Elektrana

Elektrana e njohur edhe si centrali gjenerues, është një objekt industrial për prodhimin e energjisë elektrike. Elektranat në përgjithësi janë të lidhur me një rrjet elektrik. Shumë nga elektranat përmbajnë një ose më shumë gjeneratorë, një makinë rrotulluese që konverton fuqinë mekanike në energji elektrike trefazore. Lëvizja relative ndërmjet një fushe magnetike dhe një përcjellësi krijon një rrymë elektrike.

Burimi i energjisë i përdorur për të kthyer gjeneratorin ndryshon shumë. Shumica e elektranave në botë djegin lëndë djegëse fosile si qymyri, nafta dhe gazi natyror për të prodhuar energji elektrike. Burimet e pastra të energjisë përfshijnë energjinë bërthamore dhe përdorimin në rritje të burimeve të rinovueshme si dielli, era, valët (dallgët), gjeotermale dhe hidroelektrike.

 Historiku 
Në fillim të vitit 1871, shpikësi belg Zénobe Gramme shpiku një gjenerator mjaft të fuqishëm për të prodhuar energji në shkallë komerciale për industrinë. 

Në vitin 1878, një hidrocentral u projektua dhe u ndërtua nga William, Lord Armstrong në Cragside, Angli . Ai përdorte ujë nga liqenet në pronën e tij për të fuqizuar dinamo Siemens. Energjia e prodhuar elektrike furnizonte me energji dritat, ngrohjen, prodhonte ujë të nxehtë, drejtonte një ashensor si dhe pajisje që kursenin fuqinë punëtore dhe ndërtesa fermash. 

Në vitin 1890, në Londër u ndërtua stacioni i parë publik i energjisë me qymyr në botë, Stacioni Edison Electric Light, një projekt i Thomas Edison i organizuar nga Edward Johnson. Një kazan i kompanisë Babcock &amp; Wilcox mundësonte një kapacitet prej 125 kualfuqi (93kW) motor me avull  që drejtonte një gjenerator 27 ton. Kjo furnizonte me energji elektrike ambientet e zonës ku mund të arrihej përmes kanaleve të viaduktit pa gërmuar rrugën, e cila ishte monopoli i kompanive të gazit. Klientët përfshinin Tempullin e Qytetit dhe Bejli i Vjetër. Një klient tjetër i rëndësishëm ishte Telegrafi i Postës së Përgjithshme, por kjo nuk mund të arrihej përmes kanaleve. Johnson organizoi që kablloja e furnizimit të kalonte lart, nëpërmjet Holborn Tavern dhe Newgate . 

Në shtator 1882 në Nju Jork, Stacioni Pearl Street u krijua nga Edison për të siguruar ndriçim elektrik në zonën e poshtme të ishullit Manhattan. Stacioni funksionoi derisa u shkatërrua nga zjarri në vitin 1890. Stacioni përdorte motorë me avull reciproke për të rrotulluar gjeneratorët e rrymës direkte. Për shkak të shpërndarjes DC, zona e shërbimit ishte e vogël, e kufizuar nga rënia e tensionit në ushqyes. Në vitin 1886, George Westinghouse filloi ndërtimin e një sistemi të rrymës alternative që përdorte një transformator për të rritur tensionin për transmetimin në distanca të gjata dhe më pas e zvogëloi atë për ndriçimin e brendshëm, një sistem më efikas dhe më pak i kushtueshëm që është i ngjashëm me sistemet moderne. Lufta e rrymave përfundimisht u zgjidh në favor të shpërndarjes dhe përdorimit të AC, megjithëse disa sisteme DC vazhduan deri në fund të shekullit XX. Sistemet DC me një rreze shërbimi prej një milje (kilometër) ose më shumë ishin domosdoshmërisht më të vogla, më pak efikase në konsumin e karburantit dhe më shumë punë intensive për të operuar sesa stacionet qendrore të gjenerimit AC qendrore shumë më të mëdha.

 Termoelektranat 
parapamje| Rotori i një turbine moderne me avull, i përdorur në një termocentral

Në termocentrale fuqia mekanike prodhohet nga një motor termik që transformon energjinë termike, shpesh nga djegia e një karburanti, në energji rrotulluese. Shumica e termocentraleve prodhojnë avull, prandaj nganjëherë quhen stacione të energjisë me avull. Jo e gjithë energjia termike mund të shndërrohet në fuqi mekanike, sipas ligjit të dytë të termodinamikës; prandaj, ka gjithmonë nxehtësi të humbur në mjedis. Nëse kjo humbje përdoret si nxehtësi e dobishme, për procese industriale ose ngrohje qendrore, termocentrali referohet si termocentral i kogjenerimit ose termocentral i kombinuar (ngrohje dhe energji elektrike). Në vendet ku ngrohja qendrore është e zakonshme, ka termocentrale të dedikuara të quajtura stacione bojlerësh vetëm me ngrohje. Një klasë e rëndësishme e termocentraleve në Lindjen e Mesme përdor nxehtësinë e nënproduktit për shkripëzimin e ujit.

Në vitin 2018, Inter RAO UES dhe State Grid  planifikuan të ndërtonin një termocentral 8 GW,  që është projekti më i madh i ndërtimit të termocentralit me qymyr në Rusi. 

 Klasifikimi i termocentraleve 

 Stacionet e energjisë me lëndë djegëse fosile mund të përdorin gjithashtu një gjenerator me turbina me avull ose në rastin e termocentraleve me gaz natyror mund të përdorin një turbinë me djegie. Një termocentral me qymyr prodhon nxehtësi duke djegur qymyrin në një kazan me avull. Avulli drejton një turbinë me avull dhe gjenerator që më pas prodhon energji elektrike. Produktet e mbeturinave të djegies përfshijnë hirin, dioksidin e squfurit, oksidet e azotit dhe dioksidin e karbonit. Disa nga gazrat mund të hiqen nga rrjedha e mbeturinave për të reduktuar ndotjen.
 Termocentralet bërthamore Nuclear Power Plants Information , by International Atomic Energy Agency përdorin nxehtësinë e gjeneruar në bërthamën e një reaktori bërthamor (nga procesi i ndarjes ) për të krijuar avull i cili më pas operon një turbinë me avull dhe gjenerator. Rreth 20 për qind e prodhimit të energjisë elektrike në SHBA prodhohet nga termocentralet bërthamore.
 Termocentralet gjeotermale përdorin avull të nxjerrë nga shkëmbinjtë e nxehtë nëntokësor. Këta shkëmbinj nxehen nga kalbja e materialit radioaktiv në koren e Tokës. [ citim i nevojshëm ]
 Termocentralet me lëndë djegëse biomase mund të ushqehen nga mbetjet e kallam sheqerit, mbetjet e ngurta komunale, metani i landfillit ose forma të tjera të biomasës.
 Në fabrikat e integruara të çelikut, gazi i shkarkimit të furrës së shpërthimit është një lëndë djegëse me kosto të ulët, megjithëse me densitet të ulët energjie.
 Nxehtësia e mbetur nga proceset industriale herë pas here përqendrohet mjaftueshëm për t'u përdorur për prodhimin e energjisë, zakonisht në një kazan me avull dhe turbinë.
 Impiantet elektrike termike diellore përdorin rrezet e diellit për të nxehur ujin dhe për të prodhuar avull i cili rrotullon gjeneratorin.

 Kullat ftohëse 
parapamje| Kullat ftohëse që tregojnë ujin që avullohet në termocentralin Ratcliffe-on-Soar, Mbretëria e Bashkuar
Të gjithë termocentralet prodhojnë energji termike të mbeturinave si nënprodukt i energjisë elektrike të dobishme të prodhuar. Sasia e energjisë së nxehtësisë së mbetur është e barabartë ose e kalon sasinë e energjisë së konvertuar në energji elektrike të dobishme. Termocentralet me gaz mund të arrijnë deri në 65 përqind efikasitet konvertimi, ndërsa termocentralet me qymyr dhe naftë arrijnë rreth 30 deri në 49 përqind. Nxehtësia e mbeturinave prodhon një rritje të temperaturës në atmosferë, e cila është e vogël në krahasim me atë të prodhuar nga emetimet e gazrave serrë nga i njëjti termocentral. Kullat e ftohjes në shumë centrale bërthamore dhe lëndë djegëse fosile termocentralet përdorin edhe oxhaqet e mëdha si struktura ftohëse (siç shihet në imazhin në të djathtë) që lirojnë mbetjet e procesit të ngrohjes në atmosferën e ambientit nga avullimi i ujit.

Megjithatë, kullat e ftohjes së lagësht me rrymë mekanike ose me tërheqje të detyruar në shumë termocentrale të mëdhenj, termocentrale bërthamore, termocentrale me djegie fosile, rafineritë e naftës, impiantet petrokimike, impiantet gjeotermale, biomasa dhe mbetjet në energji përdorin ventilatorët për të siguruar lëvizjen e ajrit lart përmes ujit që vjen poshtë dhe nuk janë struktura të ngjashme me oxhakun. Kullat ftohëse të induktuara ose me tërheqje të detyruar janë zakonisht struktura drejtkëndore, të ngjashme me kutitë, të mbushura me një material që përmirëson përzierjen e ajrit që rrjedh lart dhe ujit që rrjedh poshtë.   (Includes cooling tower material balance for evaporation emissions and blowdown effluents. Available in many university libraries)

 Energjia e rinovueshme 

 Hidroelektranat 

Në hidrocentrale uji rrjedh nëpër turbina duke përdorur hidroenergjinë për të gjeneruar energji hidroelektrike. Fuqia është e kapur nga forca gravitacionale e ujit që bie përmes gypave në turbinat me ujë të lidhura me gjeneratorë . Sasia e fuqisë në dispozicion është një kombinim i lartësisë dhe rrjedhës. Një gamë e gjerë digash mund të ndërtohen për të rritur nivelin e ujit dhe për të krijuar një liqen për ruajtjen e ujit . Energjia hidrike prodhohet në 150 vende, me rajonin e Azi-Paqësorit që gjeneronte 32 për qind të energjisë hidrike globale në vitin 2010. Kina është prodhuesi më i madh i energjisë hidroelektrike, me 721 teravat-orë prodhim në vitin 2010, që përfaqëson rreth 17 përqind të përdorimit vendas të energjisë elektrike. 

 Energjia diellore (solare) 
parapamje| Termocentrali diellor Nellis në Nevada, Shtetet e Bashkuara

Energjia diellore mund të shndërrohet në energji elektrike ose drejtpërdrejt në qelizat diellore, ose në një termocentral të përqendruar diellor duke fokusuar dritën për të drejtuar një motor ngrohjeje. 
Një termocentral diellor fotovoltaik konverton dritën e diellit në rrymë elektrike të drejtpërdrejtë duke përdorur efektin fotoelektrik. Invertorët e ndryshojnë rrymën direkte në rrymë alternative për t'u lidhur me rrjetin elektrik. Ky lloj impianti nuk përdor makineri rrotulluese për shndërrimin e energjisë. 

Termocentralet diellore përdorin pajisje parabolike ose heliostate për të drejtuar rrezet e diellit në një tub që përmban një lëng transferues nxehtësie, si vaj. Vaji i ndezur përdoret më pas për të vluar ujin në avull, i cili kthen një turbinë që drejton një gjenerator elektrik. Lloji i kullës qendrore të termocentralit diellor përdor qindra ose mijëra pasqyra, në varësi të madhësisë, për të drejtuar rrezet e diellit në një marrës në majë të një kulle. Nxehtësia përdoret për të prodhuar avull për të rrotulluar turbinat që drejtojnë gjeneratorët elektrikë. 

 Energjia e erës 
parapamje| Turbinat me erë në Teksas, Shtetet e Bashkuara

Turbinat me erë mund të përdoren për të gjeneruar energji elektrike në zona me erëra të forta dhe të qëndrueshme, ndonjëherë në det të hapur. Shumë dizajne të ndryshme janë përdorur në të kaluarën, por pothuajse të gjitha turbinat moderne që prodhohen sot përdorin një dizajn me tre tehe, kundër erës.  Turbinat e erës të lidhura me rrjetin që po ndërtohen tani janë shumë më të mëdha se njësitë e instaluara gjatë viteve 1970. Kështu ata prodhojnë energji më lirë dhe më të besueshme se modelet e mëparshme.  Me turbina më të mëdha (1 megavat), tehet lëvizin më ngadalë se njësitë më të vjetra, më të vogla, gjë që i bën ato më pak shpërqendruese vizualisht dhe më të sigurta për zogjtë. 

 Energjia detare 

Energjia detare ose fuqia detare (gjithashtu referuar ndonjëherë si energji oqeanike ose fuqia oqeanike) i referohet energjisë së bartur nga valët e oqeanit, baticat, kripësia dhe ndryshimet e temperaturës së oqeanit . Lëvizja e ujit në oqeanet e botës krijon një magazinë të madhe energjie kinetike, ose energji në lëvizje. Kjo energji mund të shfrytëzohet për të gjeneruar energji elektrike për të fuqizuar shtëpitë, transportin dhe industritë.

Termi energji detare përfshin si fuqinë valore - fuqinë nga valët sipërfaqësore dhe fuqinë e baticës - të marrë nga energjia kinetike e trupave të mëdhenj të ujit në lëvizje. Energjia e erës në det të hapur nuk është një formë e energjisë detare, pasi energjia e erës rrjedh nga era, edhe nëse turbinat e erës vendosen mbi ujë.

Oqeanet kanë një sasi të madhe energjie dhe janë afër shumë, nëse jo më të përqendruarit e popullsive. Energjia e oqeanit ka potencialin për të ofruar një sasi të konsiderueshme të energjisë së re të rinovueshme në mbarë botën. Carbon Trust, Future Marine Energy. Results of the Marine Energy Challenge: Cost competitiveness and growth of wave and tidal stream energy, January 2006

 Energjia osmotike 
parapamje| Prototipi i fuqisë osmotike në Tofte (Hurum), Norvegji

Energjia e gradientit të kripës quhet osmozë e vonuar nga presioni. Në këtë metodë, uji i detit pompohet në një dhomë presioni që është në një presion më të ulët se diferenca midis presioneve të ujit të kripur dhe ujit të freskët. Uji i ëmbël pompohet gjithashtu në dhomën e presionit përmes një membrane, e cila rrit vëllimin dhe presionin e dhomës. Ndërsa diferencat e presionit kompensohen, një turbinë rrotullohet duke krijuar energji. Kjo metodë po studiohet në mënyrë specifike nga shoqëria norvegjeze Statkraft, e cila ka llogaritur se deri në 25 TWh/vit do të ishte në dispozicion nga ky proces në Norvegji. Statkraft ka ndërtuar prototipin e parë të termocentralit osmotik në botë në fjordin e Oslos, i cili u hap më 24 nëntor 2009. Megjithatë, në Janar 2014 Statkraft njoftoi se nuk do ta vazhdojë këtë hulumtim pilot. 

 Energjia e biomasës 
parapamje| Termocentrali i biomasës Metz

Energjia e biomasës mund të prodhohet nga djegia e mbetjeve të materialit të gjelbër për të ngrohur ujin në avull dhe për të drejtuar një turbinë me avull. Bioenergjia gjithashtu mund të përpunohet përmes një sërë temperaturash dhe presionesh në reaksionet e gazifikimit, pirolizës ose përdredhjes. Në varësi të produktit të dëshiruar në fund, këto reagime krijojnë më shumë produkte të energjisë që pastaj mund të futen në një motor shoqërues për të prodhuar energji elektrike në një shkallë shumë më të ulët të emetimit, kur krahasohet me djegie të hapur. 

 Stacionet e magazinimit të energjisë 
Me përparimet dhe zhvillimet e reja shkencore, teknike dhe teknologjike është bërë e mundur që edhe energjia të ruhet në një farë forme ose për një periudhë të caktuar apo që të prodhohet energji elektrike në një kohë të mëvonshme, si në hidrocentralet me pompë magazinimi, ruajtjen e energjisë termike, ruajtja e energjisë së volantit, stacionin e baterive për ruajtjen e energjisë, etj.

 Shih edhe 
 Energjia
 Hidrocentralet
 Termocentralet
 Energjia e erës
 Energjia solare
 Elektrana fotovoltaike
 Energjia e ripërtëritshme

 Referime 

Kategoria:Infrastrukturë
Kategoria:Faqe me përkthime të pashqyrtuara