Sản xuất điện năng là giai đoạn đầu tiên trong quá trình cung cấp điện năng đến người tiêu dùng, các giai đoạn tiếp theo là truyền tải và phân phối điện năng. Thực chất của sản xuất điện năng là sự biến đổi các dạng năng lượng khác sang năng lượng điện hay điện năng, dòng điện xuất hiện sau khi lưới điện được nối với mạng tiêu thụ.
Điện năng [toàn cầu] từ: nhiên liệu hóa thạch 64%, năng lượng hạt nhân 17%, thủy điện 18%, năng lượng tái tạo 4%
Điện năng được sản xuất ra theo nhiều cách khác nhau, phần lớn được sản xuất bởi các máy phát điện tại các nhà máy điện, chúng có chung nguyên tắc hoạt động là các nguyên lý động điện [định luật cảm ứng điện của Michael Faraday], các hình thức khác như trong pin, ắc quy, pin nhiên liệu hay từ năng lượng mặt trời,...
Mục lục
- 1 Các hình thức sản xuất điện năng
- 1.1 Với tua bin
- 1.2 Với động cơ pít tông
- 1.3 Bảng tế bào quang điện voltaic
- 1.4 Phản ứng hóa học
- 2 Xem thêm
- 3 Tham khảo
Với tua binSửa đổi
Phần lớn điện năng được sản xuất bởi máy phát điện tại các nhà máy điện, máy phát điện được nối với tuabin, chuyển động quay của tuabin dẫn đến chuyển động quay của máy phát điện và tạo ra điện. Tuabin có thể được vận hành qua:
- Hơi nước: năng lượng nhiệt qua quá trình đốt cháy các nhiên liệu hóa thạch [như than, khí thiên nhiên hay dầu mỏ tại các nhà máy nhiệt điện] hay từ phản ứng hạt nhân [như trong các nhà máy điện hạt nhân] làm nước bốc hơi, dưới áp suất cao làm quay tuabin.
- Nước: tại các nhà máy thủy điện, nước được tụ lại với thế năng lớn, năng lượng dòng chảy của nước làm quay tuabin.
- Gió: gió có thể trực tiếp làm quay tuabin.
- Khí nóng: tuabin có thể được vận hành trực tiếp từ các khí nóng trong quá trình đốt cháy khí thiên nhiên hay dầu.
Với động cơ pít tôngSửa đổi
Các máy phát điện nhỏ hoạt động với động cơ pít tông [động cơ đốt trong], nhiên liệu dầu diesel, khí sinh học hay khí thiên nhiên.
Bảng tế bào quang điện voltaicSửa đổi
Các tế bào này chuyển đổi năng lượng mặt trời trực tiếp thành dòng điện, các vật liệu bán dẫn khi nhận năng lượng ánh sáng mặt trời giải phóng electron và tạo ra dòng điện.
Phản ứng hóa họcSửa đổi
Trong các pin, ắc quy hay tế bào nhiên liệu năng lượng hóa được lưu bên trong qua các phản ứng hóa học biền đổi thành điện năng.
- Điện
- Nhiệt điện
- Thủy điện
- Lò điện
Nhà máy điện hạt nhân hay nhà máy điện nguyên tử là một hệ thống thiết bị điều khiển kiểm soát phản ứng hạt nhân dây chuyền ở trạng thái dừng nhằm sản sinh ra năng lượng dưới dạng nhiệt năng, sau đó năng lượng nhiệt này được các chất tải nhiệt trong lò [nước, nước nặng, khí, kim loại lỏng...] truyền tới thiết bị sinh điện năng như turbin để sản xuất điện năng.
Nguyên tắc làm việc của lò phản ứng nước áp lực [ВВЭР/PWR]
Trên hình đưa ra cho chúng ta biết nguyên tắc làm việc của nhà máy điện hạt nhân với 2 vòng tuần hoàn. Năng lượng nhiệt được sinh ra ở vùng hoạt của lò phàn ứng [nơi xảy ra quá trình phân hạch Uranium-235]. Nhiệt được cung cấp cho chất tải nhiệt [chất mang nhiệt], được bơm tuần hoàn trong vòng tuần hoàn một. Tiếp đến chất tản nhiệt [khi đó đã mang nhiệt lượng] sẽ đi tới bộ phận trao đổi nhiệt [trong lò hơi]. Ở đây sẽ xảy ra quá trình trao đổi nhiệt, nhiệt từ chất tải nhiệt sẽ được truyền cho nước ở vòng tuần hoàn hai thông qua bộ phận trao đổi nhiệt. Nước ở lò hơi được đung nóng và sôi, hơi nước được tạo thành trong quá trình sôi sẽ được dẫn tới Turbin, hơi nước làm cho Turbin quay, dẫn đến Rotor quay và sinh ra dòng điện.
Hơi nước sau khi đi qua Turbin sẽ tiếp tục đi vào bộ phận ngưng tụ, tại đây hơi nước được làm mát, và bị ngưng tụ tạo thành nước. Nước ngưng tụ được máy bơm bơm ngược lại lò hơi, và tiếp tục một chu kỳ mới.[8][9]
Chất tản nhiệt ở vòng tuần hoàn 1 sau khi vào bộ phận trao đổi nhiệt, mất đi một phần nhiệt lượng, lại được máy bơm bơm ngược lại lò phản ứng và tiếp tục 1 chu kỳ mới.
Bộ phận bù áp suất là một bộ phận rất quan trọng và rất phức tạp, có nhiệm vụ đảm bảo áp suất ổn định cho lò phản ứng. Khi sự chênh lệch nhiệt độ của chất tản nhiệt sẽ dẫn đến sự thay đổi áp suất của lò phản ứng. Và bộ phận này phải có nhiệm vụ thay đổi một cách nhịp nhàng và nhanh chóng. Khi mà sự thay đổi nhiệt độ xảy ra rất nhanh khoảng từ 10−15 s đến 10−13 s [thời gian xảy ra của một phản ứng phân hạch]. Đối với chất tản nhiệt là nước, thì bộ phận bù áp có một nhiệm vụ rất quan trọng, nhằm duy trì ổn định một áp suất cao [Lò PWR là 160 atm], giúp nước ở vòng tuần hoàn một không sôi.
Ngoài nước được sử dụng làm chất tản nhiệt, thì các chất tản nhiệt khác như CO2 được dùng tại Anh, nước nặng, kim loại lỏng như Natri, Chì, Thủy ngân... cũng được sử dụng. Natri được sử dụng trong lò phản ứng Neutron nhanh tại Nga với ba vòng tuần hoàn. Vòng một và vòng hai là Natri và vòng ba là nước nhẹ [nước từ bộ phận sinh hơi - turbin- bộ phận ngưng tụ]. Sử dụng các kim loại lỏng sẽ tạo điều kiện cho việc đơn giản hóa lò phản ứng, khi đó bộ phận bù áp vốn rất phức tạp sẽ không còn cần thiết nữa.
Số vòng tuần hoàn của lò phản ứng được thay đổi tùy theo các loại lò khác nhau [Trên hình là loại lò PWR Nước- Nước]. Ngoài ra tại Nga còn phát triển loại lò RBMK. Đây là loại lò một vòng tuần hoàn, nước được sôi ngay trên thanh nhiên liệu, tạo ra hơi nước sau đó tới Turbin. Trong trường hợp không thể cung cấp một lượng nước lớn để làm lạnh hơi nước trong quá trình ngưng tụ, thì ở nhà máy điện được xây dựng hồ chứa nước và tháp ngưng tụ. Tháp có nhiệm vụ làm tăng quá trình đối lưu và quá trình ngưng tụ trong bộ phận ngưng tụ của lò. Tháp ngưng tụ đã trở thành một phần nổi bật của mỗi nhà máy điện hạt nhân.
- ^ “Bản sao đã lưu trữ”. Bản gốc lưu trữ ngày 14 tháng 8 năm 2009. Truy cập ngày 3 tháng 8 năm 2015.
- ^ a b “Tại Mỹ sẽ xây dựng 2 lò phản ứng hạt nhân mới”. Lenta.ru. 10 февраля 2012. Bản gốc lưu trữ ngày 15 tháng 10 năm 2012. Truy cập ngày 18 tháng 9 năm 2012. Kiểm tra giá trị ngày tháng trong: |date= [trợ giúp]
- ^ “Запорожская АЭС”. Bản gốc lưu trữ ngày 8 tháng 3 năm 2021. Truy cập ngày 3 tháng 8 năm 2015.
- ^ “Thiệt hại kinh tế sau 4 năm thảm họa sóng thần tại Nhật Bản”. Báo điện tử của Đài Truyền hình Việt Nam. 11 tháng 3 năm 2015. Truy cập 27 tháng 9 năm 2015.
- ^ //www.worldnuclearreport.org/-2014-.html The World Nuclear Industry Status Report 2014
- ^ “На топливе марки «ТВЭЛ» работает каждый 6-й реактор в мире” [bằng tiếng Nga]. ТВЭЛ. Lưu trữ bản gốc ngày 23 tháng 8 năm 2011. Truy cập ngày 14 tháng 9 năm 2010.
- ^ Портативная АЭС Hyperion появилась в продаже
- ^ “Hoạt động của lò phản ứng hạt nhân - VnExpress”. VnExpress - Tin nhanh Việt Nam. Truy cập 27 tháng 9 năm 2015.
- ^ “Ban Quản lý dự án Điện hạt nhân Ninh Thuận”. Bản gốc lưu trữ ngày 5 tháng 3 năm 2016. Truy cập 27 tháng 9 năm 2015.