چه چیزی تولید برق است

چه کسی تولید برق الکتریکی است؟

تعریف تولید برق

سیستم برق دارای سه بخش اصلی است: تولید، انتقال و توزیع. این مقاله بر روی تولید برق متمرکز است که در آن یک نوع انرژی به انرژی الکتریکی تبدیل می‌شود. انرژی الکتریکی از منابع طبیعی مختلف تولید می‌شود.

 منابع انرژی به دو نوع قابل تجدید و غیرقابل تجدید تقسیم‌بندی می‌شوند. در حال حاضر، بیشتر انرژی الکتریکی از منابع غیرقابل تجدید مانند زغال‌سنگ، نفت و گاز طبیعی تولید می‌شود.

 با این حال، منابع غیرقابل تجدید محدود هستند. ما باید آن‌ها را با دقت استفاده کرده و به دنبال منابع جایگزین یا قابل تجدید باشیم.

 منابع قابل تجدید شامل خورشیدی، بادی، آبی، پیزری و زیست‌توده هستند. این‌ها منابع دوستانه‌ی محیط‌زیست، رایگان و نامحدود هستند. بیایید بیشتر درباره‌ی این منابع قابل تجدید بیاموزیم.

 منابع قابل تجدید

منابع قابل تجدید مانند خورشیدی، بادی، آبی، پیزری و زیست‌توده دوستانه‌ی محیط‌زیست و نامحدود هستند.

 تولید برق خورشیدی

انرژی خورشیدی یک جایگزین عالی برای تولید برق است. دو روش اصلی برای تولید برق از نور خورشید وجود دارد.

 می‌توانیم مستقیماً با استفاده از سلول فتوولتائیک (PV) برق تولید کنیم. سلول فتوولتائیک از سیلیکون ساخته شده است. بسیاری از سلول‌ها به صورت سری یا موازی متصل می‌شوند تا یک پانل خورشیدی تشکیل دهند.

می‌توانیم با کمک آینه‌ها در نور خورشید گرما (گرمای خورشیدی) تولید کنیم و از این گرما برای تبدیل آب به بخار استفاده کنیم. این بخار با دمای بالا توربین‌ها را می‌چرخاند.

 مزایای سیستم انرژی خورشیدی

• هزینه‌ی انتقال برای یک سیستم خورشیدی مستقل صفر است.

• سیستم تولید برق خورشیدی دوستانه‌ی محیط‌زیست است.

• هزینه‌ی نگهداری کم است.

• این یک منبع ایده‌آل برای مکان‌های دورافتاده‌ای است که نمی‌توانند به شبکه متصل شوند.

معایب سیستم انرژی خورشیدی

• هزینه‌های اولیه بالاست.

• برای تولید انبوه نیاز به مساحت بزرگ است.

• سیستم تولید برق خورشیدی وابسته به آب و هوایی است.

• ذخیره‌سازی انرژی خورشیدی (باتری) گران است.

 سیستم انرژی بادی

توربین‌های بادی برای تبدیل انرژی باد به انرژی الکتریکی استفاده می‌شوند. باد به دلیل تغییرات دما در جو جریان می‌یابد. توربین‌های بادی انرژی باد را به انرژی جنبشی تبدیل می‌کنند. انرژی جنبشی چرخشی ژنراتور القایی را می‌چرخاند و آن ژنراتور انرژی جنبشی را به انرژی الکتریکی تبدیل می‌کند.

مزایای سیستم انرژی بادی

• انرژی باد یک منبع نامحدود، رایگان و پاک از انرژی است.

• هزینه‌ی عملیاتی تقریباً صفر است.

• یک سیستم تولید برق بادی می‌تواند در یک مکان دورافتاده برق تولید کند.

معایب سیستم انرژی بادی

• نمی‌تواند در تمام زمان‌ها مقدار یکسانی از برق تولید کند.

• نیاز به یک مساحت باز بزرگ دارد.

• صدا می‌کند.

• فرآیند ساخت یک توربین بادی گران است.

• خروجی برق کمتری می‌دهد.

• تهدیداتی از پرنده‌های پروازی دارد.

سیستم انرژی آبی

انرژی که از آب رودخانه یا اقیانوس به دست می‌آید به عنوان انرژی آبی شناخته می‌شود. نیروگاه‌های آبی بر اساس اثرات گرانشی کار می‌کنند. در اینجا آب را در یک سد یا مخزن ذخیره می‌کنیم. وقتی آب را می‌گذاریم سرازیر شود، حرکت آب در حال جریان به سمت لوله‌ی فشاری انرژی جنبشی ایجاد می‌کند که توربین‌ها را می‌چرخاند.

 مزایای سیستم انرژی آبی

• می‌تواند فوراً در خدمت گذاشته شود.

• بعد از این فرآیند، آب می‌تواند برای آبیاری و مقاصد دیگر استفاده شود.

• سد‌ها برای دوره‌ای طولانی طراحی شده‌اند و بنابراین می‌توانند به تولید انرژی الکتریکی برای چندین سال کمک کنند.

• هزینه‌های اجرایی و نگهداری کم است.

• نیازی به حمل و نقل سوخت نیست.

معایب سیستم انرژی آبی

• هزینه‌ی اولیه یک نیروگاه هیدروالکتریک بالاست.

• نیروگاه‌های هیدروالکتریک در مناطق کوهستانی قرار دارند و بسیار دور از بار هستند. بنابراین، نیاز به خط انتقال بلندی دارند.

• ساخت سدها می‌تواند شهرها و شهرک‌ها را درون آب درآورد.

• همچنین وابسته به آب و هوایی است.

انرژی زغال‌سنگ و هسته‌ای

سیستم انرژی زغال‌سنگ

یک نیروگاه گرمابی برق را با سوزاندن زغال‌سنگ در بویлер تولید می‌کند. گرما برای تبدیل آب به بخار استفاده می‌شود. این بخار با فشار و دمای بالا که به توربین می‌رود، یک ژنراتور را می‌چرخاند تا انرژی الکتریکی تولید کند.

پس از عبور از توربین، بخار در یک کندرسر خنک می‌شود و در بویلر برای تولید بخار دوباره استفاده می‌شود. نیروگاه گرمابی بر اساس چرخه‌ی رنکین کار می‌کند.

 مزایای سیستم انرژی زغال‌سنگ

• زغال‌سنگ ارزان است.

• هزینه‌ی اولیه‌اش نسبت به نیروگاه‌های قابل تجدید کمتر است.

• مساحت کمتری نسبت به یک نیروگاه هیدروالکتریک نیاز دارد.

• می‌توان یک نیروگاه گرمابی را در هر مکانی ساخت چون زغال‌سنگ می‌تواند به نیروگاه منتقل شود، صرف نظر از مکان آن.

• ساخت و راه‌اندازی نیروگاه‌های گرمابی زمان کمتری نسبت به یک نیروگاه هیدروالکتریک می‌برد.

معایب سیستم انرژی زغال‌سنگ

• زغال‌سنگ یک منبع انرژی غیرقابل تجدید است.

• هزینه‌ی عملیاتی بالا و متغیر است و به قیمت سوخت بستگی دارد.

• به دلیل دود و بخار آلوده، محیط را آلوده می‌کند.

• نیاز به مقدار زیادی آب دارد.

سیستم انرژی هسته‌ای

کارکرد انرژی هسته‌ای تقریباً مشابه یک نیروگاه گرمابی است. در یک نیروگاه گرمابی، زغال‌سنگ در بویلر برای تولید گرما استفاده می‌شود.

در یک نیروگاه هسته‌ای، اورانیوم در راکتور هسته‌ای برای تولید گرما استفاده می‌شود. در هر دو نیروگاه، انرژی گرمایی به انرژی الکتریکی تبدیل می‌شود.

۱ کیلوگرم اورانیوم می‌تواند انرژی تولید کند که برابر با انرژی تولید شده از سوزاندن ۴۵۰۰ تن زغال‌سنگ یا ۲۰۰۰ تن نفت است.

 مزایای سیستم انرژی هسته‌ای

• مساحت کمتری نسبت به یک نیروگاه گرمابی و یک نیروگاه هیدروالکتریک نیاز دارد.

• می‌تواند مقدار بسیار زیادی از انرژی الکتریکی را از یک نیروگاه تولید کند.

• CO2 تولید نمی‌کند.

• یک نیروگاه هسته‌ای نیاز به مقدار کمی سوخت دارد.

 معایب سیستم انرژی هسته‌ای

• هزینه‌ی اولیه‌ی ساخت بالاست.

• هزینه‌های عملیاتی و نگهداری بالاست.

• افسون‌های رادیواکتیو دارد.

• خطر بالایی از رادیواکتیویته و انفجار دارد.