ЕЛЕКТРАНЕ

Увод

Повод за писање дипломског рада на тему: „Електране“ је константна потреба

човека за разним облицима енергије као и потрага за што економичнијим и
безбеднијим начионом производње енергије.

Још од великог праска, за који се претпоставља да се догодио пре неких 13

милијарди година, енергија је стални и основни део свемира.

Храна за људе је енергија, а енергија је храна за уређаје. Без уређаја нема

савременог живота, раста, развоја и повећања стандарда. Напредак развоја људске
врсте зависио је од процеса учења како користити све веће количине енергије.

Људска врста која је на планети тек неколико милиона година потрошила је

само мањи део огромних залиха енергије. Иако се енергија производи, продаје, купује и
троши, она у основи није тржишни производ. Неопходност енергије за текући живот и
развој даје јој стратешку важност и карактеристике инфраструктурног производа,
производа о којем непосредно и посредно зависи сваки човек, сваки посао и сваки
производ.

Осигурање довољно квалитетне и стабилне енергије један је од најважнијих

задатака.  То је обавеза  сваке  државе без обзира о каквом се политичком и  државном
систему  ради.   Проблем   недостатка   енергије   је   прворазредни   проблем.   Због   свог
планетарног   значења   енергија   је   једна   од   главних  чинилаца  глобалне   политике   и
геополитике.  Национални   циљ   сваке   земље   је   енергетска   сигурност,   стабилност   и
независност. С тим циљем дефинишу се стратегије и политике.

Данас енергију за уређаје и обезебеђење основних услова живота добијамо из

многобројних електрана. У овом дипломском раду описане су врсте електрана,
принципи њиховог рада и дати су примери најзначајних и највећих електрана у свету
и код нас.

ЕЛЕКТРАНЕ

1. Енергија и енергетски систем

Енергија

је способност вршења рада. Ова општа дефиниција је део основних

дефиниција савремене  физике, и то у оном делу који треба да одговори на питање о
узроку и пореклу природних феномена акције, дејства и  силе. Сваки физички систем
поседује   енергију   у   извесној   количини.   Количина   енергије   система   није   апсолутна
вредност већ релативна у односу на референтно стање или референтни ниво. Енергија
физичког система се дефинише као количина механичког рада кога систем може да
произведе када мења своје текуће стање и прелази у референтно стање; на пример ако
се литар воде охлади до 0°С или када ауто удари дрво и успори од 120 км/h до 0 км/h.

1.1. Облици енергије

Енергија се може појавити у неколико облика:



потенцијална енергија

: постоји као последица положаја који објекат има у

односу на друге објекте;



кинетичка енергија

: која је последица кретања тела;



хемијска енергија

: која је последица хемијских веза међу атомима супстанце

објекта;



електрична енергија

: која је последица наелектрисања објекта;



топлотна енергија

: постоји као последица загрејаности тела;



нуклеарна енергија

: која постоји као последица нестабилности атомских

језгара објекта



електромагнетна енергија

: је енергија зрачења, што може бити светлост, радио

таласи или други појавни облик истог феномена електромагнетног зрачења.

1.2. Претварање енергије

Један облик енергије се може претворити у други; на пример, батерија претвара

хемијску енергију (Лекланшеовог елемента) у електричну енергију, која се потом може
претворити у топлотну (или светлосну - што је електромагнетна енергија). Слично,
потенцијална енергија се претвара у кинетичку енергију воде која окреће турбину, која
се потом претвара у електричну енергију посредством генератора. Приликом
претварања енергије важи закон о одржању енергије.

Закон одржања енергије

Закон одржања енергије тврди да се

у затвореном систему не може мењати

укупан износ енергије, он остаје константан

ЕЛЕКТРАНЕ

1.5. Снага електричне струје

Проласком кроз материјале електрична струја испољава топлотно дејство,

односно   загрева   материјал   кроз   који   пролази.   Исто   тако,   она   може   испољавати   и
магнетско,  хемијско  или  механичко  дејство.   То  ће  дејство  бити   јаче,   што   је   већи
производ  јачине  струје и напона који је ту струју протерао кроз струјно  коло. Тај се
производ  зове

снага

или електрични учинак електричне струје. Величински се снага

изражава у

ватима

, а обележава се са

. Wат се понекад назива и

Волтампер

(

VА

)

Снагу од 1 W производи струја јачине 1А, ако је остварена уз помоћ напона од 1

V. Другим речима, потрошач које је под напоном од 1 V пропустио струју јачине 1 А
троши 1W снаге. Из саме дефиниције снаге следи математички израз за израчунавање
снаге:

N = U x I

где је:

N = снага потрошача (електрична енергија утрошена у једном сату) у W или VА
U = напон (V)
I = јачина струје(А)

W или VA је мала јединица за снагу, па се обично употребљава

киловат

: 1 кW = 1000 W.

А за велике снаге

мегават

: 1 МW= 1000 кW = 1000.000 W.

Још је већа јединица

гигават

: 1 GW = 1000 МW = 1000.000 кW = 1000,000.000 W

Врло мале снаге (електроника) мере се у

миливатима

: 1мW = 1/1000 W

1.6. Рад струје (електрична енергија)

Ако струја дуже делује, већи је и укупан ефект њеног деловања, односно биће

већа укупна количина утрошене

електричне енергије

. Она се уобичајено исказује у

киловатсатима

(

kWh

), а израчунати се може по математичком изразу:

A = N x t

где је: А = енергија (количина рада) кWh

N = (просечна)снага (кW, односно кVА)
t = време у сатима ( h)

Ако снагу изразимо као производ струје и напона, добија се:

A = U x I x t

(kWh)

Знатно мања јединица од kWh за енергију је

ватсекунда

. Важи однос:

1kWh = 3,600.000 Ws

(1000 W u kW x 60 сек. у мин. x 60 мин у сату)

ЕЛЕКТРАНЕ

Енергија се изражава у kWh (односно одговарајућим мањим или већим
јединицама, Ws, MWh ili GWh), док је кW или одговарајуће мање или веће
јединице (mW, W, MW, GW) јединица за снагу, тј. утрошену енергију у јединици
времена (у 1 секунди или 1 сату). Дакле:

СНАГА ЈЕ ЕНЕРГИЈА УТРОШЕНА У ЈЕДИНИЦИ ВРЕМЕНА

Када плаћамо електричну енергију, плаћамо утрошене киловат сате (kWh), а не

киловате. Кад кажемо да је снага наше електричног уређаја   2 kW, то значи да ће она
кроз 1 сат потрошити 2 kWh енергије. Колико ћемо енергије потрошити  током дана,
зависи од тога  колико сати је укључен наш електрични уређај.

1.7. Степен деловања

Корисна употреба електричне енергије укључује претварање електричне

енергије у неку другу врсту енергије - светло, топлоту или код електромотора
механички рад - окретање неке машине, или у хемијским процесима хемијски
производ.

Уређаји за претварање енергије (сијалица, бојлер у купатилу и друго) никада не

могу сву утрошену електричну енергију претворити у корисно дејство. Сијалица далеко
више енергије троши на потпуно бескорисно грејање сијалице, а тек мали део се
претвара у видљиву светлост. Бојлер у купатилу осим воде греје и околни ваздух, то
више што је врелија вода у бојлеру и што дуже држимо бојлер укључен између два
купања. А тако је и са свим другим уређајима.

Енергија утрошена из електричне мреже, увек је већа од корисног дејства

оствареног у електричним уређајима

. Однос између корисне енергије и оне која је

узета из електричне мреже, назива се

степеном деловања

, а обележава се са

(читај:

ета). Степен деловања можемо израчунати из поређења снага

N корисно

η = -----------------

и увек је мањи од 1

N мреже

Окренемо ли тај израз, добијамо израз за израчунавање потребне снаге, ако

знамо коју корисну снагу треба да развија наш уређај, па ће бити:

N мреже = N корисно / η

Будући да је η у имениоцу мањи од 1,

утрошак снаге ће увек бити већи од корисне снаге коју требамо остварити.

Код уређаја који раде

интермитентно

(тј. који мењају снагу током времена)

исправније је степен деловања рачунати из поређења корисно утрошене енергије, према
укупној енергији узетој из електричне мреже по изразу

η=Акорисно/Амреже

, где А представља енергију у kWH.

ЕЛЕКТРАНЕ

Електоенергетски систем је највећи, најутицајнији, најнеопходнији,

најраспрострањенији од свих техничких система. Самим тим је и најскупљи
технички систем.

Највећи је због тога што прожима читаве државе и континенте. Највећи

електроенергетски систем је УЦТЕ у који су електрички спојене 23 европске земље које
заједно имају око 500 милиона становника.

Слика 2. Дистрибуцијска трансформаторска станица

За данашњи степен развоја човечанства можемо захвалити управо

електричној

енергији

, те из те чињенице произлази да је електроенегетски систем

најутицајнији. Без електричне енергије готово све би стало. Не би сте могли скувати
ручак,   покварила   би   вам   се   храна   у  фрижидеру,   угасила   би   се   расвета,   мобилне
комуникације би стале, не би могли  прикључити  се на интернет, гледати телевизију.
Након   неког   времена   нестало   би   и   воде   због   тога   што   воду   у   водоводу  потискују
електричне пумпе. Многе друге  погодности  које пружа електрична енергија стале би.
Управо због овога је

електрична енергија најскупља кад је нема

Електроенергетски систем је најраспрострањенији, што следи из његове

величине. Једини систем који би се могао упоредити са електроенергетским системом
јесте интернет, али и од њега је електроенергетски систем распрострањенији јер постоје
места где је доступна електрична енергија, а интернет није. Да би сте се прикључили на
интернет у већини случајева потребно је да постоји електроенергетска инфраструктура.

1.10. Производња електричне енергије

Током обртања генератори производе електричну енергију напона и до 25 000

волти.  Након   што   је   произведена   у   генератору,   електрична   енергија   пролази   кроз
трансформатор, смештен у електрани, који јој мења напон од нижег напона на улазу у
транформатор у напон износа и до 1 500 000  V  (u  RH  до 400 000 V, одн. 400  kV) на
излазу из трансформатора јер је принос електричне енергије бољи  што су виши напони
преноса.