نیرو گاههای آبی
- توضیحات
- دسته: مجموعه شماره 9
- منتشر شده در پنج شنبه, 21 دی 1391 19:02
- نوشته شده توسط Mehdi Jahanbakhsh
نیرو گاههای آبی
اینگونه مولدها در مناطقی که دارای آب جاری فراوان باشند بکار گرفته می گردد. متناسب با میزان آب جاری رودخانه در طول سال و حداقل و حداکثر دبی آب رودخانه ، سدی بر روی رودخانه احداث می گردد و این سد توسط مجاری خاصی آب را از توربین عبور می دهد و محور آن را به گردش در می آورد . این محور گردان به نوبه خود ژنراتوری را که با آن کوپله است به چرخش در می آورد و بدین ترتیب جریان الکتریسیته تولید می شود.
ظرفیت قابل بهره برداری لز نیرو گاههای آبی علاوه بر عامل نگهداری صحیح ، تابعی از میزان دبی رودخانه می باشد که آنهم متاثر از میزان ریزش باران است . ارتفاع موثر نیز عامل غیر قابل انکاری در این زمینه به شمار می آید . ظرفیت نیروگاههای آبی را سریعاٌٍ – که از چند دقیقه تجاوز نمی کند – می توان در اختیار شبکه قرار داد، در حالیکه این امر در مورد نیروگاههای حرارتی به مدت زمان بیشتری نیاز دارد .
از این نیروگاهها با توجه به میزان قدرت و انرژی قابل تولید و لزوم یا عدم لزوم و چگونگی کنترل آب برای مصارف کشاورزی ، صنعتی و شهری ، به عنوان مولد یکی از بارهای پایه ، میانی و یا پیک استفاده می گردد.
هزینه احداث اینگونه نیروگاهها در حدود هزار تا هزار و پانصد دلار به ازاء هر کیلو وات قدرت نصب شده می باشد ، لیکن به لحاظ ناچیز بودن هزینه های بهره برداری و نگهداری و تعمیرات ، هزینه تولید هر کیلو وات ساعت انرژی در این نوع نیروگاهها نصف هزینه تولید همین مقدار انرژی در نیروگاههای بخاری است .( با احتساب کلیه هزینه های تولید همچون هزینه استهلاک ، سود ، سوخت ، دستمزد و تعمیرات و ... )
در اینجا شایسته است مقایسه ای اجمالی پیرامون نیروگاههای حرارتی و آبی صورت پذیرد:
1- نیروگاههای آبی به سوخت فسیلی یا هسته ای نیاز نداشته و از اینرو با مشکل سوخت رسانی مواجه نمی باشند.
2- هر چند که هزینه سرمایه گذاری اولیه در اینگونه نیروگاهها از نیروگاههای حرارتی بیشتر است ،لیکن نیروگاههای آبی بواسطه ایجاد دریاچه پشت سد ، کنترل سیلاب ، فراهم آوردن فضای سبز . مکانی برای استراحت و انجام تفریحات آبی و غیره موارد استفاده دیگری نیز در بر خواهند داشت .
3- در یک ظرفیت مشخص ، زمان اجرای پروژه نیروگاه آبی معمولاً بیشتر از نیروگاههای بخاری می باشد . علت این امر طولانی بودن فاز مطالعات هیدرولوژیکی می باشد .
4- عمر مفید نیروگاههای آبی ، بخصوص بخش تاسیسات مربوط به سد ، بیش از نیروگاههای حرارتی است .
5- نگهداری و بکارگیری نیروگاههای آبی در مقایسه با نیروگاههای حرارتی به پرسنل کمتری نیاز دارد.
انرژی آب
در یک تقسیم بندی کلی از انرژی آب به سه صورت استفاده می شود:
در حالت اول با احداث سد در یک مکان مناسب ، آب را در پشت آن ذخیره می کنند و بدین ترتیب انرژی پتانسیل آنرا افزایش می دهند . اگر آب پشت یک سد را به اجزاء یا المان های کوچکی با جرم m ( با واحد کیلوگرم ) تقسیم کنیم انرژی پتانسیل هر المان بصورت m.g.h نشان داده می شود که در این رابطه g شتاب ثقل زمین ( برابر با 81/9 متر بر مجذور ثانیه ) و h ارتفاع طی شده توسط آن المان در یک فرایند خروج از سیستم بر حسب متر است . بدیهی است که کل انرژی پتانسیل آب مجتمع در پشت یک سد ، از حاصل جمع انرژی پتانسیل این المان ها بدست می آید . بی شک هر چقدر ارتفاع آب پشت سد و یا حجم و ( در نتیجه جرم ) آن زیاد باشد می توان انرژی بیشتری از آن کسب نمود .
حالت دوم استفاده از خاصیت جاری بودن آنست . آب جاری دارای انرژی جنبشی بصورت است که در آن M جرم آب و V سرعت آب ( بر حسب متر بر ثانیه ) می باشد .
حالت سوم نیز تلیفیقی از دو حالت فوق است که نمونه بارز آنرا در سدهای کوچک و کم ارتفاع که در آنها آب دارای سرعت بالائی است ، می توان دید .
در هر سه حالت جهت استفاده از انرژی آب و انجام دادن کار توسط آن لازم است انرژی آب به انرژی جنبشی ( چه به فرم و چه به شکل ضربه m.v) تبدیل گردد. در سدهای مرتفع تاکید اصلی روی ضربه ( سرعت ) است و در سدهای کم ارتفاع بیشتر عامل جرم مد نظر قرار می گیرد .
تصويري از يك مولد آبي
نیروگاههای آبی
برای تامین انرژی ا لکتریکی از روش های مختلفی می توان استفاده نمود که در حال حاضر نیرو گاههای حرارتی وآبی بیشترین سهم را در تولید برق جهان دارند . به دلیل مشکلات ومحدودیت های تولید برق در نیروگاههای حرارتی (با سوخت فسیلی یا هسته ای ) و به لحاظ مسایل تکنولوژیک ،رعایت ظوابط ومعیارهای زیست محیطی ،محدودیت منابع و... ،در حال حاضر گرایش عمومی تولید برق در جهان ، بیشتر متوجه احداث نیروگاههای برق آبی است . البته در سالهای اخیر ،از میان نیروگاههای حرارتی ،تنها نیروگاههای هسته ای مورد توجه بوده اند . بر اساس اطلاعات موجود ،در طی سالهای 1985 تا1996 ، رشد مصرف منابع انرژی در جهان برای انرژی هسته ای 56% ،گاز طبیعی 26.4% ،برق آبی 25.4% ،نفت 15.1% وزغال سنگ 5.3% بوده است . این امر نشان می دهد که نیروگاههای برق آبی به عنوان یکی از مهمترین منابع تامین انرژی مورد توجه جدی قرار گرفته اند . برای تولید این نوع انرزی ، نیاز به احداث سد بر روی رودخانه می باشد که در کشور ها با توجه به وجود رود خانه ها با دبی آب مختلف ، امکان نصب این نوع نیروگاهها بسیار زیاد است. مقدار تولیدی برق آبی در کشور ما در سال 1381 به مقدار 9.9% از کل انرژی تولیدی در آن سال می باشد . از مهمترین این نوع نیروگاهها نیروگاه سد دز ،شهید عباسپور ،امیر کبیر ،سفید رود ،کلان ،لتیان ،زاینده رود وارس اشاره نمود . پتانسیل های برق آبی رودخانه های ایران : ظرفیت بالقوه وعملی تولید انرژی برق آبی در کشور ما، 50 میلیارد کیلو وات ساعت در سال می باشد که می تواند 60% برق مورد نیاز فعلی کشور را تامین کند . بر اساس مطالعات انجام شده ،حوضه آبریز کارون با 30 میلیارد کیلو وات ساعت در سال ،حوضه آبریز دز با 9 میلیارد کیلو وات ساعت در سال و حوضه آبریز کرخه با 6 میلیارد کیلو وات ساعت در سال ، بیشترین امکانات تولید برق آبی را دارا می باشند و 5 میلیارد کیلو وات ساعت بافیمانده آن مربوط به سایر حوضه هاست . مزایای استفاده از نیروگاههای برق آبی : 1) عمر مفید این نیروگاهها بیش از 50 سال می باشد وتا 100 سال هم می رسد ودر مقایسه باعمر نیروگاههای بخاری (حدود 25 تا 30 سال )بسیار زیاد است . 2) به منظور تولید انرژی چرخشی توربین ،نیازی به سوخت نمی باشد در نتیجه هزینه عملکرد نیروگاه بسیار کم است . به علاوه با توجه به عدم نیاز به سوخت ،به مخزن های ذخیره سوخت هم نیازی نیست. 3) در این نیروگاهها هیچ گونه آلودگی ناشی از گازهای حاصل از احتراق وجود ندارد واز این نظر مشکلی را برای محیط زیست ایجاد نمی کند . 4) هزینه تولید انرژی نیروگاههای بخاری با تغییر ضریب قدرت بار ،متغیر است ،اما این هزینه در نیروگاههای آبی تقریبا مستقل از ضریب قدرت بار می باشد . 5) زمان راه اندازی این نیروگاهها بسیار کوتاه است ودر زمان کمی (حدود چند دقیقه ) قادر به هماهنگی با شبکه و وصل شدن به آن می باشد . 6) پایداری این نیروگاهها در مقایسه با نیروگاههای بخاری بسیار بالاست . 7)هزینه نگهداری این نیروگاهها بسیار پایین است . 8) با گذشت زمان ،بازده این نیروگاهها تغییر نمی کند . 9) پرسنل مورد نیاز نیروگاههای آبی نسبت به بفیه نیروگاهها بسیار کمتر است . 10) تولید انرژی آبی باعث صرفه جویی در مصرف سوخت وذخائر مربوطه می شود . از مزایای مهم دیگر نیروگاههای برق آبی که در مورد تولید برق ،آبی نمی باشد عبارتند از : 1) جلوگیری از سیل ها وسیلاب های فصلی (با ایجاد سد ) . 2) با ایجاد مخزن آب در پشت سد ،زمین های اطراف این مخزن به صورت زمین های حاصل خیز وکشاورزی در می آید . 3) حفظ محیط زیست وعدم آلودگی فضای منطقه . 4) ایجاد فضای تفریحی مناسب در اطراف سد . 5) ایجاد منبع مناسب برای آب مصرفی شهر ها. مشکلات استفاده از نیروگاههای برق آبی : 1) با توجه به اینکه برای نصب نیروگاههای برق آبی نیاز به احداث سد می باشد در نتیجه ،هزینه ثابت این نیروگاهها بسیار زیاد است؛ زیرا برای ساختن سد ،ابتدا باید مسیر آب منحرف شده ،سپس سد مناسب ایجاد شود که هزینه عمرانی این سدها بسیار زیاد است . 2) با توجه به اینکه تولید این نیروگاهها بستگی به میزان آب پشت سد دارد ،در نتیجه در سالهای کم آبی ،تولید این نیروگاهها با مشکل همراه خواهد بود . 3) مدت زمان ساخت سد ونیروگاههای آبی در مقایسه با دیگر نیروگاهها بسیار زیاد است وبرای برنامه ریزیهای کوتاه مدت انرژی ،مناسب نمی باشد . 4) قابلیت نصب نیروگاههای آبی در مکان های بسیار خاص می باشد.
