فروردین
نیروگاه و انواع آن
فهرست
- نیروگاه چیست؟
- انواع نیروگاه ها
- نیروگاه حرارتی
- مزایای نیروگاه های‌حرارتی
- معایب نیروگاه های‌حرارتی
- نیروگاه هسته‌ای
- نیروگاه برق آبی
- مزایای نیروگاه برق آبی
- معایب نیروگاه برق آبی
- انواع تولید برق
نیروگاه چیست؟
نیروگاه مکانی صنعتی‌است که برای تولید و توزیع نیروی الکتریکی در مقیاس جرمی مورد استفاده قرارمی‌گیرد. بسیاری از نیروگاه ها حاوی یک یا چند ژنراتور‌هستند ، یک ماشین گردان که قدرت مکانیکی را به برق سه فاز تبدیل‌می‌کند (که به عنوان دینام نیز شناخته‌می‌شوند).
حرکت نسبی بین یک میدان مغناطیسی و یک هادی الکتریکی جریان الکتریکی ایجادمی‌کند.
که عموماً در مناطق برون شهری یا چند کیلومتری شهرها یا مراکز باربری واقع‌شده‌اند .
زیرا به دلیل نیازهای‌آن مانند تقاضای زیاد زمین و آب ،همراه با چندین محدودیت عملیاتی مانند دفع زباله و …. هستند.
به همین دلیل ، یک نیروگاه نه تنها باید در مورد تولید کارآمد نیرو ، بلکه انتقال این نیرو نیز اهمیت دهد.
به همین دلیل نیروگاه‌ها اغلب نزدیک به تاسیسات ترانسفورماتور‌هستند. این سوئیچ‌ها وظیفه افزایش ولتاژ انتقال نیرو را می‌دهند و این باعث می‌شود تا در فواصل طولانی با بهره بیشتری انتقال‌یابد.
منبع انرژی مهار شده برای چرخاندن شفت ژنراتور بسیار متفاوت‌است و بیشتر به نوع سوخت مصرفی بستگی‌دارد. انتخاب سوخت‌درآنچه را که ما نیروگاه می‌نامیم حکم می‌کند و انواع مختلف نیروگاه‌ها به این ترتیب طبقه بندی می‌شوند.
انواع نیروگاه‌ها
انواع مختلف نیروگاه‌ها بسته به نوع سوخت مصرفی طبقه بندی‌می‌شوند. برای تولید برق به صورت عمده ، انرژی حرارتی ، هسته‌ای و انرژی آبی از بیشترین بازده‌هاهستند. یک ایستگاه تولید برق‌را می‌توان به‌طور کلی در سه نوع فوق طبقه‌بندی‌کرد. بگذارید با جزئیات به این نوع نیروگاه‌ها نگاهی‌بیندازیم.
نیروگاه حرارتی
یک نیروگاه حرارتی یا یک نیروگاه حرارتی با زغال سنگ تا کنون ، متداول ترین روش تولید انرژی الکتریکی با راندمان بالا‌است.
این ماده از ذغال سنگ به عنوان سوخت اولیه برای جوشاندن آب موجود در بخار بیش از حد گرم شده برای هدایت توربین بخار استفاده‌می‌کند.
سپس
توربین بخار به صورت مکانیکی به یک روتور دینام متصل‌می‌شود که چرخش آن منجر به تولید نیروی الکتریکی‌می‌شود. به طور کلی در بعضی کشورها ، ذغال سنگ یا ذغال قهوه ای به عنوان سوخت دیگ بخار استفاده‌می‌شود که دارای محتوای بخار شدنی از 8 تا 33 درصد و خاکستر 5 تا 16 درصد‌است. برای افزایش کارایی حرارتی کارخانه ، از زغال سنگ در دیگ بخار به صورت پودر شده‌استفاده‌می‌شود.
در نیروگاه حرارتی با زغال سنگ ، بخار با فشار بسیار زیاد در داخل دیگ بخار با سوزاندن زغال سنگ پودر شده به دست‌می‌آید. این بخار سپس در بخاری فوق العاده تا دمای بسیار بالا گرم‌می‌شود. سپس این بخار فوق العاده گرم شده اجازه ورود به توربین را دارد ، زیرا پره های‌توربین توسط فشار بخار چرخانده‌می‌شوند.
توربین به صورت مکانیکی با دینام جفت‌می‌شود به گونه ای که روتور آن با چرخش پره های‌توربین می‌چرخد. پس از ورود به توربین ، فشار بخار ناگهان کاهش می یابد و منجر به افزایش مربوط به حجم بخار‌می‌شود.
پس از انتقال انرژی به روتورهای توربین ، بخار ساخته‌می‌شود تا از پره‌های توربین به درون مخزن بخار توربین خارج‌شود. در کندانسور ، آب سرد در دمای محیط با کمک پمپ گردش‌می‌کند که منجر به چگالش بخار مرطوب کم فشار‌می‌شود.
سپس این آب متراکم شده بیشتر به بخاری کم فشار در جایی که بخار فشار کم دمای این آب تغذیه را افزایش‌می‌دهد ، تأمین‌می‌شود ، دوباره در فشار بالا گرم‌می‌شود. این روش اصلی کار یک نیروگاه حرارتی را مشخص‌می‌کند.
مزایای نیروگاه‌های حرارتی
- سوخت مصرفی یعنی ذغال سنگ کاملا ارزان تر‌است.
- هزینه اولیه در مقایسه با سایر ایستگاههای تولید کمتر‌است.
- در مقایسه با نیروگاه‌های برق آبی به فضای کمتری نیازدارد.
معایب نیروگاه‌های حرارتی
- به دلیل تولید دود و بخار ، جو را آلوده‌می‌کند.
- هزینه اجرای نیروگاه بیش از نیروگاه برق آبی‌است.
نیروگاه هسته‌ای
نیروگاه های‌هسته‌ای از بیش از یک روش مشابه ایستگاه های‌حرارتی‌هستند. با این حال ، در اینجا استثنا این‌است که عناصر رادیواکتیو مانند اورانیوم و توریم به عنوان سوخت اصلی به جای زغال سنگ استفاده‌می‌شود. همچنین در یک ایستگاه هسته‌ای ، کوره و دیگ بخار با راکتور هسته‌ای و لوله های مبدل حرارتی جایگزین‌می‌شوند.
برای فرآیند تولید انرژی هسته‌ای ، سوختهای رادیواکتیو ساخته‌می‌شوند تا در شکاف راکتورهای هسته‌ای واکنش شکافت ایجادکنند. واکنش شکافت ، مانند یک واکنش زنجیره‌ای کنترل شده منتشرمی‌شود و با مقدار بی سابقه ای از انرژی تولید شده همراه‌است ، که منبه صورت گرما ظاهر‌می‌شود.
سپس این گرما به آب موجود در لوله‌های‌مبدل حرارتی منتقل‌می‌شود. در نتیجه بخار فوق العاده گرم‌شده در دمای بسیار بالا تولید‌می‌شود. پس از اتمام فرآیند تشکیل بخار ، فرآیند باقیمانده دقیقاً مشابه نیروگاه حرارتی‌است ، زیرا این بخار باعث‌می‌شود پره های‌توربین بیشتر برق تولیدکنند.
نیروگاه برق آبی
در نیروگاه‌های برق آبی ، از انرژی آب در حال سقوط برای هدایت توربین استفاده‌می‌شود که به نوبه خود ژنراتور را برای تولید برق هدایت‌می‌کند. باران که روی سطح زمین می‌بارد نسبت به اقیانوس هایی که به سمت آن جریان دارد دارای انرژی بالقوه‌است.
این انرژی در جایی که آبشارها از فاصله قابل توجهی عمودی عبور می‌کنند، به کار شافت تبدیل‌می‌شود. بنابراین ، قدرت هیدرولیک یک انرژی تجدید پذیر طبیعی‌است که توسط معادله ارائه‌می‌شود:
P = gρ QH
در اینجا، g = شتاب ناشی از جاذبه = 9.81 متر در مجذور ثانیه
ρ = چگالی آب = 1000 کیلوگرم در متر مکعب
H = ارتفاع سقوط آب.
این قدرت برای چرخش شفت دینام ، برای تبدیل آن به انرژی الکتریکی معادل‌استفاده‌می‌شود.
نکته مهمی که باید توجه داشت‌این‌است که نیروگاه‌های برق آبی در مقایسه با همتای حرارتی یا هسته‌ای خود ظرفیت بسیار کمتری‌دارند.
به همین دلیل ، از نیروگاه‌های آبی معمولاً در برنامه ریزی با ایستگاههای حرارتی برای تأمین بار در ساعات اوج مصرف استفاده‌می‌شود. آنها به نوعی به نیروگاه حرارتی یا هسته‌ای کمک‌می‌کنند تا در دوره‌های اوج مصرف انرژی را به طور موثر تأمین‌کنند.
مزایای نیروگاه برق آبی
- به سوخت نیاز ندارد ، آب برای تولید انرژی الکتریکی استفاده‌می‌شود.
- تولید انرژی شسته و رفته و تمیز‌است.
- ساخت ساده است ، کمتر به تعمیر و نگهداری نیاز‌است.
- همچنین به آبیاری و کنترل سیل کمک‌می‌کند.
معایب نیروگاه برق آبی
- شامل هزینه سرمایه بالا به دلیل ساخت سداست.
- در دسترس‌بودن آب به شرایط آب و هوایی بستگی‌دارد.
- این کار به هزینه انتقال زیاد نیازدارد زیرا کارخانه در مناطق تپه ای واقع‌شده‌است.
انواع تولید برق
همانطور که در بالا ذکرشد ، بسته به نوع سوخت مصرفی ، ایستگاههای تولید برق و همچنین انواع نیروگاه طبقه بندی‌می‌شوند. بنابراین 3 طبقه بندی عمده برای تولید برق در مقیاس منطقی بزرگ عبارتند از:
1- تولید برق حرارتی
2- تولید انرژی هسته‌ای
3- تولید نیروی برق آبی
جدا از این انواع عمده تولید برق ، ما می توانیم برای تأمین نیازهای گسسته به روش های‌تولید مقیاس کوچک نیز متوسل شویم. اینها اغلب به عنوان روشهای جایگزین یا انرژی غیر متعارف تولید برق شناخته می شوند و می توانند به صورت زیر دسته بندی شوند: –
1- تولید انرژی خورشیدی. (استفاده از انرژی خورشیدی موجود)
2- تولید انرژی ژئوترمال. (انرژی موجود در پوسته زمین)
3- تولید نیروی جزر و مدی.
4- تولید نیروی باد (انرژی موجود از توربین‌های بادی)
در چند دهه گذشته به دلیل کاهش میزان سوختهای طبیعی موجود در اختیار ما ، به این منابع تولید جایگزین اهمیت زیادی داده‌شده‌است. در قرن های‌آینده ، مرحله ای ممکن‌است بدست‌آید که چندین کشور در سراسر جهان از ذخایر خود برای سوختهای فسیلی استفاده‌کنند.
تنها راه پیش رو در رحمت این منابع جایگزین انرژی نهفته‌است که ممکن است نقشی اساسی در شکل گیری منابع انرژی آینده داشته باشد. به همین دلیل ، به درستی به عنوان انرژی آینده شناخت.