آشنایی با نحوه تولید برق حرارتی

زندگی بشر همواره به نحوه کاربرد انرژی برای انجام کار بستگی داشته و شناسایی منابع انرژی زا و بهره بردن از این منابع یکی از ابزارهای مهم در جهت توسعه و خودکفایی اقتصادی هر کشوری بوده است.

یکی از انواع نیروگاه هایی که برای تولید برق وجود دارند، نیروگاه حرارتی است. نحوه تولید برق در نیروگاههای حرارتی به صورتی است که انرژی حرارتی به انرژی الکتریکی تبدیل می شود، نیروگاه های حرارتی همان طور که از اسمشان پیداست با حرارت و گرما کار می کنند.

یعنی در این نیروگاه ها انرژی گرمایی توسط توربین به انرژی حرکتی و سپس توسط ژنراتور به نیروی الکتریکی تبدیل می شود.

گرما ابتدا توسط سوخت های فسیلی مثل زغال سنگ تولید می شود و انرژی گرمایی تولید شده در واقع به شکل گاز یا بخار به توربین ها می رسد و گاز با برخورد به پره های توربین، باعث چرخش توربین شده و گردش توربین ها باعث تولید برق می شود. 

نیروگاه‌های حرارتی انواع مختلفی دارند. نظیر:

- نیروگاه‌های بخار
- نیروگاه‌های توربین گازی
- نیروگاه‌های سیکل ترکیبی
- نیروگاه‌های شکاف هسته ای
- نیروگاه‌هایگداخت هسته ای
- نیروگاه‌های زمین گرمایی
- نیروگاه‌های حرارتی – خورشیدی
- نیروگاه‌های بیوماس

نحوه تولید برق در نیروگاههای حرارتی بخار

نیروگاه‌های حرارتی بخار به دلیل ویژگیهای خاصی که دارند، از متداولترین انواع نیروگاه‌های حرارتی در کشور محسوب می شوند.

برای تولید انرژی حرارتی در این نیروگاه ها؛ از سوختهای جامد مانند زغال سنگ، مازوت و یا گاز طبیعی استفاده می شود پروسه تبدیل انرژی شیمیایی نهفته در این سوختها به انرژی الکتریکی در طی چندین مرحله انجام می شود. یک نیروگاه بخار بر اساس چرخه رانکین تولید انرژی می‌کند.

آب بعد از پمپ شدن و افزایش فشار وارد مولد بخار می شود و در آن با دریافت انرژی حرارتی ناشی از احتراق سوخت تبدیل به بخار می شود.

بخار با عبور از توربین، انرژی خود را به آن انتقال داده و سبب چرخش محور توربین می شود. روتور ژنراتور به محور توربین متصل است، به همین دلیل با چرخش محور توربین، روتور ژنراتور نیز شروع به چرخش کرده و سبب تولید برق در ژنراتور می گردد.

در مرحله اول،‌ آب با استفاده از پمپ‌های آب با فشار بالا به دیگ بخار تزریق می‌شود. آب پرفشار در دیگ بخار حرارت جذب می‌کند و تبدیل به بخار فوق داغ ، با فشار بالا میشود. بخار که انرژی زیادی دارد در طول توربین (تجهیزی مکانیکی که جریان انرژی سیال را به انرژی مکانیکی تبدیل می‌کند) جریان می‌یابد و آن را می‌چرخاند.

شفت توربین به شفت ژنراتور( ژنراتور وسیله‌ای برای تبدیل انرژی مکانیکی به انرژی الکتریکی است. ژنراتور با کمک نوعی از انرژی بیرونی به چرخش درمی‌آید.

اگر برای چرخش ژنراتور از نیروی بخار استفاده شود، نیروگاه به‌عنوان نیروگاه بخار شناخته می‌شود.) متصل است؛ بنابراین زمانی که شفت توربین به حرکت در‌می‌آید،‌ ژنراتور می‌چرخد و انرژی الکتریکی تولید می‌شود.  

بخار خارج شده از توربین از مسیر چگالنده انرژی) عبور کرده و طی این فرآیند انرژی و حرارت خود را از دست داده و دوباره تبدیل به مایع می شود و این چرخه تولید برق با پمپ شدن دوباره آب تکرار می شود.

مزایای نیروگاه های تولید برق حرارتی

هزینه احداث نیروگاه های بخار برای تولید برق حرارتی نسبتا بالا است ولی به دلیل ویژگیهای خاص آن از متداولترین انواع نیروگاههای حرارتی در ایران محسوب می شود.

- فضای کمی را اشغال می‌کند.

- تعمیر و نگهداری نیروگاه آسان است.

- هزینه نصب و راه‌اندازی آن پایین است.

- همانند نیروگاه‌های آبی به شرایط اقلیمی وابستگی مستقیم ندارد.

- مقادیر زیادی زغال‌سنگ یا سوخت فسیلی دیگر برای تامین سوخت آن در زمین وجود دارد.

- نیروگاه را می‌توان برای کاهش تلفات انتقال الکتریسیته در نزدیکی محل‌های پرمصرف ساخت.

- برای کاهش هزینه انتقال سوخت امکان ساخت آن در نزدیکی معادن نیز فراهم است.

معایب نیروگاه های تولید برق حرارتی

- بازده چرخه‌ی آن کم و در حدود ۳۵ تا ۴۰ درصد است.

- دائما در حال تولید دود است که باعث انتشار آلودگی‌ها می‌گردد.

- استفاده از سوخت‌های فسیلی منجر به گرمایش زمین می‌شود.

- هزینه فرآیند در مقایسه با نیروگاه‌های اتمی و آبی بالاتر است.

- در هر ساعت خاکستر زیادی تولید می‌شود. در نتیجه کنترل این مقدار خاکستر مشکل است.

- امکان دارد آب گرم مستقیما به رودخانه وارد و باعث آسیب به موجودات زنده و چرخه زندگی‌ آن‌ها شود.

سوالات درس مطالعات اجتماعی پایه ششم

مهم تریم منبع مصرف انرژی در دنیای امروز چیست؟ 
سوخت های فسیلی.

چرا به منابع سوخت های فسیلی ، غیر قابل تجدید می گویند؟ 
زیرا میلیون ها سال طول می کشد تا در اعماق زمین تشکیل شوند.

نام دیگر انرژی های نو چیست؟ 
انرژی های قابل تجدید.

انرژی نو یا قابل تجدید را تعریف کنید. 
انرژی های نو  آن دسته از منابع انرژی هستند که تمام نمی شوند و همواره می توان از آن ها استفاده کرد. مانند: انرژی خورشید، باد و آب.

در کشور ما از انرژی خورشید چه استفاده هایی می توان کرد؟
از انرژی خورشید می توان برای گرم کردن هوا یا آب استفاده کرد و همچنین از آن انرژی الکتریکی به دست آورد.

تولید برق به چند صورت تولید می شود؟ نام ببرید. 
به دو 2صورت: برق حرارتی، برق آبی.

منظور از برق حرارتی چیست؟ 
در نیروگاه ها با سوزاندن سوخت های فسیلی، آب را به بخار تبدیل می کنند ؛ فشار بخار آب توربین ها را به حرکت در می آورد و برق تولید می شود.

برق آبی چگونه تولید می شود؟ 
با بستن سد بر روی رودهای پر آب و با استفاده از فشار آب ذخیره شده، توربین ها به حرکت در می آیند و برق تولید می شود.

در کشور ما چه مقدار از تولید برق از راه حرارتی است؟ 
حدود 85 درصد.

با توجه به آب و هوای کشورمان، چرا تولید برق آبی کم تر از برق حرارتی است؟ 
زیرا کشور ما از کشورهای کم باران جهان است و بخش وسیعی از آن در منطقه ی گرم و خشک قرار دارد و منابع آبی محدودی دارد.برای حفظ محیط زیست، استفاده از برق حرارتی بهتر است یا برق آبی؟ چرا؟ 
برق آبی بهتر است. زیرا برق حرارتی از سوزاندن سوخت های فسیلی به دست می آید که محیط زیست را آلوده می کند اما برق آبی آلودگی ایجاد نمی کند.

---