توان الکتریکی چیست؟
تعریف تولید توان
سیستم برق سه بخش اصلی دارد: تولید، انتقال و توزیع. این مقاله بر روی تولید توان 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 دسته قابل تجدید و غیرقابل تجدید تقسیم میشوند. در حال حاضر، بیشتر انرژی الکتریکی از منابع غیرقابل تجدید مانند زغال سنگ، نفت و گاز طبیعی تولید میشود.
با این حال، منابع غیرقابل تجدید محدود هستند. ما باید آنها را با دقت استفاده کنیم و به دنبال منابع جایگزین یا قابل تجدید باشیم.
منابع قابل تجدید شامل خورشید، باد، آب، جزر و مد و زیست توده هستند. این منابع دوستانه با محیط زیست، رایگان و نامحدود هستند. بیایید بیشتر درباره این منابع قابل تجدید بیاموزیم.
منابع قابل تجدید
منابع قابل تجدید مانند خورشید، باد، آب، جزر و مد و زیست توده دوستانه با محیط زیست و نامحدود هستند.
تولید توان از انرژی خورشیدی
انرژی خورشیدی یک جایگزین عالی برای تولید توان است. دو روش اصلی برای تولید برق از نور خورشید وجود دارد.
میتوانیم برق را مستقیماً با استفاده از سلول فوتovoltaic (PV) ایجاد کنیم. سلول فوتovoltaic از سیلیکون ساخته شده است. بسیاری از سلولها به صورت سری یا موازی به هم 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
هزینه انتقال برای یک سیستم خورشیدی مستقل صفر است.
سیستم تولید برق خورشیدی دوستانه با محیط زیست است.
هزینه نگهداری کم است.
این یک منبع ایدهآل برای مکانهای دورافتاده که نمیتوانند به شبکه متصل شوند است.
معایب سیستم انرژی خورشیدی
هزینههای اولیه بالاست.
نیاز به مساحت بزرگ برای تولید عمده دارد.
سیستم تولید برق خورشیدی وابسته به وضعیت 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 چرخان توربین القایی را چرخانده و آن ژنراتور انرژی جنبشی را به انرژی الکتریکی تبدیل میکند.
مزایای سیستم انرژی بادی
انرژی بادی یک منبع نامحدود، رایگان و تمیز از انرژی است.
هزینه عملیاتی تقریباً صفر است.
سیستم تولید برق بادی میتواند در مکانهای دورافتاده برق تولید کند.
معایب سیستم انرژی بادی
نمیتواند همواره مقدار ثابتی از برق تولید کند.
نیاز به مساحت باز بزرگ دارد.
صدا میکند.
فرآیند ساخت توربین بادی گران است.
خروجی برق کمتری دارد.
تهدیداتی برای پرندههای پروازی دارد.
سیستم انرژی آبی
انرژی که از آب رودخانه یا اقیانوس به دست میآید به آن انرژی آبی گفته میشود. نیروگاههای آبی بر اساس اثرات گرانشی کار میکنند. در اینجا آب را در سد یا مخزن ذخیره میکنیم. وقتی آب را میگذاریم بپاشد، حرکت آب در جریان به سمت لولههای ورودی انرژی جنبشی ایجاد میکند که توربینها را چرخانده.
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 مدت طولانی طراحی شدهاند و بنابراین میتوانند به تولید انرژی الکتریکی برای سالهای متوالی کمک کنند.
هزینههای عملیاتی و نگهداری کم هستند.
نیازی به حمل و نقل سوخت نیست.
معایب سیستم انرژی آبی
هزینه اولیه یک نیروگاه آبی بالاست.
نیروگاههای آبی در مناطق کوهستانی قرار دارند و بسیار دور از بار هستند. بنابراین، نیاز به خط انتقال بلند دارند.
ساخت سدها میتواند شهرها و شهرکها را سیل کند.
همچنین وابسته به وضعیت آب و هوایی است.
انرژی زغال سنگ و هستهای
سیستم انرژی زغال سنگ
یک نیروگاه گرمایی با سوزاندن زغال سنگ در بویلر برق 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.
بعد از عبور از توربین، بخار در یک کنdenser خنک میشود و دوباره در بویلر برای تولید بخار استفاده میشود. نیروگاه گرمایی بر اساس چرخه رانکین کار میکند.
مزایای سیستم انرژی زغال سنگ
زغال سنگ ارزان است.
هزینه اولیه آن نسبت به نیروگاههای قابل تجدید کمتر است.
فضای کمتری نسبت به یک نیروگاه آبی نیاز دارد.
میتوانیم یک نیروگاه گرمایی در هر مکانی ساخته کنیم زیرا زغال سنگ میتواند به نیروگاه منتقل شود بدون توجه به موقعیت آن.
ساخت و راهاندازی نیروگاههای گرمایی زمان کمتری نسبت به یک نیروگاه آبی میبرد.
معایب سیستم انرژی زغال سنگ
زغال سنگ یک منبع انرژی غیرقابل تجدید است.
هزینه عملیاتی بالا و متغیر است بسته به قیمت سوخت.
به دلیل دود و بخار، محیط زیست را آلوده میکند.
نیاز به مقدار زیادی آب دارد.
سیستم انرژی هستهای
کارکرد انرژی هستهای تقریباً مشابه یک نیروگاه گرمایی است. در یک نیروگاه گرمایی، زغال سنگ در بویلر برای تولید گرما استفاده میشود.
در یک نیروگاه هستهای، اورانیوم در رآکتور هستهای برای تولید گرما استفاده میشود. در هر دو نیروگاه، انرژی گرمایی به انرژی الکتریکی تبدیل میشود.
1 کیلوگرم اورانیوم میتواند انرژی برابر با انرژی تولید شده از سوزاندن 4500 تن زغال سنگ یا 2000 تن نفت تولید کند.
مزایای سیستم انرژی هستهای
فضای کمتری نسبت به یک نیروگاه گرمایی و یک نیروگاه آبی 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
هزینه ساخت اولیه بالاست.
هزینههای عملیاتی و نگهداری بالاست.
زبالههای رادیواکتیو دارد.
خطر بالایی از رادیواکتیویته و انفجار دارد.
