تاکنون درباره ی تجهیزات برق و این که چه کاربردی دارند صحبت کرده ایم. بعضی از تجهیزات صرفا برای افزایش دانش و اطلاعات بوده اند و بعضی دیگر نیز کاربردی برای زندگی. اما این که کدام نیروگاه ها وظیفه ی تولید این انرژی مهم را برعهده دارند سوالی است که تاکنون به آن پاسخ نداده ایم. روش های تولید برق با پیشرفت دانش بشری بسیار فروان شده اند. اما روش های تولید انبوه این انرژی تقریبا مشخص و ثابت هستند. در ادامه به بررسی انواع نیروگاه های تولید کننده ی برق خواهیم پرداخت.
انواع نیروگاه های تولیدکننده ی برق کدام اند؟
سوال اصلی همین است. در ادامه به بررسی پاسخ این سوال خواهیم پرداخت.
تولیدِ برق توسط نیروگاه های توربین دار
تولید برق توسط توربین ها از اصول پایه ای مهندسی مکانیک و الکتریسیته بهره می برد. در این فرآیند، انرژی حرکتی از جریان هوا یا آب به انرژی الکتریکی تبدیل می شود. دو نوع توربین برای تولید برق وجود دارد، توربین بادی و توربین آبی.
توربین بادی
در توربین های بادی، باد انرژی حرکتی را فراهم می کند که باعث چرخش پره های توربین می شود. این چرخش پره ها، شفت توربین را به حرکت در می آورد و انرژی حرکتی آن را به ژنراتور الکتریکی منتقل می کند. در ژنراتور، انرژی مکانیکی به انرژی الکتریکی تبدیل می شود و برق تولید می شود.
توربین آبی
در توربین های آبی، آب از یک منبع انرژی مانند سدها یا ساحل دریا به سمت توربین هدایت می شود. جریان آب باعث چرخش پره های توربین می شود و انرژی حرکتی آب به ژنراتور منتقل می شود. سپس ژنراتور این انرژی را به برق تبدیل می کند.
توربین‌ها معمولا به یک سیستم شبکه ای برق متصل می شوند تا برق تولیدی به شبکه برق ملی منتقل شود و بتواند به مصارف مختلف شهری و صنعتی برسد.
تولید برق توسط نیروگاه های توربین بخار
تولید بَرق توسط توربین های بخار یکی از روش های پرکاربرد در صنعت برق است. در این روش، انرژی حرارتی تولید شده از سوخت های فسیلی مانند زغال سنگ، نفت، گاز طبیعی یا انرژی هسته ای، برای تبدیل آب به بخار به کار می رود. سپس بخار تولید شده به توربین وارد می شود و باعث چرخش آن می شود. در نتیجه، شفت توربین به حرکت در می آید و به ژنراتور متصل می شود که انرژی حرکتی را به انرژی الکتریکی تبدیل می کند و برق تولید می شود.
توربین های بخار معمولا در نیروگاه های حرارتی و هم چنین در بخش هایی از نیروگاه های هسته ای استفاده می شوند. این روش تولید برق با توربین های بخار از نظر بهره وری و قابلیت انطباق با نیازهای مختلف به ویژه در برابر تغییرات بار برق، از روش های خوب تولید برق به حساب می آید. هم چنین، این روش برای تأمین برق در سطح صنعتی و شهری مناسب است و به عنوان یکی از روش های پایه ای تولید برق مورد استفاده قرار می گیرد.
تولیدِ برق توسط نیروگاه اتمی
تولیدِ برق توسط نیروگاه های اتمی یکی از روش های مهم و مورد توجه در تولید برق است. در این نوع نیروگاه ها، از انرژی اتمی که در فرآیند هسته ای انتشار می یابد، برای تولید برق استفاده می شود. اصلی ترین منبع انرژی در نیروگاه های اتمی از واکنش هسته ای هستند، که در دو نوع راه اندازی می شوند:
واکنش هسته ای تقسیم
در این نوع واکنش، هسته اتمی یک ایزوتوپ سنگین مانند اورانیم یا پلوتونیم به دو هسته کوچک تر تقسیم می شود. این فرآیند باعث تولید گرما می شود که از طریق تبدیل آب به بخار و سپس حرکت توربین ها، برق تولید می کند.
واکنش هسته ای انبساطی
در این نوع واکنش، هسته های سبک تری مانند هیدروژن به هلیوم تبدیل می شوند، که گرما و انرژی تولید می کند. این نوع واکنش معمولا در خوراک نیروگاه های هسته ای کوچک و تحقیقاتی مورد استفاده قرار می گیرد.
مزایای نیروگاه های اتمی شامل تولید برق پایدار، کاهش انتشار گازهای گلخانه ای (در مقایسه با نیروگاه های فسیلی) و کارآیی بالای انرژی است. اما مسائل امنیتی، مشکلات مربوط به دفن پسماند هسته ای و تأمین سوخت هسته ای از جمله چالش های این نوع نیروگاه ها هستند.
تولیدِ برق توسط نیروگاه های خورشیدی
در این روش از نور خورشید به عنوان منبع انرژی استفاده می کند. این نوع نیروگاه ها از پنل های خورشیدی که سلول های خورشیدی را شامل می شوند برای تبدیل نور خورشید به انرژی الکتریکی استفاده می کنند. فرآیند تولیدِ برق در نیروگاه های خورشیدی به شرح زیر است:
تبدیل نور به انرژی الکتریکی
پنل های خورشیدی که شامل سلول های خورشیدی هستند، نور خورشید را به انرژی الکتریکی تبدیل می کنند. وقتی نور خورشید بر روی سلول های خورشیدی تابیده می شود، الکترون های درون سلول ها به حرکت درمی آیند و جریان الکتریکی تولید می شود.
تجمیع انرژی
انرژی الکتریکی تولید شده توسط سلول های خورشیدی به یک محول یا تجهیزات الکتریکی دیگر منتقل می شود. این محول ها جریان الکتریکی را جمع کرده و به مراکز توزیع برق یا باتری ها منتقل می کنند.
توزیع برق
برق تولید شده توسط نیروگاه خورشیدی می تواند مستقیما به شبکه بَرق ملی وصل شود یا برای استفاده محلی در یک ساختمان یا تجهیزات خاص مورد استفاده قرار گیرد. در صورتی که برق بیش تر از نیاز مصرفی تولید شود، ممکن است به شبکه برق ملی فروخته شود.
مزایای نیروگاه های خورشیدی شامل انرژی پایدار و نگهداری ساده و کم هزینه در مقایسه با نیروگاه های فسیلی است. هم چنین، این نوع نیروگاه ها تاثیر کمتری بر محیط زیست دارند و می توانند به کاهش انتشار گاز های گلخانه ای کمک کنند. اما، محدودیت هایی نظیر وابستگی به شرایط آب وهوایی و فضای مناسب برای نصب پنل های خورشیدی نیز وجود دارد.
تولیدِ برق توسط نیروگاه های دارای سوخت فسیلی
تولید برق از سوخت های فسیلی مانند زغال سنگ، نفت و گاز طبیعی یکی از روش های اصلی تولید برق در سراسر جهان است. این روش به طور گسترده در نیروگاه های حرارتی استفاده می شود. فرآیند تولید برق از سوخت های فسیلی به شرح زیر است:
سوخت سازی
در این مرحله، سوخت فسیلی مانند زغال سنگ، نفت یا گاز طبیعی از معدن استخراج می شود. سپس سوخت به کوره های احتراق منتقل می شود.
احتراق سوخت
در کوره های احتراق، سوخت فسیلی به دمای بالا می رسد و به وسیله اکسیژن هوا سوخته می شود. این فرآیند گرما و انرژی تولید می کند.
تولید بخار
گرمای تولید شده به آب در یک سیستم لوله کشی مخصوص منتقل می شود و آب به بخار تبدیل می شود. بخار تولید شده سپس به توربین های بخار منتقل می شود.
تولید برق
بخار تولید شده به توربین های بخار وارد می شود و توربین ها با چرخش، شفت ژنراتور را می چرخانند. ژنراتور برق تولید می کند.
توزیع برق
بَرق تولید شده به شبکه برق ملی منتقل می شود و از آن جا به مناطق مختلف جهت مصرف عمومی یا صنعتی توزیع می شود.
مزایای تولید برق از سوخت های فسیلی شامل وجود منابع غنی از این سوخت ها در بسیاری از مناطق جهان، قابلیت تولید برق پایدار و پرقدرت، و عمر طولانی و قابلیت اطمینان نسبتا بالای نیروگاه ها است. اما، این روش با مشکلاتی هم چون آلودگی هوا، انتشار گاز های گلخانه ای و وابستگی به منابع سوخت فسیلی همراه است که باعث تلاش های برای استفاده بیش تر از منابع انرژی پاک و پایدار مانند خورشید، باد، و انرژی هسته ای شده است.
سخن پایانی
بَرق یک انرژی بی مثال در زندگی آدمی است. اما در صرفه جویی از آن نیز باید کوشا بود تا به محیط زیست کم تر آسیب برسد و هم چنین وابستگی نیز بی اندازه نشود.
