روش‌های تولید برق می‌تواند تجدیدپذیر یا تجدیدناپذیر باشند. برخی از این موارد عبارتند از:
- زغال سنگ و گاز طبیعی برای تولید برق از طریق احتراق (نیروی حرارتی)
- اورانیوم توسط شکافت هسته‌ای (انرژی هسته ای) برای استفاده از گرمای خود برای آب جوش و توربین بخار چرخان استفاده می‌شود.
- انرژی‌های تجدیدپذیر (نور خورشید مستقیما به برق تبدیل می‌شود (فتوولتائیک)، انرژی چرخشی توسط باد به الکتریسیته (نیروی باد) تبدیل می‌شود.)
- گرمای ماگمایی آب زیرزمینی را می‌جوشاند تا توربین بخار را بچرخاند تا (زمین گرمایی) تولید کند.
توسعه مداوم فناوری برای آنها در حال تبدیل انرژی‌های منابع یا انرژی‌های تجدیدپذیر به برق با تلفات کمتر است. همچنین برای بهره برداری از نیروگاه انجام تعمیرات یا آموزش اپراتورها مهم است.
برق، نیرویی است که دنیای مدرن ما را روشن کرده و به ما امکان انجام کارهای مختلف را می‌دهد.
از روشنایی خانه‌ها گرفته تا کارکرد وسایل برقی و انواع ماشین آلات صنعتی، همه به وجود برق وابسته هستند.
مقاله مرتبط: ماشین چیست
اما برق از کجا می‌آید و چگونه تولید می‌شود؟
در این مقاله، به بررسی روش‌های مختلف تولید برق می‌پردازیم تا هم دانش‌آموزان بتوانند با مفاهیم اولیه آشنا شوند و هم افراد علاقه‌مند به این موضوع، اطلاعات جامع‌تری کسب کنند.
مقاله قبلی با عنوان تعریف انرژی الکتریکی به زبان ساده را نیز با کلیک روی عنوان مطالعه کنید.
منابع تولید برق
برای تولید برق، نیاز به یک منبع انرژی اولیه داریم که این منبع می‌تواند تجدیدپذیر یا تجدیدناپذیر باشند.
هر یک از روش‌های تولید برق، مزایا و معایب خاص خود را دارد.
به عنوان مثال، انرژی‌های تجدیدپذیر پاک و دوستدار محیط زیست هستند، اما هزینه ساخت و نصب آنها بالاست.
سوخت‌های فسیلی ارزان و در دسترس هستند، اما باعث آلودگی هوا و تغییرات آب و هوایی می‌شوند.
منابع تجدیدپذیر روش‌های تولید برق عبارتند از:
- انرژی خورشیدی: نور خورشید به سلول‌های خورشیدی تابیده می‌شود و این سلول‌ها انرژی نور را به انرژی الکتریکی تبدیل می‌کنند.
- انرژی بادی: با چرخش پره‌های توربین‌های بادی، انرژی جنبشی باد به انرژی مکانیکی و سپس به انرژی الکتریکی تبدیل می‌شود.
- انرژی آبی: با استفاده از نیروی آب در پشت سدها، توربین‌های آبی به حرکت در می‌آیند و برق تولید می‌کنند.
- انرژی زمین گرمایی: گرمای درون زمین برای به جوش آوردن آب و چرخاندن توربین‌ها استفاده می‌شود.
- انرژی زیست‌توده: با سوزاندن مواد آلی مانند چوب و زباله‌های گیاهی، می‌توان بخار تولید کرد و توربین‌ها را به حرکت درآورد.
منابع تجدیدناپذیر روش‌های تولید برق نیز عبارتند از:
- سوخت‌های فسیلی: زغال سنگ، نفت و گاز طبیعی با سوزانده شدن، گرمایی تولید می‌کنند که برای چرخاندن توربین‌ها و تولید برق استفاده می‌شود.
- انرژی هسته‌ای: با شکافت هسته اتم‌های اورانیوم، انرژی بسیار زیادی آزاد می‌شود که برای تولید بخار و چرخاندن توربین‌ها استفاده می‌شود.
فرآیند تولید برق در نیروگاه‌ها چگونه است؟
به طور کلی، فرآیند تولید برق در نیروگاه‌ها عبارتند از:
- تبدیل انرژی اولیه به انرژی مکانیکی: منبع انرژی اولیه (مانند نور خورشید، باد، آب یا سوخت فسیلی) به انرژی مکانیکی تبدیل می‌شود.
- چرخاندن توربین: انرژی مکانیکی به دست آمده، توربینی را به حرکت در می‌آورد.
- تولید جریان الکتریکی: با چرخش توربین، یک میدان مغناطیسی ایجاد می‌شود که باعث تولید جریان الکتریکی در سیم‌پیچ‌های ژنراتور می‌شود.
- انتقال برق: برق تولید شده از طریق خطوط انتقال به پست‌های برق و سپس به منازل و صنایع منتقل می‌شود.
ژنراتور الکتریکی چیست؟
ژنراتور الکتریکی وسیله‌ای است که نوعی انرژی را به الکتریسیته تبدیل می‌کند.
در تولید انرژی الکتریکی، مولد الکتریکی یا ژنراتور برق (به انگلیسی: Electric Generator) به ماشینی گفته می‌شود که از طریق القای الکترومغناطیسی انرژی مکانیکی را به انرژی الکتریکی تبدیل می‌کند. تامین‌کننده انرژی مکانیکی ممکن است توربین گاز، توربین بخار، توربین آبی، توربین بادی یا یک موتور درون‌سوز باشد.
انواع مختلفی از ژنراتورهای برق وجود دارد.
بیشتر تولید الکتریسیته از ژنراتورهایی است که بر اساس کشف دانشمند مایکل فارادی در سال 1831 ساخته شده اند.
او دریافت که حرکت آهنربا در داخل یک سیم پیچ باعث می‌شود (القاء) جریان الکتریکی از طریق سیم جریان یابد.
او اولین ژنراتور الکتریسیته به نام دیسک فارادی را ساخت که بر اساس رابطه بین مغناطیس و الکتریسیته کار می‌کند و منجر به طراحی ژنراتورهای الکترومغناطیسی شد که امروزه از آنها استفاده می‌کنیم.
ژنراتورهای الکترومغناطیسی از آهنربای الکترومغناطیسی استفاده می‌کنند.
آهنربایی که توسط الکتریسیته تولید می‌شود نه یک آهنربای سنتی.
یک ژنراتور الکترومغناطیسی پایه دارای یک سری سیم پیچ سیم عایق است که یک استوانه ثابت به نام استاتور که یک شفت الکترومغناطیسی را احاطه کرده است به نام روتور تشکیل می‌دهد.
چرخاندن روتور باعث می‌شود جریان الکتریکی در هر بخش سیم پیچ جریان یابد و هر بخش به یک هادی الکتریکی جداگانه تبدیل می‌شود.
جریان‌ها در بخش‌های جداگانه ترکیب می‌شوند و یک جریان بزرگ را تشکیل می‌دهند.
این جریان برقی است که از ژنراتورها از طریق خطوط برق به سمت مصرف کنندگان حرکت می‌کند. ژنراتورهای الکترومغناطیسی که توسط محرک‌های اصلی جنبشی (مکانیکی) هدایت می‌شوند، تقریبا تمام تولید برق ایالات متحده آمریکا را تشکیل می‌دهند.
منابع: