Elektrische centrales

Presentatie over: "Elektrische centrales"— Transcript van de presentatie:

1 Elektrische centrales
kenmerk 1: gebruikte primaire energie scheikundige processen steenkool, stookolie, gas, vuilnis, ... nucleaire processen splitsing: uranium, plutonium kernfusie: zwaar water thermodynamische energie geothermie (Ijsland) plaatsenergie hydraulische centrales, getijdencentrales zonneenergie lokaal duur

2 Elektrische centrales
kenmerk 2: omzettingsproces via mechanische energie onrechtstreekse omzetting: thermische centrales Rankine-kringproces Atkinson-kringproces Diesel-kringproces beperkt rendement (< Carnotcyclus) rechtstreekse omzetting hydraulische centrales geothermische centrales

3 Klassieke thermische centrales
productie van warmte verbranding 12 g C + 32 g O2  44 g CO kJ (CO)  2 g H g O2  18 g H2O kJ 32 g S + 32 g O2  64 g SO kJ (SO3)  brandstof: kolen: moeilijke aanvoer en opslag, stof 0.5 kg/kWh (125 MW  ton / maand) stookolie: brandstof opwarmen, via pijpleidingen gas: makkelijke aanvoer iets lager rendement (85% ipv 90%)

4 Klassieke thermische centrale met stoomcyclus
vergelijk met auto !

5 Rankine-cyclus turbine hoge entropie lage ketel entropie condensor
isobare opwarming adiabatische ontspanning adiabatisch oppompen isobare afkoeling adiabatische ontspanning turbine hoge entropie isobare opwarming isobare afkoeling lage entropie ketel condensor adiabatisch oppompen pomp lage druk lage druk

6 Klassieke thermische centrale met stoomcyclus
pomp turbine stoom expandeert  drukval, T-val mechanische energie condensor warmtewisselaar gevoelig hoger rendement generator mechanische energie  elektrische energie 50 Hz, 20 kV gelijkheid opgewekt en verbruikt vermogen grote probleem: OPSLAG v. elektriciteit, daarom: dag-, nacht-, en dubbeltarief vraagje: Zijn er natuurlijke bronnen van elektrische energie ?

7 Klassieke thermische centrale met stoomcyclus
ketel (typisch 45 m hoog) water 150 bar  stoom  oververhitte stoom (540 C, 125 bar)

8 STEG-eenheden: Stoom En Gas
Gasturbines waarvan restwarmte gebruikt wordt in stoomcyclus zeer hoog rendement (55%) korte bouwtijd beperkte investeringen enkel aardgas alle nieuwe eenheden in België

9 Klassieke centrales: productie in België
Totaal: ca MW, ca GWh, 38 % (26 103) =

10 Nucleaire thermische centrales
productie van warmte gecontroleerde nucleaire splitsing door beschieting met neutronen massadefect: massa kern < som massa’s nucleonen (nucleon: kg) verschil in massadefect E = mc2 (1 kg -> (3 108)2 = J) bouwelementen brandstof: 235U moderator: H2O, D2O (zwaar water), grafiet snelle  thermische neutronen regelstaven, veiligheidsstaven: boor, cadmium regeling vermogen koelmiddel: water, CO2, He, … afscherming: staal (thermische afscherming) beton (biologische afscherming)

11 Nucleaire thermische centrales
reactor met water onder druk (150 bar, 300 ° C) met warmtewisselaar (2 kringen) vrij laag rendement t.o.v. klassieke centrales Doel, Tihange kokend water reactoren (40-70 bar) verdampte water doorloopt Rankinecyclus eenvoudig doch zeer radioactief zelfregulerend: water  stoom: minder moderator gasgekoelde reactoren (CO2) zeer grote kern metaalgekoelde reactoren (vloeibaar Na) Na wordt sterk radioactief kweekreactoren 238U bekleding  Pu geen moderator: werken met snelle neutronen

12 Nucleaire thermische centrales
productie van mechanische energie hoge temperatuur: zie klassieke centrales matige temperatuur ( °C) voor gelijk vermogen dubbel massadebiet in turbines erosie rendement typisch 35 %

13 Nucleaire centrales: productie in België
Totaal: ca MW, ca GWh, 60 %

14 Hydraulische centrales
werking: potentiële energie in water op hoogte water met groot debiet waterturbine hoog rendement: 75 % theoretisch vermogen P = 9.81 Q H [W] 44 • 1012 kWh mogelijk, klein deel benut bergcentrales problemen: debiet, op afgelegen plaatsen

15 Hydraulische centrales
Pompcentrales als opslag rendement 70 tot 75 % groot prijsverschil tussen opgenomen en afgegeven energie Belgie Coo: m3 op 250 m, 1164 MW

16 Transport en distributie
lange-afstandstransport probleem: 1000 MVA, 20 kV  50 kA thermische belasting oplossing: 400 kV  2.5 kA, weinig verliezen

17 Transport en distributie
hoogspanningsnet (70, 150, 230, 400 kV) reserve geïnstalleert vermogen kleiner transport verbinding met buitenland

18 Transport en distributie
laagspanningsnet 10 of 15 kV 230of 400 V mazen