Od lat węgiel stanowi jedno z najważniejszych paliw używanych do produkcji energii na świecie. Elektrownie węglowe, choć budzą kontrowersje ze względu na negatywny wpływ na środowisko, wciąż stanowią istotny element tzw. energetyki węglopodobnej. Jak jednak działa elektrownia węglowa? Jakie elementy ją tworzą, jak przebiega proces spalania węgla i konwersji energii, a także kontrola i ograniczania emisji zanieczyszczeń?
Sprawdź także:
Jak działa elektrownia atomowa?
Komponenty elektrowni węglowej
Główne komponenty, czyli elementy stanowiące elektrownię węglową to: kocioł, turbinowy generator pary, środki do przechwytywania i magazynowania dwutlenku węgla, systemy chłodzenia, a także systemy do kontrolowania emisji zanieczyszczeń. Jednakże najważniejszy jest kocioł, zwany także piecem, który jest miejscem, gdzie dochodzi do procesu spalania węgla. Kocioł jest zaprojektowany w taki sposób, by najefektywniej przemienić energię chemiczną zawartą w węglu w ciepło.
Turbinowy generator pary to miejsce, gdzie energia cieplna jest zamieniana na energię mechaniczną. Para wodna pod ciśnieniem obraca wirnik turbiny, która wprawia w ruch generator. Generator, zbudowany z wirnika i stojana, wytwarza prąd elektryczny.
Proces spalania węgla
Podstawą działania elektrowni węglowej jest proces spalania węgla. Węgiel jest dostarczany do kotłów elektrowni, gdzie jest spalany. W wyniku spalania węgla powstaje ciepło, które jest używane do podgrzewania wody i powstaje para wodna. Para ta pod ciśnieniem jest używana do napędzania turbin, które są powiązane z generatorami elektrycznymi.
Współcześnie, proces spalania został zoptymalizowany w taki sposób, aby możliwe było maksymalne wykorzystanie energii zawartej w paliwie, jednocześnie minimalizując emisję szkodliwych substancji. Wiele elektrowni węglowych korzysta z tzw. technologii czystego spalania, które doprowadzają do redukcji emisji szkodliwych substancji.
Konwersja energii w elektrowniach węglowych
Podstawowym celem elektrowni węglowej jest konwersja, czyli przemiana energii zawartej w węglu na energię elektryczną, którą można skierować do odbiorców krajowych bądź przemysłowych. Jak sprawia, że energia zgromadzona w milionach lat w skondensowanej postaci węgla zostaje przemieniona w energię elektryczną? Kluczem jest tutaj skomplikowany proces konwersji.
Węgiel, spalany w piecu, tworzy ogromne ilości ciepła. To ciepło jest używane do podgrzania wody w kotłach, tworząc parę pod dużym ciśnieniem. Ta para napędza turbiny, które z kolei wprawiają w ruch generatory, wytwarzające prąd elektryczny. To właśnie ten prąd trafia do naszych domów, biur, szkół czy fabryk.
Emisja i kontrola zanieczyszczeń
Emisja zanieczyszczeń to jeden z najbardziej kontrowersyjnych aspektów działania elektrowni węglowych. Spalanie węgla wywołuje powstawanie dużej ilości dwutlenku węgla, popiołu lotnego, tlenków siarki i azotu, które negatywnie wpływają na środowisko naturalne oraz na zdrowie ludzi.
Aktualnie jednak istnieje wiele technologii, które pozwalają na znaczną redukcję emisji tych substancji.
Wykorzystuje się takie rozwiązania jak odsiarczanie spalin, odazotowanie czy odpylanie. Technologie te skutecznie redukują ilość substancji szkodliwych dostających się do atmosfery.
Z drugiej strony, coraz więcej inwestuje się w technologie przechwytywania i składowania CO2 (CSS). Te technologie pozwalają na odseparowanie dwutlenku węgla z powstałych podczas spalania gazów, a następnie składowanie go w odpowiednich miejscach, tak by nie dostawał się do atmosfery.
