نیروگاه ها وانواع آن
یکی از بخش مهم سیستم قدرت نیروگاه است.وظیفه نیروگاه تولید مناسب انرژی الکتریکی می باشد. نیروگاه ها براساس محرک اولیه خود دسته بندی یا نامگذاری می شوند.
انواع نیروگاه‌ها به شرح زیرمی باشد:
۱) نیروگاه حرارتی
۲) نیروگاه آبی
۳) نیروگاه بادی
۴) نیروگاه خورشیدی
نیروگاه حرارتی نیزخود به چند دسته تقسیم می‌شود:
۱.۱) نیروگاه بخار
۱.۲) نیروگاه گازی
۱.۳) نیروگاه سیکل ترکیبی
۱.۴) نیروگاه هسته‌ای
نیروگاه (آبی _. بادی _. خورشیدی) منابع انرژی تجدید پذیر می‌باشد.
درذیل به توضیح نیروگاه بخار پرداخته می شود:
قسمت‌های مهم نیروگاه بخار عبارت است از:
بویلر:باحرارت مشعل هاآب مقطررا به بخارتبدیل میکند. ازلوله‌های بسیارزیاد بادومخزن به نام درام تشکیل شده است.
سوپرهیتر:بخار را به بخار خشک تبدیل میکند تاقطرات ریزبخار باعث خوردگی پره‌های توربین نشود.
مشعل:سوخت مشعل می‌تواند (گاز طبیعی یامایع _. ذغال سنگ _. ذغال چوب) وحتی زباله می‌توان استفاده کرد.
توربین:وظیفه آن تبدیلانرژی جنبشی بخار به حرکت دورانی وچرخاندن ژنراتور
از نظر عملکرد ژنراتور به دوقسمت تقسیم می‌شود:
۱) توربین ضربه‌ای
۲) توربین عکس العملی (توربین‌های بخارمعمولا ازنوع عکس العملی هستند)
کندانسور: نقش منبع سرد را دراین سیکل دارد یعنی بخا خروجی توربین رامیعان نموده و دوباره به آب مقطر تبدیل میکند.
کندانسور‌ها از نوع ساخته می‌شود:
الف) کنداسور سطحی
ب) کندانسور فواره‌ای
_کندانسور سطحی: بخاربابرخورد در لوله‌های آب سرد میعان می‌شود آب کندانسور با آب سیکل از یک دیگر جداست
_کنداسور فواره‌ای:آب سرد به درون بخار به وسیله فواره‌های پاشیده می‌شود وآن را میعان میکند آب کندانسور وآب سیکل یکی است
_. برج خنک کننده: آب کندانسور پس میعان کردن بخارداغ می‌شود وباید خنک شود واین کارتوسط برج خنک کننده انجام می‌شود
برج خنک کننده به دو دسته تقسیم می‌شود:
الف) برج تر:باریزش آب ازارتفاع به تور طبیعی خنک می‌شود وکاربرد آن درمناطق پرآب به کار می‌رود. مانند نیروگاه نکا_ نیروگاه زرکان اهواز
ویژگی‌های نیروگاه بخار به شرح زیر می‌باشد:
۱_ راندمان نیروگاه بخار نسبتا بالاست وحدود ۴۵% می‌باشد
۲_هزینه احداث نسبتا بالا وهزینه جاری (سوخت) متوسط می‌باشد
۳_زمان احداث این نیروگاه نسبتا زیاد است
۴_عمر این نوع نیوگاه نسبتا طولانی است
۵_آهنگ تغییر باراین نیروگاه متوسط است (سرعت تغییرتوان تولیدی نیروگاه)
۶_ازنظر زیست محیطی نسبتا آتودکی زیادی دارد
نیروگاه گازی
اساس کار توربین گازی شبیه به موتور هواپیمای جت است
اجزای تشکیل دهنده نیروگاه گازی: فیلتر _. کمپوسور _. سوخت _. محفظه سوخت _. توربین و اگزوز می‌باشد
ممکن است ژنراتور سمت توربین کوبل شده باشد یا سمت کمپرسور سوخت به توربین‌های گاز معمولا گاز طبیعی یا گازوئیل است
ویژگی‌های نیروگاه گازی
۱_ راندمان نیروگاه گازی نسبتا پایین است حدود ۳۰%_۲۵%
۲_هزینه تاسیس متوسط، ولی هزینه جاری زیادی دارد
۳_سوخت گران‌تر و هزینه تعمر ونگهداری آن بشتر است
۴_زمان احداث نسبتا کوتاهی دارد
۵_عمر آن نسبت به نیروگاه بخارکمتر است، چون توربین دردمای بالایی کار میکند
۶_ازنظر زیست محیطی نسبتا آلودگی بالایی دارد، ولی نسبتا به نیروگاه بخار سوخت مازوت یاذغال سنگ دارند آلودگی اش کمتر است
نیروگاه سیکل ترکیبی:
برای جلوگیری از هدر رفتن انرژی گاز‌های داغ خروجی ازاگزوز توربین گاز می‌توان این گاز‌های داغ رابرای تولید بخار یک واحدبخار بکار برد به این مجموعه که ازترکیب نیروگاه گازی وبخاری تشکیل شده راسیکل ترکیبی گفته می‌شود
اجزای تشکیل دهنده سیکل ترکیبی (دودکش _. بویلر _. واحد بخاری _. اگزوز واحد گازی ۱ واگزوز واحد ۲) تشکیل می‌دهد
ویژگی‌های نیروگاه سیکل ترکیبی
۱) راندمان این نیروگاه حدود ۵۵% است
۲) هزینه تاسیس آن نسبتا زیاد است (بخاطر واحد بخاری) وهزینه جاری آن نسبتا زیاد است
۳) زمان احداث نسبتا زیاد است
۴) عمرآن نسبت به نیروگاه بخارکمتراست، چون توربین گازی دردمای بالایی کار میکند
۵) نرخ یاآهنگ تغییربارآن متوسط است
۶) ازنظر زیست محیطی نسبتا آلودگی بالایی دارد، ولی نسبت به نیروگاه بخار که سوخت مازوت یاذغال سنگ دارند آلودگی اش کمتراست
نیروگاه آبی
توان توربین آبی به فشار ورودی آب عبوری ازآن بستگی دارد یعنی به ارتفاع آب پشت سدبه همین دلیل نوع توربین آبی باتوجه به ارتفاع سد انتخاب می‌شود به صورت زیر
۱) برای سد‌های باارتفاع کم (کمتر از ۱۰۰ متر) ازتوربین‌های کاپلان استفاده می‌شود این توربین ازنوع عکس العملی می‌باشد ومحور آن می‌تواند عمودی یا افقی باشد
۲) برای سد‌های باارتفاع متوسط (حدود ۱۰۰ تا ۳۰۰ متر) ازتوربین‌های فرانسیس استفاده می‌شود محور توربین فرانسیس عمودی وگردش آن افقی است
نکته: درنیروگاه‌های ایران عمدتا از توربین‌های فرانسیس استفاده می‌شود.
۳) برای سد‌های باارتفاع زیادبیش از ۳۰۰ متر از توربین‌های پلتون استفاده می‌شود این توربین ازنوع ضربه‌ای می‌باشد محور این توربین هم می‌تواند افقی باشد وهم عمودی
نکته:توربین‌های کاپلان تند گردهستن وسرعت چرخش آن‌ها حتی بیشتراز ۱۰۰۰ دور بر دقیقه است و توربین‌های پلتون آهسته گرد هستن وسرعت چرخش آن‌ها کمتراز ۱۰۰ دور بردقیقه می‌باشد
۴) توربین‌های بانکی برای سد‌ها ونیروگاه‌های کوچک به کار می‌رود
نکته: تنظیم توان نیروگاه باتنظیم دبی آب توربین با استفاده از پره‌های هدایت کننده آب انجام می‌شود
ویژگی‌های نیروگاه آبی
۱_راندمان نیروگاه آبی بالا وبیش از ۸۰% است
۲_هزینه احداث بسیار زیادی دارد، ولی هزینه جاری آن ناچیز است
۳_عمر آن نسبتا طولانی استوبستگی به عمر سد آن دارد یعنی به میزانرسوب گذاری پشت سد بستگی دارد
۴_آهنگ تغییر بار نیروگاه آبی بسیا سریع است به همین دلیل معمولا این نیروگاه به عنوان تنظیم کننده فرکانس شبکه بکار می‌رود (مانند نیروگاه سد دز)
۵_ از نظرزیست محیطی آلودگی خاصی ندارد، ولی ممکن است ازنظر منابع آبی مشکلاتی را ایجاد کند
۶_امکان احداث سدبه موقعیت جغرافیای بستگی دارد
نیروگاه هسته‌ای
نیروگاه هسته‌ای نیز جزء نیروگاه حرارتی است بااین تنفاوت که سوخت ان هسته‌ای است
جمع شدن پروتون‌ها درون هسته اتم بیانگر وجود نیروی قویتر از نیروی الکترواستاتیک است که به آن نیروی هسته‌ای گفته می‌شود
واکنش هسته‌ای به دوشکل می‌باشد
۱_شکاف هسته ای: در این واکنش با برخورد نوترون به هسته اتم سنگین هسته آن شکافته شده و به اتم‌های سبکتر مانند باریم، کریپتون وتعدادی نوترون به انرژی تبدیل می‌شود
۲_گداخت هسته‌ای (هم جوشی):گداخت هسته‌ای واکنش دون ستارگان وخورشید است که عناصر سبک به هم جوش خورده وعنصر سنگین ایجاد می‌شود وانرژی زیادی در این واکنش تولید می‌شود
ایزوتوپ:در طبیعت بعضی از عناصر باوزن اتممی‌های مختلف یافت می‌شوند که از نظر شیمیایی اختلافی باهم ندارند، ولی بخاطر تعداد نوترون‌های نابرابر درهسته آن‌ها جرم‌های اتمی متفاوت دارند به هرکدام ازاین عناصر یک ایزوتوپ گفته می‌شود
آب سنگین:ترکیب اکسیژن بادوتریم آب سنگین تولید میکند
ویژگی‌های نیروگاه هسته‌ای
۱) راکتور کوچک مقرون به صرفه نیست
۲) هزینه اولیه آن بسیار زیاد وهزینه جاری بسیار کمی دارد
۳) آهنگ تغییر بارآن بسیار کند بوده وبهتر است برای تامین بار پایه به کار رود
۴) آلودگی جوی ندارد، ولی زباله‌های هسته‌ای یکی از مشکلات عمده کشور‌های دارای این نوع نیروگاه است