آشنایی کامل با نیروگاه و معرفی انواع آن
نیروگاه از دید عموم افراد شاید تعریف کامل و جامعی نداشته باشد. پس در این مقاله سعی بر این است تا با زبانی غیر تخصصی نیروگاه را تعریف کنیم؛ نیروگاه مکانی صنعتی برای تولید و توزیع نیروی الکتریکی در مقیاس انبوه است. بسیاری از نیروگاه‌های برق دارای یک یا چند ژنراتور هستند که یک دستگاه چرخان است که توان مکانیکی را به برق سه فاز تبدیل می‌کند. حرکت نسبی بین میدان مغناطیسی و یک هادی الکتریکی باعث ایجاد جریان الکتریکی می‌شود.
نیروگاه‌ها عموما به دلیل نیاز به زمین‌‌های بزرگ و آب زیاد و عملیاتی مانند دفع زباله، در فاصله زیادی نسبت به شهرها واقع شده‌اند. به همین دلیل یک نیروگاه برق نه تنها در تولید برق باید کارآمد باشد بلکه باید زیرساخت‌های مورد نیاز برای انتقال برق را نیز فراهم کند. به همین جهت نیروگاه‌ها اغلب دارای تاسیسات ترانسفورماتور هستند. ترانسفورماتور ولتاژ انتقال نیرو را افزایش می‌دهند و این باعث می‌شود که در فواصل طولانی‌تر، نیرو با کارایی بیشتری انتقال یابد.
برای چرخاندن شافت ژنراتور نیاز به منبع انرژی است. این منبع انرژی متفاوت است و به نوع سوخت استفاده شده بستگی دارد. انواع مختلف نیروگاه‌ها با توجه به نوع سوخت مصرفی تقسیم‌بندی می‌شوند.
انواع نیروگاه‌ها
در بالا عنوان شد که نیروگاه‌ها براساس نوع سوخت مصرفی خود طبقه‌بندی می‌شوند. برای تولید انرژی بیشتر، نیروگاه‌های حرارتی و برق‌آبی بیشترین کارایی را دارند.
نیروگاه حرارتی
نیروگاه حرارتی یکی از مرسوم‌ترین روش‌های تولید برق با بهره‌وری بالا است. این نیروگاه از زغال سنگ به عنوان سوخت اولیه استفاده می‌کند تا آب موجود برای بخار مافوق گرم را به جوش بیاورد و این بخار مافوق گرم برای هدایت توربین بخار کاربرد دارد.
پس از آن توربین بخار به صورت مکانیکی به یک روتور آلترناتور (دینام) متصل می‌شود که چرخش آن منجر به تولید برق می‌گردد.
در نیروگاه حرارتی زغال سنگ، با سوزاندن زغال سنگ بخار در فشار بسیار بالایی در داخل دیگ بخار بدست می‌آید. سپس این بخار مجددا گرم می‌شود تا دمای بسیار بالایی داشته باشد. سپس این بخار داغ اجازه ورود به توربین را دارد چون پره‌های توربین با فشار بخار کنترل می‌شوند.
توربین به صورت مکانیکی با آلترناتور همراه می‌شود که روتور آن با چرخش تیغه توربین به چرخش در می‌آید. فشار بخار پس از ورود به توربین ناگهان کاهش می‌یابد و منجر به افزایش متناظر حجم بخار می‌شود.
پس از انتقال انرژی به روتورهای توربین، بخار از پره‌های توربین به داخل کندانسور بخار توربین وارد می‌شود. در کندانسور، آب سرد در دمای محیط با کمک پمپ گردش می‌کند که منجر به چگالش بخار مرطوب با فشار کم می‌شود.
سپس این آب برای افزایش دمای آب تغذیه استفاده می‌شود و مجددا در فشار بالا گرم می‌شود.
مزایا و معایب نیروگاه حرارتی
| مزایا | معایب |
|---|---|
| سوخت مصرفی ارزان قیمت | ایجاد آلودگی محیط زیست به دلیل سوختن سوخت |
| هزینه راه‌اندازی کمتر نسبت به سایر نیروگاه‌ها | راندمان کمتر نسبت به سایر نیروگاه‌ها |
| نیاز به فضای کمتر نسبت به نیروگاه‌های برق‌آبی | هزینه بیشتر نسبت به نیروگاه برق‌آبی |
نیروگاه برق‌آبی
در نیروگاه‌های برق‌آبی با کمک نیروی گرانش از انرژی آب برای چرخاندن توربین و تولید برق استفاده می‌شود.
برای درک بهتر اینکه چگونه انرژی آب می‌تواند باعث تولید انرژی برق شود، به این نکته توجه کنید که اثر ریزش آب خیلی بهتر از یک حجم آب زیاد خواهد بود. یک آبشار یا بارانی که بر زمین می‌بارد بهتر می‌توانند به حرکت توربین و عملکرد ژنراتور کمک کند. بنابراین نیروی هیدرولیک یک انرژی تجدیدپذیر محسوب می‌شود.
برای درک بهتر انرژی آبی فرمول ریاضی وجود دارد که به شرح زیر است:
P=gρH
که در این رابطه متغیرها به شرح زیر می‌باشند:
g=گرانش 9.8ms2
ρ=آب چگالی
H=آب ریزش ارتفاع
نیروگاه برق‌آبی
| مزایا | معایب |
|---|---|
| عدم نیاز به سوخت و تولید برق با آب | هزینه راه‌اندازی زیاد به دلیل نیاز به ساخت سازه آبی |
| تولید انرژی پاک | عدم دسترسی به آب کافی در شرایط آب و هوایی مختلف |
| ساختار ساده‌تر و عدم نیاز به نگهداری مداوم | هزینه انتقال بیشتر به دلیل واقع شدن در بالادست |
| کمک به کشاورزی و جلوگیری از وقوع سیلاب | تغییر اقلیم محیط زیستی آبزیان |
انواع دیگر روش‌های تولید انرژی
همانگونه که در بالا مطرح شد، روش‌های تولید انرژی باتوجه به منبع تغذیه نیروگاه دسته‌بندی می‌شوند. از مهم‌ترین این روش‌ها به نیروگاه‌های حرارتی و برق‌آبی اشاره شد.
جدای از این دسته‌بندی‌ها می‌توان نیروگاه‌هایی در مقیاس کوچک‌تر نیز احداث کرد. اغلب این روش‌ها به عنوان روش‌های جایگزین تولید انرژی برق شناخته می‌شوند و به صورت زیر دسته‌بندی می‌شوند:
- انرژی خورشیدی (با استفاده از پنل‌های خورشید)
- انرژی ژئوترمال (با استفاده از انرژی هسته زمین)
- انرژی بادی (با استفاده از توربین‌های بادی)
- انرژی جزر و مد
این منابع در چند دهه اخیر به دلیل روند کاهشی مصرف سوخت‌های فسیلی رشد و توسعه یافته‌اند. اهمیت جایگزینی این انرژی‌ها به عنوان منابع تامین انرژی آینده در مقالات دیگر در سایت بلواندپی مطرح شده است.
منبع: electerical4u.com
