Elektrinės

ELEKTRINĖS LIETUVOJE

SAVARANKIŠKAS DARBAS NR2

Vilnius 2006

Įvadas

Gyvenime yra dalykų, prie kurių esame pripratę, su kuriais taip susijusi mūsų veikla, kad jų dingimas ar praradimas būtų pasaulio pabaiga. Pamėginkime įsivaizduoti bent minutėlei gyvenimą be elektros.

Žmonija nežino ir neturi patogesnės, higieniškesnės ir universalesnės energijos kaip elektros energija. Ją galima perduoti tolimais atstumais,lengva paversti kitos rūšies energija. Pagamintas elektros energijos kiekis yra laikomas vienas iš svarbiausių valstybinės ūkinės veiklos rodiklių, todėl paprastai rašomas statistinių suvestinių lentelių pirmoje eilutėje.

Lietuvoje yra per 120 000 kkm elektros tiekimo linijų. Jomis Būtų galima tris kartus apjuosti Žemės rutulį. Perduodant elektros energiją, nuostoliai elektros tinkluose sudaro 11- 12%, taigi mūsų respublikoje kasmet prarandama per 2 mlrd. kWh elektros energijos. Tai dukart daugiau, negu buvo jos pagaminta Lietuvoje 1960m.

Mano manymu, norint sumažinti perduodamos elektros energijos nuostolius, reikia perdavimo linijose, kiek tai įmanoma, mažinti srovės stiprumą. Kadangi išsiskiriantis linijos laiduose šilumos kiekis, pagal Džaulio dėsnį, yra tiesiog proporcingas srovės stiprumo kvadratui, tai, sumažinus srovės stiprumą, pavyzdžiui 10 kartų, eenergijos nuostoliai sumažėja 100 kartų.

Mano darbas yra kaip tik apie elektrą, tiksliau apie elektros gavimo šaltinius – elektrines. Trumpai aprašysiu keletą vienų iš svarbiausių Lietuvos elektrinių.

Elektrinių rūšys.Bendri duomenys

Elektros energija gaminama elektrinėse vartojant pirminių šaltinių energiją. Pagal vartojamos energijos rrūšį elektrinės skirstomos į šilumines elektrines (ŠE), hidroelektrines (HE), atomines elektrines (AE), saulės, vėjo ir kitokias.

Šiluminėse elektrinėse pirminis elektros energijos šaltinis yra kuras – nafta, anglis, skalūnai, mazutas, dujos. ŠE ekonominiai rodikliai labai pagerėja, jeigu aušinant agregatus įšilusio vandens energija panaudojama pastatams centralizuotai apšildyti. Tai – termofikacinės elektrinės.

Hidroelektrinėse vandens srauto energija verčiama elektros energija.

HE statyba kainuoja maždaug dešimt kartų brangiau negu tokios pat galios ŠE, bet jos gaminama elektros energija yra pigiausia. Tačiau negalime pamiršti dar vienos problemos: pastačius HE užtvankas vandens lygio skirtumui sudaryti, užliejami nemaži žemės plotai.

Paskutiniais dešimtmečiais visame pasaulyje vis daugiau elektros energijos pagaminama atominėse elektrinėse. Atominis kuras labai brangus: perdirbus vieną toną urano rūdos, gaunami tik penki gramai urano, tinkamo atominiam kurui. Tačiau iiš tų penkių gramų atominiame reaktoriuje pagaminama 112 000 kWh elektros energijos – tiek pat kiek sudeginant penkiolika tonų anglies šiluminėje elektrinėje.

Su elektros energetika susijusios didžiulės gamtosaugos problemos: kaip mažinti šiluminių elektrinių išmetamų į aplinką kenksmingų degimo produktų kiekį, kaip užtikrinti atominių elektrinių saugumą.

Ekonomiškai tikslinga statyti elektrines ten, kur yra dideli pigaus kuro ištekliai, ir gabenti ne kurą, o elektros energiją.

Lietuvos elektrifikacijos pagrindas yra įvežtinis kuras (mazutas, anglis, dujos, tominis). Vietiniai energijos ištekliai – hidroenergija ir durpės – turi tik aantraeilę reikšmę.

Didžiausios Lietuvos elektrinės:

Ignalinos atominė – 2300 MW

Elektrėnų valstybinė rajoninė šiluminė – 1800 MW

Kaišiadorių hidroakumuliacinė – 400 MW

Vilniaus termofikacinė – 360 MW

Mažeikių termofikacinė – 250 MW

Kauno termofikacinė – 212 MW

Kauno hidroelektrinė – 100 MW.

Pirmosios elektrinės Lietuvoje istorija

Pirmoji elektrinė Lietuvoje pradėjo veikti 1892m. ne Vilniuje ar Kaune, o nedideliame Žemaitijos miestelyje Rietave. Tai nebuvo atsitiktinumas – į Rietavą buvo nutiesta ir pirmoji telefono linija Kretinga – Plungė – Rietavas (1882m.), čia XIX a. antroje pusėje veikė muzikos ir agronomijos mokyklos, vykdavo kasmetinės žemės ūkio parodos, buvo rengiami lietuviški Ivinskio kalendoriai. Tos ir visos naujovės atsirado Rietavo dvarininkų Irenėjaus Oginskio ir jo sūnaus Bogdano rūpesčiu. Tai buvo apsišvietę ir veiklūs bajorai, rūpinęsi ne tik žemės ūkiu, bet ir kultūra, rėmę lietuviškų draudžiamų knygų leidimą ir lietuvių tautinį judėjimą.

Sužinojęs apie belgo Z. Gramo (Gramme) išrastą nuolatinės elektros srovės generatorių, Bogdanas Oginskis sumanė tą naujovę pritaikyti Rietave. Elektrinė buvo pastatyta šalia dvaro lentpjūvės, jos įrengimui vadovavo inžinierius M. Ržažauskas. Kaitinant garo katilą, garas suko variklį, o šis – Gramo elektros generatorių, kuris tiekė 110 V įtampą. Elektrinę aptarnavo du darbininkai. 1892m. Balandžio 17d. – per Velykas – elektros lemputės įsižiebė dvaro rūmuose ir parke, vėliau, padidinus elektrinės galingumą, elektra buvo įvesta įį bažnyčią, dvaro ūkinius pastatus ir turtingesnių miestiečių namus. Buvo naudojamos 16 ir 25 žvakių šviesumo elektros lempos..

Tiesiant laidus iš elektrinės į rūmus, žmonės labai stebėjosi, kaip gali būti, kad ugnis degs elektrinėje, o lemputės švies kitam laido gale – rūmuose. Kai lemputės užsižiebė, vieni bandė prie degti pypkes, kiti užpūsti, treti net bijojo prisiartinti. Apšvietus Rietavo bažnyčią, žmonės iš visos Žemaitijos ėjo žiūrėti Rietavo stebuklo.

Elektrinė veikė ligi 1915m., kai karo metu elektros generatorius buvo sugadintas.

1992m. Gruodžio mėnesį Rietave buvo iškilmingai atšvęstas pirmosios elektrinės šimtmetis. ta proga įvyko ir mokslinė konferencija, kurios pabaigoje staiga užgeso elektra – jos dalyviai apgraibomis susirado rūbinėje savo paltus.

Per antrąjį pasaulinį karą beveik visos didesnės Lietuvos elektrinės (Petrašiūnų, Vilniaus, Kauno, Panevėžio) buvo susprogdintos, kitos išgrobstytos. Prieškarinę galią Vilniaus, Petrašiūnų ir Klaipėdos elektrinės pasiekė 1948m. Tuomet energijos gamyba Lietuvoje sudarė 129,7 mln. kWh.

Tikrą Lietuvos energetikos plėtros persilaužimą 1960m. pradėjo Kauno HE, pasiekusi 100 Megavatų galią. ji per metus gamino keturis kartus daugiau elektros energijos negu viso Lietuvos elektrinės prieš karą. Pirmą kartą elektros energijos gamyba ir naudojimas pasiekė milijardą kilovatvalandžių.

1962-1972 metai. Viena po kito paleidžiami naujos – Lietuvos šiluminės elektrinės Elektrėnuose energetiniai blokai. Pasiekiama 1,8 mln. kilovatų galia. 1979m. ši elektrinė tiekė 888 procentus Lietuvoje gaminamos elektros energijos. Elektra atėjo kone į kiekvieną kaimo sodybą.

Devintame dešimtmetyje elektros energijos sunaudojimas mūsų krašte kasmet padidėdavo maždaug milijardu kilovatvalandžių.

Norint užtikrinti pramonės ir žemės ūkio augimą, žmonių buitį komfortą, prireikė naujų energetikos pajėgumų. Atėjo eilė atominiai energetikai: 1975m. Ignalinoje buvo pradėta statyti atominė jėgainė.

Tuo metu elektros energijos deficitas reikalavo sukurti didelį perspektyvų objektą. Iškilo klausimas, kam atiduoti pirmenybę. Hidroelektrinės padėties neišgelbėtų net pastačius vieną galingiausių prie Nemuno Birštono HE, kuri per metus pagamintų apie 700 mln. kWh, ir visas kitas techniškai galimas hidroelektrines, jos būtų nepatenkinusios nė trečdalio elektros energijos poreikio. Statyti dar vieną galingą šiluminę elektrinę? Tačiau šiluminei, ekvivalentiškai dviems AE blokams, reikėtų kasmet sudeginti 4 mln. tonų mazuto. Šis kuras ne tik brangus, bet ir ekologiškai nešvarus.

Buvo nutarta statyti Ignalinos atominę elektrinę kartu su hidroakumuliacine elektrine.

Ignalinos atominė elektrinė. Praeitis ir dabartis

Anksčiau negu atominė bomba buvo sukurtas branduolinis reaktorius (tada vadinamas urano katilu), kuriame buvo realizuota valdoma urano dalijimosi reakcija. reaktoriui nereikėjo gryno 235U izotopo, – pakako gaminio urano (reaktoriuje dalijimasis turi vykti iš lėto, nevirsdamas grandinine reakcija). Sukurti rektorių skatino ne tik energijos poreikis, bet ir galimybė panaudoti jį atominiai bombai gaminti (reaktoriuje 238U, veikiamas neutronų, po keleto radioaktyviųjų

skilimų savaime virsta plutoniu , kuriame taip pat galima dalijimosi reakcija).

Pirmąjį branduolinį reaktorių per keletą metų sukonstravo ir pastatė mokslininkų grupė, vadovaujama E. Fermio.

Pateikiu pirmojo branduolinio reaktoriaus vaizdą:

Slaptumo sumetimais jis buvo įrengtas teniso korte po Čikagos universiteto stadiono tribūnomis, o galia tebuvo tik 200W (taigi jo energijos būtų užtekę vos porai elektros lempučių).

Dabar galingiausia pasaulyje 2300MW galios atominė elektrinė veikia Rytų Lietuvoje prie Drūkšių ežero, vaizdingame Rytų Lietuvos pakraštyje, netoli Baltarusijos ir Latvijos sienos. Tai Ignalinos atominė eelektrinė. Nutarimas Ją statyti buvo priimtas Maskvoje, nepaisant pačios Lietuvos poreikių ar nuomonės. Buvo numanyta pastatyti keturis branduolinius reaktorius, kiekvieną iš jų po 1500MQW galios. Pirmasis reaktorius pradėjo veikti 1983 metų pabaigoje, antrasis 1987m. Įvykus avarijai Černobylio elektrinėje, kur veikė to paties tipo, tik mažesnės galios reaktoriai, ir atsižvelgus į užsienio šalių protestus, trečiojo Ignalinos reaktoriaus statyba buvo sustabdyta ir nebeatnaujinta.Principinė Ignalinos atominės elektrinės veikimo schema yra paprasta:

Ignalinos AE veikimo principas

Svarbiausia reaktoriaus konstrukcijos dalis yra metalo konstrukcijomis apgaubtoje betoninėje šachtoje įįrengtas grafito klojinys su branduoliniu kuru ir strypais – sugėrikliais. Vertikaliose grafitinio klojinio kolonose įrengti technologiniai (kuro), valdymo ir apsaugos sistemos kanalai. Iš viso reaktoriuje yra 1661 kuro, 211 valdymo ir apsaugos, 24 kontrolės ir 156 aušinimo kanalai. Gaubiantis klojinį ssuvirintas cilindro formos gaubtas, perdengtos metaline konstrukcija viršutinė ir apatinė klojinio dalys sudaro hermetišką reaktoriaus ertmę. Siekiant, kad grafitas nesioksiduotų bei šiluma būtų geriau perduodama nuo grafito į technologinius kanalus, ertmė yra užpildyta helio ir azoto mišiniu. Technologiniai kanalai yra vamzdžio konstrukcijos, kurios viršutinė ir apatinė dalys pagamintos iš korozijai atsparaus plieno, o vidurinioji – iš cirkonio lydinio. Į juos įleidžiamos šilumą išskiriančios kuro kasetės. Kiekviena kasetė sudaryta iš dviejų rinklių, turinčių po 18 šilumą išskiriančių elementų. Šilumą išskiriantys elementai – hermetiški cirkonio lydinio vamzdeliai, užpildyti kuro tabletėmis iš urano dioksido.

Siekiant sumažinti jonizuojančiosios spinduliuotės lygį, reaktoriaus ertmė yra apjuosta biologinės apsaugos žiedu, kurį sudarytas iš anglinio plieno, serpentino skaldos, gargždo, betono, smėlio ir vandens.

Reaktoriuje naudojamas branduolinis kuras &– urano dioksidas UO2, įsodrintas iki 2,4-2,6% U235 izotopu su nedidele erbio priemaiša. Jis yra gaminamas iš gamtinio urano.

Supaprastintas RBMK tipo reaktoriaus veikimo principas yra toks: reaktoriaus šerdyje grandininės urano branduolių dalijimosi reakcijos metu išsiskirianti šiluma perduodama reaktorių aušinančiam vandeniui (šilumos agentui), kuris užverda ir dalinai išgaruoja. Susidaręs vandens ir garo mišinys patenka į garo separatorių. Jame vanduo atskiriamas nuo garo. Vanduo pagrindiniu cirkuliaciniu siurbliu grąžinamas į reaktorių. Garas suka turbinas, sujungtas su elektros generatoriumi, gaminančiu elektros energiją. NNesusikondensavusi garo dalis patenka į kondensatorių, po to – į deaeratorių, kuriame vanduo išvalomas nuo cheminių priemaišų, ir grąžinamas į garo separatorių, iš kurio pagrindiniu cirkuliaciniu siurbliu vėl grįžta į reaktorių. Taigi, šilumos agentas cirkuliuoja uždaru kontūru ir yra aušinamas iš natūralaus aušintuvo – Drūkšių ežero.

RBMK tipo reaktoriaus privalumas yra tas, kad branduolinį kurą specialia kuro perkrovimo mašina galima perkrauti nesustabdant reaktoriaus. Iškrautos iš reaktoriaus panaudoto branduolinio kuro kasetės yra aušinamos vandeniu specialiuose baseinuose nustatytą laiką.

Ignalinos AE yra numatyti specialūs elementai ir sistema, garantuojanti elektrinės ir aplinkos apsaugą nuo žalingo jonizuojančiosios spinduliuotės poveikio esant normaliam elektrinės darbui ir kilus avarinėms situacijoms. Ši apsaugos sistema buvo gerokai patobulinta po Černobylio avarijos, o elektrinės galia sumažinta ligi 2300 MW.

Apskaičiuota, kad Lietuvoje dėl branduolinės energetikos veiklos sąlygota gyventojų metinė apšvitos dozė neviršija 1/100 leistinos gyventojams apšvitos dozės ribos.

Ignalinos atominės elektrinės apšvitos rodikliai 2004 m.

Nuo 1997 m. stebima VĮ IAE ir komandiruotų

darbuotojų kolektyvinės apšvitos

dozių mažėjimo tendencija.

Elektrinę numatoma eksploatuoti iki 2004-2007 metų, po to ji turėtų būti uždaryta. gal būt pirmasis, pavojingesnis reaktorius bus uždarytas ir anksčiau.

VĮ IAE ir rangovinių organizacijų darbuotojų

kolektyvinės apšvitos dozės 1997-2004 m.

(vidutiniškai vienam blokui)

Kauno Hidroelektrinė

Kauno HE – didžiausia naudojanti aatsinaujinančius išteklius elektrinė Lietuvoje. Elektrinės pagaminama elektra sudaro daugiau nei 80% visos energijos, gaminamos šalyje naudojant šiuos išteklius. Elektrinė pastatyta ant Nemuno vagos, aukščiau Kauno miesto, 224 km iki Nemuno žiočių.

Kauno HE galingumas yra 90 000 kW (4 agregatai po 22 500 kW). Didžiausia patvanka – 20 m, slėgimo fronto ilgis – apie 1,5 km. Projektinė daugiametė elektros energijos gamyba – vidutiniškai 376 mln. kWh per metus.

Hidroelektrinė pradėta statyti 1956 metais. Jos statybai iškasta ir supilta apie 8,3 mln. kub. m žemių, suklota 252 000 kub. m betono ir gelžbetonio. Užtvenkus Nemuną susidarė 63,5 kv. km Kauno marios. 1959 m. lapkričio 5 d. paleistas pirmasis Kauno HE agregatas, o 1960 m. balandžio 18 d. elektrinė pradėjo veikti visu galingumu. Hidroelektrinės paleidimas turėjo didelę reikšmę Lietuvos TSR energetikai – tuo metu tai buvo didžiausia Lietuvos elektrinė, jos instaliuotas galingumas sudarė 36% visų šalies energetinių pajėgumų.

Šiuo metu elektrinė kasmet pagamina apie 2% Lietuvoje suvartojamos elektros energijos. Kauno HE yra vienintelė Lietuvos energetikos sistemos elektrinė, galinti pati pradėti veikti ištikus visuotinei sistemos avarijai.

Techniniai duomenys

• Kauno HE – tai vagos tipo hidroelektrinė, nutolusi nuo Nemuno žiočių 224 km

• Galia 100,8 MW

• Hidroagregatų skaičius 4

• Statinių keteros altitudė 48 m

• Nominali patvankos altitudė 44 m

• Maksimali ppatvankos altitudė 45,6 m

• Maksimalus vandens pralaidumas 3990 m³/s

Hidroelektrinės konstrukcija

Pirma ir antra žemės užtvankos: aklinos, supiltos iš smėlio ir priemolio, su centriniu branduoliu; ilgis – 912 m, didžiausias statybos aukštis – 19 m

Gelžbetoninis hidroelektrinės pastatas, ilgis – 75,5 m, aukštis – 37,5 m

Gravitacinio tipo vandens nupylimo užtvanka: trys pralaidos su praktinio profilio slenksčiais po 20 m kiekvienas, slėgis – 7 m, bendras ilgis – 79 m

Slenksčio altitudė – 37,0 m, segmentiniai skydai

Maksimalus pralaidumas – 3300 m³/s

Trečia žemės užtvanka: aklina, suplauta iš smėlio, jos ilgis – 464 m, maksimalus aukštis – 26 m

Pagrindiniai energetiniai įrenginiai – turbinos

• PL 20 –661-VB-500 tipo

• Maksimali galia 26 MW

• Maksimalus debitas 190 m³/s

• Patvanka 15,0 m (nuo 13 m iki 20,5 m)

• Apsisukimų skaičius 125 aps./min.

• Menčių skaičius 4

Generatoriai

• VGS – 700/100 – 48 tipo

• Galia 25, 2 MW

• Įtampa 10,5 kV

Svarbiausios hidroelektrinės statybos datos

• 1955 m. spalio mėn. – statybos pradžia

• 1959-07-10 – užtvindyta dauba

• 1959-07-19 – užtvenkta Nemuno vaga

• 1959-11-05 – paleistas pirmasis agregatas

• 1959-12-23 – paleistas antrasis agregatas

• 1960-02-26 – paleistas trečiasis agregatas

• 1960-04-18 – paleistas ketvirtasis agregatas

Svarbu:

Kauno HE yra vienintelė Lietuvos energetikos sistemos elektrinė, galinti pati pradėti veikti ištikus visuotinei sistemos avarijai. Ji yra svarbiausias elektros šaltinis energetikos

sistemai įjungti po visuotinės avarijos ar sistemos susidalijimo. Nepaisant nedidelės galios, Kauno HE – išskirtinis generuojantis šaltinis, užtikrinantis Lietuvos energetikos sistemos patikimumą. Kauno HE pagaminta elektra tiekiama į 110 kV įtampos tinklą.

Pakankamas Kauno HE techninis lygis palaikomas einamųjų ir kapitalinių remontų metu, keičiant ar remontuojant kai kuriuos įrenginių ar sistemų mazgus. Nacionalinėje energetikos strategijoje numatyta, kad iki 2007 metų Kauno hidroelektrinė turi būti atnaujinta.

Išvados:

Džiaugiuosi, kad šiandien visame pasaulyje vis daugiau dėmesio skiriama aplinkos apsaugai. Tiek ekonominis, tiek socialinis pprogresas priklauso nuo aplinkos būklės, racionalaus gamtinių išteklių naudojimo, visuomenės aplinkosauginio švietimo. Ūkio plėtra turi remtis aplinkos apsaugos principais.

Šio savarankiško darbo tikslas buvo supažindinti su didžiausia Lietuvos elektrine – Ignalinos atomine elektrine, ir svarbiausia hidroelektrine Lietuvoje- Kauno hidroelektrine.

Šiuo metu svarstoma statyti naujas elektrines, ypatingai daug projektų yra kuriama del hidroelektrinių statybos. Manau kad hidroenergija bus naudojama našiai tik tada, kai investuotojas į šiuos projektus gaus tapačias finansines paskatas už išvengtus išorinius kaštus, kurie susidaro deginant organinį kurą. Reikia jjuos išmokti įvertinti pinigine išraiška įtraukiant išorinius elektros gamybos kaštus į jos kainą ir mokant HE investuotojui subsidijas, lygias skirtumui tarp tikrų elektros gamybos kaštų ir šalyje taikomų aplinkosaugos mokesčių už taršą.

Asmenys, priimantys sprendimus, turi numatyti globalines pasekmes (kol kkas buvo vertinama tik vietinė HE įtaka), kaip “rūgštūs” krituliai ir ypač globalinis atšilimas, kaip lemiamas nustatant energetikos nacionalinę strategiją, vandens išteklių, žemių naudojimo gaires. Šios problemos turi būti adresuotos politiniam sprendimui, nes yra apibrėžiamos moksliniu pagrindu.

Naudotos literatūros sąrašas

• “Fizika humanitarams” – Romualdas Karazija, Vilnius 1997m.

• “Elektrotechnika“ – S. Masiokas, Kaunas 1994m.

• Interneto naršykle www.google.lt

• LŽŪU doc. P.Punio metodinė medžiaga.