تولید برق در کشور توسط نیروگاه برق انجام شده که به عنوان یکی از مهم‌ترین و ضروری‌ترین نیازهای کشور محسوب میشود که برای حفظ این انرژی لازم است در مصرف آن کمال دقت را داشت. برق از انرژی‌های مهم اولیه بوده که ضرورت آن موجب شده در بسیاری از کشورهای جهان خرید برق و فروش برق برای تأمین این انرژی و همچنین تأمین سرمایه انجام شود.
امروزه روش تولید برق از راه‌های گوناگونی چون نیروگاه تولید برق، برق سبز، نفت، نیروگاه خورشیدی، خرید پنل خورشیدی و … تولید میشود که در ادامه به شرح کامل انواع روشهای تولید برق و اهمیت آن پرداخته شده است.
روش های تولید برق در ایران
تولید برق از روشهای مختلفی اغلب توسط نیروگاه تولید برق در ایران انجام شده و سپس به مرحله توزیع و انتقال آن به کاربران و شهروندان می‌رسد. با احداث نیروگاه برق انرژی الکتریکی توسط ژنراتور تولید برق از انرژی‌های دیگری مانند انرژی هسته‌ای، انرژی پتانسیل گرانشی، انرژی شیمیایی و … حاصل میشود.
ژنراتور یا مولدها ماشین‌های الکتریکی دایره‌ای شکل هستند که با گرداندن شفت آن‌ها انرژی چسم سیال را به انرژی الکتریکی تبدیل می‌سازد که از نمونه‌های رایج و پرکاربرد آن‌ها نوع سنکرون و آسنکرون یا القایی است. توربین‌ها از دیگر تجهیزات اساسی در تولید برق هستند که به ژنراتورهای الکتریکی متصل شده و با انتقال انرژی‌های بخار، سوخت و یا آب به ژنراتورها، انرژی الکتریکی را تولید می‌کنند. در ادامه انواع روشهای تولید برق در ایران توسط منابع مختلف در طبیعت و همچنین نیروگاه‌های برق بررسی شده است.
انرژی های فسیلی
از سوخت‌های مهم در فرایند تولید برق و انرژی الکتریکی استفاده از سوخت‌های فسیلی مانند زغال سنگ، گاز طبیعی، گازوئیل و … است که میتوان از هر نمونه سوخت جامد یا مایع در فرایند تولید برق با اصول یکسان استفاده کرد. در تولید برق از سوخت‌های فسیلی ابتدا در نیروگاه‌ها درون ظرفی به اسم دیگ بخار به جهت تولید گرما اقدام به احتراق سوخت در کوره به همراه جوشاندن آب می‌کنند.
پس از آن بخار تولید شده از دیگ بخار ناشی از انرژی شیمیایی توسط نازل‌های توربین منبسط خواهد شد و موجب تولید انرژی جنبشی بر روی پره‌های توربین شده که این انرژی شفت‌های توربین را به چرخش در می‌آورد. چرخش شفت توربین به دینام رسیده و در نهایت دینام انرژی الکتریکی را تولید می‌کند که معمولاً این روش تولید برق با نام نیروگاه تولید برق حرارتی از انرژی سوخت تجدید ناپذیر شناسایی میشود.
هزینه ساخت نیروگاه سوخت های فسیلی و معایب آن
استفاده از سوخت‌های فسیلی در جهت تولید انرژی برق دارای مزایایی چون میزان دسترسی بالا در استفاده از آن‌ها است. همچنین هزینه تولید برق و تجهیزاتش بسیار مناسب‌تر در مقایسه با سایر روش‌ها است. از معایب تولید برق از سوخت‌های فسیلی میتوان به موارد زیر اشاره کرد:
- سوختن سوخت فسیلی و ترکیبات ناشی از آن‌ها موجب انتشار آلاینده‌های مضر خواهد شد.
- سوخت‌های فسیلی از منابع غیر تجدید پذیر بوده و میلیون‌ها سال طول می‌کشد تا مجدد این ذخایر تشکیل شوند.
- آلودگی و گرم شدن روز به روز هوا ناشی از سوختن سوخت‌های فسیلی
- انتشار نفت در محیط موجب آسیب به شهروندان، محیط زیست و سایر تأثیرات منفی بر سلامتی انسان‌ها میشود.
- استخراج نفت از برخی مناطق و تصفیه آن در ایجاد خطر برای محیط زیست و ساکنین آن جا بسیار مؤثر است.
هزینه تولید برق از انرژی گرمایی خورشید
خورشید منبعی از انرژی‌های تجدید پذیر بوده که میتوان از منابع نور و گرمای آن با احداث نیروگاه برای تولید برق استفاده کرد که برخی از این انرژی به جهت تأمین برق خورشیدی خانگی استفاده می‌کنند. هزینه ساخت نیروگاه خورشیدی یا احداث نیروگاه خورشیدی خانگی به علت بی پایان بودن این انرژی تقریباً به صرفه بوده و امروزه مورد توجه افراد بسیار قرار گرفته است.
در تولید انرژی برق از طریق گرمای خورشید آینه مقعری را در منطقه‌ای به جهت دیگ بخار متمرکز می‌کنند تا گرمای پرتوهای حاصل از خورشید موجب گرم شدن و تولید بخار شود. بخار حاصل شده توربین را به چرخش درآورده و موجب چرخش دینام شده و برق تولید میشود که در این روند تولید برق هزینه نیروگاه خورشیدی به دلیل عدم استفاده از سوخت بسیار مناسب است.
انرژی نور خورشید
با استفاده از پنل‌های خورشیدی میتوان به صورت مستقیم از انرژی نورانی خورشید انرژی برق تولید کرد که در این روش به کمک سلول‌های پیوندی نیمه هادی فتوولتاویک و نور خورشید برق تولید خواهد شد. نور مستقیم خورشید به سلول‌های ولتایی برخورد کرده و اختلاف پتانسیل در اتصال سلول‌ها به علت برخورد نور خورشید ایجاد شده و در نهایت این اختلاف ولتاژ به تولید الکتریسیته در مدار پنل خورشیدی می‌انجامد.
در بازار برق امروزه پنل‌های خورشیدی به دلیل به صرفه بودن در تولید برق توجه افراد بسیاری را به خود جلب کرده است. از مزایای این انرژی میتوان به تجدید پذیر بودن و مقرون به صرفه بودن آن اشاره کرد و از عیوب این روش شامل در دسترس نبودن خورشید در روزهای ابری و همچنین شب‌ها و تغییر زاویه تابش خورشید است.
تولید انرژی الکتریکی از آب
برای تولید انرژی برق از آب یا به اصطلاح انرژی برق آبی بر روی رودخانه‌های بزرگ با احداث سد در مسیر جریان، از حرکت طبیعی آب جلوگیری میشود. با ایجاد سد حرکت آب را به صورت کنترل و تنظیم شده جریان پیدا کرده که در این صورت انرژی پتانسیل ذخیره شده در این آب به شکل انرژی جنبشی تبدیل میشود که بر سر راه این انرژی، توربین‌هایی قرار خواهند داد. انرژی جنبشی موجب حرکت توربین‌های آبی شده و با شفت توربین دینام همراه آن انرژی برق را تولید در نیروگاه‌های برق آبی تولید می‌کنند.
از مزایای تولید برق از انرژی آب میتوان به موارد زیر اشاره کرد:
- عدم آسیب به محیط زیست و سایر جانداران
- تمیز و آلوده نبودن روش تولید
- روشی مناسب و به صرفه با ساخت و ساز ساده در تولید برق
- استحکام بالا و نیاز کمتر به نگهداری و محافظت
- جلوگیری از ایجاد آلودگی در جو
- کمک به آبیاری زمین‌های کشاورزی در محلات به کمک سد و …
تولید برق از انرژی باد
از نیروی طبیعی باد از مناطقی که باد بسیاری در زمان طولانی می‌وزد در تولید انرژی برق میتوان استفاده کرد که با نصب آسیاب‌های بادی در این مناطق در جهت وزش باد، برق تولید میشود. با حرکت آسیاب بادی، ژنراتور الکتریکی متصل به آن به چرخش در می‌آید که با توجه به یکسان نبودن سرعت و میزان باد نباید انرژی الکتریکی حاصل از آسیاب بادی را به طور مستقیم استفاده کرد.
از انرژی الکتریکی حاصل شده از آسیاب بادی برای شارژ کردن باتری متصل به سیستم استفاده میشود که از خروجی این باتری‌ها از طریق اینورتر برای بارگیری به کار گرفته میشود. در این روش تولید برق فوایدی چون هزینه ساخت و اجرای پایین و همچنین عدم نیاز به سوخت و جلوگیری از آسیب به محیط زیست است و معایب آن شامل متغیر بودن فشار باد، خروجی متفاوت و تولید میزان کمی از برق است.
انرژی زمین گرمایی و تولید انرژی الکتریکی
در تولید برق از روش زمین گرمایی معمولاً در مناطقی که دارای آتش فشان‌های نیمه فعال بوده استفاده میشود که با قرار دادن توربینی خاص را در محلی که آب داغ از درون زمین با فشاری بالا فوران می‌کند، قرار می‌دهند. حرکت آب موجب حرکت توربین و در نهایت انرژی الکتریکی خواهد شد که از حرارت این آب همچنین میتوان جهت گرم کردن مایعات با درجه حرارت پایین برای به حرکت در آوردن توربین و تولید برق استفاده کرد.
از انرژی زمین گرمایی بسته به نیاز میتوان در موارد مختلفی چون انرژی گرمایشی، سرمایشی و برق پاک استفاده کرد که امروزه در بسیاری از کشورهایی نظیر ایسلند، کنیا، نیوزلند و … از این انرژی برای تولید برق استفاده میشود. انرژی زمین گرمایی نیز از مزیت‌های بسیاری مانند عدم آسیب به محیط زیست، عدم تولید آلودگی و آسیب به جو و همچنین به صرفه بودن آن بهره می‌برد.
زیست انرژی و برق
زیست انرژی یا زیست توده به واسطه ضایعات و مواد تجدید پذیر موجود در طبیعت از جانوران و گیاهان به عنوان سوخت در تولید برق استفاده میشود. در گذشته زیست انرژی به عنوان منبع بزرگ انرژی محسوب می‌شد که امروزه از انرژی زیست توده به جای سوخت‌های فسیلی برای جلوگیری از ایجاد آلودگی و آسیب به محیط زیست برای تولید برق، گرمایش و … مورد استفاده قرار می‌گیرد.
از دیگر موارد استفاده از زیست انرژی در صنعت حمل و نقل به جای سایر سوخت‌ها مانند بنزین، گازوئیل و … است که از تولید دی اکسید کربن و آلاینده در محیط جلوگیری خواهد کرد. زیست انرژی از فتوسنتز گیاهان تولید شده و دارای انرژی شیمیایی خورشید بوده که با گرما می‌سوزد و مجدد از طرق مختلف تجدید خواهد شد. از ویژگی‌های این روش در تولید برق میتوان به کاهش آلاینده و آلودگی محیط زیست و همچنین تجدید پذیر بودن انرژی زیست توده اشاره کرد.
انرژی هسته ای
انرژی هسته‌ای از دیگر روشهای تولید برق بوده که در راکتور شکاف هسته‌ای انجام شده و طی این فرایند انرژی بسیار زیادی آزاد میشود و این انرژی برای تولید بخار به کار می‌رود. با تولید بخار توربین و همچنین دینام به چرخش در آمده و برق تولید میشود که در این روش میزان زیادی انرژی الکتریکی با توجه به میزان کم مواد فعال تولید میشود.
این فرایند در نیروگاه‌های هسته‌ای انجام میشود و میزان سوخت هسته‌ای یا اورانیوم در طی تولید برق بسیار کم مورد استفاده قرار می‌گیرد که در نهایت این روش علاوه بر تولید برق در کشاورزی، پزشکی، صنعت و … مورد استفاده قرار می‌گیرد.
مزایا و معایب تولید برق از انرژی هسته ای
تولید انرژی الکتریکی به واسطه شکافت هسته اورانیوم دارای مزایا و معایب متعددی است که از مزایای آن میتوان به موارد زیر اشاره کرد:
- شرایط تولید مقرون به صرفه به علت تولید انرژی بالا با سوخت مصرفی بسیار کم
- عدم ایجاد آلودگی‌هایی چون باران اسیدی و اثر گلخانه‌ای و جلوگیری از آسیب به محیط زیست
- بدون نیاز به مقادیر بالای آب به منظور تخلیه گرما در فرایند تولید برق
- امکان تولید برق از انرژی هسته در تمام شرایط آب و هوایی و …
معایب تولید برق از انرژی هسته‌ای عبارت‌اند از: - ایجاد زباله‌های خطرناک رادیواکتیو در محیط
- هزینه بسیار زیاد برای دفع زباله‌های رادیواکتیو و همچنین احتمال و خطر نشت کردن مواد این زباله‌ها در محیط
- مقدار ذخایر کم از سنگ اورانیوم
- دفن زباله‌های هسته‌ای در اعماق دریا و زمین موجب آلودگی محیط زیست خواهد شد.
- عدم کنترل مواد و امواج رادیواکتیو در نیروگاه‌های تولید برق موجب آسیب جدی به کارکنان و افراد میشود.
سایر روش های تولید انرژی الکتریکی در بازار برق و اهمیت آن
علاوه بر موارد گفته شده از روشهای دیگری امروزه برای تولید برق استفاده میشود که برخی از آن‌ها به شرح زیر است:
- تولید برق الکتروشیمیایی به کمک پیل‌های سوختی
- تولید برق با انرژی امواج در اقیانوس‌ها
- تولید برق با توربین گازی به کمک گازهای داغ در محفظه‌های احتراق
- تولید برق با علم الکترونیک به کمک قطعاتی چون ترمویونیک، ترموالکتریک و ترموولتاییک
- تولید برق با موتورهای احتراق داخلی به وسیله سوخت دیزل
- تولید برق با انرژی جزر و مد، انرژی گرادیان شوری، انرژی حرارتی و … اقیانوس‌ها
- تولید برق الکتروشیمیایی با پیل‌های سوختی و سلول‌های بسته و …
تولید انرژی الکتریکی یا برق امروزه از اهمیت بسیار بالایی برخوردار بوده و علاوه بر استفاده‌های خانگی در صنایع مختلفی چون ماشین آلات، کارگاه‌ها، تولید کمپرسورهای بادی، تراش، فرز و … استفاده میشود.
نتیجه گیری
تولید برق در کشور توسط نیروگاه برق انجام شده که به عنوان یکی از مهم‌ترین و ضروری‌ترین نیازهای کشور محسوب شده که امروزه از راه‌های گوناگونی چون نیروگاه تولید برق، برق سبز، نفت، نیروگاه خورشیدی و … تولید میشود. با احداث نیروگاه برق انرژی الکتریکی توسط ژنراتور تولید برق از انرژی‌های دیگری مانند انرژی هسته‌ای، انرژی پتانسیل گرانشی، انرژی شیمیایی و … حاصل میشود.
از روشهای تولید برق میتوان به تولید برق از انرژی خورشید، انرژی زمین گرمایی، انرژی باد، انرژی هسته‌ای، انرژی آب به کمک سد، انرژی‌های فسیلی و … اشاره کرد که هر یک دارای مزایا و معایب خاص خود هستند. انرژی برق امروزه علاوه بر استفاده در وسایل خانگی، در صنایع مختلفی چون تولید ماشین آلات، پزشکی، تراش و … مورد استفاده قرار می‌گیرد.
فارسکادا یکی از مجموعه‌های فعال در زمینه مدیریت هوشمند تولید برق است که با تولید و عرضه نرم‌افزاری در کلاس جهانی توانسته در حوزه تولید برق به روشهای مختلف کمک زیادی کند. شما می‌توانید برای تولید برق و بهره‌وری از آن از این نرم‌افزار کاربردی استفاده کنید. با نرم افزار فارسکادا شما با اطمینان خاطر بیشتری در خصوص دسترسی به تجهیزات و امکانات تولید برق فعالیت خواهید داشت.
