehr durch die Leistungsübertragung von Gürteln oder die relativ langsame Geschwindigkeit von revanchierenden Motoren begrenzt und konnten zu enormen Größen werden. Zum Beispiel, Sebastian Ziani de Ferranti Geplant, was jemals für eine vorgeschlagene neue Zentralstation Dampfmaschine gebaut hätte, aber die Pläne verschrottet, als Turbinen in der erforderlichen Größe verfügbar wurden. Der Bau von Stromversorgungssystemen aus Zentralstationen erforderte gleichermaßen Kombinationen von technischen Fähigkeiten und finanziellen Scharfsinn. Zu den Pionieren der Generation der Zentralstation gehören George Westinghouse und Samuel Insull in den Vereinigten Staaten, Ferranti und Charles Hesterman Merz in Großbritannien und vielen anderen.

2019 World Elektrizitätserzeugung nach Quelle (Gesamtgenerierung war 27 Petawatt-Stunden)[4][5]

 Kohle (37%)
 Erdgas (24%)
 Hydro (16%)
 Nuklear (10%)
 Wind (5%)
 Solar (3%)
 Andere (5%)

Wärmekraftwerke

Rotor einer modernen Dampfturbine, die in einem Kraftwerk verwendet wird

In Wärmeleitstationen wird mechanische Leistung von a erzeugt Wärmemotor Das verwandelt sich Wärmeenergie, oft von Verbrennung von a Treibstoff, in Rotationsenergie. Die meisten Wärmekraftwerke produzieren Dampf, so dass sie manchmal als Dampfkraftstationen bezeichnet werden. Nicht alle thermischen Energie können nach dem in mechanische Leistung umgewandelt werden Zweites Gesetz der Thermodynamik; Daher ist immer Wärme in der Umwelt verloren. Wenn dieser Verlust als nützliche Wärme verwendet wird, für industrielle Prozesse oder Fernwärmedas Kraftwerk wird als als bezeichnet Verschlüsselung Kraftwerk oder CHP (kombinierter Hitze-und-Strom). In Ländern, in denen Distriktheizung häufig ist, werden spezielle Wärmeanlagen genannt Nur-Wärme-Kesselstationen. Eine wichtige Klasse von Kraftstationen im Nahen Osten verwendet Nebenproduktwärme für die Entsalzung aus Wasser.

Die Effizienz eines thermischen Leistungszyklus ist durch die maximale Arbeitsfluidtemperatur begrenzt. Die Effizienz hängt nicht direkt mit dem verwendeten Kraftstoff ab. Bei den gleichen Dampfbedingungen haben Kohle-, Kern- und Gaskraftwerke alle die gleiche theoretische Effizienz. Insgesamt ist ein System ständig (Basislast) effizienter als eines, das zeitweise verwendet wird (Spitzenlast). Dampfturbinen arbeiten in der Regel bei höherer Effizienz, wenn sie mit voller Kapazität betrieben werden.

Neben der Verwendung von Ablehnungswärme für Prozess- oder Distriktheizung besteht eine Möglichkeit zur Verbesserung der Gesamteffizienz eines Kraftwerks darin, zwei verschiedene thermodynamische Zyklen in einem zu kombinieren kombinierter Kreislauf Pflanze. Am häufigsten, Abgase Von einer Gasturbine werden verwendet, um Dampf für einen Kessel und eine Dampfturbine zu erzeugen. Die Kombination eines "oberen" Zyklus und eines "unteren" Zyklus führt zu einer höheren Gesamteffizienz als der beiden Zyklus allein erreichen kann.

Im Jahr 2018, Inter rao ues und Staatsanwalt geplant, ein 8-GW-Wärmekraftwerk zu bauen, [6] Welches ist das größte Kohlekraftwerk Bauprojekt in Russland.[7]

Einstufung

Modularer Blocküberblick über ein Kraftwerk. Gestrichelte Linien zeigen spezielle Ergänzungen wie kombinierte Zyklus und Kogeneration oder optionale Speicherung.
St. Clair Power Plant, eine große Kohleerzeugungsstation in Michigan, Vereinigte Staaten
Ein großes Gas- und Kohlekraftwerk in Martinlaakso, Vantaa, Finnland

Durch Wärmequelle

Von Prime Mover

  • Dampfturbine Pflanzen verwenden den dynamischen Druck, der erzeugt wird, indem Dampf ausgeweitet wird, um die Klingen einer Turbine zu drehen. Fast alle großen Nichthydropflanzen verwenden dieses System. Etwa 90 Prozent aller in der Welt produzierten elektrischen Stromversorgung sind Dampfturbinen.[10]
  • Gasturbine Pflanzen verwenden den dynamischen Druck durch fließende Gase (Luft- und Verbrennungsprodukte), um die Turbine direkt zu betreiben. Brennanlagen für Brenne (und Öl angetrieben) mit Naturkunden können schnell beginnen und werden daher verwendet, um "Spitzenergie" in Zeiten hoher Nachfrage zu liefern, wenn auch zu höheren Kosten als basisgeladene Pflanzen. Dies können vergleichsweise kleine Einheiten und manchmal völlig unbemannt sein und aus der Ferne betrieben werden. Dieser Typ wurde von Großbritannien Pionierarbeit geleistet, Princetown[11] Als erster der Welt, der 1959 in Auftrag gegeben wurde.
  • Kombinierter Kreislauf Pflanzen haben sowohl eine Gasturbine mit Erdgas als auch eine Dampfkessel und eine Dampfturbine, die das heiße Abgas aus der Gasturbine verwenden, um Strom zu erzeugen. Dies erhöht die Gesamteffizienz der Anlage erheblich, und viele neue Baseload -Kraftwerke sind kombinierte Zyklusanlagen, die von Erdgas abgefeuert werden.
  • Verbrennungs Motoren erwidern werden verwendet, um isolierte Gemeinschaften Leistung zu liefern, und werden häufig für kleine Kollektorpflanzen verwendet. Krankenhäuser, Bürogebäude, Industrieanlagen und andere kritische Einrichtungen nutzen sie auch, um im Falle eines Stromausfalls Backup -Strom bereitzustellen. Diese werden normalerweise durch Dieselöl, schweres Öl. Erdgas, und Deponie Gas.
  • Mikroturbinen, Stirlingmotor und interne Verbrennungsmotoren sind kostengünstige Lösungen für die Verwendung von Opportunitätsstoffen, wie z. Deponie Gas, Fermentergas aus Wasseraufbereitungsanlagen und Abfallgas aus der Ölproduktion.

Durch Pflicht

Zu den Kraftwerken, die versandt werden können (geplant), um Energie für ein System bereitzustellen, gehören:

  • Basislastkraftwerke Führen Sie fast kontinuierlich aus, um diese Komponente der Systemlast bereitzustellen, die nicht während eines Tages oder einer Woche variiert. Baseloadanlagen können für niedrige Kraftstoffkosten stark optimiert werden, starten jedoch möglicherweise nicht schnell bei Änderungen der Systemlast. Beispiele für Basislastanlagen würden große moderne Kohle- und Kernerzeugungsstationen oder Wasserkraftwerke mit vorhersehbarer Wasserversorgung umfassen.
  • Kraftwerke Treffen Sie die tägliche Spitzenlast, die möglicherweise nur ein oder zwei Stunden pro Tag dient. Während ihre inkrementellen Betriebskosten immer höher sind als Basislastanlagen, müssen sie während der Lastspitzen die Sicherheit des Systems sicherstellen. Zu den Höhepunkten gehören einfache Zyklus -Gasturbinen und erwiderte Verbrennungsmotoren, die schnell gestartet werden können, wenn Systempeaks vorhergesagt werden. Wasserkraftanlagen können auch für den Höhepunkt ausgelegt sein.
  • Last nach Kraftwerken kann wirtschaftlich den Variationen der täglichen und wöchentlichen Belastung, zu geringeren Kosten als den Höhepunkt von Pflanzen und mit mehr Flexibilität als Baseload -Pflanzen befolgen.

Nicht dispatchierbare Pflanzen enthalten Quellen wie Wind und Sonnenenergie; Während ihr langfristiger Beitrag zur Systemergieversorgung vorhersehbar ist, muss ihre Energie kurzfristig (täglich oder stündlich) so genutzt werden, da die Generation nicht verschoben werden kann. Vertragliche Vereinbarungen ("Take oder Pay") mit unabhängigen Stromerzeuger oder Systemverbindungen in andere Netzwerke können effektiv nicht dispatchierbar sein.

Kühltürme

"Getarnt"Natürlicher Entwurf nass Kühlturm

Alle Wärmekraftwerke produzieren Abwärme Energie als Nebenprodukt der erzeugten nützlichen elektrischen Energie. Die Menge der Wärmeenergie entspricht oder übersteigt die in nützliche Strom umgewandelte Energiemenge[Klarstellung erforderlich]. Gaskraftwerke können bis zu 65 Prozent der Umwandlungseffizienz erreichen, während Kohle- und Ölanlagen etwa 30 bis 49 Prozent erreichen. Die Abwärme erzeugt einen Temperaturanstieg in der Atmosphäre Treibhausgase Emissionen aus demselben Kraftwerk. Natürlicher Entwurf nass Kühltürme Bei vielen Kernkraftwerken und großen Kraftwerken mit fossilen Brennstoffen verwenden große Kraftwerke groß Hyperboloid Schornstein-ähnliche Strukturen (wie auf dem Bild rechts zu sehen), die die Abwärme in die Umgebungsatmosphäre durch die abgeben Verdunstung aus Wasser.

Die mechanisch induzierten Triebwerke oder erzwungene Nasskühltürme in vielen großen Wärmekraftwerken, Kernkraftwerken, fossilen Kraftwerken, Erdölraffinerien, Petrochemische Pflanzen, Geothermie, Biomasse und Pflanzen von Abfall-Energie verwenden Fans Um die Luftbewegung nach oben durch das kommende Wasser zu liefern, und keine hyperboloiden schornfesten Strukturen sind. Die induzierten oder erzwungenen Kühltürme sind typischerweise rechteckige, kastenartige Strukturen, die mit einem Material gefüllt sind, das die Mischung der auffließenden Luft und das abwärts fließende Wasser verbessert.[12][13]

In Bereichen mit eingeschränktem Wasserverbrauch kann ein trockener Kühlturm oder direkt klingelte Kühler erforderlich sein, da die Kosten oder die Umwelt Folgen des Erhalts von Make-up-Wasser für die Verdunstungskühlung unerschwinglich wären. Diese Kühler haben eine geringere Effizienz und einen höheren Energieverbrauch, um Ventilatoren zu treiben, verglichen mit einem typischen nassen, verdunstenden Kühlturm.

Luft gekühlt Kondensator (ACC)

Kraftwerke können einen luftgekühlten Kondensator verwenden, traditionell in Gebieten mit begrenzter oder teurer Wasserversorgung. Luftgekühlte Kondensatoren erfüllen den gleichen Zweck wie ein Kühlturm (Wärmeabteilung) ohne Wasser. Sie konsumieren zusätzliche Hilfskraft und können im Vergleich zu einem herkömmlichen Kühlturm einen höheren CO2 -Fußabdruck haben.

Einmal durch die Kühlsysteme

Elektrofirmen bevorzugen es oft, Kühlwasser aus dem Meer oder einem See, Fluss oder Kühlteich anstelle eines Kühlturms zu verwenden. Dieser einzelne Pass oder einmal durch die Kühlung Das System kann die Kosten für einen Kühlturm einsparen und möglicherweise niedrigere Energiekosten für das Pumpen von Kühlwasser durch die Anlage haben Wärmetauscher. Die Abwärme kann jedoch verursachen Wärmebelastung wie das Wasser entlassen wird. Kraftwerke mit natürlichen Wasserkörpern zur Kühlung werden mit Mechanismen ausgelegt, wie z. Fischbildschirme, um die Aufnahme von Organismen in die Kühlmaschinerie einzuschränken. Diese Bildschirme sind nur teilweise effektiv und infolgedessen werden jedes Jahr Milliarden von Fischen und anderen Wasserorganismen von Kraftwerken getötet.[14][15] Zum Beispiel das Kühlsystem am Indian Point Energy Center In New York tötet jährlich über eine Milliarde Fischeier und Larven.[16] Kraftwerksberater in Indien Ein weiterer Umwelteinfluss ist, dass Wasserorganismen, die sich an das wärmere Abflusswasser anpassen, verletzt werden können, wenn die Pflanze bei kaltem Wetter schließt.

Der Wasserverbrauch von Kraftwerken ist ein sich entwickeltes Problem.[17]

In den letzten Jahren recyceltes Abwasser oder graues Wasser, wurde in Kühltürmen verwendet. Der Calpine Riverside und die Calpine Fox Power Stations in Wisconsin sowie das Calpine Mankato -Kraftwerk in Minnesota gehören zu diesen Einrichtungen.

Macht durch erneuerbare Energien

Kraftwerke können elektrische Energie aus erzeugen erneuerbare Energie Quellen.

Hydroelektrisches Kraftwerk

In einem Wasserkraftwerk fließt Wasser durch Turbinen mithilfe von Turbinen Wasserkraft generieren Hydroelektrizität. Die Kraft wird aus der Gravitationskraft des durchfältigen Wassers erfasst Penstocks zu Wasserturbinen verbunden Generatoren. Die verfügbare Leistung ist eine Kombination aus Höhe und Wasserfluss. Eine breite Palette von Dämme kann gebaut werden, um den Wasserstand zu erhöhen und einen See für zu schaffen Wasser speichern. Wasserkraft wird in 150 Ländern hergestellt, wobei die asiatisch-pazifische Region im Jahr 2010 32 Prozent des globalen Wasserkrafts erzeugt. China ist der größte Hydroelektrizitätsproduzent mit 721 Produktionsstunden im Jahr 2010, was rund 17 Prozent des Haushaltsverbrauchs entspricht.

Solar

Nellis Solarkraftwerk in Nevada, Vereinigte Staaten

Solarenergie kann entweder direkt in Strom verwandelt werden Solarzellenoder in a Konzentration der Sonnenkraft Pflanzen Sie, indem Sie das Licht fokussieren, um einen Wärmemotor zu betreiben.[18]

Ein Solarphotovoltaikkraftwerk umwandelt das Sonnenlicht in Gleichstrom -Elektrizität mit der photoelektrischer Effekt. Wechselrichter Ändern Sie den Gleichstrom in einen Wechselstrom für die Verbindung zum elektrischen Netz. Diese Art von Anlagen verwendet keine Drehmaschinen zur Energieumwandlung.[19]

Solar -Wärmekraftwerke verwenden entweder parabolische Tröge oder Heliostats Sonnenlicht auf ein Rohr mit einer Wärmeübertragungsflüssigkeit wie Öl zu lenken. Das erhitzte Öl wird dann verwendet, um Wasser in Dampf zu kochen, wodurch eine Turbine, die einen elektrischen Generator antreibt. Das Zentral -Turm -Solar -Wärmekraftwerk verwendet je nach Größe Hunderte oder Tausende von Spiegeln, um Sonnenlicht auf einen Empfänger auf einem Turm zu lenken. Die Wärme wird verwendet, um Dampf zu erzeugen, um Turbinen zu drehen, die elektrische Generatoren treiben.

Wind

Windkraftanlagen in Texas, Vereinigte Staaten

Windräder kann verwendet werden, um in Bereichen mit starken, stetigen Winden auch Strom zu erzeugen Off-Shore. In der Vergangenheit wurden viele verschiedene Designs verwendet, aber fast alle modernen Turbinen, die heute hergestellt werden, verwenden ein dreiklappes, Aufwinddesign.[20] Die jetzt gebauten Windkraftanlagen mit Netzbalken sind viel größer als die in den 1970er Jahren installierten Einheiten. Sie produzieren somit billiger und zuverlässig als frühere Modelle.[21] Mit größeren Turbinen (in der Größenordnung eines Megawatts) bewegen sich die Klingen langsamer als ältere, kleinere Einheiten, was sie weniger visuell ablenkt und für Vögel sicherer ist.[22]

Marine

Meeresergie oder Meereskraft (manchmal auch als als bezeichnet als Ozeanenergie oder Ozeankraft) bezieht sich auf die Energie, die durch getragen wird Ozean Wellen, Gezeiten, Salzgehalt, und Ozeantemperaturunterschiede. Die Bewegung des Wassers in den Ozeanen der Welt schafft einen riesigen Laden von kinetische Energie, oder Energie in Bewegung. Diese Energie kann genutzt werden generieren Strom für Häuser, Transport und Industrie.

Der Begriff Meeresergie umfasst beide Wellenkraft - Kraft aus Oberflächenwellen und Gezeitenkraft - gewonnen aus der kinetischen Energie großer Körper des sich bewegenden Wassers. Offshore -Windkraft ist keine Form der Meerergie, da die Windkraft von der abgeleitet wird Wind, auch wenn die Windräder werden über Wasser platziert.

Das Ozeane Haben Sie eine enorme Menge an Energie und liegen in der Nähe von vielen, wenn nicht sogar den meisten konzentrierten Populationen. Ozeanenergie hat das Potenzial, eine beträchtliche Menge neuer Neue zu bieten erneuerbare Energie auf der ganzen Welt.[23]

Osmose

Osmotischer Leistungsprototyp bei TOFTE (Hurum), Norwegen

Salzgehaltgradientenenergie wird als druckbedingte Osmose bezeichnet. Bei dieser Methode wird das Meerwasser in eine Druckkammer gepumpt, die einen Druck unter dem Unterschied zwischen dem Druck von Salzwasser und Süßwasser hat. Das Süßwasser wird auch durch eine Membran in die Druckkammer gepumpt, die sowohl das Volumen als auch den Druck der Kammer erhöht. Wenn die Druckunterschiede kompensiert werden, wird eine Turbine gesponnen. Diese Methode wird speziell vom norwegischen Versorgungsstatktraft untersucht, das berechnet hat, dass bis zu 25 TWH/Jahr in diesem Prozess in Norwegen verfügbar sein würde. Statkraft hat das weltweit erste osmotische Kraftwerk auf dem Oslo Fjord aufgebaut, das am 24. November 2009 eröffnet wurde. Im Januar 2014 kündigte Statkraft jedoch an, diesen Piloten nicht fortzusetzen.[24]

Biomasse

Metz Biomasse -Kraftwerk

Biomasse Energie kann aus der Verbrennung von grünem Material zum Erhitzen von Wasser in Dampf und Dampfturbine erzeugt werden. Bioenergie kann auch durch eine Reihe von Temperaturen und Druck in den Drücken verarbeitet werden Vergasung, Pyrolyse oder Torrefaktion Reaktionen. Abhängig vom gewünschten Endprodukt erzeugen diese Reaktionen energiedichte Produkte (Syngas, Holzpellets, Biocoal) Das kann dann in einen begleitenden Motor eingespeist werden, um Strom in einer viel geringeren Emissionsrate im Vergleich zu offenem Verbrennen zu erzeugen.

Speicherstationen

Es ist möglich, Energie zu speichern und zu einem späteren Zeitpunkt elektrische Leistung zu erzeugen Hydroelektrizität gepumpt, Thermalenergiespeicher, Schwungradsenergiespeicher, Batteriespeicheranlage usw.

Gepumsterer Lagerung

Die weltweit größte Speicherform für überschüssige Strom, gepumptes Storage ist eine reversible Wasserkraftanlage. Sie sind ein Netto -Energieverbraucher, bieten jedoch eine Lagerung für jede Stromquelle, wodurch die Spitzen und die Tiefs in der Stromversorgung und -nachfrage effektiv geglättet werden. Pumped Lageranlagen verwenden in der Regel "Ersatzstrom" während der Spitzenzeiten, um Wasser von einem unteren Reservoir zu einem oberen Reservoir zu pumpen. Da das Pumpen "Spitze" stattfindet, ist der Strom weniger wertvoll als bei Spitzenzeiten. Dieser weniger wertvolle "Ersatz" -Elstrele kommt aus unkontrollierter Windkraft und Grundlast Kraftwerke wie Kohle, Nuklear und Geothermie, die nachts immer noch Strom produzieren, obwohl die Nachfrage sehr niedrig ist. Bei der Hochleistungsnachfrage am Tag wird die Lagerung für die Strompreise für die Lagerung verwendet Kraft des Höhepunkts, wo Wasser im oberen Reservoir durch eine Turbine und einen Generator in ein unteres Reservoir zurückfließen darf. Im Gegensatz zu Kohlekraftwerken, die mehr als 12 Stunden dauern können, um von der Kälte zu starten, kann ein Wasserkraft Generator in wenigen Minuten in Betrieb genommen werden, was ideal ist, um einen Spitzenlastbedarf zu befriedigen. Zwei wesentliche Pumpenspeicherschemata sind in Südafrika. Palmiet Pumped Storage Scheme und ein anderer im Drakensberg, Ingula gepumptes Speicherschema.

Typische Leistung

Der von einem Kraftwerk erzeugte Strom wird in Vielfachen der gemessen Watt, normalerweise Megawatt (106 Watts) oder Gigawatt (109 Watt). Die Kraftstationen variieren stark in Kapazität, abhängig von der Art des Kraftwerks und von historischen, geografischen und wirtschaftlichen Faktoren. Die folgenden Beispiele bieten ein Gefühl der Skala.

Viele der größten operativen Onshore -Windparks befinden sich in China. Ab 2022 die Roscoe Windpark ist die größte Onshore -Windpark der Welt, die 8000 produziert MW der Macht, gefolgt von Zhang Jiakou (3000 MW). Ab Januar 2022 die Hornsea Windpark in Vereinigtes Königreich ist die größte Offshore -Windpark der Welt bei 1218 MW, gefolgt von Walney Windpark in Vereinigtes Königreich bei 1026 MW.

Ab 2022, das Größte Photovoltaik -Kraftwerke (PV) der Welt werden von Bhadla Solar Park in Indien mit 2245 bewertet MW.

Solar -Wärmekraftwerke in den USA haben die folgende Ausgabe:

Ivanpah Solar Power Facility ist das größte des Landes mit einer Produktion von 392 MW
Das Kerng Kernkraftwerk, Südafrika

Große Kohle-, Kern- und Wasserkraftwerke können Hunderte von Megawatt für mehrere Gigawatt erzeugen. Einige Beispiele:

Das Kerng Kernkraftwerk In Südafrika hat eine Nennkapazität von 1860 Megawatt.
Die Kohle RATCLIFFE-on-Soar-Kraftwerk In Großbritannien hat eine Nennkapazität von 2 Gigawatt.
Das Aswan Dam Das Wasserkraftwerk in Ägypten hat eine Kapazität von 2,1 Gigawatt.
Das Drei Gorges Dam Das Wasserkraftwerk in China hat eine Kapazität von 22,5 Gigawatt.

Gasturbinenkraftwerke können Zehn bis Hunderte von Megawatt erzeugen. Einige Beispiele:

Das Indische Königinnen Einfachzyklus oder offener Zyklus-Gasturbine (OCGT), das Kraftwerk in Cornwall UK mit einer einzigen Gasturbine mit 140 Megawatt bewertet.
Das Medway Power Station, ein CCGT-Kraftwerk (CCGT) in Kent, Großbritannien mit zwei Gasturbinen und einer Dampfturbine, beträgt 700 Megawatt.[25]

Die Nennkapazität eines Kraftwerks ist nahezu die maximale elektrische Leistung, die das Kraftwerk erzeugen kann. Einige Kraftwerke werden ständig in fast genau ihrer Nennkapazität als Nicht-Last-Following ausgeführt Grundlastkraftwerk, außer in Zeiten geplanter oder außerplanmäßiger Wartung.

Viele Kraftwerke produzieren jedoch normalerweise viel weniger Leistung als ihre Nennkapazität.

In einigen Fällen produziert ein Kraftwerk viel weniger Leistung als seine Nennkapazität, da es eine verwendet Intermittierende Energiequelle. Die Betreiber versuchen zu ziehen Maximale verfügbare Leistung von solchen Kraftwerken, weil ihre Grenzkosten ist praktisch Null, aber die verfügbare Leistung variiert stark - insbesondere kann sie nachts bei schweren Stürmen null sein.

In einigen Fällen erzeugen die Betreiber aus wirtschaftlichen Gründen absichtlich weniger Macht. Die Kosten für Kraftstoff, um a zu betreiben Last nach Kraftwerk kann relativ hoch sein und die Kraftstoffkosten für den Betrieb a Kraftwerk ist noch höher - sie haben relativ hohe Grenzkosten. Die Betreiber halten die Kraftwerke die meiste Zeit ausgeschaltet ("Betriebsreserve") oder zum minimalen Kraftstoffverbrauch ("Spinnreserve"). Die Betreiber füttern mehr Kraftstoff in Last nach Kraftwerken, nur wenn die Nachfrage über den kostengünstigeren Anlagen (d. H. Intermittierende und Grundlastanlagen) steigt folgende Kraftwerke können folgen.

Ausgangsmessung

Nicht die gesamte erzeugte Leistung einer Anlage wird notwendigerweise in ein Verteilungssystem geliefert. Kraftwerke verwenden normalerweise auch einen Teil der Macht selbst. In diesem Fall wird die Erzeugungsausgabe eingestuft Bruttogenerierung, und Netzerzeugung.

Bruttogenerierung oder Brutto -Elektromution ist die Gesamtmenge an Strom generiert durch ein Kraftwerk über einen bestimmten Zeitraum.[26] Es wird am Erzeugungsanschluss gemessen und in gemessen Kilowatt-Stunden (kw · h), Megawatt-Stunden (Mw · h),,[27] Gigawatt-Stunden (GW · h) oder für die größten Kraftwerke Terawatt-Stunden (Tw · h). Es enthält den Strom, der in den Anlagenhilfsmitteln und in den Transformatoren eingesetzt wird.[28]

Bruttoerzeugung = Nettoerzeugung + Verwendung innerhalb der Anlage (auch als interne Lasten bezeichnet)

Netzerzeugung ist die Menge an Elektrizität Erzeugt durch ein Kraftwerk, das für die Verwendung von Verbrauchern übertragen und verteilt wird. Die Nettoerzeugung ist geringer als die gesamte Bruttostromerzeugung, da in der Anlage selbst ein gewisses Stromversorgung zu Stromversorgungsausrüstungen verwendet wird Pumps, Motoren und Verschmutzungskontrollgeräte.[29] Daher

Nettoerzeugung = Bruttoerzeugung - Verwendung innerhalb der Pflanze (a.k.a. interne Lasten)

Operationen

Kontrollraum eines Kraftwerks

Das operative Personal an einem Kraftwerk hat mehrere Aufgaben. Die Betreiber sind für die Sicherheit der Arbeitsteams verantwortlich, die häufig Reparaturen an mechanischen und elektrischen Geräten durchführen. Sie pflegen die Ausrüstung mit periodisch Inspektionen und logarithmische Temperaturen, Drucke und andere wichtige Informationen in regelmäßigen Abständen. Die Betreiber sind dafür verantwortlich, das zu starten und zu stoppen Generatoren Abhängig von Bedarf. Sie sind in der Lage, den Spannungsausgang der zugesetzten Generation mit dem laufenden elektrischen System zu synchronisieren und anzupassen, ohne das System zu stören. Sie müssen die elektrischen und mechanischen Systeme kennen Fehlerbehebung Probleme in der Einrichtung und tragen zur Zuverlässigkeit der Einrichtung bei. Die Betreiber müssen in der Lage sein, auf einen Notfall zu reagieren und die vorhandenen Verfahren zu kennen.

Siehe auch

Verweise

  1. ^ Thompson, Silvanus Phillips (1888). Dynamoelektrische Maschinerie: Ein Handbuch für Schüler von Elektrotechnik. London: E. & F. N. Spon. p.140.
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  4. ^ "Daten & Statistiken". Internationale Energieagentur. Abgerufen 25. November 2021.
  5. ^ "World Brutt Electricity Production nach Quelle, 2019 - Diagramme - Daten & Statistiken". Internationale Energieagentur. Abgerufen 25. November 2021.
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  27. ^ "Glossar - US -Energieinformationsverwaltung (UVP)".
  28. ^ "Glossar: Brutto -Stromerzeugung - Statistik erklärt".
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Externe Links