Konwencjonalne źródła energii - definicja, przykłady, wady i zalety

Energetyka konwencjonalna bazuje na wykorzystaniu nieodnawialnych źródeł energii – zaliczamy tu przede wszystkim elektrownie cieplne opalane węglem kamiennym, brunatnym oraz gazem ziemnym lub ropą naftową, jak również elektrownie jądrowe, wykorzystujące do produkcji energii proces kontrolowanego rozszczepiania jąder atomów (gł. atomu uranu).
Niektóre instytucje z branży energetycznej uważają energię elektryczną wytwarzaną przez powielające (prędkie) reaktory jądrowe za odnawialne źródło energii. W procesie technologicznym wytwarzają one bowiem więcej paliwa niż go zużywają (paliwo to mieszanina plutonu i uranu, z izotopu uranu 238U po pochłonięciu neutronów powstają izotopy plutonu – gł. 239Pu).
Energetyka wodna bazuje na energii (ruchu) wody, a więc odnawialnym źródle energii. Duże elektrownie wodne (o mocy przekraczającej 100MW), z racji ich dużego rozpowszechnienia i regionalnie znacznej roli w wytwarzaniu energii elektrycznej również często są zaliczane do konwencjonalnych źródeł energii.

Produkcja energii elektrycznej w elektrowniach cieplnych wiąże się z przemianami energetycznymi, w których wiodącą rolę odgrywa wytwarzanie ciepła. Zazwyczaj pochodzi ono ze spalania paliwa (gł. paliw kopalnych ale również biomasy i biogazu) w kotle parowym. Ciepło służy do podgrzania i wyparowania wody a następnie przegrzania pary wodnej (do temperatury znacznie wyższej niż temperatura wrzenia wody, zwiększa to sprawność pracy turbin parowych). Przegrzana para wodna pod ciśnieniem napędza turbinę parową, która zamienia energię cieplną na energię ruchu. Ta z kolei odprowadzana jest obracającym się wałem do generatora przetwarzającego energię mechaniczną na energię elektryczną. Para wodna jest skraplana w skraplaczach pełniących funkcję wymienników ciepła (schładza przegrzaną parę wodną). Ciepło uwolnione w trakcie skraplania odprowadzone jest do otoczenia przez jeden z najbardziej charakterystycznych elementów elektrowni, jakim są widoczne z daleka chłodnie kominowe.
W elektrowniach gazowych turbina gazowa zamieniająca ciepło na energię mechaniczną, która z kolei przekształcana jest w elektryczność napędzana jest przez sprężone spaliny wytwarzane w komorze spalania.

Do elektrowni cieplnych spalających paliwa kopalne zaliczamy:
- elektrownie węglowe (w Polsce mają największe znaczenie, dużo jest też ich w USA, Chinach, czy RPA, największa elektrownia Taichung na Tajwanie o mocy 5,5 tys. MW + 324 MW mocy zainstalowanych w postaci turbin gazowych i wiatrowych),
- elektrownie gazowe (szybsze i tańsze w budowie oraz emitujące mniej zanieczyszczeń powietrza niż elektrownie węglowe, ale w warunkach polskich droższe w eksploatacji z powodu drogiego gazu, największa rosyjska elektrownia Surgut-2 o mocy prawie 5,6 tys. MW),
- elektrownie opalane ropą naftową (gł. w krajach naftowych nad Zat. Perską, np. elektrownia i odsalarnia wody morskiej Shoaiba w Arabii Saudyjskiej),
i inne (np. elektrownie wykorzystujące łupki roponośne – zwłaszcza w Estonii, czy torf – w Rosji i Finlandii).
W niektórych elektrowniach cieplnych (np. w elektrowni Połaniec w Polsce) stosowane jest współspalanie paliw kopalnych i biomasy (drzewnej i odpadów rolniczych, gł. słomy).

Sprawność energetyczna (skuteczność pozyskiwania energii z paliwa) elektrowni węglowych wynosi ok. 30%. Elektrownie opalane gazem ziemnym lub zgazowujące węgiel (zamieniające paliwo stałe w gazowe) osiągają sprawność rzędu 60%.
Mniejsze straty energii charakterystyczne są dla elektrociepłowni (sprawność energetyczna rzędu 85%). Wytwarzają one energię elektryczną oraz wodę lub powietrze o wysokiej temperaturze wykorzystywane przez przemysł lub miejskie sieci ciepłownicze. Mniejsza jest też emisja zanieczyszczeń powietrza – powstaje jeden zakład przemysłowy, a nie dwa – elektrownia produkująca elektryczność i kotłownia ogrzewająca wodę użytkową. Budowa i wykorzystanie elektrociepłowni jest jednak ograniczone do obszarów zurbanizowanych, z powodu dużych kosztów budowy i utrzymania sieci ciepłowniczej (rozprowadzającej ciepłą wodę).

Główne zalety elektrowni cieplnych wykorzystujących paliwa kopalne to:
- wykorzystywanie szeroko dostępnych (na razie) źródeł energii;
- stosunkowo duża niezależność produkcji od warunków meteorologicznych, gwarantująca jej stabilność.
Główne wady takich elektrowni to:
- duża ilość zanieczyszczeń (pyłowych oraz dwutlenku siarki i tlenków azotu – powodujących kwaśne deszcze), są też one szkodliwe dla zdrowia człowieka,
większość tych zanieczyszczeń można usunąć – odpylanie, odsiarczanie i odazotowanie – ale podwyższa to koszty eksploatacji elektrowni;
- emisja dwutlenku węgla, nasilająca efekt szklarniowy;
- przyczyniają się do degradacji wód powierzchniowych (wody rzek i jezior wykorzystywane do skraplania pary przegrzanej i wracające do rzek zawierają mało tlenu i przebywanie w nich może być zabójcze dla ryb i innych stworzeń wodnych);
- wykorzystanie paliw nieodnawialnych – za jakiś czas ostatecznie wyczerpią się.

Elektrownie jądrowe są właściwie również elektrowniami cieplnymi. Źródłem ciepła nie jest jednak spalanie paliw ale reakcja rozszczepienia jąder atomów uranu lub toru. Ciepło to podobnie jak w elektrowni węglowej służy do odparowania wody i przegrzania pary wodnej napędzającej turbiny. Pierwsza elektrownia jądrowa powstała w 1954 roku w Obnińsku pod Moskwą. Aż do lat 70.tych głównym zadaniem reaktorów jądrowych była wzbogacanie materiału rozszczepialnego do produkcji broni jądrowej. Od tego czasu wybudowano wiele komercyjnych elektrowni jądrowych, stanowiących w niektórych krajach ważne (czasami najważniejsze) źródło energii elektrycznej – Francja, Słowacja, Ukraina.
Podstawowym elementem elektrowni jądrowej jest reaktor jądrowy. W jego rdzeniu znajdują się m.in. pręty paliwowe, chłodziwo oraz tzw. moderator i pręty kontrolne spowalniające i pochłaniające neutrony i w ten sposób kontrolujące tempo reakcji łańcuchowej. Ciepło wytwarzane w reaktorze ogrzewa wodę, ta zaś bądź bezpośrednio napędza turbinę (np. w reaktorze wodnym wrzącym), bądź w wytwornicy pary oddaje ciepło wodzie znajdującej się pod niższym ciśnieniem, krążącej w obiegu wtórnym, co zmniejsza niebezpieczeństwo wycieku substancji radioaktywnych (np. w reaktorach wodnych ciśnieniowych).
We wrześniu 2013 roku działały na świecie 432 reaktory jądrowe, o łącznej mocy zainstalowanej ponad 370 tys. MW i rocznej produkcji energii elektrycznej (2012) wynoszącej ponad 2,3 biliona TWh (ok. 11% energii elektrycznej wytworzonej przez różne typy elektrowni). Najwięcej jest ich w:
- USA (100 o łącznej mocy prawie 100 tys. MW),
- Francji (58 o łącznej mocy ponad 63 tys. MW),
- Japonia (50 o łącznej mocy ponad 44 tys. MW),
- Federacja Rosyjska (33 o łącznej mocy ponad 24 tys. MW),
- Rep. Korei (23 o łącznej mocy ponad 20 tys. MW),
- Kanada (19 o łącznej mocy ponad 13,5 tys. MW).
Największa elektrownia jądrowa na świecie to elektrownia Kashiwazaki-Kariwa na wyspie Honsiu w Japonii (moc zainstalowana – 7 965 MW).

Główne zalety elektrowni jądrowych to:
- małe zapotrzebowanie na paliwo,
- niemalże nie emitują zanieczyszczeń powietrza przy normalnej eksploatacji,
- tania eksploatacja.
Główne wady elektrowni jądrowych:
- wysokie koszty budowy (gł. koszty związane z wysokimi wymogami bezpieczeństwa) i zamykania elektrowni jądrowych,
- groźba skażenia promieniotwórczego otoczenia w razie awarii (ale nie ma szans, by reaktor jądrowy wybuchł jak bomba),
- problemy ze składowaniem odpadów.

Autor: dr Krzysztof Jarzyna z Instytutu Geografii UJK w Kielcach

Polecamy również:

Komentarze (4)
Wynik działania 2 + 2 =
Karola
2021-03-17 18:39:52
to nawet przedszkolak zrobi
Człowiek)
2019-03-07 08:14:35
Energetyka konwencjonalna bazuje na wykorzystaniu nieodnawialnych źródeł energii – zaliczamy tu przede wszystkim elektrownie cieplne opalane węglem kamiennym, brunatnym oraz gazem ziemnym lub ropą naftową, jak również elektrownie jądrowe, wykorzystujące do produkcji energii proces kontrolowanego rozszczepiania jąder atomów (gł. atomu uranu).
Ryszardzik
2016-12-29 15:51:15
Jestem fizykiem na emeryturze jest pare błędów do poprawki!
Nadia
2016-12-29 15:50:09
Nie znam się miałam napisać referat i to przepisałam mam nadzieję że, jest dobrze.
Ostatnio komentowane
slabiutko ogólniki
• 2024-05-19 14:36:56
W filmie nie ma ochronki, Ale strzały do robotników
• 2024-05-18 14:53:16
łatwe
• 2024-05-16 19:37:20
Abc
• 2024-05-16 08:13:44
Przydatny na po prawe oceny z historii
• 2024-05-15 14:52:53