تولید انرژی الکتریکی

از ویکی*پدیا، دانشنامهٔ آزاد
تاریخچه

تمرکز مولدهای الکتریکی از زمانی ممکن شد که با رشد علم امکان تغییر ولتاژ الکتریکی متناوب و در نتیجه افزایش آن در طول خطوط انتقال انرژی و کاهش آن در انتهای خطوط به وسیله ترانسفورماتورها فراهم شد


هزینه*های تولید انرژی الکتریکی در بیشتر روش*ها به طور مشخص تابعی از قیمت سوخت مصرفی و بهره*وری در نیروگاه است و در همین راستا برای هر نیروگاه یک تابع هزینه تعریف می*شود که می*توان آن را با یک معادله درجه دوم تقریب زد .

از سال ۱۸۸۱ تاکنون و برای بیش از ۱۲۰ سال انرژی الکتریکی به منظور تغذیه مصرف کننده*های انسانی به وسیله منابع مختلف تامین می*شود. اولین مولدهای الکتریکی با انرژی آب و ذغال سنگ کار می*کردند و امروزه بخش عظیمی از انرژی الکتریکی به وسیله ذغال سنگ، انرژی هسته*ای، گاز طبیعی، هیدروالکتریک و نفت تولید می*شود که البته در این میان منابعی مانند انرژی خورشیدی، انرژی جزر و مدی، انرژی بادی و انرژی زمین گرمایی نیز نقش کوچکی ایفا می*کنند. روش*های تولید انرژی الکتریکی عبارت است از
نیروگاه
نوشتار اصلی: نیروگاه

نیروگاه مجموعه*ای از تأسیسات صنعتی است که برای تولید انرژی الکتریکی از آن استفاده می*شود. نیروگاه*ها بسته به نوع تکنولوژی به کار رفته در آنها و منابع انرژی در دسترس متفاوت هستند.

وظیفه اصلی یک نیروگاه تبدیل انرژی از دیگر شکل*های آن مانند انرژی شیمیایی, انرژی هسته*ای, انرژی پتانسیل گرانشی و ... به انرژی الکتریکی است. وظیفه اصلی در تقریباً همه نیروگاه*ها بر عهده مولد یا ژنراتور است، ماشین دواری که انرژی جسم سیال را به انرژی الکتریکی تبدیل می*کند. انرژی مورد نیاز برای چرخاندن یک ژنراتور از راه*های مختلفی تامین می*شود و غالیا به منظور ایجادحداکثر راندمام و حداقل نمودن هزینه هاوهمچنبن میزان دسترسی به منابع مختلف انرژی در آن منطقه و دانش فنی گروه سازنده بستگی دارد.
توربین*ها
نوشتار اصلی: توربین

امروزه توربین*های متصل به ژنراتورهای الکتریکی بیشترین حجم انرژی الکتریکی را تولید می*کنند. توربین*ها به وسیله یک سیال به چرخش درمی*آیند که نقش واسطه حامل انرژی را ایفا می*کند. در این میان سیال*های زیر به دلیل داشتن خصوصیات مناسب بیشتر مورد استفاده قرار می*گیرند:

بخار: ابتدا آب به وسیله حرارت تولید شده از شکافت هسته*ای و یا سوختن سوخت*ها (زغال سنگ، گاز طبیعی و یا نفت) به جوش می*آید و سپس از این بخار برای به حرکت درآوردن پره*های توربین استفاده می*شود. در بعضی از نیروگاه*ها جدید از انرژی خورشیدی برای تامین انرژی استفاده می*شود. در این روش از صفحات خورشیدی مخروطی شکل برای متمرکز کردن نور خورشید و به جوش آوردن آب استفاده می*شود. از روش*های جدید دیگری که برای تامین انرژی برای گرم کردن آب به کار می*رود می*توان به استفاده از انرژی زمین گرمایی نیز اشاره کرد.
آب: در این حالت پره*های توربین به وسیله آب به حرکت در می*آیند. این انرژی می*تواند از حرکت آب پشت یک سد و یا حرکت آب یه وسیله نیروی جزر و مد تامین گردد.
باد: بیشتر توربین*های بادی انرژی خود را از حرکت طبیعی باد به دست می*آورند. اما در بعضی توربین*ها فشار باد به صورت مصنوعی از طریق انرژی نور خورشید و یا سوختن سوخت*ها به وجود می*آید.
گازهای داغ: در این حالت توربین*ها به طور مستقیم به وسیله گازهای تولیدی از سوختن سوخت*های فسیلی به حرکت در می*آیند.

توربین*های گازی مرکب انرژی خود را به طور هم*زمان از آب و فشار گاز می*گیرند. در این نیروگاه*ها انرژی مورد نیاز به وسیله سوختن گاز طبیعی و از طریق گازهای داغ در یک توربین گازی تامین می*گردد و از مازاد انرژی برای گرم کردن آب و تبدیل بیشتر انرژی استفاده می*شود. راندمان این نیروگاه*ها معمولاً بالاتر از ۶۰٪ است.
سدها انرژی پتانسیل آب را به انرژی الکتریکی تبدیل می*کنند.
موتورهای احتراق داخلی

برای تولید انرژی الکتریکی در مقادیر یا مقیاس*های پایین معمولاً از موتورهای الکتریکی که به وسیله سوخت دیزل، بیوگاز و یا گاز طبیعی به حرکت در می*آیند استفاده می*شود. از موتورهای دیزل معمولاً برای سیستم*های پشتیبانی و یا برق اضطراری در ولتاژهای پایین استفاده می*شود. اما بیوگاز معمولاً در محل تولید یعنی در مکان*هایی مانند محل*های دفع زباله یا فاضلاب سوزانده می*شود و به وسیله یک موتور متناوب و یا میکروتوربین به انرژی الکتریکی تبدیل می*شود.
باتری خورشیدی
نوشتار اصلی: انرژی خورشیدی

برعکس صفحات متمرکز کننده نور خورشید برای ایجاد حرارت، باتری*های خورشیدی نور خورشید را به طور مستقیم به انرژی الکتریکی تبدیل می*کنند. با این که استفاده از نور خورشید رایگان است و نور خورشید در بسیار از مناطق به راحتی قابل دسترسی است اما قیمت تمام شده برق تولیدی از این روش در مقایسه با تولید با روش*های تولید انرژی الکتریکی در سطح کلان (نیروگاه*ها) گران تر تمام می*شود. همچنین راندمان پایین سلول*های خورشیدی سیلیکونی (نزدیک به ۳۰٪) استفاده از آنها را با مشکل روبه*رو کرده*است. امروزه از باتری*های خورشیدی معمولاً در مناطق دورافتاده*ای که امکان دسترسی به شبکه برق وجود ندارد و یا به عنوان منبع الکتریکی تکمیلی در واحدهای مسکونی یا تجاری استفاده می*شود. پیشرفت*های اخیر در زمینه ساخت باتری*های خورشیدی و همچنین یارانه*های در نظر گرفته شده به وسیله انجمن*های محیط زیست باعث شده تا روند پیشرفت و استفاده از این منابع روزبه*روز رشد کند.



سونات