دی
نیروگاه ها و انواع آن
یک نیروگاه یا یک نیروگاه تولیدی ، در واقع یک مکان صنعتی‌است که برای تولید و توزیع نیروی برق در مقیاس انبوه ، معمولاً در رنج چند هزار وات استفاده‌می‌شود. ، به دلیل نیازهای نیروگاه مانند نیاز به زمین و آب زیاد ، به همراه چندین محدودیت عملیاتی مانند دفع زباله و غیره، نیروگاه ها معمولاً در مناطق غیر شهری یا چند کیلومتری شهرها یا مراکز بار ایجادمی‌شود.
به‌همین دلیل ، یک ایستگاه تولید برق نه تنها باید درای راندمان بالا باشد بلکه نیازدارد که نیرو در کل مسافت به طور مؤثر منتقل‌شود و به همین دلیل‌است که پست‌های ترانسفورماتور برای تنظیم ولتاژ انتقال نیز به عنوان یک قطعه جدایی ناپذیر از نیروگاه‌ها تبدیل‌می‌شود.
بااین وجود ، در مرکز آن تقریباً همه ایستگاه‌های تولید برق دارای یک ژنراتور AC یا یک آلترناتور هستند که در اصل یک دستگاه دوار است‌که برای تبدیل انرژی از حالت نیروی مکانیکی (توربین چرخشی) به نیروی الکتریکی با ایجاد حرکت نسبی بین یک میدان مغناطیسی که رابط این دو است‌استفاده‌می‌کند.
منبع انرژی مورد استفاده برای چرخاندن شافت ژنراتور بسیار متفاوت‌است و عمدتا به نوع سوخت مصرفی آن بستگی‌دارد.
انواع نیروگاه
یک نیروگاه بسته به نوع سوخت مصرفی می‌تواند انواع مختلف داشته‌باشد. ازآنجاکه به منظور تولید زیاد انرژی ، فقط نیروگاه‌های حرارتی ، هسته ای و هیدرولیکی قابل استفاده‌هستند ، بنابراین یک ایستگاه تولید برق‌می‌تواند به طور گسترده در 3 نوع ذکرشده در بالا طبقه‌بندی‌شود. بگذارید با جزئیات بیشتر به انواع این ایستگاه‌های برق‌بپردازیم.
نیروگاه حرارتی
یک نیروگاه‌حرارتی یا یک نیروگاه حرارتی با ذغال سنگ ذغال سنگ یا گاز‌است که مرسوم‌ترین روش تولید برق با راندمان مناسب‌است.
از ذغال سنگ یا گاز به عنوان سوخت اصلی برای جوشاندن آب موجود در بخار گرم‌شده برای چرخاندن توربین بخار استفاده‌می‌کند. توربین بخار سپس به صورت مکانیکی به یک روتور مولد وصل میشود ، چرخش آن منجر به تولید نیروی الکتریکی‌می‌شود. به طور کلی در هند ، زغال سنگ قیر یا ذغال قهوه ای به عنوان سوخت دیگ بخار استفاده‌می‌شود که دارای محتوای فرار از 8 تا 33 درصد و میزان خاکستر 5 تا 16 درصد‌است. برای تقویت راندمان حرارتی نیروگاه ، از زغال سنگ در دیگ بخار به شکل پودر شده‌استفاده‌می‌شود.
البته در ایران به علت وجود منابع گاز معمولا از گاز به عنوان سوخت نیروگاه حرارتی استفاده‌می‌کنند.
درنیروگاه حرارتی با ذغال سنگ ذغال سنگ ، بخار با فشار بسیار زیاد در داخل دیگ بخار با سوزاندن زغال سنگ پودرشده به دست‌می‌آید. سپس این بخار در یک هیتر خیلی قوی تا دمای بسیار شدید گرم‌می‌شود. این بخار فوق العاده گرم پس از آن مجاز به ورود به توربین‌است ، زیرا پره های‌توربین با فشار بخار چرخانده‌می‌شوند.
توربین به صورت مکانیکی با ژنراتور به گونه ای کوپل‌شده‌است که روتور آن با چرخش پره های‌توربین چرخانده‌شود. پس از ورود به داخل توربین ، فشار بخار ناگهان کاهش‌می‌یابد و منجر به افزایش حجم بخارمی‌شود. پس از انتقال انرژی به درون روتورهای توربین ، بخار از پره های توربین به داخل کنانسور بخار رانده‌می‌شود. درکندانسور ، آب سرد در دمای محیط با کمک پمپ گردش‌می‌کند که منجر به تراکم بخار مرطوب کم فشار‌می‌شود.
سپس این آب چگالش شده بیشتر به گرم کن کم فشار تغذیه‌می‌شود که بخار فشار کم باعث افزایش دمای آب ورودی میشود و این سیکل مجدداً در فشار بالا گرم‌می‌شود. این روش اصلی کار یک نیروگاه حرارتی را تشریح‌می‌کند.
مزایای نیروگاه‌های حرارتی
- سوخت ذغال سنگ استفاده‌شده ارزان تراست.
- هزینه اولیه نسبت به سایر ایستگاه‌های تولید کمتراست.
- به فضای کمتری نسبت به نیروگاه‌های برق آبی احتیاج‌دارد.
مضرات نیروگاه‌های حرارتی
- به دلیل تولید دود ، جو را آلوده می‌کند.
- هزینه جاری نیروگاه بیش از نیروگاه‌آبی‌است.
مقالات مرتبط:
نیروگاه حرارتی چیست و چگونه کار می کند
نیروگاه هسته‌ای
ایستگاه‌های تولید انرژی هسته‌ای از جهات بیشتری شبیه به ایستگاه‌های حرارتی‌هستند. با اینحال ، استثنا دراینجاست که از عناصر رادیواکتیو مانند اورانیوم و توریم به عنوان سوخت اصلی به جای زغال سنگ استفاده‌می‌شود. همچنین در یک ایستگاه هسته‌ای کوره و دیگ بخار راکتور هسته‌ای و لوله‌های مبدل حرارتی جایگزین‌می‌شوند.
برای فرآیند تولید انرژی هسته‌ای ، سوخت های رادیواکتیو ساخته شده‌اند تا در درون راکتورهای هسته‌ای واکنش شکافتی داشته باشند. واکنش شکافت ، مانند یک واکنش زنجیره کنترل شده پخش میشود که با مقدار بی سابقه‌ای از انرژی تولید شده همراه است ، که به صورت گرما آشکار میشود. سپس این گرما به آبهای موجود در لوله های مبدل حرارتی منتقل‌می‌شود. در نتیجه بخار فوق العاده گرم در دمای بسیار بالا تولید می شود. پس از اتمام فرآیند تشکیل بخار ، فرآیند باقیمانده دقیقاً شبیه نیروگاه حرارتی‌است ، زیرا این بخار باعث چرخش پره های توربین برای تولید برق‌می‌شود.
مقاله مرتبط:
نیروگاه هسته ای چیست و چگونه کار می کند
نیروگاه برق آبی
در نیروگاه‌های آبی برق از انرژی آب در حال ریزش برای چرخش توربین‌استفاده‌می‌شود که به نوبه خود ژنراتور را برای تولید برق‌می‌چرخاند. باران در حال سقوط بر روی سطح زمین نسبت به اقیانوس‌هایی که به سمت آن آب جریان می‌یابد ، انرژی بالقوه دارد. این انرژی در جایی که آب مثلا پشت یک سد در یک فاصله عمودی قابل ملاحظه قرارمی‌گیرد به عنوان نیرو به شافت ژنراتور اعمال‌می‌شود. بنابراین ، قدرت هیدرولیک یک انرژی تجدید پذیر به طور طبیعی در دسترس‌است که توسط معادله زیر تعریف‌می‌شود
P = gρ QH
که
G شتاب به دلیل گرانش‌است و مقدار آن برابر با 9.81 m/sec 2
ρ چگالی آب = 1000 کیلوگرم بر متر مکعب
H ارتفاع ریزش آب‌است.
این نیرو برای چرخش شافت ژنراتور ، برای تبدیل آن به انرژی الکتریکی معادل‌استفاده‌می‌شود.
نکته مهمی که باید به آن توجه‌داشت‌این‌است که نیروگاه‌های برق نسبت به همتای گرمایی یا هسته‌ای خود از ظرفیت بسیار کمتری برخوردارهستند. به همین دلیل از نیروگاه‌های آبی به طور کلی در برنامه ریزی با ایستگاه های حرارتی‌استفاده‌می‌شود تا بار را در ساعات پیک تامین‌کنند. آنها به نوعی به نیروگاه حرارتی یا هسته ایکمک می‌کنند تاانرژی را در دوره های اوج ساعت به طور موثر تأمین‌کند.
مزایای نیروگاه برق آبی
- به سوخت نیاز ندارد ، از آب برای تولید انرژی الکتریکی‌استفاده‌می‌شود.
- تولید انرژی مرتب و تمیز‌است.
- ساخت و ساز ساده‌است ، نگهداری کمتری مورد نیازاست.
- به آبیاری و کنترل سیل نیز کمک می‌کند.
مضرات نیروگاه برق آبی
- شامل هزینه‌های بالای سرمایه به دلیل ساخت سداست.
- در دسترس بودن آب به شرایط آب و هوایی بستگی‌دارد.
- به دلیل اینکه نیروگاه آبی در مناطق کوهستانی قراردارد ، نیاز به هزینه انتقال بالایی‌دارد.
انواع تولید برق
همانطور که در بالا گفته‌شد ، بسته به نوع سوخت مورداستفاده ، ایستگاه‌های تولید برق و همچنین انواع تولید برق طبقه بندی می‌شوند. بنابراین 3 طبقه بندی اصلی برای تولید برق در مقیاس بزرگ و منطقی عبارتند از:
1.تولید برق حرارتی.
2.تولید برق با انرژی هسته‌ای.
3.تولید برق با نیروگاه آبی.
جدای از این‌انواع اصلی تولید برق ، مامی‌توانیم برای ارائه مطالبات گسسته، به تکنیک های‌تولید مقیاس کوچک نیز متوسل‌شویم. اینها معمولاً به عنوان روش‌های جایگزین یا انرژی غیر متعارف تولید برق شناخته می‌شوند و می توانند به عنوان‌های زیر طبقه بندی‌شوند:
1.تولید برق خورشیدی. (استفاده از انرژی خورشیدی موجود)
2.تولید برق زمین گرمایی ژئو ترمال. (انرژی موجود در پوسته زمین)
3.تولید برق جزر و مد.
4.تولید برق به وسیله باد (انرژی موجود از توربین‌های بادی)
ماه صنعت انرژی
این منابع جایگزین تولید در چند دهه اخیر به دلیل کمبود سوخت‌های طبیعی موجود برای مااز اهمیت ویژه‌ای برخوردار‌شده‌است. در قرن‌های بعد ، ممکن‌است به مرحله‌ای برسد که چندین کشور در سراسر جهان تمام ذخیره خودرابرای سوخت‌های فسیلی تمام‌کنند. در اینصورت تنها راه پیش رو در رحمت این منابع جایگزین انرژی نهفته‌است که می‌تواند نقش اساسی در شکل‌دادن به منابع انرژی آینده داشته‌باشد. به همین دلیل ممکن است ازآنها به عنوان انرژی آینده یادشود.
مقالات مرتبط:
سوخت ژنراتور – چه سوخت ژنراتوري بهترین است؟