Mi az az első dolog, ami valakinek eszébe jutna, ha egy beszélgetés során fölmerülne az erőmű szó?
Esetleg egy hatalmas körbekerített terület? Egy végeláthlan terület, ami óriási kocka alakú épületekkel, iszonyú hosszú csövekkel és istentelenül nagy kéményekkel van telezsúfolva? Illetve, hogy a kémények közül valamely egy nagyon magas, füstölgő, színezett oszlopszerűség, a többi pedig valami elfuserált hengerre akarna hajazni?
És íme a tipikus erőmű
Nos igen, a köztudatban valahogy a fönt látható kép alakult ki az erőművekről. Legfőképp az atomerőművekkel szokás őket összekapcsolni, de az ilyen kémények ugyanúgy megtalálhatók a hőerőműveknél is. Környezetvédelmi tüntetéseknél gyakran ábrázolják az ilyen formájú füstölgő kéményeket a környezetszennyezés szimbólumaként.
Pont nem a szennyező kémények előtt tüntetnek
Pont ezeknek a kéményeknek viszont semmi közük nincs a környezetszennyezéshez. A füst, amit magukból kibocsátanak ezek a kémények, az valójában vízgőz. Az elfuserált hasáb pedig hivatalos nevén hiperboloid néven létezik és hűtőtoronyként funkcionál a gyakorlatban. Pontosabb néven Heller-Forgó féle légkondenzációs hűtőberendezésként létezik a szakzsargonban. Nem mellesleg az újrafelhasználást biztosítja. Emellet magyar találmányról van szó.
Először is tisztázzuk: Hogyan is működik egy erőmű?
Egy hőerőmű az esetek többségében általában a fűtőértékkel rendelkező anyagok elégetésével tesz szert energiára. A kinyert energia magas hővel rendelkezik, amellyel vízmelegítést kezd meg a rendszer. A vízmelegítés hatására vízgőz keletkezik, amely turbinákat hajt meg a turbinák pedig az elektromos áramot szolgáltató generátorokat hajtják meg, ami által biztosított az energiaellátásunk. Viszont nyilvánvalóan úgy lenne megoldható a gazdaságos működés, ha a fáradt gőzt valahogy vissza lehetne vezetni a rendszerbe.
Ehhez a fáradt gőz előbb le kell hűteni, hogy folyékony formájában újra fel lehessen hevíteni. A hűtést vízzel vagy levegővel is meg lehet oldani.
Az eljáráshoz két magyar neve is kapcsolódik, Heller László és Forgó László. A szakirodalom az ő nevükhöz köti a funkcióképes hőcserélőt. Az ő rendszerük két fő alkotóelemből áll, a keverőkondenzátorból és a hűtővíz visszahűtését végző apróbordás hőcserélőből. Maga a hűtés pedig a hiperboloid torony alatt játszódik le a termodinamika első és második főtételét felhasználva.
A rendszer lényege, hogy a generátort meghajtó fáradt gőzt hidegebb környezetbe vezetik, amelyet a rendszer aljában levő hidegebb vízből áramló hideg levegő és a hűtőbordák adnak. A hűtés legfőbb része a hűtőbordáknál következik be, amely által a vízgőz lecsapódik és újra melegítendő hidegvízként funkcionál. Ezáltal az erőművi körfolyamatot újra meg lehet ismételni.
A Heller-Forgó berendezés
Nyilván fölmerül a kérdés: miért van szükség ennél a folyamatnál egy akár 200 métert is elérő különleges formájú kéményre? A válasz eléggé egyszerű, a kéményre a termodinamika második főtétele miatt, a kémény formájára pedig a kémény szerkezeti jellemzői miatt van szükség.
A termodinamika első főtétele szerint a rendszer belső energiáját vagy munkavégzéssel, vagy hőközléssel lehet megváltoztatni. Viszont a második főtétel világosít fel minket arról, hogy olyan nem létezik, hogy a termodinamikai körfolyamat teljesen reverzibilis legyen. Veszteség mindig keletkezik.
Ennek köszönhetően a Heller-Forgó berendezésben is történik energiaveszteség. Nyilvánvalóan a főtételnek megfelelően 100%-ban nem lehet a fáradt gőzt teljesen újra-hasznosítani. Emiatt van szükség a rendszerben a ventilátorra, ami elvezeti a gőzfelesleget. A toronyra pedig pont abból a célból van szükség, hogy a felhasználatlan gőzt minél feljebb irányítsa.
Emiatt kell egy nagyon magas és egy nagyon széles átmérőjű kéményt bevonni a rendszerbe. Az akár 150 méteres magasságot és a 100 méter átmérőt meghaladni tudó toronynak költséghatékonyság szempontjából vékony falakat terveznek. A toronynak magasnak kell lennie, mivel a gőznek találkoznia kell a hidegebb közeggel. Mindezt úgy, hogy közben ellenáll az olyan természeti tényezőknek is, mint a kisebb-nagyobb széllökések, vagy a saját súlya.
A henger alakú hűtőtoronynál az előbb felsorolt környezeti tényezők jobban tudnak hatni, tehát nagyobb az esély az instabilitásra, így a rendszer jobban ki van téve annak a kockázatnak, hogy összedől. A hiperboloid forma viszont orvosolni tudja az effajta problémákat, mivel formájából adódóan jobban képes megtartani a szerkezetet. Ennek bizonyítása szuperhosszú mechanikai számításokat jelent, akit jobban érdekel a téma, száméra ez az angol nyelvű videó is tud információt szolgáltatni (én is ez alapján írtam a cikkem :)) https://www.youtube.com/watch?v=tmbZVmXyOXM&t=692s.
pecsig