Топлоелектрическа централа

ТЕЦ Република - гр. Перник.

Топлоелектрическа централа или топлоелектроцентрала (съкратено ТЕЦ) е електрическа централа, при която чрез водна пара под налягане се задвижват турбини и се произвежда електричество. Понякога също се произвежда и гореща вода или пара за домашна или индустриална употреба. Водната пара в ТЕЦ се произвежда чрез горенето на въглища, природен газ или друго изкопаемо минерално гориво.

Име и История

Част от немска турбина Сименс.

Първата модерна електроцентрала в света е построена през 1882 г в Манхатан от Томас Едисън (Pearl Street Station). Тя е произвеждала два типа енергия: електрическа и топлинна. На английски, този вид комбинирано производство на енергия се нарича "cogeneration" или "combined heat and power" (CHP), а централите се наричат "CHP plant" (на български - "Централа с комбинирано производство" или "когенерационна централа").

От английското понятие за комбинирана топлинна и електрическа енергия идва руската дума "Теплоэлектроцентраль" или ТЭЦ (тъй като първите подобни централи в Източна Европа са били в Съветския съюз), откъдето идва и българското Топлофикационна Електрическа Централа, Топлоелектроцентрала или ТЕЦ. Така, в битието си, в съкращението "ТЕЦ" са свързани двете понятия за ток + топло.

Тези централи са били на базата на изкопаеми горива. В ранните години, такива централи са се строили само в големите градове (или в непосредствена близост до тях) за да може да се оползотвори максимално произведена енергия, като не се губи топлинна енергия по трасето. По-късно, когато потреблението на електроенергия нараства, започват да се строят същите, но вече по-големи и съответно по принуда извънградски централи. Тяхната цел вече е била само електроснабдяване. Тогава понятието за "топлофикация" отпада от общото понятие за "ТЕЦ", но тъй като принципа на работа е същият (тоест, все са пароцентрали), името "ТЕЦ" все пак си остава (напр. централите в комплекс Марица изток). Така, частицата "топло-" постепенно си губи значението за "градско отопление" и придобива погрешно тълкуване - като за топлата пара, която задвижва турбините в пароцентралата. Всъщност, обаче, не само ТЕЦ-овете, а повечето видове електроцентрали, включително АЕЦ и повечето видове слънчеви електроцентрали, ползват водна пара като двигател на турбините.

Поради тази причина, думата ТЕЦ вече придобива няколко свързани, но все пак различни значения :

- централи :

• централа с комбинирано производство или когенерационна електроцентрала – оригиналното понятие
• електроцентрала на база изкопаемо гориво или конвенционална електроцентрала ^[3]

• погрешно обяснение на понятието отоплителна централа (вж. по-долу)
• погрешно тълкуване на думата пароцентрала, каквато е всяка една централа задвижвана от водна пара, вкл. ТЕЦ, АЕЦ и др.

- подстанции :

• квартална топлоенергийна подстанция
• абонатна топлоенергийна подстанция в (мазето на) жилищна кооперация

- понятия :

• градско отопление (топлофикация)
• парно отопление в жилище/жилищна кооперация

Последните две понятия водят до това в началото на зимата да се казва, че се "пуска ТЕЦ-а" - т.е. парното отопление - в градовете, а после и по местности/сгради; същевременно, самите топлоелектрически централи работят не само целогодишно, ами и денонощно, тъй като те непрекъснато произвеждат и ток, и топла вода .

Когенерация

Много пароцентрали на база изкопаемо гориво, особено тези в населени места, всъщност са "централи с комбинирано производство на електрическа и топлинна енергия" - като например ТЕЦ София.

Този вид когенерационни електроцентрали са по-ефективни, тъй като използват отпадъчната топлинна енергия от производството на ток (която много електроцентрали просто изхвърлят през охладителните си кули) за отопляване на околните местности. През подземни топлопроводи може да се снабдява топлинна енергия в радиус от няколко километра. (Количеството пара изхвърлено от охладителните кули на когенерационни централи е много по-малко, отколкото на други видове пароцентрали, тъй като голяма част от топлинната енергия се оползотворява.)

В днешно време количеството произведено електричество в когенерационни централи по-скоро е вторично на, и зависи от, производството на топлинна енергия, отколкото обратното: за много ТЕЦ-ове, особено в България, (защото законодателството така определя) е по-точно да се каже, че -

"парата, която се произвежда за отопление също се използва и за електропроизводство"

отколкото да се каже, че -

"отпадъчната пара от електропроизводството се използва за отопление",

както е било в битието на когенерацията. Това е защото вече съществуват много мощни централи с единственото предназначение да произвеждат електроенергия, докато повечето когенерационни централи са с основното предназначение да снабдяват топла вода и парно отопление. (Например, към 2007 г, ТЕЦ София има осем парогенератора с обща мощност 1 700 МВт(т) и четири турбогенератора с обща електрическа мощност 125 МВт(е); същевременно, инсталираната електрическа мощност на ТЕЦ Варна е 1 260 МВт(е).)

Тригенерация

Освен когенерационните, съществуват и тригенерационни (trigeneration или combined cooling, heating, and power generation - CCHP) централи, които освен отопление, също така снабдяват и охлаждащ въздух за климатични инсталации, като например нюйоркската КонЕд.

Законодателство

Поради по-високата си енергийна ефективност, според чл.33 на Закона за Енергетиката , такива когенериращи централи (както и централи използващи възобновяеми енергийни източници като вода, вятър, слънце и т.н.) се облагат с "преференциални цени", т.е. те могат да продават произведеното си електричество на НЕК за по-скъпо, тъй като по-малко вредят на околната среда.

Разликата в цената е голяма: към 2007 г, НЕК купува ток от когенерационните централи на Топлофикация София и Топлофикация Сливен за 107 лв/МВтч и 149 лв/МВтч; същевременно, от обикновените пароцентрали ТЕЦ Бобов Дол и ТЕЦ Марица-Изток II НЕК купува ток за два до четири пъти по-ниски цени, а именно за 55 лв/МВтч и 35 лв/МВтч. (В сравнение, цените за атомната енергия са още по-ниски: от АЕЦ Козлодуй НЕК купува ток за 13 лв/МВтч (вж. dker.bg и [4]), тъй като това енергийно производство се счита за най-вредно за околната среда.)

История

В България

Първата електроцентрала в България е ВЕЦ Панчарево, построена през 1900 г. с капацитет 1,72 МВт, за да снабдява София с електроенергия.

През 1944 г. в България е имало 117 предимно малки, местни електроцентрали, с общ капацитет 130,5 МВт и общо годишно производство 310 800 МВтч. От тях, най-мощната централа е ТЕЦ Курило с капацитет 15 МВт. (Най-мощният ВЕЦ е бил на р. Въча, с капацитет 7 МВт, а най-големият дизелов генератор: Мадан – 1,2 МВт.) Тези електроцентрали са снабдявали 13% от всичките населени места в страната или 40% от населението. През 1938-39 г, потреблението на глава на населението е било 42 кВт (сравнено с 230 кВт средно в света, и 500-800 кВт в "най-развитите европейски държави" ).

ТЕЦ София се строи през 1949 г., за да снабдява столицата с електроенергия; през 1955 г, той започва да снабдява и топлинна енергия (вж. по-долу).

През 1982 г в страната има в изправност 234 електроцентрали с общ капацитет 9 499 МВт и общо годишно производство 40 135 000 МВтч (152 пъти повече отколкото през 1939 г ). От тези, 140 са ТЕЦ-ове (с общ капацитет 5 844 МВт и годишно производство 26 660 000 МВтч), 87 – ВЕЦ-ове (1 895 МВт – 3 049 000 МВтч) и един АЕЦ – Козлодуй (1 700 МВт – 18 746 000 МВтч). Общото производство се равнява на 4.5 МВтч на глава от населението.

От общата произведена електроенергия, 2 711 000 МВтч се изнасят общо през 1982 г. за Турция, Югославия и Гърция.

Централи

Обяснение за функционирането + диаграми: de: Dampfkraftwerk; Thermal power station

Нужно е точно обяснение тук, нещо от рода на:

{ Функционирането на почти всички електроцентрали на база изкопаемо гориво е подобно: въглищата или газта се горят в... ... ... като загряват водата във водогрейните котели?.

Тази вода се превръща в пара, която задвижва турбогенераторите, след което влиза в градската мрежа (в ТЕЦ), или направо влиза в градската мрежа (за отопление – в ОЦ), или се връща в централата за допълнително ползуване (във всякакви други пароцентрали . При ТЕЦовете с комбинирано производство, първо се произвежда ток след което, вместо да се охлажда водата и използва наново за ток, влиза в топлофикационната мрежа. }

Когенерационни централи

Официално наричани централи с комбинирано производство на електрическа и топлинна енергия , тези ТЕЦ-ове разпределят произведената от тях пара из околните местности чрез подземни "магистрали".

В България централите, произвеждащи топлинна енергия са собственост на топлофикационните дружества в даден град. Тези дружествата имат лицензии за производството и на топлинна, и на електрическа енергия от централите с комбинирано производство, обаче по закон нямат правомощия над електрическата. Съответно те са длъжни да я продават на НЕК, откъдето тя се разпределя из държавната мрежа.

Голямата положителна точка на когенерационните централи за клиентите, особено с помощта на по-високите продажни цени на електроенергията е, че могат да се спазват по-ниски цени на топлинната енергия (ако правилно се ръководи дружеството).

Централи произвеждащи само електроенергия

Тези централи работят на същия принцип като всеки друг ТЕЦ, с единствената разлика, че произведената от тях ненужна пара изцяло се изхвърля в атмосферата, а не се използва за топлофициране на населени места. Пример за такива са централите в Комплекс Марица-Изток.

Кондензационна централа

Кондензационните централи са подкатегория на пароцентралите, в които става по-ефективно производството на електроенергия чрез ползуването на кондензатор (англ. surface condenser).

вж. също: ru: парогазовая установка, en: combined cycle, en: combined gas and steam

Отоплителна централа

Поради отоплителните функции на повечето централи, особено тези в големите градове, думата "ТЕЦ" в българския език също е станала синоним и за по-ограничените отоплителни централи (ОЦ). Тези централи произвеждат само топлинна енергия за топла вода и парно отопление; те нямат турбогенератори, с които да произвеждат ток.

Отоплителните централи на външен вид са подобни на ТЕЦ-ове, но се различават по това, че нямат охладитени кули (дебелите комини), тъй като произведената от тях пара изцяло се оползотворява за отопление.

Пример на такава централа е ОЦ Земляне в софийския жк Красна Поляна, която повечето хора обичайно, макар и неправилно, наричат "ТЕЦ Земляне".

Характеристика

Отоплителните централи са енергийно неефективни, тъй като те не оползотворяват всичката си произведена енергия. В западния свят такива централи са строени (най-вече през 19-ти век), защото топлофикационните компании строящи ги (напр нюйоркската ConEd) са били (и все още са) частни дружества, занимаващи се само с градско отопление, докато отделно частно дружество е снабдявало електроенергия.

В Източна Европа, където ОЦ-овете са били държавна собственост, не им се е добавяло електрогенерираща мощност поради няколко причини:

• вече е имало достатъчно електрическо производство в източноевропейските страни (особено в България, където ток се е изнасял за чужбина). Също така, потреблението на ток е било много по-ниско, отколкото е днес;
• и токът, и отоплението са били изключително евтини. Правителствата са нямали нужда от когенерация, която да осигурява ниски цени на енергетиката. Не е предвидено, че ще настъпят капитализъм и приватизация, които ще доведат до голям скок в цените и на двата продукта;
• не е предвидено, че през 21-ви век светът ще навлезе в енергийна криза, нито че ще бъде силно застрашена околната среда, предизвиквайки нуждата от обновяеми и ефективни начини на енергийно производство.

ВОЦ

Освен ОЦ-ове, също така има и по-малки 'временни отоплителни централи' - ВОЦ, които се използват когато има по-високо потребление на топлинна енергия, основно през зимните месеци. В София има девет ВОЦ-а. Общо погледнато, един ВОЦ има около една-десета от инсталираната топлинна мощност на един ОЦ.

Охладителни кули

През охладитените кули (ru)(en) се изхвърля ненужната топлинна енергия от електроцентралата. (Не се изхвърля самата пара, която задвижва турбините, ами парата от водата, която охлажда турбогенераторите; парата в самите генератори трябва да си остава гореща.)

При когенерационните ТЕЦ-ове няма много ненужна пара, защото топлинната енергия, нужна за градско отопление е точно изчислена и съответно оползотворена. Потреблението на електроенергия обаче понякога надхвърля това на топлинна енергия, например през летния сезон. Тогава по-малко топла вода е нужна за разпределение из града. Съответно ненужната топлина се изхвърля и същата, вече охладена вода, се използва отново в централата за охлаждане на турбогенераторите.

Топлофикация

Основна статия: Топлофикация

Думата ТЕЦ понякога се използва със значението "топлофикация". Топлофикация, или градско отопление, се нарича системата, при която гореща вода (както и пара, нужна за някои индустриални цели) се снабдява през подземни тръби от топлофикационна електрическа централа на околните до нея местности в радиус, който може да достигне десетина километра.

Списък на ТЕЦ-овете в България

Следва списък на някои от най-големите централи използващи изкопаемо гориво в България с обща инсталирана мощност над 100 мегавата:

Някои от най-големите ТЕЦ-ове в България :

Име	Град/ Община	Електроенергия – инсталирана мощност (MW)	Електроенергия – годишно производство (MWh)	Топлинна Енергия – инсталирана мощност (MW)	Топлинна Енергия – годишно производство (MWh)	Основно гориво	Въведен в експлоатация	Собственик *	Уебсайт	Бележки
ТЕЦ Марица Изток II	общ. Раднево	1 576 [5]	8 240 000 (2009)	-	-	Лигнитни въглища	1966 г.	БЕХ	tpp2.com	Двата комина на централата, високи 325 м (по-високи от Айфеловата кула), са най-високите постройки в България.
ТЕЦ Варна	общ. Белослав	1 260	3,730,000 (2007) [6]	-	-	Антрацитни въглища	1968 г.	ЧЕЗ(en)	varna-tpp.com	Предвидена е допълнителна мощност от 880 МВт [7]
ТЕЦ Марица Изток III	общ. Гълъбово	908 [8]	200,000 (2003)[9]	-	-	Лигнитни въглища	?	Контур Глобал (73%) НЕК (27%)	contourglobal.com nek.bg
ТЕЦ AES Гълъбово	Старозагорска област	670		-	-	Лигнитни въглища	2011г	“Ей И Ес - България”
ТЕЦ Бобов Дол	Общ. Бобов Дол	630	2,300,000 (2001)	-	-	Кафяви въглища	1973 г	“Консорциум Енергия”	tecbd.com
ТЕЦ Марица Изток I	общ. Гълъбово	500	?	?	?	Лигнитни въглища	1962 г	Брикел	brikel-bg.com	ТЕЦ-ът произвежда и топлинна енергия, която се ползва за производство на брикети.
ТЕЦ Русе Изток	гр. Русе	400	530 000 (2003)	1 300	?	природен газ	1964 г.	Топлофикация Русе	toplo-ruse.com	Словенске електрарне, Словения – 51%, Мечел Интернешънъл, Швейцария – 49%.
ТЕЦ Нефтохим	общ. Бургас	200 стр.2html	?	?	?	?	1960 г.	Лукойл Нефтохим Бургас	neftochim.bg	ТЕЦ-ът се намира на територията на нефтозавода и се използва изцяло от него.
ТЕЦ София Изток	гр. София	186	(1,000,000)**	2 000	(7,000,000)**	природен газ	1964 г	Топлофикация София	toplo.bg	Централата използва 156 МВт от общата си мощност. ** ОБЩО производство за Топлофикация София [2 ТЕЦа + 2 ОЦа]
ТЕЦ София	гр. София	125	(1,000,000)**	1 730	(7,000,000)**	природен газ	1949 г	Топлофикация София	toplo.bg	ТЕЦ София е най-старият ТЕЦ в България.
ТЕЦ Кремиковци	р-н Кремиковци, гр. София	112 [10][11]	~ 440,000	?	?	?	1963 г	Кремиковци АД	kremikovtzi.com	ТЕЦ-ът се намира на територията на металургичния комбинат "Кремиковци" и се използва изцяло от него.
ТЕЦ Република	гр. Перник	105	400 000 (2001)	460 [12]	370 000 (2006)	въглища (газ) [13]	1951 г.	Топлофикация Перник	toplo-pernik.com

* Забележка: Посочени са собствениците на лицензиите за електропроизводство; собствениците на самите централи в някои случаи са различни.

Като база за сравнение, следват данните за АЕЦ Козлодуй и за ПАВЕЦ Чаира (един от най-големите ВЕЦ-ове в България) :

Име	Град/Община	Електроенергия – инсталирана мощност (MW)	Електроенергия – годишно производство (MWh)	Топлинна Енергия – инсталирана мощност (MW)	Топлинна Енергия – годишно производство (MWh)	Основно гориво	Въведен в експлоатация	Собственик *	Уебсайт	Бележки
АЕЦ Козлодуй	гр. (общ.?) Козлодуй	2 000	16 000 000	(топлоф - гр.Козлодуй?)?	?	обогатен уранов двуокис [14] - (1)(2)(3)	1974 г	Държавна собственост	kznpp.org	* четири реактора с обща мощност 1 760 МВт са затворени през 2002 г и 2006 г като част от предприсъединителните условия на България към ЕС. АЕЦ Козлодуй произвежда 34 % от общата електроенергия произведена в България. [15]
ПАВЕЦ Чаира	Общ. Белово	864	277 000	-	-	водна сила (en)	?	НЕК	nek.bg	ПАВЕЦ-ът е част от каскадата Белмекен-Сестримо-Чаира.

Вижте също

• Пароцентрала
• ТЕЦ Марица изток 2