هر آنچه در ادامه مطالعه خواهید کرد:

انواع نیروگاه

نیروگاه به مجموعه‌ای از تجهیزات و تأسیسات گفته می‌شود که برای تولید برق از منابع مختلف انرژی طراحی و ساخته شده است. نیروگاه‌ها به‌عنوان یکی از اجزای کلیدی زیرساخت‌های انرژی در هر کشور، نقش مهمی در تأمین نیازهای برق مردم و صنایع دارند.

انواع نیروگاه‌ ها به‌طور کلی به چند دسته اصلی تقسیم می‌شوند که هر کدام براساس نوع سوخت، فناوری و روش تولید برق متفاوت هستند.

نیروگاه گازی

نیروگاه گازی یکی از انواع نیروگاه‌های تولید برق است که از گاز طبیعی به عنوان سوخت اصلی استفاده می‌کند. این نوع نیروگاه‌ها معمولاً به دو دسته تقسیم می‌شوند: نیروگاه‌های گازی ساده و نیروگاه‌های ترکیبی.

ویژگی‌ها و عملکرد نیروگاه گازی:

1. سوخت: اصلی‌ترین سوخت مورد استفاده در نیروگاه‌های گازی، گاز طبیعی است که به دلیل تمیز بودن و کارایی بالا، محبوبیت زیادی دارد.
2. چرخه تولید برق: در نیروگاه‌های گازی، گاز طبیعی با استفاده از توربین‌های گازی سوزانده می‌شود و انرژی حرارتی حاصل از این احتراق به انرژی مکانیکی تبدیل می‌شود. این انرژی مکانیکی سپس برای چرخاندن ژنراتور و تولید برق استفاده می‌شود.
3. کارایی بالا: نیروگاه‌های گازی به ویژه در حالت ترکیبی (که شامل استفاده از بخار نیز می‌شود) می‌توانند کارایی بالایی داشته باشند و به تولید برق از حرارت اضافی بپردازند.
4. زمان راه‌اندازی سریع: یکی از مزایای نیروگاه‌های گازی، زمان راه‌اندازی سریع آن‌ها است که امکان تأمین نیازهای فوری به برق را فراهم می‌کند.
5. تأثیرات زیست‌محیطی: به دلیل استفاده از گاز طبیعی، نیروگاه‌های گازی نسبت به نیروگاه‌های زغال‌سنگی یا نفتی آلایندگی کمتری دارند، اما هنوز هم تولید گازهای گلخانه‌ای را به همراه دارند.

کاربردها:

نیروگاه‌های گازی معمولاً برای تأمین بار پایه یا بار اوج در شبکه‌های برق استفاده می‌شوند و به دلیل انعطاف‌پذیری و کارایی بالا، در بسیاری از کشورها به عنوان منبع اصلی تولید برق شناخته می‌شوند.

نیروگاه هسته ای

در این نوع نیروگاه ها نیز دو نوع راکتور موسوم به راکتور با فشرده سازى آب (گرم شدن آب تحت فشار تا پیش از به جوش آمدن) و یا راکتور جوشاننده آب استفاده می‌شود که انرژی لازم برای تولید انرژ الکتریکی با آزاد شدن نوترون ها توسط شکافت هسته ای و برخورد آن ها به هسته اتم های دیگر و آزاد شدن مقدار زیادی انرژی انجام می‌پذیرد.

یک نیروگاه هسته ای تقریباً مانند یک نیروگاه معمولی کار می‌کند، اما بیشتر از سوختن زغال‌سنگ، نفت، گاز یا سوخت‌های دیگر انرژی گرمایی تولید می‌کند. گرمای تولیدی برای جوشاندن آب برای تولید بخار استفاده می‌شود که یک یا چند توربین بخار غول‌پیکر را که به ژنراتورهای مولد برق متصل است، می‌چرخاند.

مطالعه بیشتر : نیروگاه چیست و انواع توربین ها

نحوه کار نیروگاه هسته ای به صورت زیر است:

۱:سوخت اورانیوم در راکتور بارگیری می‌شود. در قلب (هسته) راکتور، اتم ها از هم جدا شده و انرژی گرما را آزاد می‌کنند، در واکنش هسته‌ای با کنترل دقیق، نوترون تولید می‌کنند و سایر اتم‌ها را نیز می‌شکنند.

۲:میله‌های کنترل ساخته شده از موادی مانند کادمیوم و بور را می‌توان در راکتور بالا برد یا پایین آورد تا نوترون‌ها را خیس کرده و واکنش زنجیره‌ای را کُند یا تُند کند.

۳:آب از طریق راکتور پمپاژ می‌شود تا انرژی گرمایی حاصل از واکنش زنجیره‌ای را جمع کند. به طور مداوم در اطراف یک حلقه بسته جریان دارد که راکتور را با یک مبدل حرارتی متصل می کند

۴:درون مبدل حرارتی، آب راکتور انرژی خود را به آب خنک‌تری که در یک حلقه بسته دیگر جریان دارد می‌دهد و آن را به بخار تبدیل می‌کند. استفاده از دو حلقه آب جدا و مبدل حرارتی کمک می‌کند تا آب آلوده به رادیواکتیویته در یک مکان دور از تجهیزات نیروگاه باشد.

۵:بخار مبدل حرارتی به یک توربین منتقل می‌شود. وقتی بخار از کنار پره‌های توربین می‌گذرد، آن‌ها را با سرعت زیادی به حرکت در می‌آورد

توربین در حال چرخش به یک ژنراتور برق متصل است و باعث چرخش آن می‌شود

ژنراتور برق تولید می‌کند و برق به شبکه منتقل می‌شود

سهم برق هسته‌ای در تولید برق کشورها

کشورهای مختلف در تولید برق هسته‌ای روند متفاوتی داشته‌اند. برای مثال کشور انگلیس که تا سال ۱۹۶۵ پیشرو در ساخت نیروگاه اتمی بود، پس از آن تاریخ ، ساخت نیروگاه اتمی در این کشور کاهش یافت، اما برعکس در آمریکا به اوج خود رسید.

کشور آمریکا که تا اواخر دهه ۱۹۶۰ تنها ۱۷ نیروگاه اتمی داشت، در طول دهه های ۱۹۷۰و ۱۹۸۰ بیش از ۹۰ نیروگاه اتمی دیگر ساخت. این مسئله نشان دهنده افزایش شدید تقاضای انرژی در آمریکاست. هزینه تولید برق هسته‌ای در مقایسه با تولید برق از منابع دیگر انرژی در آمریکا کاملا قابل رقابت می‌باشد

هم اکنون فرانسه با داشتن سهم ۷۵ درصدی برق هسته‌ای از کل تولید برق خود در صدر کشورهای جهان قرار دارد. پس از آن به ترتیب لیتوانی (۷۳ درصد) ، بلژیک (۵۷ درصد) ، بلغارستان و اسلواکی (۴۷ درصد) و سوئد (۴۸.۶ درصد) می‌باشند.

آمریکا نیز حدود ۲۰ درصد از تولید برق خود را به برق هسته‌ای اختصاص داده است. گرچه ساخت نیروگاه های هسته‌ای و تولید برق هسته‌ای در جهان از رشد انفجاری اواخر دهه ۱۹۶۰ تا اواسط ۱۹۸۰ برخوردار نیست، اما کشورهای مختلف همچنان درصدد تأمین انرژی مورد نیاز خود از طریق انرژی هسته‌ای می‌باشند.

کشور ما هم در فرآیند توسعه پایدار خود به تکنولوژی هسته‌ای چه از لحاظ تأمین نیرو و ایجاد جایگزینی مناسب در عرصه انرژی و چه از نظر دیگر بهره برداری های صلح آمیز آن در زمینه‌های صنعت ، کشاورزی ، پزشکی و خدمات نیاز مبرم دارد که تحقق این رسالت مهم به عهده سازمان انرژی اتمی ایران می‌باشد. بدیهی است در زمینه کاربرد انرژی هسته‌ای به منظور تأمین قسمتی از برق مورد نیاز کشور قیود و فاکتورهای بسیار مهمی از جمله مسایل اقتصادی و زیست محیطی مطرح می‌گردند.

معایب انرژی هسته ای

ضایعات نیروگاه‌های هسته‌ای سال‌ها به صورت رادیواکتیو باقی می‌مانند

از محصولات جانبی هسته‌ای می‌توان برای ساخت بمب استفاده کرد

نیروگاه‌های هسته‌ای  بصورت انرژی تجدید پذیر نیستند

برای ساخت نیروگاه های هسته ای باید هزینه زیادی کرد و زمان بر هستش

نیروگاه های هسته ای میتواند باعث آلودگی وسیعی در اطرافش ایجاد کند

نیروگاه آبی

آب به عنوان یکی از انرژی های تجدید پذیر برایتولید برق، مورد استفاده قرار می گیرد

اکنون در ایران نیروگاه های آبی حدود ۱۵ درصد از کل نیروگاه ها را تشکیل داده اند که توان اسمی نیروگاه های برق آبی ۱۲ هزار و ۲۰ مگاوات می باشد.نیروگاه های آبی معمولا در جاهایی احداث می شوند که بتوان آب را ذخیره و از آن استفاده کرد.اغلب نیروگاه های آبی را در کنار سد ها می سازند و آب را پشت سد جمع می کنند تا بتوانند از آن استفاده کنند.

در نیروگاه آبی انرژی ذخیره شدن آب در ارتفاع بالا به انرژی الکتریکی تبدیل می‌شود و از مزایای آن می‌توان به دارا بودن ساختمان ساده و مقاوم، پاسخ دهی مناسب مقابل تغییرات بار و ورود سریع به مدار اشاره کرد و این نوع نیروگاه در مقابل گذشت زمان با کاهش راندمان مواجه نمی‌شود و آلودگی محیطی نیز ندارد.

مانند بیشتر انرژی های نو نیروی آب هم از انرژی غیر مستقیم خورشید است.و بر خلاف بیشتر آنها از قبل کمک موثری به منابع انرژی دنیا کرده است.برقابی یک فناوری جا افتاده است.که برای حدود یک قرن برق مطمئن و با قیمت مناسب را تولید کرده است برقابی حدود یک ششم خروجی برق سالانه دنیا و ۹۰% الکتریسیته از منابع تجدیدپذیر را بخود اختصاص داده است و گاهی بزرگترین ساختار نیروگاهی را نیز دارد.

امروزه نیروگاه های برق آبی مدرن با استفاده از توربین ها و ژنراتورها تولید الکتریسیته می کنند. انرژی مکانیکی حاصل از حرکت آب، باعث چرخش روتور در توربین

می شود. این توربین به یک ژنراتور متصل است که با چرخش آن برق تولید می شود. انرژی برق آبی از دو طریق تولید می شود، سدها و رودخانه ها.

منابع نیروگاه آبی

نیروگاه‌های برق‌آبی تقریباً ۲۴ درصد از برق جهان و به تعبیری برق مصرفی بیش از ۱ میلیارد نفر را تولید می‌کنند. بر اساس گزارش‌های آزمایشگاه ملی انرژی‌ تجدیدپذیر (NREL) نیروگاه‌های برق‌آبی جهان مجموعاً ۶۷۵,۰۰۰ مگاوات توان، معادل ۳٫۶ میلیارد بشکه  نفت  تولید می‌کنند.

بیش از ۲۰۰۰ نیروگاه آبی در ایالات متحده وجود دارد و این امر انرژی برق‌آبی را به بزرگترین منبع انرژی تجدید پذیر  این کشور تبدیل کرده است. در ایران نیز ظرفیت نیروگاه‌های برق‌آبی تقریباً ۱۱,۶۰۰ مگاوات است.

منابع هیدروالکتریسیته مانند سایر منابع تجدید پذیر شامل محدودی انرژی ذخیره شده نیست بلکه جریانی از انرژی است که در طول سال به سهم انرژی سالانه افزوده می شود.

به عبارت دیگر پتانسیلی از انرژی هنگامی که باران یا برف مناطق مرتفع را می پوشاند در دسترس قرارمیگیرد.حدود یک چهارم از ۵/۱ میلیارد تراوات ساعت از انرژی خورشیدی که به زمین می تابد صرف تبخیر آب میشود.

بنابراین بخار آب موجود در اتمسفر نشان دهنده منبع عظیمی از انرژی تجدید پذیر است که متاسفانه بیشتر آن در اختیار ما نیست.هنگامی که بخار آب فشرده میشود بیشتر انرژی آن در آتمسفر به شکل گرما آزاده شده و در فضا تابش خواهد شد و فقط مقدار بسیار کمی حدود ۰۶/۰% بصورت بارش به ارتفاعات قابل دسترسی است.

 مزایای نیروگاه های آبی

ساختمان آن ساده و مقاوم بوده و نیاز به نگهداری کمتری دارد

نسبت به تغییرات بار پاسخ مناسبی می دهد

نیاز به سوخت ندارد

برای طراحی و ساخت آن نیاز به طراحان متخصصی هست اما برای نگه داری آنبه تعداد کمی نفر نیاز است

باعث آلودگی محیط نمیشود

راندمان آن با گذشت زمان کاهش نمیابد

آب پس از راه انداختن توربین در مصارف دیگر قابل استفاده است

معایب نیروگاه های آبی

هزینه ساخت و خطوط انتقال آن بسیار بالا است

در محیط ها و فصول خشک باعث ایجاد مشکل میشود

نیروگاه خورشیدی

انرژی خورشیدی به حدی است که استفاده از این انرژی برای تولید انرژی الکتریکی هزینه ای کمتر نسبت به هزینه تولید انرژی الکتریکی از سوخت‌های فسییلی در پی خواهد داشت و از مزایای نیروگاه خورشیدی می توان به عدم انتشار یا انتشار ناچیز گازهای مخرب و عدم تاثیر منفی بر محیط زیست اشاره نمود اما از معایب آن نیز می‌توان به مساحت زیادی که برای احداث نیازد دارند و پایین بودن بازده این روش اشاره نمود.

نیروگاه خورشیدی انواع مختلفی دارند:

نیروگاه انرژی خورشیدی فتوولتاییک

نیروگاه گرمایش خورشیدی

نیروگاه خورشیدی متمرکز

اساس کار نیروگاه های خورشیدی

اساس کار نیروگاه­های خورشیدی به این صورت است که نور به پانل­های خورشیدی می‌تابد و در اثر آن انرژی فوتون به انرژی الکتریکی تبدیل می‌شود. جریان برق تولید شده توسط پانل­های خورشیدی، مستقیم (DC) است که برای استفاده وسائل برقی معمول در منازل و نیاز روزمره بایستی مشابه برق شهر به جریان متناوب (AC) تبدیل شود. این کار توسط دستگاهی بنام اینورتر انجام می‌گیرد.نیروگاه­های خورشیدی نیز مانند سایر نیروگاه­های دیگر امکان اتصال به شبکه (On-Grid) و یا منفصل از شبکه (Off-Grid) را دارند.

نیروگاه حرارتی

نیروگاه حرارتی با حرارت و گرما کار می کنند. در این نیروگاه ها گرما ابتدا توسط سوخت های فسیلی(زغال سنگ) تولید می شود.

انرژی گرمایی تولید شده در واقع به شکل گاز یا بخار به توربین ها می رسد و گاز یا بخار با برخورد به پره های توربین، باعث چرخش توربین می شود.
سوخت این نیروگاه ها می تواند زغال سنگ، گازوییل، مازوت، گاز طبیعی و یا انواع سوخت های جامد، مایع و گاز باشد.

نیروگاه حرارتی بر خلاف نیروگاه های آبی به شرایط محیط بستگی ندارد ولی با سوزاندن سوخت های فسیلی خسارات جبران ناپذیری به محیط وارد میکند. علاوه بر این، آب مورد استفاده در این نیروگاه ها ممکن است وارد رودخانه ها شده و باعث آسیب رسیدن به موجودات زنده شود.

نیروگاه دیزلی

از نیروگاه دیزلی به عنوان تامین کننده برق اضطراری در صنایع متفاوت، مجتمع های تجاری ، بیمارستان ها و … استفاده میشود. در طی زمان قطع برق، نیروگاه دیزلی برای برق رسانی به سیستم اضافه می گردد و برق مورد نیاز مجموعه را تامین میکند.

مزایای نیروگاه های دیزلی :

• طراحی آسان
• نیاز به فضای کم
• قابلیت حمل
• امکان متوقف نمودن نیروگاه مانند شروع کار سریع میباشد.
• نیاز به آب کم جهت خنک کردن سیستم
• هزینه اولیه کمتر نسبت به دیگر نیروگاه ها
• نیروگاه دیزلی در مقایسه با نیروگاه های زغال سنگ دارای راندمان حرارتی بالا و مصرف سوخت پایینی میباشند.

معایب نیروگاه های دیزلی:

•  هزینه بالای سوخت دیزل در برابر با هزینه سوخت ذغال سنگ یا گاز
• نگه داری پیچیده و پر هزینه
• نیروگاه دیزلی در طول شرایط اضافه بار برای مدت طولانی به صورت رضایت بخش فعالیت نمی کند.
• نیروگاه های دیزلی ظرفیت محدودی دارند و برای تولید برق در مقیاس بزرگ مناسب نمیباشند.

جهت مشاوره خرید و استعلام قیمت، نصب و راه اندازی، راهنمایی، گارانتی و مشخصات فنی با کارشناسان دیزل صنعت تماس بگیرید. (۳۳۳۵۹۸۱۸ – ۰۴۱ )