Razgovor:Termoelektrane

Mislim da bi bio bolji naslov za ovaj članak "Termoelektrane". Naziv električne centrale odnosio se na elektrane koje su proizvodile istosmjernu struju. Takve centrale bile su locirane u gradovima i mogle su snabdjevati el. energijom vrlo malo područje oko sebe zbog toga što su proizvodile istosmjernu struju koja se ne može efikasno prenositi na velike udaljenosti. Dakle bile su locirane u centru - od tuda im i naziv centrale. Danas dalekovodimo vršimo prijenos el. energije. Proizvodimo energiju kod rijeka, mora ili nalazišta plina/nafte/ugljena, a prijenos se vrši dalekovodima. Dakle današnje elektrane više nisu cenrtrale. --Zlatko Hanic (razgovor) 10:36, 9. svibanj 2008. (CEST)

ok --Dalibor Bosits ^© 12:20, 9. svibanj 2008. (CEST)

Provjeriti

Ne znam odakle je ovo došlo, ali bi trebalo provjeriti izvor i kvalitetu ovog teksta, a onda wikipedizirati. --ARMchoir 13:33, 13. listopad 2008. (CEST)

UVOD Termoelektrane su energetska postrojenja čija je osnovna namjena proizvodnja i transformacija primarnih oblika energije u koristan rad, koji se kasnije u obliku mehaničke energije dalje iskorištava za proizvodnju električne energije Mehanička energija je proizvedena uz pomoć toplinskog stroja koji transformira toplinsku Imamo pretvaranje kemijske energije u toplinsku koja se pak različitim procesima predaje nekom radnom mediju. Radni medij pak služi kao prijenosnik te energije do mjesta energiju, često izgaranjem goriva u energiju vrtnje. Termoenergetska postrojenja su ponekad prozvana parnim pogonskim postrojenjem jer većina njih proizvodi vodenu paru. Oko 80% električne energije je proizvedeno korištenjem parnih turbina. Prema drugom zakonu termodinamike sva toplinska energija ne može biti pretvorena u mehaničku energiju. Zato je toplina uvijek izgubljena u okolini. Ako je ovaj gubitak primijenjen kao korisna toplina, za industrijske procese ili grijanje okoline, parno postrojenje se odnosi na kogeneraciju parnog postrojenja. Samo postrojenje se sastoji od mnogo različitih dijelova koji tvore jednu kompleksnu cjelinu. Naravno treba izdvojiti neke najvažnije dijelove koji tvore zatvorene cjeline unutar jedne termoelektrane, kao što su : generator pare, turbina i generator. Glavna primjena i svrha . termoenergetskih postrojenja je proizvodnja pare koja će pokretati turbinu, a zatim i generator električne energije. U samom procesu dobivena toplinska energija može se iskorištavati, ne samo za paru koja će ići u turbinu, već i kao energija koja će poslužiti kod grijanja. Naravno za grijanje se koristi para manjih toplinskih i temperaturnih parametara. Problem ovih postrojenja su gubici koji se javljaju i koji su neizbježni. Naš cilj je da te gubitke pokušamo smanjiti i samim time povećati iskoristivost samog procesa i cijelog postrojenja uopće. Povijest 1629. imamo prvu ideju o korištenju vodene pare za pokretanje kola s lopaticama. Ideju je iznio Giovanni Branca u svojoj knjizi Le machine. Ideja takvog stroja bila je primitivna, sa parom koja je slobodno strujala prema kotaču s lopaticama. Sam stroj izgledao je kao vodeni mlin samo što je bio pokretan parom. Naravno revolucija je uslijedila kada je James Watt izumio parni stroj (1765.) koji je radio s pretlakom U proces je bila uključena i kondenzacija. To su temelji i suvremenih termoenergetskih postrojenja Čemu možemo zahvaliti razvoj parnih postrojenja? Para kao medij je izuzetno zahvalna kod prijenosa energije. Parametri postrojenja su se mijenjali kroz povijest. Tlak, posebno temperatura rasli su kroz godine. Od nekih 15 bara i 300 0C došli smo do današnjih 100-tinjak bara i oko 600 0C. Količina pare se povećava, a samim time i snaga postrojenja. Tako smanjujemo i potrošnju goriva i podižemo iskoristivost. Tu se sad javljaju još i pregrijači i međupregrijači koji još više pridonose povećanju iskoristivosti. Nova revolucija nastaje razvojem takozvanih blok postrojenja (kotao i turbina su jedan zatvoreni upravljački krug) Možemo pratiti povijesni razvoj turbina, generatora pare te plinskih turbina. Ideje su postojale i postupno se razvijale kroz povijest, ali za termoelektrane kakve mi danas poznajemo najvažnija je stvar patentiranje i razvoj parne turbine (1791.) Plinska turbina dolazi mnogo kasnije, početkom 20. stoljeća. Danas imamo situaciju da se oko 80% električne energije u industrijski razvijenim zemljama dobiva iz termoenergetskih izvora (tu naravno ubrajamo i plinska, ali i nuklearna postrojenja). U modernom društvu potreba za električnom energijom raste, a samim time raste i potrošnja električne energije po stanovniku, što je ujedno i pokazatelj gospodarskog razvitka pojedine zemlje. Osim što proizvode električnu energiju termoenergetska postrojenja služe i za proizvodnju topline koja je također itekako bitna u krajevima gdje je potrebno grijanje. Važnost ovakvih postrojenja raste iz dana u dan bez obzira na nove izvore i načine proizvodnje električne energije. Naravno u svemu tome raste i opterećenje na okoliš što je pitanje kojim se također moramo aktivno pozabaviti kad govorimo o termoelektranama. O zaštiti okoliša nešto kasnije. Na projektiranju, izgradnji, radu i održavanju jedne termoelektrane sudjeluje velika grupa ljudi, inženjera različitih struka. Svi ti ljudi objedinjuju široki spektara znanja potrebnih da se obave svi zadaci i osigura nesmetan rad jedne elektrane.

Termoelektrane su klasificirane prema : a)vrsti goriva i b)vrsti primarnog pogonskog stroja (pokretača)-stroj koji u slijedu energetske transformacije prvi pretvara bilo koji oblik energije u mehaničku energiju. Prema vrsti goriva: - nuklearne elektrane, - geotermalne elektrane, - solarne elektrane, - iscrpljeni plin u integriranim čeličanama te visokim pećima je niske cijene kao i slabe energetske gustoće

Prema vrsti pokretača :

     -parno i plinsko-turbinsko postrojenje: proizvedena para uz pomoć topline(dobivena izgaranjem goriva)odvodi se u turbinu gdje na razne načine ekspandira stvarajući moment koji pak služi za proizvodnu električne energije u generatoru. Dakle parne turbine su najčešćei i najvažnije te ćemo najviše govoriti o njima. Druga velika skupina su plinske turbine koje se prilično razlikuju što u konstrukciji što u načinu rada. 
    -plinsko-turbinsko postrojenje (kružna postrojenja): 

koriste dinamički pritisak od protoka plinova za direktno upravljanje turbinom. Svako plinsko-turbinsko postrojenje (Slika 4) sastoji se od kompresora, komore za izgaranje i plinske turbine. Princip rada : kompresor služi za stlačivanje zraka kojeg usisava iz okoliša te ga komprimira do nekog zadanog tlaka, komprimirani zrak dovodi se do komore izgaranja gdje se grije uslijed izgaranja goriva. Smjesa koja nastaje (zagrijani zrak i plinovi izgaranja) ekspandiraju u plinskoj turbini gdje stvaraju moment koji se iskorištava u proizvodnji električne energije i pri radu kompresora.

   -parno-turbinsko postrojenje :

koristi dinamički pritisak generatora trošenjem vodene pare za okretanje lopatica turbine

   -kombinirani ciklusi:

imaju oboje: plinske turbine ložene prirodnim plinom, parni kotao te parnu turbinu koja koristi iscrpljeni plin iz plinske turbine kako bi se proizveo elektricitet tj. to je ciklus koji se sastoji od plinsko-turbinskog i parno-turbinskog dijela. Glavne sastavnice su naravno plinska i parna turbina. Osnovna namjena ovakvih postrojenja da se iskoristi toplina nastala na izlazu iz plinske turbine. Pošto ispušni plinovi koji izlaze iz plinske turbine imaju izuzetno visoke temperature, oko 600 °C mogu se iskoristiti kao sredstvo koje će grijati vodu i proizvoditi vodenu paru za parnu turbinu. Time povećavamo iskoristivost samog procesa pošto je toplina koju bi inače izgubili iskorištena za daljnju proizvodnju pare. Iskoristivost takvog postrojenja doseže i do 60%. Na Slici 15 prikazano je jedno takvo postrojenje s plinskom i parnom turbinom te kompresorom. U kombiniranom postrojenju kompresor komprimira zrak i šalje ga u komoru izgaranja gdje se istovremeno dovodi gorivo za izgaranje. Plinovi izgaranja vrlo visoke temperature vode se iz komore izgaranja u plinsku turbinu, gdje ekspandiraju dajući koristan rad na vratilu spojenom na rotor plinske turbine. Vratilo pokreće generator električne struje i proizvodi električnu energiju koja se šalje u mrežu. Nakon ekspanzije, ispušni se plinovi iz plinske turbine vode u utilizator (generator pare na otpadnu toplinu). Jedna od vrlo dobrih karakteristika plinske turbine je ta što je kod nje prisutan vrlo visok omjer zrak/gorivo budući se dodaje nekoliko puta više zraka zbog hlađenja lopatica plinske turbine. Zbog toga na izlazu iz plinske turbine ostaje još dosta neiskorištenog zraka, te se taj višak zraka koristi za izgaranje dodatnog goriva u utilizatoru. U utilizatoru se napojna voda zagrijava do isparavanja i pregrijava na zadane parametre. Pregrijana para odlazi iz generatora pare u parnu turbinu gdje ekspandira i predaje mehanički rad generatoru električne struje. Nakon toga para, sada već niskih parametara, odlazi u kondenzator gdje kondenzira. Nakon kondenzacije, voda se napojnom pumpom vraća u utilizator na ponovno zagrijavanje.

Već je napomenuto da ovim principom povećavamo iskoristivost čitavog procesa. Razlog pronalazimo u osnovama termodinamike. Temelje možemo vidjeti u bazičnom Carnotovom procesu (izentropsko-izotermnom) Princip je sljedeći: ukoliko su temperaturne razlike manje, manji je i prijenos topline. Dakle nama je od izuzetne važnosti da je ta razlika temperatura „ spremnika“ što veća. Naravno idealni slučaj bi bio ukoliko bi temperatura radne tvari kod dovođenja topline bila jednaka temperaturi ogrjevnog spremnika, a temperatura radne tvari kod odvođenja postane jednaka temperaturi rashladnog spremnika. Tada govorimo o idealnom Carnotovom procesu. Znamo da kod Carnotovog procesa iskoristivost ovisi samo o temperaturi, odnosno temperaturi toplinskih spremnika te se nikakvim drugim varijablama ta iskoristivost ne može promijeniti.

-unutarnja izgaranja stapnog stroja su korištena da osiguraju snagu za izolirano zajedništvo te za mala kogeneracijska postrojenja Kompresor Klasični kompresori služe kod plinsko-turbinskih postrojenja, mlaznim motorima i sl. Kompresori mogu biti radijalni ili aksijalni. Kod aksijalnih strujanje zraka vrši se u smjeru vratila, dok kod radijalnih kompresora imamo radijalno strujanje na rotorsko kolo. Radijalni kompresori lakši su i mnogo efikasniji nego aksijalni kompresori za manje kompresijske omjere. Kod većih postrojenja koriste se aksijalni kompresori (Slika 5) obzirom da su efikasniji (za veće kompresijske omjere). Isto tako u zrakoplovstvu se koriste aksijalni kompresori zbog viših kompresijskih omjera. Kompresor za rad koristi energiju nastalu zbog rada turbine obzirom da su turbina i kompresor najčešće na istom vratilu.

Komora izgaranja Komprimirani zrak s plinovima izgaranja tvori radni medij koji ekspandira kasnije u turbini. Komora izgaranja (Slika 6) se sastoji od dvaju cilindara. U prvom cilindru se odvija izgaranje prilikom čega se razvijaju visoke temperature. Tako se štiti vanjski cilindar od djelovanja zračenja topline. Cilindri su međusobno povezani te se između njih odvija prostrujavanje zraka. Za izgaranje se dovodi 3-6 puta više zraka od teoretski potrebnog zbog sniženja maksimalnih temperatura. Komore izgaranja trebaju osigurati: stabilno izgaranje u širokim granicama opterećenja, jednoličnu raspodjelu temperatura dimnih plinova na izlazu iz komore izgaranja, da gubitak tlaka u komori izgaranja bude što manji. U klasičnom plinsko-turbinskom postrojenju možemo imati više komora izgaranja koje se slažu uzdužno, po obodu. Takvo slaganje koristimo kao bismo smanjili dimenzije.

Plinska turbina Sam proces koji se dešava u plinskoj turbini (Slika 7) nije toliko različit od plinske turbine. Naravno različiti je medij koji ekspandira, postupak dobivanja radnog medija je također drugačiji, no sam proces koji se dešava u turbini je vrlo sličan. Razlika je ta što je pad entalpije u plinskoj turbini mnogo manji te porast volumena veći. Ukoliko želimo povećati stupanj iskoristivosti moramo povećati temperaturu medija koji ulazi u turbinu Tu se javlja problem hlađenja, pogotovo samih lopatica. Da bismo ohladili lopatice koristimo komprimirani zrak iz kondenzatora. Naravno dovođenje zraka za hlađenje će smanjiti i snagu postrojenja. Današnji razvoj materijala nam je omogućio da i izborom materijal povećamo otpornost ka temperaturi. Za izradu lopatica se danas koriste visoko legirani materijali na bazi nikla koji uspješno podnose više temperature. Naravno bez obzira na ova dostignuća na području materijala moramo osigurati hlađenje lopatica.

Parno-turbinsko postrojenje Klasično parno-turbinsko postrojenje zasniva se na Rainkinovom procesu(Slika 9), poznatom iz termodinamike. Temelj većine parno-turbinskih postrojenja (termoelektrana) jest postrojenja sa slike 8. Generator pare, turbina, generator električne energije, kondenzator, kondenzatorska pumpa, napojna pumpa i spremnik napojne vode Naravno postoje tu još mnogi dijelovi termoenergetskog postrojenja o kojima ćemo reći nešto više: pregrijači pare, međupregrijači, ekonomajzeri i sl (kao sastavni dio generatora pare). Generator pare Za generator pare mogli bismo reći da čini središnji dio svake termoelektrane. Ukratko generator pare, što mu i samo ime kaže, služi za proizvodnju pare s određenim parametrima (temperature i tlaka) koja će se kasnije u turbini iskoristiti za proizvodnju električne energije. Generatore pare možemo ugrubo podijeliti na: • čelične generatore pare • lijevane • generatore pare posebne namjene U našem razmatranju osvrnuti ćemo se samo na čelične generatore pare s obzirom da su oni najzastupljeniji i najčešći u primjeni. Čelične generatore pare možemo još podijeliti na par podvrsta: • vatrocjevni • vodocjevni • cilindrični Vartocjevni generatori pare funkcioniraju tako da plamen struji kroz cijevi i tako grije vodu koja te cijevi okružuje. Mi se nećemo baviti vatrocijevnim generatorima pare, nego vodocijevnim generatorima pare kao najčešćim i najbrojnijim te nama najzanimljivijima s aspekta termoelektrana. Kao što i samo ime kaže kod vodocjevnih generatora pare voda ili para nalaze se u samim cijevima. Na taj način moguće je postići znatno veće tlakove i temperature nego kod vatrocjevnih generatora pare. Vodocjevne generatore pare opet možemo podijeliti na: • horizontalne s ravnim cijevima • vertikalne sa savinutim cijevima (prirodna ili prisilna cirkulacija) Vertikalni generatori pare sa savinutim cijevima predstavljaju najveću i nama najvažniju skupinu. Ovakvi tipovi generatora pare se nalaze u velikim termoenergetskim postrojenjima za proizvodnju električne energije. Za izgaranje mogu koristiti sve vrste goriva: kruto gorivo na rešetci (ravnoj ili kosoj), kruto gorivo u fluidiziranom sloju te izgaranje u prostoru (ugljena prašina, tekuće i plinsko gorivo). Prirodna cirkulacija u generatoru pare ostvaruje se zbog razlike u gustoćama vode i vodene pare. Silazne cijevi upravo zbog toga nisu grijane tako da se lakše uspostavi cirkulacija. Temelji hidrodinamike, toplija voda će strujati prema gore dok će se hladna voda kretati prema dolje. Kada ne možemo osigurati uvijete za prirodnu cirkulaciju koristimo različite pumpe kako bismo osigurali nesmetanu cirkulaciju. Takvi generatori se nazivaju La Mont generatori pare. Posebni generatori pare iz ove skupine su protočni generatori pare s prisilnom cirkulacijom. Ovakvi generatori grade se za najveća postrojenja sa najvećim protocima i nadkritičkim tlakovima i temperaturama. Ovakvi generatori mogu proizvoditi oko 2500 t\h pare, temperature od oko 600 0C. Ovakav generator možemo zamisliti kao cijev u kojoj se voda zagrijeva. Isparava te ta vodena para pregrijava. Veliki nedostatak kod protočnih generatora pare je nemogućnost rada pri malim opterećenjima jer se javlja mogućnost pregaranja cijevi. Postoje postupci i dijelovi koji se ugrađuju u generator pare kako bismo osigurali veću iskoristivost i povećanje snage. Ovo su neki od njih: Pregrijač pare Kako bismo povećali stupanj iskoristivosti čitavog procesa koristimo pregrijanu paru. To ima utjecaj i na samu tehnologiju izrade s obzirom da para nema kapljica vode u sebi pa je manje korozivna i erozivna. Kod današnjih termoelektrana pregrijana para je imperativ zbog strog određenih zahtjeva za parametre pare na ulazu u turbinu. Prijelaz topline može biti konventivan ili putem zračenja. U praksi se uvijek koristi mješavina ova dva navedena.

Međupregrijači Kod ugradnje međupregrijača moramo imati na raspolaganju i turbinu podijeljenu na visokotlačni i niskotlačni dio. Para ekspandira u visokotlačnom dijelu turbine do tlaka međupregrijanja te se nakon toga vraća u generator pare. U generatoru pare se još jednom zagrijava, najčešće ponovno na temperaturu svježe pare, te se odvodi u niskotlačni dio turbine. Tu para ponovno ekspandira stvarajući koristan rad. Kao i kod pregrijača , kod ugradnje međupregrijača povećava se ukupan stupanj iskoristivosti postrojenja. Smanjujemo vlažnost pare što je izuzetno bitno za dugovječnost turbine. Smanjujemo veličinu kondenzatora, gorionika i samog generatora pare. Negativna strana je povećanje cijene turbine,ali i povećanje ukupnih investicijskih troškova. Ekonomajzerske površine Ekonomajzerske površine smještaju se u stražnji dio generatora pare tako da se iskorištava dio topline koja bi se inače ispustila u okoliš. Time ujedno i smanjujemo temperaturu dimnih plinova. Na ekonomajzerskim površinama zagrijavamo napojnu vodu i zrak. Zagrijači napojne vode: Ovdje se voda u pravilu zagrijava ispod temperature zasićenja jer u suprotnom nastaje vodena para što može izazvati oštećenja u obliku kavitacije. Za svoj rad zagrijači vode troše relativno malo energije te zauzimaju malo prostora. Ukoliko imamo zagrijače vode brže ćemo pustiti generator pare u pogon te ćemo smanjiti opterećenje ogrjevnih površina. Zagrijači zraka Zagrijači zraka smješteni su iza zagrijača napojne vode te su posljednji u generatoru pare. Pošto rade na manjim tlakovima ,za razliku od zagrijača vode, manji su svojom konstrukcijom. Zrak zagrijavamo zbog podizanja stupnja iskoristivosti, sušenja goriva i poboljšanja izgaranja. Preko 70% svih zagrijača zraka su rotacioni (Ljungstrom) (Slika 14) zagrijači, sastavljani od limenih saća koje se griju dimnim plinovima a hlade zrakom Kondenzator Kondenzator je klasični izmjenjivač topline koji „vraća“ paru natrag u tekuće stanje, nakon što ekspandira u turbini. Kondenzat se pumpama vraća natrag u proces. Tlak u klasičnom kondenzatoru je izuzetno mali (podtlak – oko 0,045 bara). Pošto je kondenzator izmjenjivač topline potrebno je osigurati i medij kojem će se ta topline predati kako bi se para ohladila do temperature kondenzata. Upravo zbog toga su termoelektrane smještene na rijekama, moru i sl. kako bi se osigurao medij koji će preuzimati svu tu toplini. Naravno postoji mogućnost da termoelektrana radi dvofazno, odnosno kao i toplana. Tada se ta para može odvoditi vrelovodima i služiti kao grijanje. Rashladni toranj: U nekim velikim termoelektranama postoje veliki hiperbolički dimnjaci poput struktura, koji oslobađaju otpadnu toplinu u ambijent atmosfere isparavanjem vode. Rafinerije petroleja, petrokemijska postrojenja, geotermalna postrojenja koriste ventilatore, kako bi omogućila kretanje zraka prema gore kroz vodu koja se dolazi u smjeru prema dolje, i nemaju hiperboličnu konstrukciju nalik dimnjacima. Inducirani ili tlačni rashladni tornjevi su pravokutne konstrukcije nalik kutiji, ispunjene s materijalima koji pojačavaju dodirivanje zraka koji struji u vis i vodu koja teče prema dolje. U pustinjskim područjima rashladni toranj mogao bi biti neizbježan od kada će trošak uređivanja vode za hladno isparavanje biti zabranjen. Ovi imaju nižu efikasnost i višu energetsku potrošnju u ventilatorima od mokrih i isparavajućih rashladnih tornjeva. Tvrtke za elektriku preferiraju upotrebljavanje rashladne vode iz oceana, rijeka, jezera, rashladnih umjetnih jezera u zamjenu za rashladni toranj, na području gdje je ekonomičnije i ambijentalno moguće. Ovaj tip rashlađivanja može sačuvati trošak rashladnog tornja i može imati nižu energetsku cijenu za pumpanje rashladne vode kroz izmjenjivač topline postrojenja. Uglavnom, otpadna toplina može uzrokovati da temperatura vode primjetno poraste. Pogonska postrojenja koja upotrebljavaju prirodne sastojke vode za rashlađivanje, moraju biti konstruirana da preduhitre ulazak organizama u rashladni krug, inače će se stvoriti organizmi koji se prilagođavaju toplijim vodenim postrojenjima i utječu tako da nanesu štetu ako se postrojenje ugasi za hladna vremena, zato se nedavno siva voda počela upotrebljavati u rashladnom tornju.

Snaga bloka Snaga termoenergetskog bloka obično raste kao bismo smanjili specifične investicijske troškove (Eur\kW). Investicija ipak predstavlja važnu stavku u cijeni električne energije. Kroz zadnjih 40-tak godina proizvodnja pare je ocrtavala veličinu i snagu postrojenja. 1960-ih imali smo oko 500 t\h te preko 2000 t\h 1980-tih. Ovakav razvoj omogućen je razvojem tehnologije i materijala. U SAD-u smo imali i probne generatore koji su mogli proizvoditi i 4500 t\h pare, no pokazali su se relativno nestabilni pa su se parametri pare vratili na niže vrijednosti. Za više od 2500t\h pare specifični investicijski troškovi dolaze u zasićenje. Upravo zbog toga snage većine termoenergetskih blokova se kreću od oko 500 do 800 MW. Parametri pare Specifična potrošnja energije u MJ\kWh opisuje ekonomičnost termoenergetskog bloka, što je zapravo recipročna vrijednost stupnja iskoristivost. Potrošnja energije bitno ovisi o parametrima pare: tlaku i temperaturi. Današnje temperature svježe pare kreću se oko 540 °C na tlakovima od oko 190 bara. Danas imamo i elektrane koje mogu raditi s nadkritičnim tlakovima od 250-260 bara i temperaturama od oko 600 °C. Trebamo znati da smo u realnim postrojenjima ograničeni, po pitanju stupnja iskoristivosti, gornjim temperaturama. Kod parnih postrojenja to su temperature oko 600 °C pošto materijali koje danas poznajemo i koristimo ne mogu izdržati više temperature. Što se tiče donje granice ona je zadana temperaturom rashladnog spremnika. Kod plinske turbine temperature su od 1450 0C (izgaranje) do oko 600 °C , što je temperatura ispušnih plinova koji izlaze iz plinske turbine. Iskoristivosti ova dva procesa se kreću oko 45% i 40%, no njihovom kombinacijom postignuta je veća temperaturna razlika , a samim time i veća iskoristivost. Stupanj korisnosti kombiniranog postrojenja može se definirati kao omjer ukupne električne snage i toplinske snage dovedene u proces:

gdje je: Ppl – električna snaga plinske turbine Ppa – električna snaga parne turbine Qpl – dovedena toplinska snaga u plinskom procesu Qpa – dovedena toplinska snaga za dogrijavanje parnog procesa Izraz (1) naziva bruto korisnost kombi procesa zato što nije uzeta u obzir potrošnja snage na pomoćne sustave postrojenja (Pps) i nisu uzeti u obzir električni gubici. Ako potrošnju snage na pomoćne sustave uzmemo u obzir tada dobivamo neto korisnost kombi procesa koja se definira kao:

Uz povećani stupanj iskoristivosti koji dobivamo kod kombiniranih postrojenja možemo istaknuti još neke prednosti: Treba istaknuti ekološki aspekt ovog postrojenja jer je ovdje jedino gorivo prirodni plin. Samim time nema emisije sumpornog oksida, a emisija NOx je manja. Sustav izgaranja je mnogo napredniji te se ponekad i koristi ubrizgavanje pare u komoru izgaranja te se postiže sniženje temperature izgaranja. Isto tako produkcija CO2 je manja s obzirom na niži postotak ugljika u prirodnim plinu. No kao problem javlja se (ne)mogućnost opskrbe plinom što bi, konkretno, u Hrvatskoj moglo ponekad predstavljati problem. Da spomenemo još i kraći rok projektiranja i izgradnje te veća fleksibilnost kod rada i samog pokretanja. Troškovi održavanja su niži nego u klasičnih termoelektrana te su samim time niži i ukupni troškovi proizvodnje struje. Što se budućih trendova na tržištu energenata tiče stvar je prilično jasna. Sve veća potreba za električnom energijom će dovesti i do povećane izgradnje termoelektrana s obzirom da su upravo termoelektrane najveći svjetski proizvođači električne energije. Naravno trenutna situacije je da se većina te električne energije proizvodi u elektranama na ugljen, no s obzirom na trendove očekuje se znatno povećanje udjela termoelektrana na plin, a samim time i kombiniranih postrojenja. Plinska turbina sa zadatkom proizvodnje električne energije javlja se krajem 1930-tih godina, no razvoj se zaustavlja u periodu II. svjetskog rata budući se u to vrijeme sva pozornost posvetila propulziji mlaznih motora. Prvo plinsko-turbinsko postrojenje bilo je instalirano u elektroenergetskom sustavu SAD 1949. godine, a bilo je u sastavu kombi-procesa. Tek 60-tih godina imamo prve turbine za proizvodnju električne energije u većem broju elektrana. Prednost je bila mogućnost brzog starta. U 70-tim godinama dolazi do naglog razvoja u izgradnji kombi-procesa u elektroenergetskim sustavima, kada je proizvodnja plinsko-turbinskih postrojenja dostigla snagu veću od 50 MW i početne temperature veće od 850°C. S pojavom plinsko-turbinskog postrojenja snaga većih od 150 MW i početne temperature veće od 1100 °C došlo je do intenzivnijeg razvoja izgradnje kombi-procesa za proizvodnju električne energije i kombiniranu proizvodnju toplinske i električne energije Termoelektrane u Hrvatskoj Hrvatska elektroprivreda ima na raspolaganju devet termoelektrana + NEK. Termoelektrane su smještene u Zagrebu, Sisku, Rijeci, Konjščini, Plominu i Osijeku. Ukupna snaga iznosi 1589 MW. U ovaj broj nije uračunata snaga koju HEP dobiva od NEK-a (338 MW) te snaga četiri interventna diesel bloka (29 MW). Po informacijama iz HEP-a u 2004. iz termoelektrana proizvedeno je 4.069 GWh električne energije. To čini preko 30% električne energije potrošene u Hrvatskoj te godine. 2003. godine HEP je ponovno počeo preuzimati električnu energiju iz susjedne nam Bosne i Hercegovine (TE Tuzla i TE Kakanj) nakon što je isporuka struje iz tih elektrana obustavljena 1993. Još se očekuje rješenje spora oko termoelektrana koje je Hrvatska gradila u Srbiji. TE Obrenovac (Elektroprivreda Srbije) i TE Gacko (Elektroprivreda Republike Srpske).

1. TE Sisak - Čret bb, 44000 Sisak • tip elektrane: termoelektrana koja koristi teško loživo ulje (mazut), prirodni plin i sirovu naftu • godina početka pogona: 1970. Blok A ( 210 MW ) 1976. Blok B ( 210 MW ) • proizvodne jedinice: Blok A i Blok B služe za proizvodnju električne energije • snaga: maksimalna trajna snaga 420 MW (2x210) • energija : prosječna godišnja proizvodnja električne energije Esr = 1190 GWh ('74-'97) ,maksimalna godišnja proizvodnja električne energije ('74-'97) Emax = 2099 GWh ('77) • gorivo: teško loživo ulje (mazut) 40 MJ/kg, prirodni plin 36 MJ/m3,sirova nafta 43 MJ/kg • Kotlovi u prvom bloku mogu se ložiti mazutom ili prirodnim plinom. • Kotlovi u drugom bloku lože se mazutom i prirodnim plinom i njihovom kombinacijom, a za nuždu se može upotrijebiti sirova nafta.

2. TE Rijeka - Urinj bb, 51221 Kostrena Opći podaci: • položaj: jugoistočno od Rijeke, na morskoj obali • tip elektrane: termoelektrana koja koristi teško loživo ulje (mazut) • godina početka pogona:1978. Blok A ( 320 MW ) • proizvodne jedinice: Blok A služi za proizvodnju električne energije • snaga: maksimalna trajna snaga 320 MW • energija: prosječna godišnja proizvodnja električne energije Esr = 650 GWh ('78-'97), maksimalna godišnja proizvodnja električne energije ('74-'97) Emax = 1037 GWh ('93) • gorivo: teško loživo ulje (mazut) 9500 kcal/kg • Za dopremu loživog ulja izgrađen je poseban cjevovod iz INA rafinerije Urinj

3. TE Plomin I - Plomin bb, 52234 Plomin Opći podaci: • položaj: Plomin • tip elektrane: termoelektrana koja koristi ugljen • godina početka pogona: 1970. • proizvodne jedinice: Blok A služi za proizvodnju električne energije • snaga: Maksimalna trajna snaga 105 MW • energija: prosječna godišnja proizvodnja električne energije Esr = 380 GWh ('74-'97), maksimalna godišnja proizvodnja električne energije ('74-'97) Emax = 560 GWh ('93) • gorivo: ugljen

4. TE PLOMIN d.o.o. • TE Plomin d.o.o. je tvrtka u zajedničkom vlasništvu osnivača Hrvatske elektroprivrede i RWE Power, osnovana u studenom 1996. godine. HEP i RWE Power imaju jednaki udjel u tvrtki - HEP temeljem ranije izgrađenog dijela postrojenja TE Plomin 2, a RWE Power temeljem uloženog kapitala i dobivenih kreditnih sredstava od njemačkih banaka. • Ta je tvrtka bila odgovorna za dovršetak TE Plomin 2, kao i za njen pogon u sljedećem razdoblju od 15 godina. Nakon isteka ugovorenog roka, Hrvatska elektroprivreda će preuzeti Elektranu i eksploatirati je još najmanje 15 godina, ili još daljnjih 10 godina nakon njene revitalizacije. • Izgradnja TE Plomin 2 započeta je 1986. godine, zastaje 1991., potom se pokušava dovršiti do 1992., ali ratne okolnosti zaustavljaju radove na gradilištu. Na međunarodnom natječaju, za dovršenje izgradnje je izabran Konzorcij AEE. Nakon utemeljenja tvrtke TE Plomin d.o.o., u rujnu 1997.godine otvoreno je gradiliše i radovi započinju. Premda je dovršetak izgradnje bio planiran krajem 1998. godine, zbog zakašnjelog financiranja kasnilo se godinu dana, odnosno prva sinkronizacija s mrežom obavljena je u rujnu 1999. godine. Opći podaci: • položaj: Plomin • tip elektrane: termoelektrana koja koristi ugljen • godina početka pogona: 2000. • proizvodne jedinice: Blok A služi za proizvodnju električne energije • snaga: maksimalna trajna snaga 210MW • gorivo: ugljen • planirana godišnja proizvodnja: 1200GWh

5. KTE Jertovec - Jertovec bb, 49282 Konjščina Opći podaci: • položaj: Konjščina, Jertovec • tip elektrane: kombinirana termoelektrana (plinske i parne turbine) • proizvodne jedinice: Kombi blok A, kombi blok B služe za proizvodnju električne energije • energija :prosječna godišnja proizvodnja električne energije Esr = 68 GWh ('74-'97), maksimalna godišnja proizvodnja električne energije ('74-'97) Emax = 208 GWh ('89) • gorivo: glavno gorivo u elektrani je plin. Kao alternativno gorivo koristi se ekstralako loživo ulje. • snaga: plinsko - parni energetski blokovi A, B

6. TE-TO Zagreb - Kuševačka bb, 10000 Zagreb Opći podaci: • položaj: Zagreb, Žitnjak • tip elektrane: termoelektrana - toplana koja koristi loživo ulje i prirodni plin • godina početka pogona: 1962. Blok C, 1979. Blok A • Izgradnja novog Kombi kongregacijskog plinskoparnog postrojenja ukupne električne snage 190 MW i toplinske snage 150 MW dovršena je 2001. godine - 26. lipnja te godine su sva tri agregata bila priključena na mrežu. Nakon pretprobnog pogona i optimiranja rada, HEP je od korporacije Parsons Power Group koja je izgradila postrojenje načelom "ključ u ruke", postrojenje preuzeo 4. travnja 2003. godine, čime je započeo dvogodišnji jamstveni rok. • proizvodne jedinice: Blok A i Blok C služe za proizvodnju električne energije i za proizvodnju toplinske energije iz spojnog procesa • Blok D - Proizvodna jedinica koja služi za proizvodnju toplinske energije (tehnološke pare, Blok E, *Blok F, Blok G, Blok H - Proizvodne jedinice za proizvodnju vrele vode • Proizvodna jedinica za proizvodnju tehnološke pare Blok D - Toplinski učinak je 80 t/h. • Proizvodne jedinice za proizvodnju vrele vode Blok E, Blok F, Blok G, Blok H - ukupna toplinska snaga je 58 MW + 58 MW + 116 MW + 116 MW = 348 MW • energija:prosječna godišnja proizvodnja električne energije Esr = 357 GWh ('74-'97), maksimalna godišnja proizvodnja električne energije ('74-'97) Emax = 594 GWh ('80) • prosječna godišnja proizvodnja toplinske energije na pragu: tehnološke pare 984 GWh, vrele vode 1971 GWh

7. TE-TO Osijek - Cara Hadrijana 3, 31000 Osijek Opći podaci: • položaj: Osijek • tip elektrane: termoelektrana toplana koja koristi prirodni plin i teško loživo ulje (mazut) • godina početka pogona: 1976. PTE Osijek Plinska termoelektrana 50 MW (2x25 MW,)1985. EL-TO Osijek 45 MWe/ 110 MWt • proizvodne jedinice: Blok A, blok B dva agregata, plinska elektrana po 25 MW (PTE Osijek) služe za proizvodnju električne energije i proizvodnju tehnološke pare (jedna od turbina) • Blok C (EL-TO Osijek) - parna turbina 45 MW - služi za proizvodnju električne energije • snaga: maksimalna trajna snaga 95 MW (PTE Osijek 2x25 MW + EL-TO Osijek 45 MW) • energija:Prosječna godišnja proizvodnja električne energije Esr = 131,9 GWh ('85-'97), Maksimalna godišnja proizvodnja električne energije ('85-'97) Emax = 280 GWh ('94) • gorivo:PTE Osijek - prirodni plin, EL-TO Osijek - teško loživo ulje (mazut) i prirodni plin

8. EL-TO Zagreb - Zagorska 1, 10000 Zagreb Opći podaci: • položaj: Zagreb, Trešnjevka • tip elektrane: termoelektrana - toplana koja koristi loživo ulje i prirodni plin • godina početka pogona: 1907. proizvodnja električne energije (0,8 MW),1954. početak proizvodnje toplinske energije(33,4 MW električne snage, 14,7 MW toplinske), 1982. proizvodnja 42 MW električne snage, 478,2 MW toplinske snage, 1998. preseljenje PTE iz Splita i početak proizvodnje (dodatnih 2x25,6 MW) • proizvodne jedinice: Blok A, blok B služe za proizvodnju električne energije i za proizvodnju toplinske energije iz spojnog procesa • Blokovi C i D - Nisko tlačni parni kotao 80 t/h - Proizvodna jedinica koja služi za proizvodnju toplinske energije (tehnološke pare) • Blok E, Blok F, Blok G Proizvodne jedinice za proizvodnju vrele vode • EL - TO (Blok H1 i H2) služi za proizvodnju električne energije. • snaga :Proizvodne jedinice Blok A, Blok B, Blok H1, Blok H2, Proizvodne jedinice za proizvodnju tehnološke pare , niskotlačni parni kotlovi toplinskog učinka (1NK=55 t/h, 2NK=64/80 t/h). Proizvodne jedinice za proizvodnju vrele vode Blok E, Blok F, Blok G: Ukupna toplinska snaga 232 MW (Blok E = 58 MW, Blok F =58 MW, Blok G =116 MW) • energija :Prosječna godišnja proizvodnja električne energije Esr = 98 GWh ('74-'97), Maksimalna godišnja proizvodnja električne energije ('74-'97) Emax = 173 GWh ('89) • Prosječna godišnja proizvodnja toplinske energije na pragu: tehnološke pare 532 GWh ,vrele vode 635 GWh ,prosječna godišnja • potrošnja goriva : loživog ulja 50000 t, prirodnog plina 100 000 000 -110 000 000 Nm3

Zaštita okoliša Kod termoelektrana (klasičnih-hlađenih) dva su osnovna učinka koji utječu na onečišćenje okoliša. Prvi i osnovni je učinak koji nastaje zbog izgaranja fosilnih goriva. Drugi i manje bitni jest toplinsko onečišćenje rijeka ili jezera. Mi ćemo se o ovom poglavlju baviti samo ovim prvim, odnosno onečišćenjem uslijed izgaranja fosilnog goriva. Izgaranje je proces u kojem se kemijska energija sadržana u gorivu transformira u unutrašnju energiju koja se opet dalje iskorištava u raznim procesima. Kod izgaranja u atmosferu se ispuštaju plinovi kao što su CO2, CO, voda, NOx, SO2, različiti ugljikovodici (CmHn). Od svih navedenih ugljik dioksid (CO2) i voda (H2O) nisu direktno otrovni za ljude. No oni izravno utječu svojom koncentracijom na zagrijavanje atmosfere (apsorpcija toplinskog zračenja u atmosferi). Vrsta i sastav plinova nastalih uslijed izgaranja ovisi o sastavu goriva koje izgara u procesu. Elementi koji čine većinu fosilnih goriva su ugljik, vodik i sumpor. Ugljik može izgara potpuno i djelomično. U potpunom izgaranju imamo CO2 kao produkt dok kod djelomičnog izgaranja kao produkt imamo CO. Upravo zbog toga veći udio CO imamo u termoelektranama na ugljen jer je teže osigurati kvalitetno miješanje goriva i zraka. Izgaranjem vodika dobivamo vodu, a izgaranjem sumpora SO2. Kod izgaranja težimo što potpunijem izgaranju. Da bismo to ostvarili cilj je imati što bolje miješanje zraka i goriva. Naravno da je to najjednostavnije ostvariti kod plinskih goriva, a najteže kod krutog. Za izgaranje potrebno je osigurati minimalnu količinu zraka, no u realnom procesu uvijek imamo određeni pretičak zraka. Loša strana pretička zraka jest činjenica da povećanjem pretička zraka smanjujemo stupanj djelovanja zbog povećanja vrelih plinova koji napuštaju sustav. O količini sumpora u produktima izgaranja najviše ovisi udio sumpora u samom gorivu. Dakle težimo ugljenu i nafti sa što manje sumpora. Kod dušika i njegovih oksida gorivo ne utječe toliko na produkciju NOx-a. Isto tako treba spomenuti i izuzetno veliku količinu pepela kojeg jedna prosječna termoelektrana izbaci u okoliš. U svrhu zaštite okoliša u posljednjih desetak godina donijelo se mnoštvo zakona odredaba koje bi trebale pridonijeti smanjenju zagađenja okoliša iz termoelektrana. Jedan od glavnih parametara je kontrola i smanjenje sumpornih oksida. Postupak odsumporavanja može se vršiti tako da se odvaja već iz goriva ili iz produkata izgaranja. Veći efekt se postiže ukoliko sumporove okside uklanjamo iz produkata izgaranja. Ovakvi postupci zahtijevaju dodatna ulaganja koja poskupljuju i krajnju cijenu električne energije. Dušikove spojeve je najjednostavnije reducirati stupnjevanim izgaranjem. Na taj način možemo smanjiti emisiju dušičnih oksida za oko 50%.

Pogled unaprijed Zaštita okoliša je važna i sveprisutna tema u današnjem društvu. Čovjekov razvoj snažno utječe i na njegov životni prostor. Upravo zbog toga kad govorimo o termoelektrana moramo posebno obratiti pozornost i na ovaj dio koji se bavi zaštitom okoliša. Razvoj društva rezultira i porastom potražnje i potrošnje električne energije. To je ujedno i pokazatelj razvijenosti društva. Trenutna godišnja proizvodnja električne energije iznosi oko 13500 TWh/god. Od tog broja, 37% proizvede se u termoelektranama na ugljen, 15% u termoelektranama na prirodni plin, te 10% u postrojenjima na naftu. U hidroelektranama proizvodi se 20%, a u nuklearnim elektranama 17% svjetske proizvodnje. Iz ovih podataka vidi se da se u biti preko 60% svjetske proizvodnje električne energije proizvodi u nekom obliku termoelektrane. Bez obzira što u posljednje vrijeme imamo intenzivan razvoj obnovljivih izvora energije fosilna goriva će ipak dominirati u bližoj budućnosti. Očekuje se izgradnja od oko 80-100 GW termoenergetskih postrojenja godišnje, kad govorimo o svjetskoj proizvodnji električne energije.