نیروگاه برق چیست؟
یک نیروگاه برق یا یک ایستگاه تولید توان، مکانی صنعتی به منظور تولید و توزیع توان الکتریکی در حد هزاران وات می باشد. نیروگاه ها معمولا در خارج شهرها بنا می شوند زیرا برای احداث آنها نیاز به مساحت زیاد، آب و دفع زباله وجود دارد. به همین دلیل،  فقط بازده یک نیروگاه مهم نبوده و به کاهش تلفات انتقال توان نیز باید توجه شود.

در قلب نیروگاه، ژنراتور AC یا یک گرداننده وجود دارد که اساسا یک ماشین دوار می باشد که مسول تبدیل انرژی از حالت مکانیکی (توربین چرخان) به حالت الکتریکی می باشد. این عمل با ایجاد حرکت نسبی بین میدان مغناطیسی و هادی ها رخ میدهد. منبع انرژی که موجب چرخش محور ژنراتور بستگی به نوع سوخت به کار رفته دارد.

نیروگاه

انواع نیروگاههای برق
نیروگاههای برق می توانند در انواع مختلف با توجه به نوع سوخت به کار رفته باشند. به همین دلیل برای تولید توان وسیع فقط حرارتی، هسته ایی و آبی به کار می رود. پس در حالت کلی نیروگاههای تولید توان در سه دسته بالا جای میگیرند. در ادامه به بررسی این نیروگاه ها پرداخته می شود.

  • نیروگاه حرارتی

نیروگاه حرارتی یا زغال سنگی مرسوم ترین روش تولید توان الکتریکی با راندمان بالا می باشد. در این نوع نیروگاه، زغال سنگ  به عنوان سوخت اولیه برای جوشاندن آب تا حالت فراتر از جوش استفاده شده و بخار تولیدی سبب گرداندن توربین بخار خواهد شد. توربین بخار بصورت مکانیکی به یک روتور چرخان متصل شده است و چرخش حاصل موجب تولید توان می گردد.

به منظور افزایش راندمان حرارتی نیروگاه، زغال سنگ بصورت پودر استفاده می شود. در نیروگاه حرارتی ، بخار تحت فشار بسیار بالا در دیگ بخار توسط سوزاندن پودر زغال به دست می آید. این بخار سپس در سوپر هیتر افزایش دما را تجربه کرده و این بخار با دمای بسیار بالا اجازه ورود به توربین را خواهد داشت و باعث چرخش پره های توربین می شود.

توربین بصورت مکانیکی با گرداننده کوپل شده است که با چرخش پره های توربین، روتور نیز میچرخد. پس از ورود به توربین، فشار بخار به شدت کاهش می یابد و منجر به افزایش حجم بخار می شود. پس از انتقال انرژی از توربین به روتور، بخار از پره های توربین عبور کرده و به چگالنده (کندانسور) می رود. در کندانسور ، آب سرد در دمای دلخواه به کمک پمپ در حال گردش می باشد که منجر به چگالش بخار مرطوب فشار پایین میگردد. سپس این بخار فشرده شده به گرم کن رفته تا دوباره دمای آن افزایش یابد و این سیکل تکرار خواهد شد.

  • نیروگاه هسته ایی 

نیروگاه هسته ایی مشابه نیروگاه حرارتی می باشد. در نیروگاه های هسته ایی اورانیوم و توریم به عنوان سوخت اولیه به جای زغال سنگ به کار می روند. همچنین در یک نیروگاه هسته ای کوره و دیگ بخار توسط راکتور هسته ای و لوله مبدل های حرارتی جایگزین شده است.

برای فرایند تولید انرژی هسته ای، سوخت رادیواکتیو  برای واکنش شکافت در راکتور هسته ای ساخته شده است. واکنش شکافت، انتشاری مانند یک واکنش زنجیره ای کنترل شده دارد و همراه با مقدار بی سابقه ای از انرژی تولید شده در شکل گرما ،می باشد. این گرما پس از آن به آب موجود در لوله مبدلهای حرارتی منتقل می شود. در نتیجه، بخار فوق گرم در دمای بسیار بالا تولیدمی گردد. هنگامی که روند شکل گیری بخار انجام می شود، فرایند باقی مانده دقیقا مشابه یک نیروگاه حرارتی است.

  • نیروگاه برق آبی

در نیروگاه برق آبی، انرژی آب در حال سقوط (ریزشی) برای چرخاندن توربین و تولید الکتریسیته استفاده میشود.  باران روی سطح زمین دارای انرژی پتانسیل بوده (نسبت سطح اقیانوس ها ) و این انرژی هنگام ریزش از فاصله عمودی زیاد تبدیل به کار برای محور گردان (شفت) می شود. توان آبی یک منبع انرژی طبیعی و تجدید پذیر است و با معادلات زیر بیان می شود :

P = gρ QH

که در آن g = شتاب ثقل = ۹٫۸۱ متر / ثانیه ۲

ρ = چگالی آب = ۱۰۰۰ کیلوگرم / متر ۳

H = ارتفاع سقوط از آب است.

این توان چرخشی در شفت، تبدیل به انرژی الکتریکی معادل خواهد شد. نکته مهمی که باید توجه شود این است،که ظرفیت نیروگاه برق آبی بسیار کمتر از نیروگاه های حرارتی و هسته ایی است. به همین دلیل این نیروگاه ها به صورت کلی در ساعات پیک مصرف و در کنار نیروگاه های حرارتی استفاده می شوند. آنها کمک کننده در ارائه قدرت موثر در طول ساعات اوج مصرف در کنار نیروگاه هسته ایی و حرارتی هستند.

انواع روش های تولید الکتریسیته

بر طبق مطالب بالا، متناسب با نوع سوخت به کار رفته، نیروگاه های تولید توان هم دسته بندی خاص خود را دارند. سه دسته کلی برای تولید توان (بصورت منطقی و در سطح وسیع) وجود دارد: ۱) تولید برق حرارتی،   ۲) تولید برق هسته ای،   ۳) تولید انرژی برق آبی

در کنار این تولیدات عمده، توانایی تولید در مقیاس کوچک برای نیازهای مقطعی هم وجود دارد که بطورکلی در زیر مجموعه تولیدات پراکنده و متغییر دسته بندی می شوند و عبارتند از: ۱) فتوولتائیک (سولار)،   ۲) زمین گرمایی (انرژی موجود در پوسته زمین)،   ۳) تولید برق جزر و مدی.

این تولیدات متغییر در دهه اخیر رشد چشم گیری داشته و موجب کاهش استفاده از سوخت های فسیلی شده اند و پیش بینی می شود که گسترش روز افزون داشته و بهبود وضعیت آلودگی زیست محیطی را شاهد باشیم.

بازدید مطلب:۲۰۳بار