انواع نیروگاه های برق
انرژی الکتریکی به روش‌های مختلف تولید می‌شود. هر یک از این روش‌ها مزایا و معایب خود را دارا میباشند. برای اینکه بدانید انواع نیروگاه تولید برق چگونه کار می کنند با ما همراه باشید.
مطلبی که در مورد نیروگاه های برق خواهید خواند با هدف راهنمایی هنرجویان دوره آموزش برق صنعتی نوشته شده است.
جدول محتوا
نیروگاه های گازی
نیروگاه گازی به نیروگاههایی گفته می‌شود که بر مبنای سیکل گاز(سیکل برایتون) کار میکنند و سیال عامل کار یک گاز است.
نیروگاه گازی دارای توربین گازی است و ساختمان آن درمجموع ساده است.
مزایای نیروگاه گازی
- سیستم سادهای دارد.
- این نیروگاهها ارزان هستند.
- جای کمتری نیاز دارد.
- سریع النصب هستند.
- نیاز به آب ندارند.
- راه‌اندازی این نیروگاهها سریع است.
معایب نیروگاه های گازی
- آلودگی محیط‌زیست زیاد است.
- طول عمر این نیروگاهها کم است.
- استهلاک زیاد دارند.
- راندمان این نیروگاهها پایین است.
نیروگاه های سیکل ترکیبی
نیروگاههای سیکل ترکیبی درواقع ترکیبی از توربین بخار و توربین گاز میباشند، به‌نحوی‌که ژنراتور توربین گازی برق تولید می‌کند. درعین‌حال انرژی حرارتی حاصل از توربین گاز برای تولید بخار موردنیاز توربین بخار مورداستفاده قرار می‌گیرد و به‌این‌ترتیب بازدهی نیروگاه افزایش مییابد.
حالت عادی و بدون استفاده از اتلاف گرما، بازده یک سیکل ساده نیروگاه برق به‌طور معمول بین 25 تا 40 درصد است. درحالی‌که چنانچه سیکل ساده همان نیروگاه به شکل سیکل ترکیبی برق را تولید نماید، راندمانی در حدود 60 درصد خواهد داشت.
مزایای نیروگاههای سیکل ترکیبی
- هزینه سرمایه گذاری کم
- سادگی و هزینه بهره برداری کمتر
- تلفات کم
- زمان نصب کم
معایب نیروگاه های سیکل ترکیبی
- عدم بهره برداری از توربین گازی در صورت وجود عیب بر روی تجهیزات بخار
- وجود تلفات زیاد انرژی در شرایط کم باری
نیروگاه های آبی
در این نوع نیروگاهها جهت ایجاد نیروی گرداننده توربین، بر روی رودخانه‌ها سد احداث می‌شود. آب پشت سد بعد از عبور از یک مدخل وارد لولهای بنام آبگیر (دریچه مخصوص تنظیم جریان آب) می‌شود. آب به تیغههای توربین فشار آورده و باعث حرکت آن‌ها میگردد.
توربین یک نیروگاه آبی مانند توربین یک نیروگاه معمولی عمل می‌کند با فرق اینکه در اینجا از آب بجای بخار برای چرخاندن توربین استفاده می‌شود. گردش توربین باعث چرخش ژنراتور و درنتیجه تولید برق میگردد. سپس برق تولیدی از طریق خطوط انتقال به خانه، مدرسه، کارخانه و مراکز تجاری ارسال می‌شود.
مزایا نیروگاه های آبی
- عمر مفید بالای این نیروگاهها
- نیاز به سوخت نداشته و بنابراین هزینه عملکرد نیروگاه بسیار کم است
- با توجه به عدم نیاز به سوخت به مخزن‌های ذخیره سوخت هم نیازی نیست
- ضمن پایداری بالای این نیروگاهها هزینه نگهداری آن‌ها نیز در مقایسه با نیروگاههای حرارتی پایین است و درعین‌حال که بازده نیروگاه درگذر زمان تغییر نمی‌کند
معایب نیروگاه های آبی
- به‌رغم آنکه هزینه نگهداری این نیروگاهها پایین است با توجه به اینکه برای نصب نیروگاههای برق‌آبی نیاز به احداث سد می‌باشد درنتیجه، هزینه ثابت این نیروگاهها بسیار زیاد است.
- با توجه به اینکه تولید این نیروگاهها بستگی به میزان آب پشت سد دارد، درنتیجه در سال‌های کم‌آبی، تولید این نیروگاهها با مشکل همراه خواهد بود. به‌خصوص در کشور ما که در منطقه خشک واقع است و درعین‌حال منابع آب سدها غالباً به‌صورت سیلابی و نه یخچالی تأمین می‌شود، نیروگاههای برق‌آبی می‌توانند با مشکلات جدی در زمان‌های کمبود آب و خشک‌سالی مواجه باشند.
نیروگاههای هسته ای
نیروگاه هسته ای نوعی نیروگاه حرارتی است که در آن با ایجاد واکنش های هسته ای برق تولید می‌شود. واکنش‌های هسته ای در داخل راکتورها صورت می‌گیرد.
نیروگاههای هسته‌ای دارای دستگاههایی هستند که می‌تواند گرمای حاصل از واکنش هسته ای را از طریق ژنراتورها و توربینها به انرژی الکتریکی تبدیل کند.
انرژی گرمایی که از طریق واکنش هسته ای تولید می‌شود را انرژی هسته ای میگویند. نیروگاههای هسته‌ای از عنصر اورانیوم برای سوخت هسته ای استفاده میکنند. وقتی راکتور فعال باشد اتم‌های اورانیوم به دو قسمت تبدیل می‌شوند که به این عمل شکافت هسته ای میگویند. این شکافت سبب ایجاد حرارت بسیار زیادی می‌شود. محبوب‌ترین عنصر برای شکافت هسته‌ای اورانیوم و پلوتونیوم است که این دو عنصر در طبیعت جزو عناصر رادیواکتیو طبقه‌بندی می‌شوند.
وقتی شکافت هسته ای صورت می‌گیرد علاوه بر حرارت، مقدار زیادی امواج رادیواکتیو به بیرون ساطع می‌شود. امواج رادیواکتیو به‌شدت سرطان‌زا و کشنده هستند. به همین دلیل فرآیند شکافت هسته‌ای حتماً در داخل راکتور انجام می‌شود.
مزایای نیروگاههای هسته‌ای
- ساخت نیروگاههای هسته ای نسبت به سایر نیروگاهها فضای کمتری اشغال می‌کند و انرژی بیشتری را تولید می‌کند.
- سوخت هسته‌ای برای تولید نسبت به سوخت‌های نظیر زغال‌سنگ، گاز و… به نسبت کمتری استفاده می‌شود و بازدهی تولید بیشتر است.
- نیروگاههای هسته‌ای در همه نوع شرایط آب و هوایی به‌خوبی کار میکنند.
- بازدهی نیروگاههای هسته‌ای تا 80 و 90 درصد میرسد.
معایب
- هزینه‌های تجهیزات داخلی نیروگاه هسته‌ای نسبت به نیروگاه بخار بالاست.
- اگر امواج رادیواکتیو در نیروگاه به دقت کنترل نشود، می‌توان منجر به آسیب به کارکنان نیروگاه و جمعیت اطراف شود و سبب بروز فاجعه در آن منطقه شود.
- هزینه تعمیرات نیروگاه هسته‌ای بالاست.
- احداث این نیروگاه نیازمند نیروهای متخصص می‌باشد.
نیروگاه های خورشیدی
كشور ايران در بين مدارهاي 25 تا 40 درجه عرض شمالي قرارگرفته است و در منطقه‌اي واقع‌شده كه به لحاظ دريافت انرژي خورشيدي در بين نقاط جهان در بالاترين رده‌ها قرار دارد.
ميزان تابش خورشيدي در ايران بين 1800 تا 2200 كيلووات ساعت بر مترمربع درسال تخمين زده‌شده است كه البته بالاتر از ميزان متوسط جهاني است. در ایران به‌طور متوسط ساليانه بيش از280 روز آفتابي گزارش‌شده است كه بسيار قابل‌توجه است. در این نوع نیروگاهها از انرژی خورشیدی برای تولید انرژی الکتریکی استفاده می‌شود.
مزایای نیروگاههای خورشیدی
- عدم وجود ادوات متحرک در سیستم
- قابل اطمینان با طول عمر 25 ساله پنلها
- عدم نیاز به کنترل دائم
- عدم نیاز به تعمیر و نگهداری
- استقلال در تأمین و عدم وابستگی به شبکه های توزیع محلی و قطعی برق شبکه
- عدم وجود آلایندگی درتامین انرژی و همراهی و همسویی با مدافعین حفاظت محیط‌زیست
- استفاده از منابع تجدیدپذیر انرژی وعدم وابستگی به سوخت‌های فسیلی
معایب نیروگاههای خورشیدی
- وابسته بودن میزان تولید به شرایط آب و هوایی
- هزینه نسبی تمام‌شده بالاتر نسبت به نیروگاههای گازی و سیکل ترکیبی
- در صورت عملکرد مستقل از شبکه نیاز به‌جایگزینی باتریها در بازه 3 تا 5 ساله
- تولید در طول روز و عدم تولید در ساعات پیک‌بار
نیروگاه های بادی
در این نوع نیروگاه ها انرژی جنبشی باد به انرژی الکتریکی تبدیل می‌شود. نیروگاههای بادی از توربینهای بادی تشکیل می‌شوند که در کنار یکدیگر نصب‌شده و توان الکتریکی تولید میکنند.
مزایای نیروگاههای بادی
- رایگان بودن انرژی باد
- عدم تولید آلودگی های زیست‌محیطی
- وجود باد در بیشتر نقاط و امکان استفاده از آن جهت تولید انرژی الکتریکی
- امکان تولید توربینها در ابعاد مختلف و کاربردهای مختلف وجود دارد.
معایب نیروگاههای بادی
- توربینهای بادی بر عملکرد گیرنده های رادیو و تلویزیون تأثیر منفی میگذارند.
- هزینه ساخت توربینهای بادی بالا است.
- قابلیت اطمینان پایین در تولید انرژی الکتریکی
- نیاز به‌موقعیت جغرافیایی خاص آب و هوایی
سایر نیروگاهها مانند نیروگاههای زمین‌گرمایی و نیروگاههای زباله‌سوز وجود دارند که توان آن‌ها در مقیاس برق تولید در کشور پایین بوده و عملا در بحث پدافند غیر عامل تأثیر زیادی نخواهند داشت.
