مقایسه انواع نیروگاه ها و راندمان آنها

نیروگاه بخاری

تفاوت یک نیروگاه بخار با نیروگاههای دیگر در چگونگی تولید بخار است. هر روشی که برای تولید بخار بکار می‌رود باید مقدار زیادی گرما استفاده شود تا توربین‌های بخار بکارانداخته شود که این گرمای زیاد باعث کاهش راندمان نیروگاه بخاری می شود  اما اگر بتوان در یک نیروگاه بخار از تلفات حرارتی  زیاد که در کندانسور اتفاق می افتد ، استفاده صنعتی شود راندمان حرارتی نیروگاه بخار به مقدار قابل ملاحظه ای بالا می رود به همین جهت در تمام جاهایی که علاوه بر انرژی الکتریکی احتیاج به مقدار زیادی انرژی حرارتی باشد از توربین بخاری استفاده می شود تا بتوان پس از انجام کار الکتریکی از حرارت باقیمانده استفاده حرارتی کرد . که درتوربین بخار، بخار خارج شده از آخرین مرحله توربین توسط لوله هایی برای مصارف صنعتی و حرارتی هدایت می شود .

راههای بالا بردن راندمان و کم کردن تلفات در نیروگاه بخاری :

۱٫ بهتر کردن راندمان ماشین ها  و دستگاهها توسط  تغییر دادن ساختمان آنها و بزرگ کردن قدرتشان .

۲ . کم کردن مصرف داخلی نیروگاه توسط بکار انداختن صحیح ماشین ها و دستگاهها .

۳ . کم کردن تلفات حرارتی توسط بازیابی از حرارت آب تقطیر شده و تلفات بخار توربین .

۴٫  بهتر کردن راندمان حرارتی .

راندمان حرارتی را می توان بطریق زیر بالا برد :

الف- کم کردن فشار داخل کندانسور

ب- بالا بردن فشار و درجه حرارت بخار تازه

پ- داغ کردن مکرر بخار

ت- پیش گرم کردن آب تغذیه شدیر توسط بخار زیر کش شده از توربین

عیب این نوع نیروگاه تولید گازکربنیک فراوان واکسیدهای ازت وگوگرد وغیره است که درجو زمین رها شده ومحیط زیست را آلوده می سازد. ماکسیمم راندمان این نیروگاه ۴۱٪ است که با تمامی امکانات موجود امروزی می توان به دست آورد.

نیروگاه گازی

نیروگاه گازی به نیروگاهی می گویند که برمبنای سیکل گازکارمی کند وازسیکل های حرارتی می باشد یعنی سیال عامل کاریک گازمی باشد وعامل انتقال وتبدیل انرژی گازیست مانند هوا ،  اما درنیروگاه های بخارعامل انتقال  بخارمایع می باشد . قدرت نیروگاه های گازی از ۱Mw و تا بالای۱۰۰Mw  نیزساخته می شود.
مزیت نیروگاه گازی  :
۱٫ سادگی آن : تمام تجهیزات روی یک شافت سواراست .
۲٫ ارزان بودن : چون تجهیزات آن کم است .
۳٫ سریع النصب است .
۴٫ کوچک است : درسکوهای نفتی که نیاز به  تولید برق زیادی می باشد باید ازنیروگاه گازی استفاده کرد، تا جای کمتری بگیرد.
۵٫ احتیاج به آب ندارد :  درسیکل اصلی نیروگاه نیاز به آب نیست اما درتجهیزات جنبی مثلا برای خنک کردن هیدروژن به کاررفته جهت سرد کردن ژنراتور درسرعت های  بالا نیاز به آب است.
۶٫ راه اندازی این نیروگاه سریع است .

یک نیروگاه بخار رابعد از راه اندازی نباید خاموش کرد  اما نیروگاه گازی بدین صورت است که صبح می توان روشن کردوآخرشب خاموش نمود. همچین نیروگاه گازی بسیارمناسب برای بارپیک است اما نیروگاه بخاربرای بارپیک نامناسب می باشد .
معایب :
۱٫ آلودگی محیط زیست
۲٫ عمرکم  :  فرسوده شدن توربین وکمپرسور
۳٫ استهلاک زیاد : پره توربین ، پره کمپرسور
۴٫ راندمان کم

دلایل راندمان پایین  :
الف ) خروج دود با دمای زیاد
ب ) حدود ۳/۱ توان توربین صرف کمپرسورمی شود .بنابراین درنیروگاه گازی برای استفاده درازمدت اصلا جایزنیست چراکه هزینه مصرف سوخت گران است .
۵٫ امکان استفاده ازسوخت جامد فراهم نیست . ( مانند زغال سنگ ) چراکه بلافاصله پره های رتورپرازدود می شود .
اگرزمان بهره برداری بالای ۲۰۰۰ساعت درسال باشد نیروگاه بخارو اگرزمان بهره برداری درسال بالای ۵۰۰۰ ساعت باشد ، نیروگاه آبی استفاده می شود.درکشورما برق عمده مصرفی برق خانگی است ( ۶۰% ) وحدود ۳۰ % برق صنعتی است . درنتیجه ۵۰ % نیروگاه های کشورباید هرشب روشن شود ؛ بنابراین قسمت عمده برق تولیدی ما باید ازنوع نیروگاه گازی باشد.  نیروگاه گازی رابه دلیل ارزانی درکارخانجات نیز می توان به کاربرد . نیروگاه  گازی  را در نیروگاه اتمی نیزبه کار می برند و از آن در جهت سردکردن رآکتور استفاده می شود که هوای داغ و فشرده شده به  نیروگاه گازی داده می شود که برق مصرفی  نیروگاه اتمی  را  تأمین می کنند .
درنیروگاه های گازی جهت افزایش راندمان روش هایی را اتخاذ می کنند.

۱٫با  دود خروجی هوای ورودی به اتاق  را گرم می کند : سیکل پیچیده ترشده اما راندمان بالامی رود .

۲٫استفاده از کمپرسور دو مرحله ای

بالاترین راندمان چیزی درحدود ۳۵% است که نیروگاه دارای کمپرسور دومرحله ای توربین دومرحله ای وپیش گرم کن می باشد.

نیروگاه سیکل ترکیبی

یکی از پرکاربرد ترین نیروگاهها در کشور ما نیروگاهای سیکل ترکیبی هستند : این نیروگاه از ترکیب دو نیروگاه حرارتی و گازی تشکیل شده است. نیروگاه سیکل ترکیبی به مراتب دارای راندمانی بالاتر از نیروگاه حرارتی است و یکی دیگر از مشخصه های خوب آن ،این است که خیلی زود وارد مدار میشود ! نیروگاه نکا در شمال کشور – نیروگاه شهید رجایی قزوین – نیروگاه شازند اراک – نیروگاه قم ، از این دسته نیروگاهها هستند. نیروگاههای سیکل ترکیبی علاوه بر داشتن بازده و توان بالا، از مزایای دیگری نیزبرخوردار است :

۱٫     انعطاف‌پذیری

۲٫      راه‌انداز سریع

۳٫      مناسب بودن برای تأمین بار پایه و عملکرد دوره‌ای

۴٫       بازده بالا درمحدود گسترده‌ای ازتغییرات بار

۵٫      امکان استفاده از زغال سنگ وانواع دیگر سوختها

عیب بارز چرخه ترکیبی، پیچیدگی آن است، زیرا اساساً در چرخه ترکیبی از دو نوع تکنولوژی متفاوت استفاده می‌شود.

نیروگاههای برق – آبی  که به عنوان یکی از نیروگاههای سیکل ترکیبی و جز نیروگاه های استراتژیک می باشد وتولید انرژی در این نیروگاه به این ترتیب است که تولید این نیروگاهها هیچگاه دائمی نیست و فقط بستگی به زمان خروج آب از دهانه سد دارد ! قدرت تولیدی این نیروگاهها معمولا پایین است و تنها برتری آنها این است که از نظر اقتصادی نیازی به هزینه کردن برای مواد اولیه ندارند ! و عملا با آب کار میکنند . به خاطر تولید ثابت آنها معمولا برای کنترل فرکانس شبکه از این نیروگاهها زیاد استفاده میشود ! نیروگاههای سیکل ترکیبی با راندمان بیش از۵۰ درصد بیشترین بازده را دارا می باشد.

نیروگاه هسته ای

یک نیروگاه برق هسته ای با یک نیروگاه برق که از سوخت فسیلی استفاده می کند در بسیاری از قسمت ها مشترک هستند. هر دو آنها به بخار آب برای بگردش در آوردن توربین بخار نیاز دارند ، تنها تفاوت آنها در این است که در نیروگاه هسته ای بجای سوخت فسیلی از واکنش های هسته ای برای تهیه بخار استفاده می شود.

از طرفی هم می توان ادعا کرد که نیروگاه برق اتمی، اقتصادی ترین نیروگاهی است که امروز در دنیا احداث می شود . دلایل دیگری هم برای استفاده از نیروگاه اتمی برای تولید برق وجود دارد که از مهم ترین آنها می توان به پاکیزه بودن این روش، عدم تولید گاز گلخانه ای و دیگر آلاینده های زیست محیطی اشاره کرد. سوخت های فسیلی مانند ذغال سنگ، مقدار قابل توجهی از انواع آلاینده ها همانند ترکیبات کربن و گوگرد را وارد محیط زیست می سازند که برای سلامت انسان زیانبار است. انرژی هسته‌ای دارای بازده فوق‌العاده زیادی نسبت به منابع دیگر انرژی برق می‌باشد فقط مشکل عمده در تهیه تجهیزات و دستگاههای لازم برای غنی‌سازی اورانیوم و استفاده ازآن برای تولید برق است و امروزه این تکنولوژی بیشتر در اختیار کشورهای صنعتی قرار دارد . از معایب این نیروگاه این است که نیروگاه هسته ای برای تولید برق پیک بسیار نامساعد است و باید فقط برای تولید برق پایه بکار میرود.

نیروگاه آبی

امروزه استفاده از نیروگاههای آبی بهترین گزینه در بهبود محیط زیست و کاهش انواع آلودگی ها می باشد .

ازجمله مزایای نیروگاه آبی :

۱- استفاده از منابع طبیعی .

۲- سازگاری زیاد با محیط زیست

۳- عمر این نیروگاه طولانی است

۴- بر طرف کننده نیاز عمده بخش کشاورزی

۵- اصلاحات زیست محیطی                                                                                 از معایب نیروگاه آبی و یا چیزی که استفاده از نیروی آبی را برای تولید انرژی محدود می کند گرانی قیمت تاسیسات می باشد به همین جهت در کشورهای پیشرفته از نیروگاه آبی فقط در شرایط خاص استفاده می کنند .

نیروگاه بادی

با توسعه نگرشهای زیست محیطی و راهبرد های صرفه جویانه در بهره برداری از منابع انرژی های تجدید ناپذیر، استفاده از انرژی باد در مقایسه با سایر منابع انرژی مطرح در بسیاری از کشورهای جهان رو به فزونی گذاشته است. استفاده از تکنولوژی توربین های بادی به دلایل زیر می تواند یک انتخاب مناسب در مقایسه با سایر منابع انرژی تجدید پذیر باشد.

۱٫ عدم نیاز به آب

۲٫ عدم آلودگی محیط زیست

  ۳ . عدم نیاز توربین بادی به سوخت

۵٫  ایجاد سیستم پایدار انرژی

۶٫ قیمت پایین توربین های بادی در مقایسه با دیگر صورت های انرژی های نو

یکی از بزرگترین موانع بهره برداری از نیروی باد ، مسأله تأثیر زیست محیطی آن است. بسیاری از مردم عقیده دارند ، مولدهای بادی از نظر ظاهری ناخوشایند بوده و پر سر و صدا می‌باشند؛ بخصوص چون در نواحی زیبای خارج از مناطق شهری قرار دارند   صدای متوالی توربینهای دکلهای آسیاب بادی برای کسانی که در نزدیکی آنها می‌باشند، یک موضوع مهم به شمار می‌رود . راندمان کلی این نیروگاه ۳۳% می باشد .