انرژی برق-آبی
برای تامین انرژی الکتریکی روش انرژی برق-آبی متداول‌ترین روش برای تامین برق کشور است درحال حاضر نیروگاه حرارتی و نیروگاه برق آبی بیشترین سهم تولید برق درجهان را دارند. بدلیل مشکلات محدودیت‌های تولید برق در نیروگاه‌های حرارتی همچون محدودیت منابع، معیار‌های زیست محیطی و مسائل تکنولوژیک و غیره این روش منسوخ شده می‌باشد.
آنچه می‌آموزیم:
تاثیر منحنی دبی حجمی آب در انرژی برق-آبی
عوامل اصلی انتخاب مکان مناسب برای نیروگاه برق آبی
دسته بندی نیروگاه های برق آبی
مزایای نیروگاه برق آبی
معایب نیروگاه برق آبی
درحال حاضر گرایش عمومی تولید برق در جهان بیشتر متوجه احداث نیروگاه‌های برق آبی شده است. همان گونه که مشخص است برای تولید انرژی برق-آبی نیاز یه احداث سد بر روی رودخانه می باشد که باتوجه به دبی آب رودخانه نصب این نیروگاه‌ها بسیار زیاد است.
تاثیر منحنی دبی حجمی آب در انرژی برق-آبی
یکی از مسائل بسیار مهم در احداث هر نیروگاه آبی، میزان دبی حجمی آب ورودی در زمان‌های مختلف است.
میزان دبی حجمی سالیانه آب بیانگر :
۱ – میزان انرژی متوسط سالیانه قابل دسترس
۲ – حداقل انرژی سالیانه قابل دسترس و ظرفیت همیشگی
۳ – میزان انرژی اضافی و افزایش ظرفیت ذخیره شده آب در پشت سد
۴ – ظرفیت مخزن آب برای یکنواخت کردن جریان آب به حداقل مقدار خود
۵ – میزان حداقل آب خروجی بدون ذخیره سازی
۶ – ظرفیت سد
۷ – ظرفیت مخزن کنترل سیلاب ها
برای دستیابی به این اهداف باید بررسی درازمدت بر روی‌رودخانه مورد نظر انجام شود. تا شرایط حداقل و حداکثر دبی آب مشخص شود.
جهت مطالعه بیشتر: چگونه از انرژی بادی برق تولید می‌شود
عوامل اصلی انتخاب مکان مناسب برای نیروگاه برق آبی
۱- دسترسی به آب : به منظور نصب یک سد و نیروگاه، نیاز به جریان آب رودخانه می‌باشد. درتخمین آب در دسترس باید میزان آب بخارشده و آب‌های نشتی و حداقل و حداکثر دبی آب در دوره های مختلف نیاز است.
۲-ذخیره آب : با توجه به تغییرات آب رودخانه باید مکان آب سد بطوری باشد که امکان ذخیره آب در هنگام دبی کم را داشته باشد. این مخازن می‌توانند کنار یا مقداری دورتر از نیروگاه قرار گیرند.
۳-ارتفاع آب پشت سد احداث شده : باتوجه به اینکه با افزایش ارتفاع موثر آب، توانایی تولید انرژی الکتریکی افزایش می‌یابد. درنتیجه میزان آب ذخیره شده کاهش می‌یابد. لازم به ذکر است که ارتفاع بستگی به نقشه برداری ناحیه دارد.
۴-بررسی‌های زمین شناسی : این بررسی‌ها به منظور یافتن پی‌های مناسب برای احداث سد و دیگر تجهیزات؛ ایجاد مخزن آب به اندازه کافی و غیره لازم می‌باشد. همچنین زمین انتخاب شده نباید در مسیر گسل‌ها یا زلزله‌ها باشد.
۵-میزان آلودگی آب : آلودگی آب باعث صدمه به تجهیزات فلزی در مسیر آب نیروگاه می شود. این مساله می تواند عملکرد نیروگاه را غیراقتصادی و نامطمئن سازد. کیفیت آب نیز در ساخت سد مهم است.
۶-میزان رسوب‌گذاری رود : رسوبات ته نشین شده تدریجی آب رودخانه در پشت سد، ظرفیت مخزن آب را کاهش می‌دهد. این رسوبات می‌تواند مشکلاتی را برای پره‌های توربین ایجاد کند.
۷-تاثیرات زیست محیطی : آب پشت سد، مقدار بسیار زیادی از زمین‌ها و بعضی دهکده‌ها را زیر آب می‌برد. لذا موقعیت مورد نظر باید محیطی امن و مناسب باشد تا مشکلاتی را از نظر بهداشتی ایجاد نکند و جنبه فرهنگی و تاریخی منطقه را حفظ کند.
۸-دسترسی به مکان مورد نظر : باید موقعیت سد و نیروگاه برای انتقال تجهیزات و غیره به جاده‌ها و یا خطوط راه آهن دسترسی داشت.
جهت مطالعه بیشتر : انرژی خورشیدی چیست ؟ چگونه از خورشید برق تولید می‌شود ؟
دسته بندی نیروگاه های برق آبی
۱-دسته بندی بر اساس دبی آب رودخانه‌ها
الف- نیروگاه ها بر روی رودخانه ها بدون ذخیره سازی آب : در این نیروگاه‌ها کنترلی برروی دبی آب ورودی وجود ندارد. در نتیجه زمان‌هایی که دبی آب زیاد بوده و بار هم کم باشد. مقداری از آب هدر می رود. با توجه به دبی آب این رودخانه‌ها قدرت تولیدی این نیروگاه‌ها کم می‌باشد. نمونه‌ای از این نیروگاه‌ها به قدرت ٧٢ مگاوات، نیروگاهی بر روی رودخانه اوهایو در آمریکا است.
ب-نیروگاه ها بر روی رودخانه های جاری با ذخیره سازی آب: تامین کننده تغییرات ساعتی بار در پست‌ها هستند. این مخزن‌ها ظرفیت تولید قطعی نیروگاه ها را افزایش می‌دهند. وقتی فراوانی آب به مقدار بسیار زیادی باشد. به صورت بار پایه عمل می کند و وقتی میزان دبی آب کم شود، می تواند به صورت یک بار حداکثر مورد استفاده قرار گیرد. نیروگاه آبی کاناوینگ به قدرت ٢۵٢ مگاوات در آمریکا از این نوع می باشد.
ج-نیروگاه مخزنی : اکثر نیروگاه‌های آبی دنیا از این نوع می‌باشند و آب به مقدار زیادی در پشت یک سد ذخیره می شود. این نیروگاه‌ها بعنوان بار پایه یا بار حداکثر شبکه مورد استفاده قرار داد. به عنوان مثال، دو نیروگاه شهید عباسپور و دِز از این نوع نیروگاه‌ها می‌باشند.
۲-دسته بندی بر اساس نوع بار(انرژی برق-آبی )
الف-نیروگاه بار پایه : این نیروگاه‌ها بار پایه شبکه را تامین می‌کنند و در نتیجه، تقریبا یک بار ثابتی را تحت ضریب قدرت بالا تولید می کنند. نیروگاه های احداثی برروی سدهای بدون مخزن و آبگیر که دارای ظرفیت تولید بالا و بصورت بار پایه ای برق تولید می کنند.
ب-نیروگاه بار حداکثر : نیروگاه‌های احداثی برروی سد‌هایی با مخزن آبگیر و سدهای مخزنی، از این نوع هستند. این نیروگاه‌ها در زمان غیر از بار حداکثر، آب را پشت سدها ذخیره می کنند . در مواقع بار حداکثر، از ذخیره آب استفاده می کنند و بدین جهت عملکرد نیروگاه با ضریب قدرت کم همراه است.
ج-نیروگاه تلمبه ای ذخیره‌ای : این نیروگاه‌ها جزء خاصی از انرژی برق-آبی که بنام نیروگاه‌های بار حداکثری نیز معروف‌اند. آب در نیروگاه‌ها در زمان غیر بار حداکثر (که شبکه دارای انرژی الکتریکی بیشتر از انرژی مصرفی می‌باشد). توسط پمپ‌هایی از مخازن پایین به سمت مخازن بالا منتقل می‌شود. آنگاه در مواقع بار حداکثر شبکه، از انرژی پتانسیل موجود در آب‌های مخازن بالا به عنوان ورودی به توربین‌های نیروگاه تلمبه‌ای ذخیره‌ای استفاده و انرژی الکتریکی حاصل می‌شود.
جهت مطالعه بیشتر : به چه انرژی ، انرژی زیست توده می‌گویند؟
۳-دسته بندی بر اساس ارتفاع ریزش آب
الف-نیروگاه‌های با ارتفاع کم آب : این نوع نیروگاه‌ها دارای ارتفاع ریزش آب کمتر از ٣٠ متر هستند. این ارتفاع بیانگر ارتفاع مابین سطح آب پشت سد و سطح آب خروجی از توربین است. این نیروگاه‌ها نزدیک سد هستند و نیازی به مخزن ذخیره ندارند نیمی از سد دارای دریچه تخلیه آب مازاد است و توربین‌های این نیروگاه‌ها از نوع کاپلان یا فرانسیس می باشد.
ب-نیروگاه‌های با ارتفاع متوسط آب : این نیروگاه‌ها برای ارتفاع ریزش آب ٣٠ تا ٣٠٠ متر به کار می‌روند. در این نیروگاه‌ها از یک کانال باز، آب پشت سد را از مخزن پشت سد و از طریق لوله‌های مجاری آب به سمت توربین هدایت می‌کنند. و توربین این نیروگاه ها از نوع کاپلان یا فرانسیس می‌باشند.
ج-نیروگاه‌های با ارتفاع زیاد آب : بخش دیگر از انرژی برق-آبی است که این نیروگاه‌ها دارای ارتفاع ریزش آب بیش از ٣٠٠متر هستند. کارهای عمرانی این نیروگاه ها در حجم بسیار زیادی صورت می‌گیرد. از جمله ساخت سد، مخازن، تونل ها، تانک‌های ذخیره و مجاری آب است. معمولا در ارتفاع ریزش آب کمتر از ٢٠٠ متر، از توربین‌های فرانسیس و در ارتفاع ریزش بیشتر از ٢٠٠ متر، از توربین پلتون استفاده می‌شود.
جهت مطالعه بیشتر : انرژی تجدید ناپذیر چیست و شامل چه مواردی می‌باشد؟
پیشرو ترین کشورها در زمینه انرژی برق-آبی
۱- چین
۲-کانادا
۳-برزیل
۴-آمریکا
۵-روسیه
مزایای نیروگاه برق آبی
الف‐ عمر مفید این نیروگاه ها بیش از ۵٠ سال است و به ١٠٠ سال هم می رسد که در مقایسه با عمرنیروگاه‌های بخاری (حدود ٢۵ تا ٣٠ سال) بسیار زیاد است.
ب ‐ به منظور تولید انرژی چرخشی توربین، نیازی به سوخت نمی باشد. در نتیجه، هزینه بهره برداری نیروگاه بسیار کم است. بعلاوه با توجه به عدم نیاز به سوخت، به مخزن های ذخیره سوخت هم نیاز نمی باشد.
ج ‐ در این نیروگاه‌ها هیچگونه آلودگی ناشی از گازهای حاصل از احتراق وجود ندارد و از این نظر مشکلی برای محیط زیست ایجاد نمی کنند .
د ‐ هزینه تولید انرژی برق-آبی در نیروگاه‌های بخاری با تغییر ضریب قدرت بار، متغیر است؛ اما این هزینه در نیروگاه‌های آبی مستقل از ضریب قدرت بار می‌باشد.
ص ‐ زمان راه‌اندازی این نیروگاه‌ها بسیار کوتاه است
ض ‐ پایداری این نیروگاه ها در مقایسه با نیروگاه‌های بخار بسیار بالا است.
ط ‐ هزینه تعمیر و نگهداری این نیروگاه‌ها بسیار پایین است.
ظ ‐ با گذشت زمان بازده این نیروگاه‌ها تغییری نمی کند.
ع ‐ تولید انرژی آبی باعث صرفه‌جویی در سوخت و ذخایر مربوطه می‌شود.
غ ‐ پرسنل مورد نیاز برای نیروگاه‌های آبی نسبت به بقیه نیروگاه ها بسیار کمتر است.
و ‐ عموماً نیروگاه‌های آبی در جایی نصب می‌شوند که هزینه زمین مورد نیاز بسیار پایین است.
ی ‐ جلوگیری از سیل‌ها و سیلاب‌های فصلی (با ایجاد سد).
تبلیغات : به فروشگاه وب سایت خودتان نگاهی بی‌اندازید.
معایب نیروگاه برق آبی
الف ‐ با توجه به اینکه برای نصب نیروگاه‌های برق آبی نیاز به احداث سد می‌باشد در نتیجه هزینه ثابت این نیروگاه‌ها بسیار زیاد است؛ زیرا برای ساخت سد، ابتدا باید مسیر آب منحرف شده و سپس سد مناسب ایجاد شود که هزینه عمرانی این سدها بسیار زیاد است.
ب ‐ با توجه به این که تولید این نیروگاه‌ها بستگی به میزان آب پشت سد دارد، در نتیجه در سال‌های کم آبی، تولید این نیروگاه‌ها با مشکل همراه خواهد بود.
ج ‐ یک مشکل اساسی در انرژی برق-آبی مدت زمان ساخت سد و نیروگاه آبی در مقایسه با نیروگاه‌های دیگر، بسیار زیادمی‌باشد و برای برنامه ریزی‌های کوتاه مدت انرژی، مناسب نمی‌باشد.
د ‐ مخزن نیروگاه‌های آبی، زمین‌های بسیار زیادی را زیر آب می برد.
ر ‐ قابلیت نصب نیروگاه‌های آبی در مکان‌های بسیار خاص می‌باشد.
دیدگاه‌ها