نیروگاه برق

لینک دانلود و خرید پایین توضیحات

فرمت فایل word  و قابل ویرایش و پرینت

تعداد صفحات: 78

نیروگاه برق

مقدمه

نیروگاههای آبی ، سازه‌های عظیم و پیچیده‌ای هستندکه در زمانی طولانی و با صرف هزینه‌های بسیار بنا می‌شوند. در کنار تولید برق، با احداث سدها و ایجاد مخازن تغییرات زیست محیطی و تحولات بسیاری در شرایط زندگی و توسعه اجتماعی، اقتصادی و حتی سیاسی منطقه اجرای طرح پدید می‌آید. در کشورهایی نظیر ایران که از کمبود منابع سرمایه‌گذاری رنج می‌برد و ظرفیتهای شناخته و ناشنانخته بسیارری جهت احداث نیروگاههای آبی در اختیار دارد، استراتژی توسعه نیروگاههای آبی نمی‌تواند فارغ از جنبه‌های دیگر توسعه کشور باشد. تا زمانیکه منبع اصلی سرمایه‌گذاری در این بخش در اختیار دولت و حکومت مرکزی است و امکان سرمایه‌گذاری بخش خصوصی بصورت واقعی و موثر فراهم نشده است تداوم سرمایه‌گذاری در زمان منطقی جهت بالفعل ساختن این ظرفیت‌ها در گرو پیشرفتهای ملموس و همه‌جانبه در منطقه اجرای طرح می‌باشد. طرحهای سد و نیروگاه کرخه و سد و نیروگاه کارون3 که هزینه آن به ترتیب در حدود 400 و 650 میلیارد تومان برآورد می‌شود مثالهای روشنی در این بحث می‌باشند. دریاچه‌های جدید، توسعه فعالیتهای کشاورزی، دامداری، گردشگری، جابجایی و اسکان مجدد روستاهای منطقه اجرای طرح، افزایش اشتغال صنعتی و خدماتی در دوره اجرای طرح و ایجاد فرصت جهت کسب مهارتهای مختلف و همچنین افزایش اشتغال کشاورزی، دامداری، خدماتی و صنعتی پس از شروع بهره‌برداری از نتایج مستقیم و غیرمستقیم این دو طرح می‌باشد. اگر این فرصتها در جهت تغییر سیمای منطقه طرح و توسعه همه‌جانبه مورد توجه قرار نگیرد. تداوم سرمایه‌گذاری در نیروگاههای آبی با محدودیتهای زیادی مواجه خواهند شد، حال آنکه اگر احداث یک نیروگاه آبی مترادف با ارمغان توسعه و پیشرفت برای هر منطقه باشد به جهت جلوگیری مناسب در تخصیص منابغ محدود خواهد انجامید. پروژه‌های سدهای بزرگ برقابی از جمله سرمایه‌گذاری‌های کلان محسوب می‌شوند که معمولاً به بیش از دو میلیارد دلار سرمایه نیاز دارند. اگر با معیارهای اقتصادی بین‌المللی بسنجیم، در ایران نیز طرحهای کارون 3 و کرخه (شامل شبکه‌های آبیاری و زه‌کشی) با سرمایه‌گذاری در حدود یک میلیارد دلار ساخته شده‌اند. چنین پروژه‌های بزرگی که معمولاً با یک یا چند هدف معین اجرا می‌شوند، امکانات و ظرفیت‌های بالقوه‌ای در پیرامون خود ایجاد می‌کنند. این آثار و پتانسیل‌ها را می‌توان در سه دوره‌ی قبل از ساخت (مطالعه و طراحی)، حین ساخت و پس از ساخت (بهره‌برداری و از کاراندازی) مورد بررسی قرار داد. 1-پتانسیل‌ها و آثار قبل از ساخت مرحله مطالعات و طراحی سدهای بزرگ بسیار طولانی است و نتایج آن مهمترین سند برای تصمیم‌گیری در خصوص احداث سدها بشمار می‌آید. از طرف دیگر تاخیر جدی بین تصمیم‌گیری برای احداث یک سد و تامین مالی برای شروع اجرای آن وجود دارد در این دوران، سرمایه‌گذاری در منطقه طرح دچار تزلزل خواهد بود . از یک طرف ممکن است بخش خصوصی یا دولتی که قصد سرمایه‌گذاری در منطقه را دارد بدلیل ترس از به زیر آب رفتن سرمایه خود دست از سرمایه‌گذاری بکشد و عملاً منطقه را از نظر رونق اقتصادی با مشکل مواجه سازد. از طرف دیگر ممکن است دستگاههای دولتی و یا کشاورزانی که از محدوده اجرای طرح کاملاً آگاه نیستند و یا نسبت به زمان شروع و پایان پروژه اطمینان کافی ندارند، اقدام به طراحی و سرمایه‌گذاری در جایی کنندکه بزودی و پس از شروع احداث در محدوده دریاچه سد قرار گیرد. از این نمونه پیرامون سدهای کرخه، کارون 3 و کارون4 موارد فراوانی به چشم می‌خورد. حدود 21 کیلومتر مسیر سخت جاده روستایی و شوسه در ساحل چپ رودخانه کارون 3 ساخته شده، بخشی از جاده ایذه به شهرکرد که در دوران مطالعات و طراحی سد کارون4 ساخته شده و یک دستگاه پل روستایی در حاشیه دریاچه کرخه به زیر آب خواهد رفت. همچنین تعداد 12 واحد ساختمان بهداشتی، آموزشی و تاسیسات آبرسانی در روستاهای واقع در مخزن کارون3 نیز که در حین سالهای طراحی پروژه ساخته شده‌اند، در اثر آبگیری تخریب خواهند شد. این موارد که قطعاً دوباره‌کاری و اتلاف سرمایه محسوب می‌شود، ناشی از فقدان یک سازمان همه جانبه‌نگر در محدوده ساخت سدهای بزرگ است. این نقیصه در جائیکه یک سرمایه‌گذاری عظیم در حال طراحی است کاملاً مشهود و در عین حال عواقب آن بسیار پرهزینه است. از سوی دیگر پتانسیل‌هایی برای پیشرفت و توسعه در منطقه طرح، همزمان با طراحی پروژه وجود دارد که در صورت عدم استفاده از این فرصتها، خود به تهدید تبدیل می‌شوند. هنگامی که یک پروژه سدسازی را طراحی می‌کنیم علاوه بر مسائل فنی آن، می‌دانیم که به نیروی انسانی متخصص، تکنسین و کارگر ماهر نیاز خواهد داشت. این یک فرصت برای منطقه خواهد بود تا در زمان اجرای پروژه نیازی به جذب نیروهای متخصص، تکنسین و کارگر ماهر از خارج منطقه نباشد. حدود 70% نیروی انسانی شاغل در زمان اجرای سدهای کرخه و کارون 3 بومی بوده‌اند ولی تقریباً بیش از 90% آنها کارگر ساده و غیرمتخصص می‌باشند. بعبارتی سهم منطقه از نیروی متخصص، تکنسین و کارگر ماهر شاغل در کل

نواع نیروگاه های برق آبی در ایران

لینک دانلود و خرید پایین توضیحات

فرمت فایل word  و قابل ویرایش و پرینت

تعداد صفحات: 15

نیروگاه بادی

در احداث نیروگاه بادی پیدا کردن محل سایت عامل بسیار مهمی است تا حداکثر بهره برداری را از نیروی باد بدست آورد.

اطلاعات اولیه برای احداث نیروگاه بادی بینالود توسط ایستگاه هواشناسی حسین آباد آغاز گردید و کارهای مقدماتی آن از سال 74 شروع شد. اطلاعات بدست آمده از ایستگاه در اختیار مهندسین قرار داده شد و پس از مطالعات فراوان سر انجام محل فعلی برای احداث انتخاب گردید.

تونل بادی که در این منطقه وجود دارد از امام تقی آغاز و تا کویر سبزوار ادامه دارد و محل احداث نیروگاه در دهانه این تونل است و بیشترین بهره برداری را از نیروی باد میکند.

نکته مهم بعدی پس از انتخاب محل نحوه چیدمان واحدها است تا بتوان حداکثر استفاده را از نیروی باد کرد. از چندین طرح ارائه شده سرانجام چیدمان 10×6 انخاب گردید.

در فاز اول 43 واحد از 60 واحد با یستی به بهره برداری برسد. قدرت هر واحد 660 ولت است. از 43 واحد فوق 5 واحد از خرداد 83 به بهره برداری رسیده و مابقی در حال نصب و راه اندازی است. واحدها با مشارکت ایران و چند کشور خارجی از جمله آلمان و دانمارک به بهره برداری رسیده به طوری که 60 درصد تولید داخل و 40 درصد تولید خارج است.

کل برق تولید شده توسط واحها توسط کابل به پست (132/20) برده میشود و توسط آن به شبکه اصلی منتقل میگردد.

خروجی هر واحد 600 وتوسط ترانسفورماتورهای مجزا به 20000 تبدیل میگردد.

در سطح سایتهای شناخته شده در سطح جهان دو سایت متمایز وجود دارد: سایت آلتامونت پاس کالیفرنیا که بیش از 7000 توربین دارد و حدود 2 مگا ولت انرژی تولید میکند و دیگری سایت بینالود. وجه تمایز این دو سایت در این است که در تابستان بیشتر باد می آید و در نتیجه تولیدی این دو سایت در تابستان که پیک مصرف است پیک تولید هم است.

یک واحد خود از 4 قسمت اصلی تشکیل شده است:

1- امبیدر سیلندر (سیلندر مدنون)

2- برج (تهتانی و فوقانی)

3- نافل (ماشین فونه)

4- نویز کون (دماغه)

ژنراتور نیروگاههای بادی از نوع آسنکرون میباشند.

در ژنراتور آسنکرون بر خلاف سنکرون لغزش میتواند بین 3 تا 5 درصد باشد و در کار ژنراتور اختلالی بوجود نیاورد.

ولی نکته مهم در اینجا انژی بسیار متغییر باد است که دائما در حال تغییر است و متناسب با آن دور تغییر میکند. لغزش مجاز این ژنراتورها 10 درصد است.

برای کارآیی بهتر لازم است تا ولتاژ القایی در روتور ثابت نگه داشته شود برای این کار از سه مقومت متغییر 1 اهمی استفاده میشود به طوری که این مقومتها روی هر فاز قرار میگیرند و توسط یک مدار کنترلی بطور اتومات تغییر میکنند.

برای انتقال انرژی باد به ژنراتور از مین گیربکس استفاده میگردد.

عموما توربین های بادی از لحاظ دور به سه دسته تقسیم میشوند:

1- دور ثابت

2- دور متغییر

3- دو دوره

توربین های این نیروگاه از نوع دور ثابت هستند.

دور پره 28 دور در دقیقه و دور ژنراتور 1600 دور در دقیقه است. گیربکس طوری طراحی گردیده است که ورودی آن متغییر ولی خروجی آن ثابت باشد.

اگر باد از مقدار معینی بیشتر گردد تولید برق بطور اتومات قطع میگردد بطوری که اگر سرعت باد 5 متر در ثانیه باشد تولید شروع میگردد و در 16 متر بر ثانیه تولید حداکثر است و نهایتا در 25 متر در ثانیه تولید بطور اتومات قطع میگردد تا به اجزا واحد آسیب نرسد.

البته شرایط بالا با شرط ایزو میباشند (فشار 1 اتمسفر و دمای 25 درجه) و در جوی سایت بینالود ( 1550 متر ارتفاع از سطح دریا) فول تولید در سرعت 14 متر در ثانیه بدست می آید.

شرایط راه اندازی و تولید:

در زمان راه اندازی ژنراتور ابتدا بصورت موتور به را می افتد و تا زمانی که سرعت آن به سنکرون برسد ادامه دارد. در این زمان تغذیه موتور قطع میگردد و به صورت ژنراتور به کار خود ادامه میدهد.

پره ها:

پره ها طوری طراحی شده اند که بطور اتومات تا 90 درجه تغییرپیدا میکنند (پیچ کنترل)

کلا برای توقف و ترمز واحدها دو روش وجود دارد:

1- در نوک پره ها پره ای دیگر موجود است (پره آیرودینامیکی) که از نوک پره اصلی فاصله دارد و تغییر حالت آن موجب توقف پره های اصلی میگردد ( ترمز دینامیکی)

2- پیچ کنترل: در این سیستم تمام پره تغییر وضعیت میدهد و نسبت به روش قبلی مدرنتر است. برای بهره بردای کامل پره طوری قرار میگیرد که بیشترین سطح تماس را باد داشته باشد و همچنین در مواقعی که طوفان است و یا به خاطر سرویس نبای واحد به کار خود ادامه دهد پره ها طوری قرار میگیرند که کمترین سطح تماس را باد داشته باشند.

در نیروگاههای بادی بر خلاف نیروگاه گازی انژی ورودی در اختیار ما نیست بلکه برای کنترل شرایط بایستی از وضعیت پره ها استفادده کنیم.

اتاقک یا ژنراتور میتواند 360 درجه به دور خود گردش کند و کابل ارتباط دهنده آن طوری است که میتواند تا 4 دور به دور خود بپیچد و پس از آن بطور اتومات باز میگردد.

تمام فرمانهای اجرایی به واحد توسط واحد کنترلی کوچکی که در بالای اتاقک است انجام میگیرد و از سنسورهای مختلفی تشکیل شده است و پارامترهای مختلف را تحت کنترل دارند.

نیروگاه خورشیدی

لینک دانلود و خرید پایین توضیحات

فرمت فایل word  و قابل ویرایش و پرینت

تعداد صفحات: 9

نور خورشید

مقدمه

نور خورشید، بزرگ‌ترین منبع پتانسیل انرژی ما اکنون تلف می‌شود. احتمالاً چندین سال طول می‌کشد تا علم بتواند روشی را برای کنترل انرژی قدرتمند اشعه خورشید پیدا کند. موتورها و دستگاههای خورشیدی برای ما استفاده از حداقل و بخش کوچکی از نور خورشید را امکان‌پذیر کرده است تا بوسیله این بخشی کوچک بتوانیم کارخانه‌های خود را به حرکت درآوریم، روشنائی خیابان‌ها را تأمین کنیم، غذا طبخ و خانه‌های خود را گرم کنیم. در آمریکا هر سال از حدود نیم میلیارد تن ذغال سنگ، نیم میلیارد بشکه نفت و پنجاه میلیارد اسب بخار ساعت از نیروی آب برای گرم کردن، روشنائی و برق استفاده می‌کنیم. در صورتی که تبدیل کلیه این مقدار انرژی خورشیدی به نیروی برق امکان‌پذیر بود، اما در حال حاضر امکان‌پذیر نیست، چندین تریلیون اسب بخار ساعت تولید ‌شود. (هر اسب بخار معادل 746 وات است). در صورتی که کلیه انرژی خورشیدی که هر سال در آمریکا به شکل درخشش خورشید می‌تابد به نیروی برق تبدیل می‌شد ظرفیت آن به هفت تریلیون اسب بخار ساعت می‌رسید.

البته مقداری از تابش خور خورشیدی که از فاصله 93 میلیون مایل فضا به ما می‌رسد برای گرم کردن زمین و رشد گیاهان لازم است ولی مازاد بر این گونه نیازهای اساسی، نور خورشید مقدار قابل توجهی انرژی می‌تواند تولید کند که با سایر منابع انرژی قابل مقایسه است.

کارشناسان انرژی تابشی خورشیدی برآورد می‌کنند که خورشید 12500 اسب بخار انرژی برای هر فوت مربع از 585 میلیارد مایل مربع سطح کره زمین منتشر می‌کند. بخش به مراتب بیشتر و غیرقابل تصور این نیرو در مسیر طولانی آن در فضا تلف می‌شود ولی انرژی تابشی که به سطح خارجی آتمسفر زمین می‌رسد معادل 7300 اسب بخار در هر جریب (هر جریب 4047 مترمربع) است، و هنگام ظهر در یک روز صاف آفتابی 5000 اسب بخار در هر جریب از طریق اتمسفر (فضای اطراف زمین) به سطح زمین منتقل می‌شود. ارزش تئوری نیروی برقی که در اثر تابش نور خورشید به سطح 133 مایل مربع که به شهر فیلادلفیا می‌تابد معادل نیروی برق تولید شده توسط صد واحد از نیروگاههای نصب شده در آبشار نیاگارا است. انرژی خورشیدی که در منطقه صحرا (Sahara Desert)

•

نور خورشید، بزرگ‌ترین منبع پتانسیل انرژی ما اکنون تلف می‌شود. احتمالاً چندین سال طول می‌کشد تا علم بتواند روشی را برای کنترل انرژی قدرتمند اشعه خورشید پیدا کند. موتورها و دستگاههای خورشیدی برای ما استفاده از حداقل و بخش کوچکی از نور خورشید را امکان‌پذیر کرده است تا بوسیله این بخشی کوچک بتوانیم کارخانه‌های خود را به حرکت درآوریم، روشنائی خیابان‌ها را تأمین کنیم، غذا طبخ و خانه‌های خود را گرم کنیم. در آمریکا هر سال از حدود نیم میلیارد تن ذغال سنگ، نیم میلیارد بشکه نفت و پنجاه میلیارد اسب بخار ساعت از نیروی آب برای گرم کردن، روشنائی و برق استفاده می‌کنیم. در صورتی که تبدیل کلیه این مقدار انرژی خورشیدی به نیروی برق امکان‌پذیر بود، اما در حال حاضر امکان‌پذیر نیست، چندین تریلیون اسب بخار ساعت تولید ‌شود. (هر اسب بخار معادل 746 وات است). در صورتی که کلیه انرژی خورشیدی که هر سال در آمریکا به شکل درخشش خورشید می‌تابد به نیروی برق تبدیل می‌شد ظرفیت آن به هفت تریلیون اسب بخار ساعت می‌رسید.

البته مقداری از تابش خور خورشیدی که از فاصله 93 میلیون مایل فضا به ما می‌رسد برای گرم کردن زمین و رشد گیاهان لازم است ولی مازاد بر این گونه نیازهای اساسی، نور خورشید مقدار قابل توجهی انرژی می‌تواند تولید کند که با سایر منابع انرژی قابل مقایسه است.

کارشناسان انرژی تابشی خورشیدی برآورد می‌کنند که خورشید 12500 اسب بخار انرژی برای هر فوت مربع از 585 میلیارد مایل مربع سطح کره زمین منتشر می‌کند. بخش به مراتب بیشتر و غیرقابل تصور این نیرو در مسیر طولانی آن در فضا تلف می‌شود ولی انرژی تابشی که به سطح خارجی آتمسفر زمین می‌رسد معادل 7300 اسب بخار در هر جریب (هر جریب 4047 مترمربع) است، و هنگام ظهر در یک روز صاف آفتابی 5000 اسب بخار در هر جریب از طریق اتمسفر (فضای اطراف زمین) به سطح زمین منتقل می‌شود. ارزش تئوری نیروی برقی که در اثر تابش نور خورشید به سطح 133 مایل مربع که به شهر فیلادلفیا می‌تابد معادل نیروی برق تولید شده توسط صد واحد از نیروگاههای نصب شده در آبشار نیاگارا است. انرژی خورشیدی که در منطقه صحرا (Sahara Desert) در طول مدت یک روز دریافت و معادل مقدار نیروی برقی است که از طریق سوخت 6 میلیون تن ذغال سننگ تولید می‌شود. هیچکس فکر نمی‌کند کل ارزش تئوری انرژی حرارتی که از خورشید به زمین می‌رسد قابل تبدیل به نیروی مکانیکی باشد. دیگ‌های بخار و موتورهای بخار سال‌های متمادی ساخته شده‌اند و هیچگونه دیگ یا موتوری ساخته نشده است که بتواند همه حرارتی را که ذغال سنگ تولید می‌کند به نیروی برق واقعی تبدیل کند. ارزش حرارتی یک تن ذغال سنگ 12760 اسب بخار ساعت است ولی بالاترین راندمان از احتراق یک تن ذغال سنگ در یک دیگ یا موتور بخار معادل 1470 اسب بخار ساعت یعنی 5/11 درصد ارزش حرارتی این سوخت است. استفاده از اشعه خورشید برای تولید برق رؤیای مبهمی نیست و نشانگر این حقیقت است که در حال حاضر نیروگاه خورشیدی با راندمان 32/4 درصد یعنی بیش از یک سوم راندمان بهترین نیروگاه بخاری- ساخته شده و در حال بهره‌برداری است.

دکتر چارلز گری لی ابت (Dr. Charles Greeley Abbot) دبیر مؤسسه سمیت سونین و مقام برجسته جهان در زمینه تشعشعات خورشید اعلام می‌کند: طولی نخواهد کشید که ما به توانیم یک روش قابل اجرای تجارتی برای کنترل اشعه خورشید پیدا کنیم. وی می‌گوید: احتمالاً‌موفقیت مالی در انتظار شخصی است که بتواند مسائل مربوط به جمع‌آوری حرارت خورشیدی را برای تولید برق حل کند. به نظر می‌رسد که احتمالاً تا زمان نسل بعدی تقاضای برق به سمت انرژی خورشیدی به عنوان دسترس‌ترین منبع تأمین برق حرکت خواهد کرد.

بیش از 2000 سال قبل تعدادی از دانشمندان درمورد اشعه خورشید به منظور متمرکزکردن آن برای بهره‌برداری و منافع خود از اطلاعات کافی برخوردار بودند. یک داستان کلاسیک درمورد دانشمند و فیلسوف مشهور ارشمیدس نقل می‌کند: وقتی که ناوگان رم در حال حمله به سیرکوس Syracuse بود ارشمیدس با متمرکز کردن اشعه خورشید به وسیله آینه‌های نصب شده در ساحل، کشتی‌های جنگی را به آتش کشید. در سال 1747 Buffon طبیعت شناس فرانسوی اولین آزمایشات علمی مشهور خود را درمورد بهره‌برداری از انرژی خوشیدی انجام داد. وی بیش از 300 آئینه شیشه‌ای کوچک را روی یک چارچوب طوری نصب کرد که هر یک از آنها بطور جداگانه قابل تنظیم بودند. بنابراین کلیه آئینه‌ها می‌توانستند شعاع‌های نور خورشید را در یک فاصله معین متمرکز کنند. با این وسیله وی قطعه چوبی را که در فاصله 200 فوتی قرار داشت آتش زد و فلز نقره را در فاصله یک دهم فاصله قبلی ذوب کرد. چند سال بعد Hoesen مکانیسین، آیینه‌ای به قطر 10 فوت ساخت که اشعه متمرکز آن سکه را فوراً ذوب می‌کرد. امروزه یعنی دو قرن دیرتر دانشمندان هنوز به شیشه‌های سوزاننده علاقمند

نیروگاه باد یا انرژی باد

لینک دانلود و خرید پایین توضیحات

فرمت فایل word  و قابل ویرایش و پرینت

تعداد صفحات: 19

انرژی بادی

منظور از توان بادی تبدیل انرژی باد به نوعی مفید از انرژی مانند انرژی الکتریکی است که این کار به وسیله توربین‌های بادی صورت می‌گیرد. در آسیاب‌های بادی از انرژی باد مستقیماً برای خرد کردن دانه‌ها و یا پمپ کردن آب استفاده می‌شود. در انتهای سال ۲۰۰۶ میزان ظرفیت تولیدی برق بادی در سراسر جهان برابر ۷۳٫۹ گیگاوات بود. گرچه این میزان چیزی در حدود یک درصد از کل انرژی الکتریکی تولیدی در جهان محسوب می‌شد اما در طول بازه زمانی بین سال‌های ۲۰۰۰ تا ۲۰۰۶ تقریباً چهار برابر شده‌است. در این میان کشورهای دانمارک با ۲۰ درصد، اسپانیا با ۹ درصد و آلمان با ۷ درصد از نظر درصد تولید برق بادی از کل تولید انرژی الکتریکی در جایگاه‌های نخست قرار دارند.

انرژی بادی در مقادیر زیاد در مزارع بادی تولید و به شبکه الکتریکی متصل می‌شود. از توربین‌ها در تعداد کم معمولاً فقط برای تامین برق در مناطق دور افتاده استفاده می‌شود.

اما از جمله دلایل تمایل کشورها برای افزایش ظرفیت تولید برق بادی مزایا بسیار زیاد این روش تولید انرژی الکتریکی است چراکه انرژی بادی فراوان، تجدیدپذیر و پاک است و همچنین در مقایسه با استفاده از انرژی سوخت‌های فسیلی میزان کمتری گاز گلخانه‌ای منتشر می‌کند.

این نوع توربین‌های سه پره از پرکاربردترین طراحی‌ها برای توربین‌های بادی هستند.

انرژی باد

یک پره از یک توربین بادینوشتار اصلی: باد

منشا باد یک موضوع پیچیده‌است. از آنجاییکه زمین بطور نامساوی به وسیله نور خورشید گرم می‌شود بنابراین در قطب‌ها انرژی گرمایی کمتری نسبت به مناطق استوایی وجود دارد همچنین درخشکی‌ها تغییرات دما با سرعت بیشتری انجام می‌پذیرد و بنابراین خشکی‌ها زمین نسبت به دریاها زودتر گرم و زودتر سرد می‌شوند. این تفاوت دمای جهانی موجب به وجود آمدن یک سیستم جهانی تبادل حرارتی خواهد شد که از سطح زمین تا هوا کره، که مانند یک سقف مصنوعی عمل می‌کند، ادامه دارد. بیشتر انرژی که در حرکت باد وجود دارد را می‌توان در سطوح بالای جو پیدا کرد جایی که سرعت مداوم باد به بیش از ۱۶۰ کیلومتر در ساعت می‌رسد و سرانجام باد انرژی خود را در اثر اصطکاک با سطح زمین و جو از دست می‌دهد.

یک برآورد کلی اینگونه می‌گوید که ۷۲ تراوات (TW) انرژی باد بر روی زمین وجود دارد که پتانسیل تبدیل به انرژی الکتریکی را دارد و این مقدار قابل ترقی نیز هست.

[ویرایش] توان پتانسیل توربین

انرژی موجود در باد را می‌توان با عبور آن از داخل پره‌های و سپس انتقال گشتاور پره‌ها به روتور یک ژنراتور استخراج کرد. در این حالت میزان توان تبدیلی با تراکم باد, مساحت ناحیه جاروب شده توسط پره و مکعب سرعت باد بستگی دارد. به این ترتیب میزان توان قابل تبدیل در باد را می‌توان به این ترتیب به دست آورد:

که در این فرمول P توان تبدیلی به وات، α ضریب بهره‌وری (که به طراحی توربین وابسته‌است)، ρ تراکم باد بر حسب کیلوگرم بر مترمکعب، r شعاع پره‌های توربین برحسب متر و v سرعت باد برحسب متر بر ثانیه‌است.

زمانی که توربین انرژی باد را می‌گیرد سرعت باد کم خواهد شد که این خود باعث جدا شدن باد می‌شود. آلبرت بتز (Albert Betz) فیزیکدان آلمانی در ۱۹۱۹ اثبات کرد که یک توربین حداکثر می‌تواند ۵۹ درصد از انرژی بادی را که در مسیر آن می‌وزد را استخراج کند و به این ترتیب α در معادله بالا هرگز بیشتر از ۰٫۵۹ نخواهد شد.

از ترکیب این قانون با معادله بالا می‌توان اینگونه نتیجه گرفت:

نمودار میزان و پیشبینی استفاده از برق بادی در سال‌های 1997 تا 2010حجم هوایی که از منطقه جاروب شده توسط پره‌ها عبور می‌کند به میزان سرعت باد و چگالی هوا وابسته‌است. برای مثال در روزی سرد با دمای ۱۵ درجه سانتی‌گراد (۵۹ درجه فارنهایت) در سطح دریا، چگالی هوا برابر ۱٫۲۲۵ کیلوگرم بر متر مکعب است. در این حالت عبور بادی با سرعت ۸ متر بر ثانیه در روتوری به شعاع ۱۰۰ متر تقریباً موجب عبور ۷۷٬۰۰۰ کیلوگرم باد در منطقه جاروب شده توسط پره‌ها خواهد شد.

انرژی جنبشی حجم مشخصی هوا به مجذور سرعت آن وابسته‌است و از آنجایی که حجم هوای عبور از توربین به صورت خطی با سرعت رابطه دارد، میزان توان قابل دسترسی در یک توربین با مکعب سرعت نسبت مستقیم دارد. مجموع توان در مثال بالا در توربینی با شعاع جاروب ۱۰۰ متر برابر ۲٫۵ مگاوات است که بر طبق قانون بتز بیشترین میزان انرژی استخراج شده از آن تقریباً برابر ۱٫۵ مگاوات خواهد بود.

[ویرایش] توزیع سرعت باد

میزان باد دائما تغییر می‌کند میزان متوسط مشخص شده برای یک منطقه خاص صرفاً نمی‌تواند میزان تولید توریبن بادی نصب شده در آن منطقه را مشخص کند. برای مشخص کردن فراوانی سرعت باد در یک منطقه معمولاً از یک ضریب توزیع در اطلاعات جمع‌آوری شده مربوط به منطقه استفاده می‌کنند. مناطق مختلف دارای مشخصه توزیع سرعت متفاوتی هستند. مدل رایلی (Rayleigh model) به طور دقیقی میزان ضریب توزیع سرعت در بسیاری مناطق را منعکس می‌کند.

از آنجاییکه بیشتر توان تولیدی در سرعت بالای باد تولید می‌شود, بیشتر انرژی تولیدی در بازه‌های زمانی کوتاه تولید می‌شود. بر طبق الگوی لی رنچ نیمی از انرژی تولیدی تنها در ۱۵٪ از زمان کارکرد توربین تولید می‌شود و در نتیجه نیروگاه‌های بادی مانند نیروگاه‌های

تحقیق درباره: نیروگاه حرارتی

لینک دانلود و خرید پایین توضیحات

فرمت فایل word  و قابل ویرایش و پرینت

تعداد صفحات: 20

مقدمه :

نیروگاه برق (که با نام‌های کارخانه برق یا پست نیرو هم شناخته می‌شود) مجوعه‌ای از تأسیسات صنعتی است که از آن برای تولید انرژی الکتریکی استفاده می‌شود.

وظیفه اصلی یک نیروگاه تبدیل انرژی از دیگر شکل‌های آن مانند انرژی شیمیایی، انرژی هسته‌ای، انرژی پتانسیل گرانشی و... به انرژی الکتریکی است. وظیفه اصلی در تقریباً همه نیروگاه‌ها بر عهده مولد یا ژنراتور است؛ ماشینی دوار که انرژی مکانیکی را به انرژی الکتریکی تبدیل می‌کند. انرژی مورد نیاز برای چرخاندن یک ژنراتور از راه‌های مختلفی تامین می‌شود و عموماً به میزان دسترسی به منابع مختلف انرژی در آن منطقه و دانش فنی گروه سازنده بستگی دارد.

نیروگاه حرارتی

نیروگاه گرمایی نوعی از نیروگاه است که از بخار به عنوان سیال و عامل محرک استفاده می‌کند. آب پس از گرم شدن به سمت توربین بخار که به یک ژنراتور متصل شده می‌رود و با استفاده از انرژی جنبشی خود آن را به حرکت در می‌آورد. پس از عبور بخار از توربین, بخار در کندانسور فشرده می‌شود. بزرگترین اختلاف در طراحی نیروگاهذهای گرمایی نیز به نوع سوخت مصرفی در نیروگاه مربوط است. تقریباً تمامی نیروگاه‌هایی که با استفاده از زغال سنگ, انرژی هسته‌ای, انرژی زمین گرمایی یا انرژی گرمایی خورشید کار می‌کنند نیروگاه حرارتی محسوب می‌شوند. گاز طبیعی نیز برخی اوقات در بویلرها یا توربین‌های گازی مورد استفاده قرار می‌گیرد.

این نیروگاه‌ها معمولا در اندازه‌های بزرگ و برای استفاده مداوم ساخته می‌شوند.

تاریخچه

تا قرن ۱۸ میلادی از موتورهای بخار که توسط ادیسون اختراع شده بود برای کاربردهای صنعتی استفاده می‌شد. اولین نیروگاه‌های بزرگ تولید برق در نیویورک و لندن نیز از موتورهای بخار استفاده می‌کردند. زمانی که اندازها ژنراتورها رفته رفته بزرگ شد استفاده از توربین‌های بخار به دلیل بهره‌وری بالا و قیمت ساخت پایین‌ترشان گسترش یافت. پس از دهه ۱۹۲۰ تمامی نسبتا بزرگ با توان تولیدی حدود چند کیلووات نیز از توربین‌های بخار استفاده می‌کردند.

بهره‌وری

بهره‌وری الکتریکی یک نیروگاه حرارتی مرسوم با استفاده از نسبت برق تحویلی به شین‌های اصلی و حرارت تولیدی در کوره به دست می‌آید و معمولا بین ۳۳ تا ۴۸ درصد است. میزان بهره‌وری نیروگاهذهای حرارتی نیز مانند تمامی موتورهای گرمایی محدود به قانون ترمودینامیک (چرخه کارنو) است و بنابراین بقیه انرژی به صورت گرما از نیروگاه خارج می‌شود. این گرمای اضافی را معمولا با استفاده از آب یا برج‌های خنک‌ کننده از نیروگاه خارج می‌کنند. اگر از این گرما برای کاربردهای دیگر مانند گرمایش محیط یا ... استفاده شود به این چرخه, «چرخه ترکیبی» می‌گویند. یکی از کاربردهای اصلی این گرما در تاسیسات نمک زدایی است که بیشتر در کشورهای کویری که دارای منابع گاز طبیعی هستند مورد استفاده قرار می‌گیرد و به این ترتیب آب شیرین و الکتریسیته با هم در چرخه‌هایی و.ابسته ایجاد می‌شوند.

با این حال که بهره‌وری این نیروگاه‌های از نظر قوانین ترمودینامیک محدود است اما با افزایش حرارت و به مثابه آن افزایش فشار بخار می‌توان کارایی این نیروگاه‌ها را افزایش داد. در گذشته استفاده از جیوه به عنوان سیال در تحقیقات آزمایشگاهی نشان داده که این فلز می‌تواند فشار بیشتری را در حرارتی کمتر نسبت به آب ایجاد کند اما خطر غیرقابل چشم‌پوشی سمی بودن این فلز و امکان نشت آن استفاده از این عنصر را به عنوان سیال منتفی کرد.

نمودار یک نیروگاه حرارتی با سوخت زغال سنگ

نمودار ساده‌شده‌ای از یک نیروگاه حرارتی