نیروگاه ها Power Stations

در دنیا ۵ منبع انرژی ,كه تقریبا تمام برق دنیا را مهیا می كنند , وجود دارد آنها ذغال سنك, نفت خام, گاز طبیعی , نیروی آب و انرژی هسته ای هستند تجهیزات هسته ای , ذغالی و نفتی از چرخه بخار برای برگرداندن گرما به انرژی الكتریكی بر طبق ادامه متن استفاده می كنند

نیروگاه بخاری از آب بسیار خالص در یك چرخه یا سیكل بسته استفاده می كند. ابتدا آب در بویلرها برای تولید بخار در فشار و دمای بالا گرما داده می شود كه عموما دماو فشارآن در یك نیروگاه مدرن به ۱۵۰ اتمسفرو۵۵۰ درجه سانتیگراد می رسد. این بخار تحت فشار زیاد توربینها را ( كه آنها هم ژنراتورهای الكتریكی را می گردانند , و این ژنراتورها با توربینها بطور مستقیم كوپل هستند ) می گردانند یا اصطلاحا درایو می كنند. ماكزیمم انرژی از طریق بخار به توربینها داده خواهد شد فقط اگر بعداً همان بخاراجازه یابد در یك فشار كم ( بطور ایده آل فشار خلاء) از توربینها خارج شود . این مطلب می تواند توسط میعان بخار خروجی به آب بدست آید. سپس آب دوباره بداخل بویلرها پمپ می شود و سیكل دوباره شروع می گردد. در مرحله تقطیر مقدرا زیادی از گرما مجبور است از سیستم استخراج شود. این گرما در كندانسور كه یك شكل از تبادل كننده گرمایی است , برداشته می شود. مقدار بیشتری از گرمای آب ناخالص وارد یك طرف كندانسور می شود و آن را از طرف دیگر ترك می كند بصورت آب گرم , داشتن گرمای به اندازه كافی استخراج شده از بخار داغ برای تقطیر آن به آب. در هیچ نقطه ای نباید دو سیستم آبی مخلوط شوند. در یك سایت ساحلی آب ناخالص داغ شده به سادگی به دریا برگشت داده می شود در یك نقطه با فاصله كوتاه. یك نیروگاه ۲ GW به حدود ۶۰ تن آب دریا در هر ثانیه احتیاج دارد. این برای دریا مشكل نیست , اما در زمین تعداد كمی از سایتها می توانند اینقدر آب را در یك سال ذخیره كنند. چاره دیگر بازیافت آب است. برجهای خنك كن برای خنك كردن آب ناخالص استفاده می شوند بطوریكه آن می تواند به كندانسورها برگردانده بشود , بنابراین همان آب بطور متناوب بچرخش در می آید. یك برج خنك كن از روی ساحختار سیمانی اش كه مانند یك دودكش خیلی پهن است شناخته شده است و بصورت مشابه نیز عمل می كند. حجم زیادی از هوا داخل اطراف پایه ( در پایین و داخل و مركز لوله برج ) آن كشیده می شود و ازمیانه بالایی سرباز آن خارج میشود. آب گرم و ناخالص به داخل مركز داخلی برج از تعدای آب پاش نرم ( آب پاش با سوراخهای ریز ) پاشیده می شود و هنگامیكه آن فرو میریزد با بالارفتن هوا( توسط هوای بالا رونده ) خنك می شود. سرانجام آب پس از خنك شدن در یك حوضچه در زیر برج جمع می شود. برج خنك كن وافعا یك تبدل دهنده كرمایی دوم , كه گرمای آب ناخالص را به هوای اتمسفر می فرستد , است, اما نه مانند تبادل دهنده گرمایی اول , در اینجا دوسیال اجازه می یابند با هم تماس داشته باشند و در نتیجه مقداری ار آب توسط تبخیر كم می شود.

برجهای خنك كن هرگز قادر به كاهش دمای آب ناخالص تا پایینتر از دمای حدی هوا نیستند بطوریكه كارآیی كندانسور و ازآنجا كارآیی تمام نیروگاه در مقایسه با یك سایت ساحلی كاهش می یابد. همچنین ساختمان برجهای خنك كن قیمت كلی ساختمان و بنای نیروگاه را افزایش می دهد.

احتیاج برای خنك كردن آب یك فاكتور مهم در انتخاب سایت نیروگاهی زغالی , نفتی و هسته ای است. یك سایت كه مناسب است برای یك نیروگاه كه از یك نوع سوخت استفاده می كند بناچار مناسب نیست برای یك نیروگاه كه ار نوع دیگری سوخت استفاده می كند.

نیروگاه های ذغال- سوختی ( Coal-Fired Power Stations )

پیش از این نیروگاه های سوخت ذغال سنگ نزدیك باری كه آنها نامین میكردند ساخته می شدند. یك نیروگاه خروجی ۲GW , درحدود ۵ میلیون تن ذغال در سال مصرف میكند. در بریتانیا : كه بیشتر ذغال نیروگاه توسط ریل حمل میشود : , این نشان میدهد , یك مقدار متوسط در حدود ۱۳ ترن در روز را كه هركدام ۱۰۰۰تن را حمل میكنند . این یعنی اینكه نیروگاه های ذغال- سوختی به یك ریل متصل نیاز دارند مگر اینكه نیروگاه درست در دهانه معدن ( بسیار نزدیك به معدن ) ساخته شود.

نیروگاه های نفت- سوختی ( Oil-Fired Power Stations )

سوخت نفتی نیروگاه میتواند مشتق بشود به نفت خام كه نفتی است هنگامیكه از چاه بیرون می آید, و نفت باقیمانده كه باقی می ماند هنگامیكه بخشهای قابل دسترس استخراج بشوند در تصفیه نفت. قیمت انتقال نفت توسط خطوط لوله كمتر از انتقال ذغال سنگ با ریل است, اما حتی همان نیروگاههای سوخت نفت خام هم اغلب در نزدیكی اسكله ها و لنگرگاه های با آب عمیق كه برای تانكرهای اندازه متوسط (تانكرهای حمل و نقل سوخت) مناسب است , واقع میشوند. نفت باقیمانده نیرگاههای سوختی احتیاج دارد در نزدیكی تصفیه خانه كه آنها را تامین می كند واقه شوند. این بدلیل است كه نفت باقیمانده بسیار چسبناك است و میتواند فقط منتقل بشود در میان خطوط لوله بطور اقتصادی اگر آن گرم نگه داشته بشود.

نیروگاه های هسته ای ( Nuclear Power Stations )

در مقابله با ذغال سنگ و نفت , ارزش انتقال سوخت هسته ای ناچیزاست بدلیل مقداراستعمال خیلی كم. یك نیروگاه ۱GW درحدود ۴۱/۲ تن اورانیوم در هرهفته نیاز دارد. این مقایسه میشود بطور بسیار مطلوب با ۵۰۰۰۰نت سوخت كه در یك هفته در نیروگاه ذغال- سوختی سوزانده میشد. نیروگاه های هسته ای در حال حاضر تقریبا آب خنك بیشتری درمقایسه با نیروگاه های ذغال- سوختی و نفت- سوختی استفاده میكنند , بعلت كارایی و بازده پایین آنها. همه نیروگاه های هسته ای در بریتانیا , با یك چشم داشت, در ساحل واقع می شوند و از آب خنك دریا استفاده میكنند.

نیروگاه های برق- آبی ( Hydroelectric Power Stations )

نیروگاه های برق- آبی باید جایی واقع شوند كه دهانه آب دردسترس هست , و نظربه اینكه این اغلب در مناطق كوهستانی است , آنها ممكن است به خطوط انتقال طولانی برای حمل توان به نزدیك ترین مركز یا پیوستن به شبكه نیاز داشته باشند. همه طرحهای برق- آبی به دو فاكتور اساسی وابسته هستند : یكی جریان آب و یكی اختلاف در سطح یا دهانه. نیاز دهانه ممكن است فراهم بشود بین یك دریاچه و یك دره باریك, یا توسط ساختن یك سد كوچك در یك رودخانه كه جریان را منحرف میكند به سمت نیروگاه, یا توسط ساختن یك سد مرتفع در مقابل یك دره برای ساخت یك دریاچه مجازی.

---