PRODHIMI I ENERGJISË ELEKTRIKE - ELEKTRANAT

Energjia elektrike prodhohet në elektrana. Sipas llojit të karburantit që e përdorin ndahen në:

Termoelektrana - përdorin energjinë kimike të lëndëve djegëse,
Hidroelektrana - përdorin energjinë e ujit,
Elektrana nukleare - përdorin karburante nukleare.

Përveç këtyre, ekzistojnë edhe elektrana të cilat përdorin energjinë e erës, diellit, ujërave termo-minerale, rrymave detare, etj.

Termoelektranat

Në figurën e mëposhtme është paraqitur skema teknologjike e prodhimit të energjisë elektrike nga thëngjilli, ku realizohen katër transformime të energjisë. Transformimi i parë kryhet në kazan, ku energjia kimike transformohet në energji termike në avull të ujit. Transformimi i dytë bëhet në turbinën e avullit, ku energjia termike e avullit shndërrohet në energji mekanike në formë të rrotullimit të turbinës. Transformimi i tretë kryhet në gjeneratorin sinkron në të cilin energjia mekanike shndërrohet në energji elektrike. Transformimi i katërt kryhet në transformatorin elektrik, për të u bërë më e përshtatshme për bartje.

Kazani, turbina, gjeneratori, transformatori dhe stabilimentet përcjellëse paraqesin bllokun termo-energjetik. Termoelektranën e përbëjnë disa blloqe. Secili bllok është autonom.

Karburanti digjet në kazanin e avullit, dhe duke kaluar nëpër gjenerator uji që vije avullohet, i cili më pas ngrohet. Nën shtypje të fuqishme avulli shkon në turbinë. Në kanale të turbinës avulli ekspandohet dhe krijohet energjia kinetike e rrymimit të avullit. Rrymimi i avullit me shpejtësi të madhe i godet lopatat e rotorit të turbinës dhe ai rrotullohet. Boshti i rotorit të turbinës dhe elektrogjeneratorit janë mekanikisht të lidhura, ashtu që me ndihmën e kësaj lidhje në skajet e gjeneratorit fitohet energjia elektrike.

Për t'u shfrytëzuar energjia potenciale e avullit sa më efikas, ekspandimi i avullit në turbinë duhet të mundësoj presion dhe temperaturë sa më të vogël. Në kondezatorë avulli kondezohet, e me qenë se vëllimi i avullit zvogëlohet dhjetë mijëra herë, në kondezator krijohet vakuum shumë i madh... Uji i kondezuar me ndihmën e pompës orientohet në gjeneratorin e avullit për të u avulluar përsëri. Në termoelektrana bashkëkohore, në energji elektrike transformohet rreth 40% e karburantit të shpenzuar.

Hidroelektranat

Parimi i punës së hidroelektranës është ndryshimi i energjisë potenciale të ujit. Sipas llojit të rezervave të ujit, hidroelektranat mund të jenë akumuluese dhe rrjedhëse. Sipas rënies së ujit hidroelektranat mund të jenë me shtypje të ultë (deri në 15 metra), me shtypje të mesme (15 deri në 50 metra) dhe me shtypje të lartë (rënie mbi 50 metra). Sipas mënyrës se ku janë të vendosur turbinat dhe gjeneratorët, hidroelektranat mund të jenë me pendë dhe derivuese. Sipas llojit të turbinave mund të jenë me turbinë të Peltonit, Francisit, Kaplanit dhe turbinë me helika.

Hidroelektranat akumuluese ndërtohen aty ku është e mundur dhe ekonomikisht e arsyeshme ndërtimi i liqenit akumulues. Këto elektrana shumë pak varen nga kushtet atmosferike. Hidroelektranat rrjedhëse shfrytëzojnë rrjedhën natyrale të ujit e cila varet nga sasia e reshjeve. Para ndërtimit nevojitet të kemi të dhëna rreth të reshurave për 20 vitet e ardhshme.

Uji i përdorur pas daljes nga turbina mund të kthehet me gypa përsëri në akumulimin artificial. Kur në shtratin e lumit nuk ka ujë të mjaftueshëm, me të njëjtin tubacion uji mund të kthehet në turbinë. Kjo është elektranë reverzibile.

Për të fituar energji elektrike nga energjia potenciale nevojiten tri transformime të energjisë. Transformimi i parë kryhet në turbinën hidraulike, ku energjia potenciale e ujit transformohet në në energji mekanike në boshtin e turbinës. Transformimi i dytë kryhet në gjeneratorin sinkron, ku energjia mekanike shndërrohet në energji elektrike. Transformimi i tretë është në transformator, ku ngritet tensioni për ta bartur energjinë elektrike në largësi.

Penda shërben për tërheqjen e ujit nga rrjedha e tij dhe të ngrit nivelin e ujit në vlerë të caktuar. Hapja në pendë e tërheq ujin nëpër tubacion e deri në turbinë. Shpejtësia e ujit në tubacion është prej 4 deri në 10m/s. Turbinat hidraulike energjinë e rrjedhës së ujit e shndërrojnë në energji mekanike (rrotullim të rotorit). Rrymimi i ujit vepron në lopatëza në drejtim të tangjentit, krijohet moment rrotullues nën ndikimin e të cilit fillon të rrotullohet rotori.

Lloj të posaçëm paraqesin hidroelektranat e rrymave detare (batica dhe zbatica). E para është ndërtuar në Francë me fuqi 340MW, ku amplituda e baticës arrin deri në 11m. Në Britani të Madhe është duke u ndërtuar një hidroelektranë e tillë me fuqi 800MW, ku amplituda e baticës arrin deri në 13,8m.

Elektranat nukleare

Elektranat nukleare dallojnë nga termoelektranat sepse në vend të kaldajës përdorin reaktor. Me shpërbërje të bërthamave të materialeve me procesin e fisionit, në reaktor lirohet nxehtësi e cila në mënyrë të posaçme bartet nga reaktori. Pjesët kryesore të reaktorit janë: trupi i reaktorit, reflektori, sistemi për ftohje, sistemi për rregullim dhe sistemi i mbrojtjes. Në trupin e reaktorit bërthamat e atomeve të materialit nuklear ndahen. Nëse materiali nuklear në procesin e fisionit përzihet me ndonjë ngadalësues (moderator), ky reaktor quhet reaktor i ngadalshëm ose termal. Nëse nuk ka ngadalësues atëherë ai është reaktor i shpejtë. Si moderator më shpesh përdoret grafiti, uji i rëndë apo uji i thjeshtë. Nga reaktori nxehtësia (energjia termike) nxirret përmes ujit, gazit (CO₂) apo metaleve të shkrira (natriumi, legurat e natriumit dhe kallajit). Me mbajtjen në kufij të caktuar rrymimin e neutroneve dirigjohet reaksioni zinxhiror. Me ndihmën e shufrave të kadmiumit rregullohet rrymimi i neutroneve.

Koncepti i thjeshtë i reaktorit nuklear

Elektranat që përdorin energjinë e erës

Era krijohet për shkak të ngrohjes jo të njëtrajtshme të atmosferës, parregullsisë së sipërfaqes së tokës dhe rrotullimit të Tokës. Shprehja energji e erës përshkruan procesin me të cilin era shfrytëzohet për prodhimin e energjisë mekanike, përkatësisht elektricitetit. Turbina e erës rrotullohet në anën e kundërt me turbinën e tharëses së flokëve, era i lëviz lopatëzat, të cilat e rrotullojnë boshtin e lidhur për gjenerator, prej të cilit gjenerohet energjia elektrike.

Elektranat të cilat shfrytëzojnë energjinë solare

Kulla qendrore e elektranës pranon dritën e diellit. Përdoren pasqyra të rrafshëta dhe të lëvizshme për fokusimin e rrezeve të diellit në kolektor. Aty energjia e diellit transferohet në substancë e cila mund ta ruaj nxehtësinë për përdorim të mëvonshëm. Si substancë më shpesh përdoret natriumi i lëngshëm (ka kapacitet të lartë termik). Kjo energji termike shërben për ngrohjen e ujit e cila më pas përdoret në turbinat e avullit. Këto elektrana kanë fuqinë 10 deri në 15MW. Për shembull elektrana solare në Afrikë të Jugut ka 5000 pasqyre secila me sipërfaqe prej 140m².

Elektranat tjera

Gjithashtu ekzistojnë edhe elektrana tjera prej të cilave më të dalluara janë:

Elektranat të cilat shfrytëzojnë energjinë e valëve të detit,
Elektranat të cilat shfrytëzojnë energjinë geotermale,
Elektranat të cilat si karburant shfrytëzojnë biomasën, etj.

REFERENCAT

http://www.etszemun.edu.rs/wp-content/uploads/2011/01/ elektroenergetika.pdf

http://www.4shared.com/get/ vJBuhCK7/Lazar Lazarevic-Elektrane.html

Senka Branković: Elektricne Mreže i Dalekovodi, ZUNS, Beograd 1995.

Shënime nga lënda Rrjetat Elektrike, Bujanoc 2010/2011.

abazmemeti.co.nf