up
Search      menu
صنعت و مکانیک :: مقاله توليد برق PDF
QR code - توليد برق

توليد برق

توليد برق با روش متمركز

توليد برق با روش متمركز زماني امكانپذير شد كه معلوم شد با استفاده از ترانسفورماتورهاي قدرت و تغيير ولتاژ برق، خطوط جريان متناوب ميتوانند نيروي برق را با هزينه كم به مسافتهاي دور انتقال دهند. با تأمين برق از طريق فنآوريهاي مورد استفاده انسان حداقل به مدت ۱۲۰ سال نيروي برق از منابع مختلف انرژي توليد شده است. اولين نيروگاهها با مصرف چوب برق توليد كردند در حاليكه اكنون براي توليد برق بطور عمده ما به ذغال سنگ، انرژي هستهاي، گاز طبيعي، نيروي برق آبي و نفت و به مقدار كم انرژي خورشيدي، انرژي حاصل از كنترل جذر و مد، ژنراتورهاي بادي و منابع زمين گرمائي متكي هستيم.
بسياري از نيروگاههاي ذغال سنگي مانند نيروگاه Laughlin در نوادا به دليل كنترل آلودگي محيط زيست تعطيل شدهاند.
● تقاضاي برق
نياز يا تقاضاي برق را به دو طريق مختلف ميتوان تأمين كرد. روش اول براي شركتهاي خدماتي دولتي و يا خصوصي. در اين روش شركتهاي خدماتي به منظور توليد و انتقال برق لازم پروژههاي متمركز با مقياس بزرگ اجرا ميكنند. تعداد بسياري از اين پروژهها اثرات ناخوشآيند زيست محيطي مانند آلودگي هوا و يا آلودگي تشعشعات مضر داشته و يا منطقه وسيعي از زمين را دچار سيلاب كردهاند.
سيستم توليد برق و توزيع آن در مكانهاي مسير شبكه با مقياس كوچكتر. اين مكانها غالباً از برق توليدي به عنوان محصول فرعي براي ساير فرآيندهاي صنعتي استفاده ميكنند مانند استفاده از گاز حاصل از دفن ذباله براي به حركت درآوردن توربينها.
● روشهاي توليد برق
سدهاي بزرگ مانند سد هور Hoover Dam ميتوانند مقادير قابل توجهي نيروي برق آبي توليد كنند. توربينهاي در حال چرخش كه به ژنراتورهاي الكتريكي متصل هستند حجم زيادي برق توليد ميكنند كه از نظر تجاري بسيار قابل توجه است. در اين روش توربينها به وسيله مايعي (آب) به حركت درميآيند كه اين مايع مانند حامل و واسطه انرژي عمل ميكند. مايعاتي كه نوعاً مورد استفاده قرار ميگيرند عبارتند از:
▪ بخار آب مايع
آب با حرارت حاصل از گداخت هستهاي (شكافت اتمي) يا احتراق سوختهاي فسيلي از جمله ذغالسنگ، گاز طبيعي يا نفت ميجوشد. بعضي از نيروگاههاي جديدتر از نور خورشيد به عنوان منبع حرارت استفاده ميكنند. تجهيزات نيروگاههاي خورشيدي نور خورشيد را براي گرم كردن مايع ناقل حرارت كه سپس براي توليد بخار استفاده ميشود متمركز ميكنند.
▪ آب
تيغههاي توربين بوسيله آب در حال جريان كه توسط سدهاي برق آبي يا نيروهاي مدي توليد ميشود حركت ميكنند و برق توليد ميكنند.
▪ باد
اغلب توربينهاي بادي از بادي كه به طور طبيعي ميوزد برق توليد ميكنند. برجهاي خورشيدي براي توليد برق از انرژي باد مصنوعي استفاده ميكنند. با گرم كردن دودكش بوسيله نور خورشيد باد مصنوعي در داخل دودكش توليد ميشود.
▪ گازهاي گرم
توربين نيروگاهها مستقيماً به وسيله گازهاي توليد شده از طريق احتراق گاز طبيعي يا نفت ميچرخند.
توربينهاي گازي نيروگاههاي سيكل تركيبي به وسيله بخار آب و همچنين توسط گاز حركت ميكنند. اين گونه توربينها با احتراق گاز طبيعي در توربين گازي نيروي برق توليد ميكنند و از حرارت مازاد (باقيمانده) براي توليد برق بيشتر از بخار آب استفاده ميكنند.
● موتورهاي پيستوني (رفت و برگشتي)
ژنراتورهاي كوچك توليد برق غالباً به وسيله موتورهاي پيستوني كه از سوختهاي گازوئيل، بيوگاز (زيست توده) يا گاز طبيعي استفاده ميكنند برق توليد ميكنند. موتورهاي ديزلي غالباً براي پشتيباني توليد برق معمولاً با ولتاژ پائين استفاده ميشوند. بيوگاز در محل توليد آن يعني محل دفن ذباله يا تصفيه خانههاي فاضلاب به وسيله موتورهاي پيستوني يا ميكروتوربينها (توربينهاي گازي كوچك) ميسوزد و برق توليد ميكند.
● پانلهاي فتوولتائيك
برخلاف سيستمهاي متمركزكننده حرارت خورشيدي فوقالذكر، پانلهاي فتوولتائيك نور خورشيد را مستقيماً به برق تبديل ميكنند. اگرچه نور خورشيد مجاني است و به اندازه وفور در طبيعت وجود دارد ولي توليد برق از طريق انرژي خورشيدي به دليل هزينه زياد پانلها هنوز معمولاً تا اندازهاي گرانتر از نيروگاههاي بزرگ كه به طريق مكانيكي برق توليد ميكنند است. اگرچه هزينه سلولهاي خورشيدي سيليكون با راندمان پائين در حال كاهش است. سلولهاي خورشيدي كه داراي چند انشعاب هستند و راندمان تبديل آنها نزديك به ۳۰ درصد است اكنون به صورت تجاري در دسترس ميباشد. از اين نوع سلولهاي خورشيدي در سيستمهاي تجربي بيش از ۴۰ درصد راندمان نشان داده شده است. تا چند سال اخير از انرژي خورشيدي در قالب فتوولتائيك اغلب در نقاط دورافتاده استفاده ميشد جائيكه به شبكه برق تجاري دسترسي وجود نداشت و يا از اين سيستمها به عنوان منبع برق مكمل براي خانههاي تكي يا محل كار جدا از سايرين استفاده ميشد. پيشرفتهاي اخير در راندمان ساخت و فنآوري نيروگاههاي فتوولتائيك همراه با يارانههاي تخصيص يافته مربوط به نگرانيهاي زيست محيطي باعث آمادهسازي پانلهاي خورشيدي با سرعت هرچه بيشتر شده است. ظرفيت خورشيدي نصب شده با سرعت ۳۰ درصد در سال در چندين منطقه از جمله آلمان، ژاپن، كاليفرنيا و نيوجرسي در حال افزايش است.
● ساير روشهاي توليد برق
براي توليد برق فنآوري هاي مختلف ديگري مطالعه شده و توسعه يافته است. توليد برق به صورت يكپارچه و بدون سنجشهاي متحرك در كاربردهاي قابل حمل بسيار جالب توجه است. در اين زمينه دستگاههاي ترموالكتريك (TE) تا حد زيادي شايع شده است، اگرچه سيستمهاي ترمويونيك (TI) و ترموفتوولتائيك (TPV) نيز ساخته شده و گسترش يافته است.
در مقايسه با سيستمهاي TI و TPV تجهيزات TE نوعاً در درجات حرارت پائينتري مورد استفاده قرار ميگيرند. تجهيزات پنروالكتريك روش ديگري براي توليد برق با سيستم مكانيكي مخصوصاً براي جمع كردن نيروي برق است. بتاولتائيكها Betavoltaics نوع ديگري از ژنراتورهاي يكپارچه هستند كه از متلاشي كردن اتمهاي راديواكتيو، برق توليد ميكنند.
توليد برق مگنتوهيدروديناميك Magnetohydrodynamic (MHD) به عنوان روشي براي دريافت نيروي برق از رآكتورهاي هستهاي و همچنين از سيستمهاي احتراق سوخت سنتي مورد مطالعه قرار گرفته است.
توليد برق به روش الكتروكميكال Electrochemical نيز در كاربردهاي قابل حمل و متحرك حائز اهميت است. هم اكنون در اغلب روشهاي توليد برق الكتروكميكال از فنآوري سلولهاي الكتروكميكال مسدود (باطري) استفاده ميشود كه بيشتر به عنوان سيستمهاي ذخيره انرژي مورد استفاده قرار ميگيرد. درمورد سيستمهاي الكتروكميكال باز كه به عنوان پيل سوختي (Fuel cells) مشهور هستند مطالعات گستردهاي به عمل آمده و در سالهاي اخير توسعه يافته است. پيلهاي سوختي را ميتوان براي دريافت و مصرف برق از سوختهاي طبيعي يا از سوختهاي مصنوعي (عمدتاً هيدروژن الكتروليتيك) مورد استفاده قرار داد و بنابراين ميتوان آنها را از ديدگاه سيستمهاي توليد برق يا سيستمهاي ذخيره برق مورد توجه قرار داد كه به مورد استفاده آنها نيز بستگي دارد.

دانلود نسخه PDF - توليد برق