جوش هسته(Fusion)-ادامه
Download
Report
Transcript جوش هسته(Fusion)-ادامه
درس آشنایی با مهندسی برق
(گرایش سیستمهای قدرت الکتریکی)
بخش سوم –شرکتهای تولید ،انتقال و توزیع برق
مسعود علی اکبر گلکار
بخشهای مختلف يک سيستم قدرت الکت ِريکی
تولید انرژی الکتریکی
انتقال انرژی الکتریکی
توزیع انرژی الکتریکی
مشخصه های تأثيرگذار بر توليد و انتقال
سه شاخص اصلي در تغذیه برق وجود دارد كهه اگهر هه وااهت اسهت ا ر
قابل توجهي در مهندسي تغذیه برق دارد .آنها عبارتند از:
الف -برق برخالف آب و گاز قابل ذخیره سازي نیست و تولیهد كننهده در
هر زمان كنترل كمی روی بار دارد .مهندسان كنترل ملهز هسهتند تها تهوان
خروجي ژنراتورها را برابر با بار متصهل شهده بها ولتهاژ و نركهان
معهین
تنظههی کننههد .سههختي ایههن كههار بهها موالعههه نمودارهههاي تغییههرات روزانههه ب هار
مشخص ميشود.
مشخصه های تأثيرگذار بر توليد و انتقال (ادامه)
ب -یك انزایش پیوسته در تقااا براي برق ساالنه وجود دارد .اگر هه در
بسیاري از كشورهاي صنعتي نرخ انزایش مصرف برق در سهالهاي اخیهر
كاهش یانته است ولي حتي در كشورهاي با كمتهرین رشهد مصهرف بهرق
مصرني بهه مقهدار قابهل تهوجهي در حهال انهزایش اسهت .بنهابراین یهك رونهد
انزاینده و پیوسته در مقدار تجهیزات تولید برق وجود دارد.
مشخصه های تأثيرگذار بر توليد و انتقال (ادامه)
ج -مسههههتله توزیههههع بههههرق و وبیعههههت سههههوخت موجههههود از اهمیههههت بههههاالیي
برخوردار است.از آنجاتیكه سوخت های نسهیلی و زاهال سهنر در نهواحي
اسهههههتخرا مهههههيشهههههود كهههههه لزومههههها ل در مركهههههز باراصهههههلي نیسهههههت و بهههههرق
هیههدروالكتریك تولیههدي از سههدها معمههوالل از نههواحي مراكههز بارهههاي بههزر
دور است شركتهای برق با مشكل برپا كردن پستهاي بهرق روبهرو شهده و
مجبور به انتقال توان در نواصل ووالني و مشهكالت اقتصهادي مربهوو بهه
آن را خواهند داشت.
مشخصه های تأثيرگذار بر توليد و انتقال (ادامه)
د -در سالهاي اخیر مالحظات زیست محیوي تأ یر قابل توجهي در جایابي
محل پستهاي برق هزینه ساخت و بهره برداري از واحهدهاي تولیهد بهرق
داشته است.
وراحههي شههبكه بههرق از تأ یرهههاي حاصههل از وههي مراحههل قههانوني قبههل از
شروع پروژه نیز تأ یر پذیرنته است .مخصوصا ل امهروزه سهتوال اینكهه ا هر
زیست محیوي واحدهاي تولید برق قدر اهمیت دارد مورح شده است.
تبديل انرژي الکتريکی
انرژی از حالتهای مختلف:
(مکانیکی حرارتی پتانسیل جنبشی شیمیایی نسیلی)....
قابل تبدیل به انرژی الکتریکی است
تبديل انرژي بوسيله بخار (نيروگاه های بخاری)
احتراق سوختهای نسیلی نظیر زاهال سهنر گهاز یها نرهت در مولهد بخهار
باعث ایجاد بخار بها درجهه حهرارت و نشهار بهاال شهده كهه بهه تهوربین بخهار
هدایت میشود .نرهت داراي مزیهت ههاي اقتصهادي اسهت هرا كهه میتوانهد از
محل تصریه از وریق خو لوله به ورف مولد هاي بخهار در ایسهتهاه تولیهد
برق تلمبه زده شود.
Combustion gases to precipitator
and stack Stop valve
Preh eat ed air St ep-up t ransio rmer Tran
smi ssio n system Coo ling to wer Circuit
brea ker Con t rol valve Feed water Steam Bo
iler Fu rn ace
Feed wat er pu mp
تبديل انرژي بوسيله بخار (نيروگاه های بخاری) -ادامه
انههزایش بههازده حرارتههي در ا ههر اسههتراده از بخههار در بههاالترین نشههار و دمههاي ممكههن بههه وج هود
میآید .هم نین براي ساختن اقتصادي توربین ها از توربینههاي بها انهدازه ههر هه بزرگتهر و
در نتیجه هزینه سرمایه گذاری اولیه بیشتر و هزینه بهره برداری كمتر استراده شود.
در نتیجههه واحههدهاي تههوربین بهها ژنراتههور باانههدازه 500MWو بیشههتر در حههال حااههر مههورد
استراه قرار ميگیرند .راندمان توربینهاي بخهار بها ظرنیهت 100MWو بیشهتر بااسهتراده از
حههرارت دادن دوبههاره بخههاري كههه تهها حههدودي منبسههو شههده اسههت توسههو یههك واحههد بههاز گههرمکن
انزایش مي یابد .بخار دوباره حهرارت داده شهده سهپ
بهه سهمت تهوربین بازگردانهده میشهود و
وارد قسههمت دیهههر تههوربین بهها نشههار كمترشههده در آنجهها منبسههو و انههرژی آن تبههدیل بههه انههرژی
مکانیکی میشود.
تبديل انرژي به وسيله آب (نيروگاه های آبی)
احتمههاالل قههدیمي تههرین روش تبههدیل انههرژي اسههتراده از قههدرت آب اسههت .در ایسههتهاه هیههدروالكتریك
انرژي آب بصورت رایهان در دستر
است .این ویژگي جذاب همیشه به گونه اي توسو هزینه
های باالي سرمایه گذاری اولیه جهت ساخت نیروگاه بخصوص هزینه های سهاختمانی نیروگهاه
تحت تا یر قرار گرنته است .متاسرانه شرایو جغرانیایي الز براي نیروگاه هیدروالكتریك بوهور
معمول پیدا نمیشوند.
نیروگاه آبی به دوصورت استراده از ” ذخیره آب پشهت سهد“ و“ نیروگهاه جریهانی ” مهورد اسهتراده
قرار می گیرند
یك راه معمهول اسهتراده از انهرژي آب سیسهت تلمبهه-ذخیهره اي اسهت كهه اسهتراده ازانهرژی آب در
شرایو ایر معمول را قادر مي سازد.
توربين هاي گازي (نيروگاه های گازی)
استراده از توربین گازی به عنوان محرك اولیه داراي مزیت ههاي خاصهي نسهبت
بههه نیروگاههههای بخههاري اسههت اگر ه اسههتراده از آنههها در حالههت کههار دای ه کمتههر
اقتصادی است.
مهمترین مزیت توربین گازی در توانهایي آن در راه انهدازي و تغذیهه سهریع بهار
است .بنابراین توربین های گازی می توانند مورد استراده براي مقابله با قلههههاي
بار قرار گیرند.
از نقوه نظر اقتصادي مولوب تر است كه با راه اندازي توربین ههاي گهازي کهه
قادر هستند 2دقیقه بعد از راه اندازی قله هاي بار را تغذیه کنند استراده کنی .
نيروگاه اتمي
استراده از انرژي اتمي در تولید بهرق بوهور شه گیهري در حهال گسهترش
است .در اک ر این نیروگاه ها انهرژي اتمهی اساسها ل بهراي تولیهد بخهار بهراي
توربین ها استراده ميشود.
با انزایش ظرنیت توربینها استراده از توربینهاي بخهار بها محهور انقهي نهد
مرحله اي با سووح نشار متراوت روي یك محور معمول شده است.
اسهتراده از انهرژی اتمهی در نیروگهاه اتمهی بهه دو روش قابهل بههره بههرداری
است
توليد انرژی اتمی بروش شكست هسته)(Fission
تا به حال توان بهه صهورت مونقیهت آمیهز نقهو از وریهق عمهل شكسهتن هسهته كهه
مربوو به تقسی هسته یك ات است بدست آمده است.
در مقایسههه بهها نرآینههدهاي شههیمیایي مقههدار زیههادي انههرژي بههه ازاي هههر بههار نعههل و
انرعال روي یك ات باهر یک از دو عمل تركیب ویا شکستن هسته بدست ميآید
نلز تجزیه شده از سنر معدن اورانی عموما از دو ایزوتهو تشهكیل شهده اسهت
اورانیهو (U- 238بمیهزان 99.3درصهدوزني)و 0.7( U-235درصهد) .تنهها
اورانیو U-235قابل شكستن مي باشد .یعنی وقتي با نهوترون ههای متحهرك بها
سرعت ك برخورد مي كند هسته ات آن به دو جهز کهو کتر و تعهدادی نهوترون
و انرژي جنبشي زیادی تجزیه میشود(میشكند).
توليد انرژی اتمی بروش شكست هسته ) -(Fissionادامه
اجزای کو کتر تولید شده كه در حال حركت با سرعت زیاد هستند قبل از ساكن شهدن
بهها اته هههاي اوههراف برخههورد كههرده و حههرارت تولیههد مههي كننههد .نههوترون ههها مجههددا ادامههه
مسهیر داده و بهها اته هههاي دیههر برخههورد كههرده و شكسههت ههاي هسههته بیشههتري را موجههب
میشوند.
همانوور که تعداد نوترون ها انهزایش مهی یابهد موجهب مهي شهود كهه در شهرایو درسهت
زنجیههره هههایی از واكههنش بههه وجههود آیههد .در راكتورهههاي معمههولی نظههر بههه اینکههه بههرای
شکست هسته نیاز به نوترون ها با سرعت كه مهی باشهد از تعهدیل كننهده یها كنتهرل كننهده
برای كاهش سرعت حركت نوترون ها بمنظهور بدسهت آوردن تجزیهه ههاي اتمهي مریهدتر
استراده می شود.
جوش هسته()Fusion
تركیب دو هسته ات سهبك و ایجهاد یهك هسهته اته سهنهین تهر را جهوش یها تركیهب
هسته( )fusionنامند که در ا ر این واكنش انرژی بسیار زیهادی نیهز ایجهاد مهی
شود.
در این عمل احتیا به انتشار نوترون نبهوده وبهرای تهداو عملیهات تركیهب هسهته
نیاز به دماي بسیار باال برای ایجاد برخوردهاي پیوسته مي باشد.
مولوب ترین سوخت ها در عملیات جوش هسته تركیب ایزوتو هاي هیدروژن
كه دیوتروی )( (Dجر )2و تریتیو )( (Tجر )3مي باشند .محصول تركیب
هسته ایزوتو هلی (جر )3هیدروژن نوترون و گرما مي باشد.
جوش هسته(-)Fusionادامه
از آنجاتیكه ایزوتو
تریتیو بوور وبیعي ساخته نمیشود آنرا در راكتور در ا ر
نعل و انرعاالت (تركیب) تركیب نوترون و ایزوتوب لیتی جر ( 6تولید میشود).
تركیههب دیهههوتری -دوتریهههو ) (dueterium-deuteriumاحتیههها بهههه دمهههاي
بیشههتري نسههبت بههه دیههوترمی -تریتیههو ) (dueterium-tritiumدارد و دومههي
در حال حاار بیشتر احتمال مورد استراده قرار گرنتن دارد.
ذخایر لیتی موجود تقریبا ل مساوي با مقدار ذخایر سهوخت ههاي نسهیلي تقریهب زده
شده است .از ورف دیهر دوتریهو در آب دریها بها میهزان تمركهز حهدود 34در
هر یك میلیون قسمت وجود دارد .در نتیجه پتانسیل منابع انرژي وسیع است.
جوش هسته(-)Fusionادامه
براي عملیات مونقیت آمیز تركیب دیهوتری – تهریتی راكتهور ترکیهب هسهته دمها بایهد بهه
اندازه كهاني بهاال باشهد تها تهوان خهار شهده بیشهتر از تهوان ورودي بعهالوه تلرهات انهرژی
باشد.
هم نین تعداد هسته هاي شرکت کننده در واكنش باید به اندازه كاني زیاد باشد تا واكهنش
تداو یابد.
دما باید بیش از 8107درجه کلوین باشد و هالي ات ها حهدود 1015/Cm3باشهد .بهراي
داشتن نین دماي باالیي در پالسما باید از دیوارهاي محرظه دور نهه داشته شود زیهرا
یک تمایل وبیعي براي انبساو پالسماو خاموش شدن آن وجود دارد.
این عمل با ایجاد یک میدان مغناویسي محوری كه توسو یک هسته در اوراف یك لولهه
مارپی ي به وجود آمده است موابق با سیست توكاماك روسي ایجاد می شود.
جوش هسته(-)Fusionادامه
در این دماها سوخت به شكل گاز یوني شده یا پالسما وجود دارد .یعنهی الكتهرون
هههاي مههدار خههارجي از ات ه خههود آزاد شههده و گههاز هههادی الکتریسههته اسههت .بههراي
بدست آوردن مقدار الز انرژي پالسما باید در دماي مناسب براي بیشتر از یك
زمان بحراني باشد .حاصل ارب هالي پالسهما و زمهان محبهو
بهودن همههي
مه هستند.
در راكتههور در شههرایو پایههدار سههوخت بوههور پیوسههته بههه پالسههما تغذیههه میشههود و
سوخت استراده شده بوور پیوسته خار میشود.
در یههک وههرح پیشههنهاد شههده انههرژي توسههو دو حلقههه انتقههال حههرارت در جهههت
تأمین گرما براي یك سیست بخار معمول منتقل ميشود.
جوش هسته(-)Fusionادامه
از نقوه نظر مالحظات رادیواكتیوی تشعشع راكتورهاي جوش هسته ای
بسیار كمتر از راكتورهاي شكست هسته ای اتمي میباشد.
در حدود 90درصد از هزینه راکتورهای جوش هسته ای هزینه سرمایه
گذاری اولیه است.
مومتنا ل تولید برق توسو روش جوش هسته اي اتمي كمبود سوخت را در
وویل المدت با حداقل مشکالت زیست محیوی حل میكند.
منابع انرژي پاک
تالشهههاي بههین المللههي قابههل تههوجهي در ایجههاد منههابع انههرژي دیهههر بههراي
جایهزینی و تكمیل انرژی حاصل از سهوختهاي نسهیلي انجها گرنتهه اسهت.
بسیاري از منابع جدید (که بعاي از آنها در حقیقت قرن هاسهت كهه مهورد
اسههتراده قههرار میهیههرد!) در حقیقههت از انههرژي خورشههیدي بوجودآمههده انههد
مانند باد اموا دریا تغییرات درجه حرارت اقیانو
و نتوسنتز.
مقههههدار متوسههههو انههههرژي خورشههههیدي دریانههههت شههههده در سههههوت زمههههین در
حدود 600وات در هر متر مربع ميباشد اما مومتنها ل مقهدار واقعهی آن بهه
مقدار قابل توجهي متغیر است.
انرژي خورشيدي -تبديل مستقيم به برق
تبدیل انرژی خورشیدي به الکتریکی بروش نتوولتاتیهك دریهك الیهه نهازك از مهواد مناسهب مه ال سهیلیكون
صورت میهیرد.
وقتي جرت هاي الكترون–حرره به وسیله تابش نتونهای خورشیدي به م ال سیلیكون حاصل میشود جدا شدن
این الكترون و حرره ها در پتانسیل الكتروشیمیایي بصورت ناپیوسته یك اختالف پتانسیلي ایجاد میكند.
در حالیكه راندمان تتوري حهدود 25درصهد اسهت مقهدار آن در عمهل كمتهر اسهت .كریسهتالهاي تهك سهلولی
سیلیكون و گالی –آرسناد با بازده به ترتیب 10%و %16ساخته شدهاند.
هزینه ساخت و اتصهاالت داخلهي سهلولها بهاال اسهت (امهروزه در سهرینهههاي ناهایي بیشتراسهتراده مهيشهود).
اشاي سیلیكون ند كریستالي داراي دانه ها درشهت (یعنهی كریسهتال پیوسهته دراز) بها بهازده بهیش از 10
درصد با تكنیك هایی بصورت تولید انبوه قابل تولیدهستند.
اگر ه این دستهاهها تولید آلودگي نمي كنند برای تولید زیاد انرژی نااي زیادي را اشغال میكنند.
انرژي خورشيدي -تبادل حرارتي
در این روش کاربرد انرژی خورشید باعث گهر شهدن آب و تولیهد بخهار آب
و سپ
انزایش درجه حرارت بخار آب و اسهتراده از آن بهراي تولیهد بهرق؛در
یک نیروگاه مركزي می شود
در بعاهي شههرایو آب و هههوایي خهاص کههه احتیهها بههه مقهدار زیههادي بههرق مههی
باشد شرکت برق ملز به داشتن ذخیره مناسب است.
توربين های بادی
توربین بادي از قدی ابتدا بصورت آسیابهای بادي براي منظورهای
مختلف مخصوصا تولید برق مورد استراده قرار گرنته اند.
تبديل انرژي حرارتي دريا
در سههال 1881مههیالدی D'Arsonvalپیشههنهاد اسههتراده از ترههاوت انههرژي بههین سههوت و الیههه هههاي زیههرین
دریاهاي استوایی را داد .براي اهداف عملي الیه ها الز است كه تها حهد معقهولي در نزدیكهي یكهدیهر قهرار
داشته باشند جذب انرژي خورشیدي بوسیله الیه هاي سوحی آب دریا عمل کششی حرارتهي( Thermal-
))syphonایجاد كرده و آب گر سوت دریا به سمت قوهب ههاي زمهین جریهان مهي یابنهد كهه در نتیجهه آب
سرد از ورف قوبها در عمق زیاد به سمت استوا بر میهردد.
جریان Gulf Streamدر ارب کشور انهلستان حدود 2کیلهومتر مکعهب در دقیقهه آب گهر را بهه حریهان
می اندازد و مقدار انرژی آن نوق العاده زیاد است.
در نتیجه براي تولید توانهاي بهزر
مقهدار وسهیعي از آب و واحهد ههای تبهدیل انهرژی بهزر
هستند .به همین وریق میتوان دراقیانو
مهورد نیهاز
منجمد شمالي از تراال دماي بین الیه های آن (مه الل 2درجهه) و
دماي هواي زیر صررآن نواحی استراده کرد.
انرژي ژئوترمال (زمين گرمايی)
در بسیاري قسمت هاي زمین مقدار وسیع حرارت در داخهل زمهین در عمهق بسهیار زیهادي قهرار دارد .در
بعاي نقاو با این وجود
شمه هاي داغ یا شمه هاي آبهر و رودهاي مواد (توده هاي) مذاب و گداخته
به اندازه كاني به سوت زمین نزدیك هستند تا مورد استراده قرار گیرند.
انرژي حرارتي از شمه هاي داغ براي سالهاي زیادي براي تولید بهرق از آاهاز 1904در ایتالیها مهورد
استراده گرنته است .در آمریکها واحهد ههای اصهلي تولیهد تهوان بهروش ژتوترمهال در شهمال كالیررنیها در یهك
محیو بخاري وبیعي كه ( Geysersشمه آبهر جوشان) نامیده میشود قرار گرنته اند .بخهار از تعهدادي
شمه به داخل توربین ها نرستاده میشود .توان مورداستراده در حال حاار در حدود 500مههاوات قهدرت
دارد و كل ظرنیت آنهاحدود 2000مهاوات پیشبینهي شهده اسهت .بهه علهت نشهار و دمهاي پهایینتر نسهبت بهه
واحد های با سوخت نسیلی راندمان آنها كمتر از واحهد ههای تولیهد بهرق بها سهوخت نسهیلي اسهت امها هزینهه
سرمایه گذاری كمتر است و مومتنا ل سوخت در این حالت رایهان است.
انرژي ژئوترمال (زمين گرمايی)
شمه هاي آبهر یك محیو بخاري خشك ارایه میكنند كه براي تولید توان توسهو
توربینهاي بخهار مناسهبتر هسهتند .انهواع دیههر منهابع انهرژي ژتوترمهال :آب داغ
صخره خشك داغ آب تحت نشار در زمین و الیه های با ترهاوت درجهه حرارتهي
وبیعي در پوسته سخت زمین هستند.عموما شهمه ههای نهوق تركیبهي از بخهار و
آب داغ تولید كرده که این تركیب بسیار كمتر از شمه های با بخار خشك مورد
استراده قرار میهیرد.تولید برق از شمههاي آب داغ با نرسهتادن آب تحهت نشهار
بداخل یك مبدل حرارتی می تواند انجا شود .آب تحت نشهار موجهب تبخیهر مهایع
نراري مانند نرتون میشود که در داخل توربین انبساو مییابد.
توليدبرق بروش )Magneto Hydro Dynamic (MHD
در روش نوق گازها در دماي 2500درجه سانتیهراد از داخهل محرظهه اي كهه در آن
یک میدان مغناویسي قوي ایجاد شهده اسهت عبهور داده میشهود .اگهر گهاز بهه انهدازه كهاني
داغ باشد از نظر الكتریكي تا حدودي هادي خواهد بود (از پتاسهی مخلهوو در گهاز بهرای
انزایش درجه هدایت استراده می شود).این عمل مشهابه حرکهت یهك ههادي در یهک میهدان
مغناویسي خواهد بهود .در نتیجهه یهك ( e.m.fنیهروي الكترومغناویسهي)بوجهود میآیهد كهه
میتوان آن را توسو الكترودها در محلهای مناسب خار کرد.
تالشهههاي زیههادي در حههال حااههر در بعاههي از كشههورها در حههال انجهها اسههت تهها یههك
ژنراتور MHDبهزر
اقتصهادي سهاخته شهود .در شهكل عملهي آن ایهن سیسهت در كنهار
نیروگاههای سنتي مورد استراده قرار میهیرد.
استفاده از انرژي موج Tidal Energy
مقدار انرژي اموا دریا بسیار باال است .اموا اقیانو
اوله
در شهمال اربهي
سههواحل بریتانیهها داراي متوسههو مقههدار تههوان 80کیلههووات در متههررا دارد .مسههلما
انرژي حاصل خیلي متغیر است.
استراده از انرژي مو در كانال ها از دیرباز مورح بوده است .مشكالت تكنیكی
و اقتصادي وجغرانیایی بسیار زیادی در استراده ازاین انرژي وجود دارند.
یهك واحهد اسهتراده از انهرژي مهو در
La Ranceدر شهمال نرانسهه جهایي كهه
ارترهاع مهو بهه 9.2متههر و جریهان آن 18000مترمکعهب در انیهه تقریههب زده
شده ساخته شده است.
استفاده از انرژي موج - Tidal Energyادامه
یك روش سودمند در استراده كهردن از مهو دریها ههدایت امهوا دریها بهه داخهل
یک محرظه وهمزمان استراده از این جریان آب در یک توربین برای تولیهد بهرق
است .سپ
در زماني كه ارتراع مو ك است با جریان برگشت آب ذخیهره شهده
بدریا از وریق یك سري دیهر از توربینها تولید برق مهيكننهد .ایهن عمهل باعهث
پیوستهی در استراده از توربین های مختلهف بهرای تولیهد بهرق در ارتراعههای آب
متراوت میشود
در نتیجههه در بههیش از صههدها كیلههومتراز سههاحل یههك منبههع انههرژي وسههیع وجههود
دارد.
استفاده از انرژي جذر و مد دريا
یك روش دیهر در استراده كردن از مو دریها استراده از انرژي جذر و
مد دریا است.
در ساعات مد دریا آب را به داخهل یهک محرظهه ههدایت میکننهد و سهپ
در زمان مد دریا كه ارتراع آب ك است با جریان برگشت آب ذخیره شهده
بههه دریهها بهها اسههتراده از ایههن جریههان آب در نههد تههوربین بههرای تولیههد ب هرق
استراده می شود.
ذخيره سازي انرژي
مشههکالت وسههیع در ذخیههره سههازي بههرق در هههر مقههدار زیههادي موجههب شههكل دهههي
تكنولوژي سیست هاي قدرت به صورتي که امروزه وجود دارد شده است.
روشهای گوناگوني براي ذخیره سهازي انهرژي در ابعهاد بهزر
كهه میتوانهد بهه
انرژی برق تبدیل شود وجود دارد.
هر نوع ذخیره سازي به هر حال گران اسهت و محاسهبات اقتصهادي بایهد مهورد
توجه قرار گیرد.
روشهای معمول ذخیره سازی انرژی برای تبدیل به انرژی برق امهروزه بهه ایهن
ترتیههب هسههتند :روشهههای ذخیههره -تلمبههه اي هههواي متههراك شههده حههرارت گههاز
هیدروژن باتري هاي انویه.
ذخيره سازي انرژي-نيروگاه تلمبه ذخيره اي
یههك روش اسههتراده از مزیههت نیروگههاه آبههی در جههایي كههه منههابع آب مناسههب در
دسههتر
نیسههت اسههتراده از روش تلمبههه-ذخیههره اي میباشههد .ایههن نیروگههاه شههامل
مخزن آب دردو سوت باال و پایین است و واحد توربین ژنراتورها به بصورت
پم -موتوري مورد استراده قرار میهیرد .مخزن آب باالیي داراي ذخیرهسازي
كاني معمهوالل 6-4سهاعت بهرای تولیهد در بهار كامهل بها یهك مخهزن رزرو 2-1
ساعتی ميباشد.
ذخيره سازي انرژي-نيروگاه تلمبه ذخيره اي-ادامه
روش کار به این ترتیب است:
در وول زمانهاي قله بار در شبكه جریان آب از مخزن آب باالیي بسمت مخزن آب پاییینی حرکت کرده تهوربین-
ها را در شرایو وبیعي می رخاند.ژنراتور های رخانیده شده توسو توربین تولید برق می کنند.
در وول شب در حالي كهه تنهها نیروگاهههاي بهار پایهه زیهر بهار هسهتند و بهرق بهه صهورت ارزانتهرین حالهت تولیهد
میشود ژنراتور ها سپ
به بصورت موتور سنكرون مورد بهره برداری قرار گرنته و توربین ها را كهه اکنهون
به صورت تلمبه كار میكند مي رخانند و آب در مخزن آب پایین تر تلمبه زده شده و به مخزن باالیي برگردانیهده
میشود و براي قله بار روز بعد آماده میشود.
بازده معمول این واحد هابصورت زیر است:
برای موتور و ژنراتور %96برای تلمبه و توربین %77برای لوله كشهي و تونهل %97وبهرای انتقهال تهوان
%95كه بازده كل 67%درصد ميشود.
ذخيره سازي انرژي-ذخيرهسازي هواي فشرده شده
هههوا بههه داخههل محرظههه هههای بههزر
(مه ال اههار هههای زیههر زمینههي یهها معههدنهههاي
قهههدیمي) در شهههب تلمبهههه زده مهههيشهههود و بهههراي قلهههه ههههاي بارههههاي روز بهههراي
رخانیدن توربین هاي گازی استراده میشود.
برای نصب یک واحد 290مهاولت آمپر در آلمان در سال 1975مبلغی در
حههدود 100دالر بههر کیلههووات هزینههه شههد .ایههن واحههد انههرژی 580مهههاوات-
ساعت مربوو به ساعات قله برق را تولید میكند.
انرژي ذخیره شده مساوي با حاصل اهرب نشهار در حجه ههوای ذخیهره شهده
است .هواي متراك شده موجب سوختن سوخت در توربینهاي گاز به میهزان 2
برابر بازده معمول ميشود.
ذخيره سازي انرژی – ذخيره سازي حرارت
هههیذ ذخیههره سههازي در مقیهها
بههزر
كههه حههرارت در آن دخیههره شههود هنههوز
بصورت عملی مورد بهره برداری قهرار نهرنتهه اسهت .آب داراي مزیهت ههاي
زیادي است .م ال آب می تواند بعنوان یک ابزار جههت ذخیهره سهازي حهرارت
استراده شود .سدی مایع هم نین برای ذخیره سازي حرارت پیشنهاد شده است
ذخيره سازي انرژی – ذخيره سازي حرارت-ادامه
در یهك نیروگههاه بخههاری اگههر بهار كه باشههد قههدرت دیهر هههاي بخههار را میتههوان
برای قدرت خروجي بار كامل نههداشته و از بخار ناخواسهته بهرای گهر كننهده
هاي آب و ذخیره سازی حرارت استراده کرد.
در وول زمانی که ژنراتور در بار كامل کهار میکنهد گرمای ذخیهره شهده بهرای
گر کردن آب ورودی به دیر بخار استراده می شود.
ذخيره سازي انرژی-باتری های ثانويه
اسههتراده از بههاتري در مقیهها
بههزر
اقتصههادی نبههوده و دو محلههي كههه اسههتراده از بههاتريهههاي انویههه زیههاد اس هت در
اتومبیل و منابع انرژي با تولید برق نوساني محلي مانند توربین های بادی و واحد های خورشیدی است.
باتری اسید سربي معمول با وجود آنكه قیمت معقولي دارد داراي هالي انرژي ك حدود 15وات-سهاعت بهرای
هر کیلوگر است.
باتري هاي نیكل-كادمی بهتر هستند(حدود 40وات-ساعت برای هر کیلوگر ) اما بسیار گرانتر هستند.
بههاتري سههدی –سههولرور(حههدود 200وات-سههاعت بههرای هههر کیلههوگر )در حههال توسههعه بههه مقههدار زیههادی هسههتند .ایههن
باوریها داراي یك الكترولیت جامد و الكترودهاي مایع است و در دماي 300درجه كار ميكند.
تحقیقات در جهت ساخت باوری از تركیبات دیهر مواد بهرای انهزایش قهدرت خروجهي و ذخیهره سهازي بیشهتر در
واحد وزن در حال انجا است.
ذخيره سازي انرژي-پيل های سوختي
یك پیل سوختي انرژي شیمیایي را به انرژي الكتریكي با استراده از واكهنش ههاي الكتروشهیمیایي تبهدیل
میكند.
سوخت(هیدروژن)بوور پیوسته به یك الكترود تغذیه میشهود و یهک اکسهید کننهده(معمهوالل اكسهیژن) در
الكترود دیهر تولید میشود.
در یهههك پیهههل سهههوختي هیهههدروژن-اكسهههیژن گهههاز هیهههدروژن در یهههك الكتهههرود نلهههزي پهههر منرهههد پخهههش
میشههود(نیكههل) .یههك كاتههالیز در الكتههرود اجههازه جههذب H2در سههوت الكتههرود را بصههورت یههون هههاي
هیدروژن می دهد .یون هاي هیدروژن با یونهاي هیدروكسیل در الكترولیت واكنش میدهند و آب تولیهد
می شود
در حال حاار هزینه پیهلههاي سهوختي بسهیار بهاال اسهت و اسهتراده آنهها در آینهده بهه كهاهش اساسهي در
هزینه بستهي دارد.
ذخيره سازي انرژي-سيستمهاي انرژي هيدروژن
در سالهاي اخیراستراده از هیهدروژن بهه عنهوان واسهوه بهراي انتقهال و ذخیهره انهرژي
انجا شده است.
گرما زایی گاز هیدروژن زیاد و در شهرایو متعهارف 12میلیهون ژول در مترمکعهب
است.
استراده از هیدروژن برای سوخت هواپیما و اتومبیل نیز مورح است
ناکتورهههای امنیتههی و قابههل انرجههار بههودن مخههازن هیههدروژن دلیلههی بههرای اسههتراده ایههر
عمومی از آن می باشد
ذخيره سازي انرژي-سيستمهاي انرژي هيدروژن-ادامه
مزیت اساسي هیدروژن مومتنا ل این است كهه میتوانهد ذخیهره شهود و عیهب اساسهي نیهز
این است كه از آب با عمل الكترولیز بدست میآید.
روشهههاي دیهههر تولیههد تحههت بررسههی آزمایشهههاهي هسههتند.مهه ال اسههتراده از حههرارت
نیروگاهههاي اتمههي بههراي شكسههتن اته ملکههول آب و آزاد سههازي هیههدروژن وجههود دارد
ولی اشکال آن نیاز به دماي 3000درجه است.
الكترولیههز كننههده هههاي بسههیار بههزر
مههي تواننههد بههازدهي در حههدود 60درصههد بدسههت
آورنههد .ایههن بههازده جمعهها بهها بههازده تولیههد بههرق یههك نیروگههاه اتمههي رویه ه بههازده تولیههد
هیدروژن حدود 21درصد را میدهد.
با تشکر از توجه شما