موضوع مقاله: نیروگاه | مخاطب: عمومی | لحن: دانشنامه‌ای | ساختار: عنوان، مقدمه، 3 بخش، جمع‌بندی | مقاله: | # نیروگاه | مقدمه: بسیاری از نیروگاه‌ها دارای یک یا چند مولد یا ژنراتور هستند؛ یک ماشین دوار که توان مکانیکی را به برق سه‌فاز تبدیل می‌کند. | ## بخش 1: نیروگاه | بیشتر نیروگاه‌ها در جهان سوخت‌های فسیلی مانند زغال‌سنگ، نفت و گاز طبیعی را برای تولید برق می‌سوزانند. تاریخچه در اوایل سال ۱۸۷۱، مخترع بلژیکی زنوب گرام ژنراتوری را اختراع کرد که به اندازه کافی قدرتمند بود تا بتواند برق را در مقیاس تجاری برای صنعت تولید کند. در سال ۱۸۷۸، یک نیروگاه برق آبی توسط ویلیام جورج آرمسترانگ در کرگساید، انگلستان طراحی و ساخته شد. از آب دریاچه‌های موجود در املاک او برای تأمین انرژی دینام‌های زیمنس استفاده می‌شد. برق تولید شده برای روشن کردن چراغ‌ها، گرمایش، تولید آب گرم، راه اندازی آسانسور و همچنین دستگاه‌های مورد استفاده در کار و ساختمان‌های مزرعه استفاده می‌شد. در سپتامبر ۱۸۸۲ در نیویورک، پست خیابان پرل توسط ادیسون برای تأمین روشنایی در منطقه پایین جزیره منهتن تأسیس شد. این ایستگاه از موتورهای بخار رفت و برگشتی برای چرخاندن ژنراتورهای جریان مستقیم استفاده می‌کرد. به دلیل توزیع برق جریان مستقیم، منطقه خدمات‌دهی کوچک بود و با افت ولتاژ در فیدرها محدود شد. در سال ۱۸۸۶ جورج وستینگهاوس شروع به ساخت یک سیستم جریان متناوب کرد که از یک ترانسفورماتور برای افزایش ولتاژ برای انتقال در مسافت‌های طولانی استفاده می‌کرد و سپس آن را برای روشنایی داخلی کاهش داد؛ یک سیستم کارآمدتر و کم هزینه‌تر که شبیه به سیستم‌های مدرن است. بیشتر نیروگاه‌های گرمایی (در حدود ۸۶ درصد آنها) از بخار برای انتقال حرارت و ایجاد انرژی مکانیکی استفاده می‌کنند و به همین دلیل این نیروگاه‌ها را نیروگاه‌های بخاری نیز می‌نامند. بر طبق قانون دوم ترمودینامیک هرگز نمی‌توان تمامی انرژی گرمایی را به انرژی مکانیکی تبدیل کرد؛ بنابراین، همیشه مقداری از گرمای اضافی در محیط آزاد می‌شود، حال اگر از این گرما برای انجام فرایندهای صنعتی یا گرمایش ناحیه‌ای استفاده کنیم می‌توانیم بازدهی استفاده از انرژی را بالا ببریم، این روش که در برخی تأسیسات گرمایی مورد استفاده قرار می‌گیرد، سیستم ترکیبی گرما و نیرو یا CHP نام دارد. یکی از کاربردهای این روش که بیشتر در خاورمیانه مورد استفاده قرار می‌گیرد استفاده از انرژی گرمایی اضافی برای نمک‌زدایی آب است. در نمک‌زدایی آب دریا نیاز به حجم زیاد بخار با فشارکم می‌باشد که از چرخه ترکیبی بدون مشعل باید استفاده کرد. طبقه‌بندی طبقه‌بندی نیروگاه‌ها براساس نوع سوخت مصرفی و عامل محرک به صورت زیر است. طبقه‌بندی از نظر نوع منبع انرژی نیروگاه هسته‌ای که از یک راکتور هسته‌ای برای تولید گرما و چرخاندن توربین‌های بخار استفاده می‌کند. نیروگاه سوخت فسیلی که انرژی گرمایی مورد نیاز را از سوزاندن سوخت‌های فسیلی مانند نفت، گاز طبیعی یا زغال‌سنگ تأمین می‌کند. | ## بخش 2: نیروگاه | طبقه‌بندی از نظر نوع عامل محرک توربین بخار: در این دستگاه‌ها از فشار دینامیکی بخار برای چرخاندن پره‌های دستگاه استفاده می‌شود. به عبارت دیگر این توربین‌ها از فشار گازهای ناشی از سوختن سوخت‌ها برای به حرکت درآمدن استفاده می‌کنند. مزیت این توربین‌ها در قابلیت راه‌اندازی سریع آنهاست و از این رو برای جبران مصرف بالا در ساعات اوج مصرف از آن‌ها استفاده می‌شود اما با این حال هزینه‌های مربوط به این توربین‌ها بالاست و بنابراین استفاده از آن‌ها محدود است. چرخه مرکب: در این چرخه از ترکیبی از توربین‌های گازی و بخار استفاده می‌شود به این ترتیب که با سوختن سوخت از گازهای ایجاد شده برای به حرکت درآوردن توربین‌های گازی و از گرمای تولیدی از سوختن برای بخار کردن آب و به حرکت درآوردن توربین‌های بخار استفاده می‌شود. موتور درون‌سوز: به‌طور کلی از این موتورها برای تولید انرژی الکتریکی در مقیاس‌های کوچک استفاده می‌شود. کاربرد این موتورها تنها به مناطق دورافتاده و سامانه‌های پشتیبانی مورد استفاده در بیمارستان‌ها، ساختمان‌های اداری و مراکز حساس محدود می‌شود. سوخت مورد استفاده در این موتورها را گازوئیل، نفت سنگین، گاز طبیعی و زیست‌گاز تشکیل می‌دهد. خنک‌کنندگی به دلیل محدودیت‌های موجود در اصول گرماپویشی (ترمودینامیک) هر نیروگاه گرمایی مقداری انرژی را به صورت انرژی اتلافی از دست می‌دهد. در نیروگاه‌های هسته‌ای یا برخی نیروگاه‌های گرمایی بزرگ از لوله‌های بسیار بزرگ هذلولی شکل برای آزاد کردن حرارت یا بخار آب در جو استفاده می‌شود. در پالایشگاه‌ها، صنایع نفتی و برخی از نیروگاه‌های گرمایی بزرگ از یک سامانهٔ خنک‌کنندگی با فشار هوا استفاده می‌شود. در این نوع سامانه با استفاده از گردش هوای مصنوعی که به وسیله یک بادزن ایجاد می‌شود، گرمای تولیدی از یک فرایند به آب منتقل می‌شود. در این روش به برج‌های خنک‌کننده بلند و هذلولی شکل نیاز نخواهد بود و سیستم خنک‌کننده بیشتر شبیه یک اتاقک مستطیل شکل است. استفاده از روش‌های خنک‌کنندگی خشک در مقایسه با روش‌های خنک‌کنندگی با تبخیر آب دارای بازده پایین‌تر و نیاز به مصرف انرژی بیشتر در فن‌هاست. در مواردی که از نظر اقتصادی و محیط زیست مانعی وجود نداشته باشد، استفاده از آب دریا، دریاچه، رودخانه و در صورت امکان حوضچه‌های مصنوعی می‌توان مفیدتر باشد چرا که با این کار نیازی به ساخت برج‌های خنک‌کننده یا پمپ کردن آب تا تبادل‌گرهای گرمایی نخواهد بود. البته باید به این نکته هم توجه داشت که آب بازگشتی از این فرایند می‌تواند موجب ایجاد آلودگی گرمایی گردد. ذخیره انرژی هیدروالکتریک این روش در واقع نوعی متعادل‌کننده مصرف در شبکه الکتریکی است که موجب کاهش یافتن هزینه تولید برق می‌شود. | ## بخش 3: نیروگاه | در این روش در طول ساعات کم مصرف شب از انرژی تولیدی نیروگاه برای پمپ کردن آب به مخازن بلند استفاده می‌شود و در واقع با این کار انرژی الکتریکی به انرژی پتانسیل آب تبدیل می‌گردد. با شروع ساعات پرمصرف یا ساعات اوج، چرخه وارونه خواهد شد یعنی آب موجود در مخازن پایین آمده و موجب تولید انرژی الکتریکی و ایجاد تعادل در شبکه می‌شود. انرژی خورشیدی مولد یا باتری خورشیدی، وسیله‌ای است که انرژی تابش خورشید را به انرژی الکتریکی تبدیل می‌کند که ممکن است برای تبدیل نوع جریان از DC به AC نیازمند مبدل نیز باشد. برعکس باتری‌های خورشیدی که انرژی تابشی را مستقیماً به انرژی الکتریکی تبدیل می‌کنند در صفحات گرمایی متمرکزکننده از انرژی تابشی برای گرم کردن آب و به حرکت درآوردن یک توربین استفاده می‌شود. در این روش از صفحات مخروطی شکل استفاده می‌شود این صفحات مخروطی نور را به سمت یک لوله محتوی یک سیال مثل روغن هدایت می‌کنند و در نهایت از روغن گرم شده برای گرم کردن آب و چرخاندن توربین استفاده می‌شود. یک نیروگاه از این نوع با گِردآورهای سهموی خطی در نزدیکی شیراز در حال ساخت می‌باشد. البته برای تولید انرژی الکتریکی از تابش خورشید روش دیگری نیز وجود دارد، در این روش با تاباندن نور به کف یک حوضچه و گرم کردن آب کف حوضچه و با استفاده از اختلاف دمای آب، انرژی الکتریکی تولید می‌شود. انرژی باد توربین‌های بادی در مناطقی که دارای پتانسیل بادی مناسبی می‌باشند مورد استفاده قرار می‌گیرند. در گذشته برای این نوع توربین‌ها طراحی‌های زیادی وجود داشت اما امروزه تقریباً تمام توربین‌های ساخته شده از نوع هلندی سه‌پره هستند. در توربین‌های بزرگ امروزی پره کوچک‌تر هستند و آرام‌تر می‌چرخند که این باعث ایجاد ایمنی بیشتر برای پرندگان و ایجاد زیبایی دیداری بیشتر می‌شود. با پیشرفت علم طراحی این توربین‌ها به نحوی انجام می‌پذیرد که بتوان از آن‌ها در مقیاس‌های کوجک و در مناطق با پتانسیل کم انرژی بادی برای کاربردهای خانگی هم بهره جست و برق تولیدی از این روش را بتوان به عنوان کمکی هر چند کوچک در کاهش میزان تقاضای انرژی دانست و این امر باعث می‌شود تا مصرف‌کننده‌های قبلی انرژی حال به‌عنوان یک تولیدکننده توان مطرح شوند. انرژی دریایی انرژی دریایی - انرژی به دست آمده با استفاده از امواج دریا، جزر و مد، شوری، انرژی جریان اقیانوسی، و تفاوت در درجه حرارت آب دریا است. این تعریف، زیست‌سوخت‌های جامد، سوخت‌های مایع و زیست‌گازهای مختلف را دربر می‌گیرد. زیست‌سوخت‌ها پس از عامل‌هایی چون بحران انرژی که نیازمند امنیت انرژی بیشتر بود و نگرانی از انتشار کربن توسط سوزاندن سوخت‌های فسیلی بسیار مورد توجه علمی و همگانی قرار گرفت. توان اسمزی توان اسمزی یا توان گرادیان شوری انرژی موجود از اختلاف در غلظت نمک بین اب دریا واب رودخانه است. | ## جمع‌بندی | دو روش عملی برای این موضوع الکترو دیالیز معکوس (RED) و فشار اسمز با غشاهاب تأخیری (PRO) می‌باشند.