انواع نیروگاه های برق

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.

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. نمونه از نیروگاه گازی در شکل1ارائه شده است.

نمونه‌های از نیروگاه گازی

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 گازی

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. نمونه‌ا‌ی از نیروگاه سیکل ترکیبی در شکل2آورده شده است.

نیروگاه سیکل ترکیبی اندیمشک

مزایای نیروگاه­های سیکل ترکیبی

  • هزینه سرمایه­گذاری کم.
  • سادگی و هزینه بهره­برداری کمتر.
  • تلفات کم.
  • زمان نصب کم.

معایب نیروگاه ­های سیکل ترکیبی

  • عدم بهره­برداری 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. نمونهای از نیروگاه آبی در شکل ارائه شده است.

نمونه‌ای از نیروگاه آبی

مزایا
  • 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
  • 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 تأمین می‌شود و نه یخچالی، نیروگاه‌های برق‌آبی می‌توانند با مشکلات جدی در زمان‌های کمبود آب و خشک‌سالی مواجه باشند.

نیروگاه‌‌های هسته ­ای

نیروگاه هسته­ای نوعی نیروگاه حرارتی است که در آن با ایجاد واکنش­های هسته­ای برق تولید می‌شود. واکنش‌های هسته­ای در داخل راکتورها صورت می‌گیرد. نیروگاه­های هسته‌ای دارای دستگاه­هایی هستند که می‌تواند گرمای حاصل از واکنش هسته­ای را از طریق ژنراتورها و توربین­ها به انرژی الکتریکی تبدیل کند. انرژی گرمایی که از طریق واکنش هسته­ای تولید می‌شود را انرژی هسته­ای می­گویند. نیروگاه‌های هسته‌ای از عنصر اورانیوم برای سوخت هسته­ای استفاده می­کنند. وقتی راکتور فعال باشد اتم‌های اورانیوم به دو قسمت تبدیل می‌شوند که به این عمل شکافت هسته­ای 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 هسته­ای 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 هسته­ای 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.

نیروگاه­های 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.

نیروگاه خورشیدی جدا از شبکه اصلی

مزایای نیروگاه­های خورشیدی

  • عدم وجود ادوات متحرک در سیستم
  • قابل‌اطمینان با طول عمر 25 ساله پنل­ها
  • عدم نیاز به کنترل دائم
  • عدم نیاز به تعمیر و نگهداری
  • استقلال در تأمین و عدم وابستگی به شبکه­های 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 نیروگاه­ها 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 گیرنده­های 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 وعملا در بحث پدافند غیر عامل تأثیر زیادی نخواهند داشت.