همه در مورد ضرر اصلی نیروگاه های هسته ای - عواقب شدید حوادث در نیروگاه های هسته ای - شنیده اند. ده ها هزار مرده و بسیاری از بیماران مرگبار، قرار گرفتن در معرض تشعشعات قدرتمندی که بر سلامت یک فرد و فرزندان او تأثیر می گذارد، شهرهایی که غیرقابل سکونت شده اند ... متاسفانه لیست را می توان بی انتها ادامه داد. خدا را شکر که حوادث نادر است.

امروزه انرژی هسته ای یکی از سریع ترین حوزه های در حال رشد در علم جهان است. بیایید سعی کنیم از این افسانه دائمی که نیروگاه های هسته ای خطر بلایای هسته ای هستند دور شویم و با مزایا و معایب نیروگاه های هسته ای به عنوان منابع برق آشنا شویم. نیروگاه های هسته ای از چه نظر بر نیروگاه های حرارتی و برق آبی برتری دارند؟ مزایا و معایب نیروگاه های هسته ای چیست؟ آیا ارزش توسعه این حوزه تولید برق را دارد؟ در مورد همه اینها و بیشتر ...

آیا می دانستید که می توانید با استفاده از یک سیب زمینی معمولی، لیمو یا گل داخلی برق بگیرید؟ تنها چیزی که نیاز دارید یک میخ و سیم مسی است. اما سیب زمینی و لیمو، البته، نمی توانند برق تمام دنیا را تامین کنند. بنابراین، از قرن 19، دانشمندان شروع به تسلط بر روش های تولید برق با استفاده از تولید کردند.

تولید فرآیند تبدیل انواع انرژی به انرژی الکتریکی است. فرآیند تولید در نیروگاه ها انجام می شود. امروزه انواع مختلفی از نسل وجود دارد.

امروز می توانید از راه های زیر برق دریافت کنید:

1. مهندسی برق حرارتی - برق از طریق احتراق حرارتی سوخت آلی تولید می شود.
2. به بیان ساده، نفت و گاز می سوزند، گرما را آزاد می کنند و گرما بخار را گرم می کند. بخار تحت فشار باعث چرخش ژنراتور الکتریکی می شود و ژنراتور الکتریکی الکتریسیته تولید می کند. نیروگاه های حرارتی که این فرآیند در آنها اتفاق می افتد، نیروگاه حرارتی نامیده می شوند.انرژی هسته ای - اصل عملیات نیروگاه های هسته ای
3. (نیروگاه های هسته ای که برق را با استفاده از تاسیسات هسته ای دریافت می کنند) شباهت زیادی به عملکرد نیروگاه های حرارتی دارد. تنها تفاوت این است که گرما نه از احتراق سوخت آلی، بلکه از شکافت هسته های اتمی در یک راکتور هسته ای به دست می آید.برق آبی – در مورد نیروگاه های برق آبی
4. (نیروگاه های برق آبی)، انرژی الکتریکی از انرژی جنبشی جریان آب به دست می آید. آیا تا به حال آبشار دیده اید؟ این روش تولید انرژی بر اساس قدرت آبشارهایی است که روتور ژنراتورهای الکتریکی تولید کننده برق را می چرخانند. البته آبشارها طبیعی نیستند. آنها به طور مصنوعی با استفاده از جریان های طبیعی رودخانه ایجاد می شوند. به هر حال، چندی پیش دانشمندان دریافتند که جریان دریا بسیار قدرتمندتر از جریان رودخانه است و برنامه هایی برای ساخت نیروگاه های برق آبی در دریا وجود دارد.انرژی باد - در این مورد، انرژی جنبشی باد به ژنراتور الکتریکی نیرو می دهد.
5. آسیاب ها را به خاطر دارید؟ آنها به طور کامل این اصل عملیاتی را منعکس می کنند.
6. انرژی خورشیدی - در انرژی خورشیدی، گرمای ناشی از پرتوهای خورشید به عنوان سکوی تبدیل عمل می کند.انرژی هیدروژن - الکتریسیته با سوزاندن هیدروژن تولید می شود.
7. هیدروژن سوزانده می شود، گرما را آزاد می کند و سپس همه چیز طبق طرحی که قبلاً برای ما شناخته شده است اتفاق می افتد.انرژی جزر و مد - برای تولید برق در این مورد از چه چیزی استفاده می شود؟
8. انرژی جزر و مد دریا!انرژی زمین گرمایی تولید ابتدا گرما و سپس الکتریسیته از گرمای طبیعی زمین است.

مثلا در مناطق آتشفشانی.

معایب منابع انرژی جایگزین

انرژی های باد، خورشید و جزر و مد را به دلیل استفاده نادر و ظاهر بسیار اخیر، معمولاً جایگزین می نامند. و همچنین با توجه به تجدیدپذیر بودن باد و خورشید و دریا و گرمای زمین و استفاده از گرمای خورشید یا جزر و مد دریا هیچ ضرری برای خورشید و جزر و مد ندارد. اما برای دویدن و گرفتن امواج عجله نکنید، همه چیز به این راحتی و گلگون نیست.

انرژی خورشیدی دارای معایب قابل توجهی است - خورشید فقط در روز می تابد، بنابراین در شب شما هیچ انرژی از آن دریافت نخواهید کرد. این ناخوشایند است، زیرا ... اوج اصلی مصرف برق در ساعات عصر رخ می دهد. در زمان های مختلف سال و در نقاط مختلف زمین، خورشید به طور متفاوتی می تابد. انطباق با آن پرهزینه و دشوار است.

باد و امواج نیز پدیده های دمدمی مزاجی هستند که وقتی بخواهند می وزند و جزر و مد می کنند، اما نه وقتی که بخواهند. اما اگر کار کنند آهسته و ضعیف انجام می دهند. بنابراین، انرژی باد و جزر و مد هنوز فراگیر نشده است.

انرژی زمین گرمایی یک فرآیند پیچیده است زیرا ... ساخت نیروگاه ها فقط در مناطق فعالیت تکتونیکی امکان پذیر است، جایی که حداکثر گرما را می توان از زمین "فشرده" کرد. چند مکان دارای آتشفشان را می شناسید؟ در اینجا چند دانشمند وجود دارد. بنابراین، انرژی زمین گرمایی به احتمال زیاد متمرکز باقی خواهد ماند و کارایی خاصی ندارد.

انرژی هیدروژن امیدوار کننده ترین است. هیدروژن راندمان احتراق بسیار بالایی دارد و احتراق آن کاملاً سازگار با محیط زیست است، زیرا محصول احتراق آب مقطر است. اما، یک چیز وجود دارد. فرآیند تولید هیدروژن خالص هزینه ای باورنکردنی دارد. آیا می خواهید برای برق و آب گرم میلیون ها هزینه بپردازید؟ هیچ کس نمی خواهد. ما منتظریم، امیدواریم و معتقدیم که دانشمندان به زودی راهی برای دسترسی بیشتر به انرژی هیدروژن پیدا خواهند کرد.

انرژی هسته ای امروز

بر اساس منابع مختلف، انرژی هسته ای امروزه بین 10 تا 15 درصد برق جهان را تامین می کند. 31 کشور از انرژی هسته ای استفاده می کنند. بیشترین حجم تحقیقات در زمینه انرژی الکتریکی در مورد استفاده از انرژی هسته ای انجام شده است. منطقی است که فرض کنیم مزایای نیروگاه های هسته ای به وضوح زیاد است، اگر از بین همه انواع تولید برق، این مورد توسعه یافته باشد.

در عین حال، کشورهایی وجود دارند که از استفاده از انرژی هسته ای خودداری می کنند و تمام نیروگاه های هسته ای موجود را می بندند، به عنوان مثال ایتالیا. در قلمرو استرالیا و اقیانوسیه، نیروگاه های هسته ای وجود نداشتند و اصولا وجود ندارند. اتریش، کوبا، لیبی، کره شمالی و لهستان توسعه نیروگاه های هسته ای را متوقف کرده اند و به طور موقت طرح های ایجاد نیروگاه های هسته ای را کنار گذاشته اند. این کشورها به مزیت های نیروگاه های هسته ای توجهی ندارند و اساساً به دلایل ایمنی و هزینه های بالای ساخت و راه اندازی نیروگاه های هسته ای از نصب آنها خودداری می کنند.

رهبران انرژی هسته ای امروز آمریکا، فرانسه، ژاپن و روسیه هستند. آنها بودند که از مزایای نیروگاه های هسته ای قدردانی کردند و شروع به معرفی انرژی هسته ای به کشورهای خود کردند. بیشترین تعداد پروژه های نیروگاه هسته ای در حال ساخت امروز متعلق به جمهوری خلق چین است. حدود 50 کشور دیگر به طور فعال بر روی معرفی انرژی هسته ای کار می کنند.

نیروگاه های هسته ای مانند همه روش های تولید برق دارای مزایا و معایبی هستند. با صحبت در مورد مزایای نیروگاه های هسته ای، لازم است به سازگاری با محیط زیست تولید، امتناع از استفاده از سوخت های فسیلی و راحتی حمل و نقل سوخت لازم توجه شود. بیایید همه چیز را با جزئیات بیشتری بررسی کنیم.

مزایای نیروگاه های هسته ای نسبت به نیروگاه های حرارتی

مزایا و معایب نیروگاه های هسته ای به این بستگی دارد که انرژی هسته ای را با چه نوع تولید برق مقایسه کنیم. از آنجایی که رقبای اصلی نیروگاه های هسته ای نیروگاه های حرارتی و نیروگاه های برق آبی هستند، اجازه دهید مزایا و معایب نیروگاه های هسته ای را در رابطه با این نوع تولید انرژی با هم مقایسه کنیم.

TPP ها، یعنی نیروگاه های حرارتی، دو نوع هستند:

1. متراکم یا به طور خلاصه CES ها فقط برای تولید برق کار می کنند. به هر حال، نام دیگر آنها از گذشته اتحاد جماهیر شوروی گرفته شده است، IESها همچنین GRESs نامیده می شوند - مخفف "نیروگاه دولتی منطقه".
   2. نیروگاههای ترکیبی حرارت و نیرو یا نیروگاههای حرارتی و نیروگاهی ترکیبی تنها اجازه تولید نه تنها انرژی الکتریکی، بلکه همچنین انرژی حرارتی را می دهند. برای مثال، با در نظر گرفتن یک ساختمان مسکونی، واضح است که CES فقط برق آپارتمان ها را تامین می کند و CHP علاوه بر این، گرمایش را نیز تامین می کند.

به عنوان یک قاعده، نیروگاه های حرارتی با سوخت آلی ارزان - زغال سنگ یا غبار زغال سنگ و نفت کوره کار می کنند. امروزه محبوب ترین منابع انرژی زغال سنگ، نفت و گاز هستند. به گفته کارشناسان، ذخایر زغال سنگ جهان تا 270 سال دیگر، نفت - 50 سال، گاز - 70 سال دیگر باقی خواهد ماند. .

مهم دانستن:

نیروگاه های هسته ای مشکل کمبود سوخت آلی را حل می کند. مزیت نیروگاه های هسته ای حذف سوخت های فسیلی و در نتیجه حفظ گاز، زغال سنگ و نفت در خطر انقراض است. در عوض، نیروگاه های هسته ای از اورانیوم استفاده می کنند. ذخایر اورانیوم جهان 6306300 تن برآورد شده است. هیچ کس نمی شمرد که چند سال طول می کشد، زیرا ... ذخایر زیادی وجود دارد، مصرف اورانیوم بسیار کم است و هنوز نیازی به فکر کردن به ناپدید شدن آن نیست. در موارد شدید، اگر ذخایر اورانیوم به طور ناگهانی توسط بیگانگان برده شود یا خود به خود تبخیر شوند، پلوتونیوم و توریم می توانند به عنوان سوخت هسته ای استفاده شوند. تبدیل آنها به سوخت هسته ای هنوز گران و دشوار است، اما ممکن است.

از مزایای نیروگاه های هسته ای نسبت به نیروگاه های حرارتی می توان به کاهش میزان انتشارات مضر در جو اشاره کرد.

چه چیزی در حین کار نیروگاه های حرارتی و نیروگاه های حرارتی در جو منتشر می شود و چقدر خطرناک است:

1. دی اکسید گوگرد یا دی اکسید گوگرد- گاز خطرناکی که برای گیاهان مضر است. اگر به مقدار زیاد خورده شود باعث سرفه و خفگی می شود. هنگامی که دی اکسید گوگرد با آب ترکیب می شود، به اسید سولفور تبدیل می شود. به لطف انتشار دی اکسید گوگرد است که خطر باران اسیدی وجود دارد که برای طبیعت و انسان خطرناک است.
   2. اکسیدهای نیتروژن- برای دستگاه تنفسی انسان و حیوانات خطرناک است و باعث تحریک مجاری تنفسی می شود.
   3. بناپیرن- خطرناک است زیرا تمایل به تجمع در بدن انسان دارد. قرار گرفتن در معرض طولانی مدت ممکن است باعث ایجاد تومورهای بدخیم شود.

مجموع انتشار سالانه نیروگاه های حرارتی به ازای هر 1000 مگاوات ظرفیت نصب شده 13 هزار تن در سال در گاز و 165 هزار تن در ایستگاه های حرارتی زغال سنگ پودر شده است. یک نیروگاه حرارتی با ظرفیت 1000 مگاوات در سال 8 میلیون تن اکسیژن برای اکسیداسیون سوخت مصرف می کند.

انتشارهای فوق نیز برای نیروگاه های هسته ای معمولی نیستند. مزیت نیروگاه های هسته ای این است که انتشار مواد مضر در اتمسفر در نیروگاه های هسته ای ناچیز است و در مقایسه با انتشارات نیروگاه های حرارتی، بی ضرر است.

مزایای نیروگاه های هسته ای نسبت به نیروگاه های حرارتی هزینه های پایین حمل و نقل سوخت است. انتقال زغال سنگ و گاز به کارخانه ها بسیار گران است، در حالی که اورانیوم مورد نیاز برای واکنش های هسته ای را می توان در یک کامیون کوچک قرار داد.

معایب نیروگاه های هسته ای نسبت به نیروگاه های حرارتی

1. معایب نیروگاه های هسته ای نسبت به نیروگاه های حرارتی، اول از همه، وجود زباله های رادیواکتیو است.آنها سعی می کنند تا حد امکان زباله های رادیواکتیو را در نیروگاه های هسته ای پردازش کنند، اما به هیچ وجه نمی توانند آنها را دفع کنند. ضایعات نهایی در نیروگاه های هسته ای مدرن به شیشه تبدیل می شود و در انبارهای ویژه ذخیره می شود. هنوز مشخص نیست که آیا آنها هرگز مورد استفاده قرار خواهند گرفت یا خیر.
   2. از معایب نیروگاه های هسته ای راندمان پایین آنها در مقایسه با نیروگاه های حرارتی است.از آنجایی که فرآیندها در نیروگاه های حرارتی در دماهای بالاتر رخ می دهند، بهره وری بیشتری دارند. دستیابی به این امر هنوز در نیروگاه های هسته ای دشوار است، زیرا آلیاژهای زیرکونیوم که به طور غیرمستقیم در واکنش های هسته ای شرکت می کنند، نمی توانند دمای بسیار بالا را تحمل کنند.
   3. مشکل کلی نیروگاه های حرارتی و هسته ای جداست.نقطه ضعف نیروگاه های هسته ای و نیروگاه های حرارتی آلودگی حرارتی جو است. یعنی چی؟ هنگام تولید انرژی هسته ای مقدار زیادی انرژی حرارتی آزاد می شود که در محیط آزاد می شود. آلودگی حرارتی اتمسفر یکی از معضلات امروزی است که مشکلات زیادی از جمله ایجاد جزایر گرمایی، تغییر اقلیم کوچک و در نهایت گرم شدن کره زمین را به دنبال دارد.

نیروگاه های هسته ای مدرن در حال حاضر مشکل آلودگی حرارتی را حل کرده و از استخرهای مصنوعی یا برج های خنک کننده (برج های خنک کننده ویژه برای خنک کردن حجم زیادی از آب گرم) برای خنک کردن آب استفاده می کنند.

مزایا و معایب نیروگاه های هسته ای نسبت به نیروگاه های برق آبی

مزایا و معایب نیروگاه های هسته ای نسبت به نیروگاه های برق آبی عمدتاً به وابستگی نیروگاه های برق آبی به منابع طبیعی مربوط می شود. بیشتر در این مورد ...

1. مزیت نیروگاه های هسته ای نسبت به نیروگاه های برق آبی، امکان تئوری ساخت نیروگاه های هسته ای جدید است، در حالی که بیشتر رودخانه ها و مخازنی که قادر به کار به نفع نیروگاه های برق آبی هستند، قبلاً اشغال شده اند. یعنی افتتاح نیروگاه های برق آبی جدید به دلیل نبود مکان های لازم مشکل است.
   2. مزیت بعدی نیروگاه های هسته ای نسبت به نیروگاه های برق آبی، وابستگی غیرمستقیم آنها به منابع طبیعی است. نیروگاه های برق آبی به طور مستقیم به مخزن طبیعی وابسته هستند، نیروگاه های هسته ای فقط به طور غیرمستقیم به استخراج اورانیوم وابسته هستند، بقیه چیزها توسط خود مردم و اختراعات آنها تامین می شود.

مضرات نیروگاه های هسته ای در مقایسه با ایستگاه های آب ناچیز است - منابعی که یک نیروگاه هسته ای برای واکنش هسته ای استفاده می کند، و به طور خاص سوخت اورانیوم، قابل تجدید نیستند. در حالی که مقدار آب، منبع اصلی تجدیدپذیر یک نیروگاه برق آبی، به هیچ وجه از عملکرد یک نیروگاه برق آبی تغییر نخواهد کرد و خود اورانیوم در طبیعت قابل احیا نیست.

نیروگاه های هسته ای: مزایا و معایب

ما به طور مفصل مزایا و معایب نیروگاه های هسته ای را نسبت به سایر روش های تولید برق بررسی کردیم.

اما در مورد انتشارات رادیواکتیو از نیروگاه های هسته ای چطور؟ زندگی در نزدیکی نیروگاه های هسته ای غیرممکن است! این خطرناک است! - تو بگو آمار و جامعه علمی جهانی به شما پاسخ خواهند داد: "هیچ چیز مانند آن".

بر اساس برآوردهای مقایسه ای آماری انجام شده در کشورهای مختلف، خاطرنشان می شود که میزان مرگ و میر ناشی از بیماری های ناشی از قرار گرفتن در معرض گازهای گلخانه ای از نیروگاه های حرارتی بیشتر از میزان مرگ و میر ناشی از بیماری هایی است که در بدن انسان در اثر نشت مواد رادیواکتیو ایجاد می شود. .

در واقع، تمام مواد رادیواکتیو در انبارها محبوس شده اند و منتظر ساعتی هستند که پردازش مجدد و استفاده از آنها را بیاموزند. چنین موادی در جو منتشر نمی شوند.

با صحبت از مزایا و معایب نیروگاه های هسته ای، نمی توان هزینه های ساخت و راه اندازی یک نیروگاه هسته ای را به یاد آورد. هزینه تخمینی یک نیروگاه هسته ای کوچک مدرن 28 میلیارد یورو است، کارشناسان می گویند که هزینه نیروگاه های حرارتی تقریباً یکسان است، هیچ کس در اینجا برنده نمی شود. با این حال، مزایای نیروگاه های هسته ای هزینه های کمتر برای خرید و دفع سوخت خواهد بود - اورانیوم، اگرچه گران تر است، می تواند بیش از یک سال کار کند، در حالی که ذخایر زغال سنگ و گاز باید به طور مداوم دوباره پر شوند.

حوادث در نیروگاه های هسته ای

قبلاً ما فقط به معایب اصلی نیروگاه های هسته ای که برای همه شناخته شده است اشاره نکردیم - اینها پیامدهای حوادث احتمالی است. حوادث در نیروگاه های هسته ای بر اساس مقیاس INES طبقه بندی می شوند که دارای 7 سطح است. تصادفات سطح 4 و بالاتر خطر قرار گرفتن در معرض جمعیت را به همراه دارد.

فقط دو حادثه در تاریخ در حداکثر سطح 7 ارزیابی شد - فاجعه چرنوبیل و حادثه در نیروگاه هسته ای فوکوشیما 1 در سطح 6 در نظر گرفته شد، این حادثه کیشتیم است که در سال 1957 در کارخانه شیمیایی مایاک رخ داد. منطقه چلیابینسک

البته مزایا و معایب نیروگاه های هسته ای در مقایسه با احتمال وقوع بلایای هسته ای که جان بسیاری از مردم را می گیرد کمرنگ می شود. اما مزایای نیروگاه های هسته ای امروزه یک سیستم ایمنی بهبود یافته است که تقریباً به طور کامل احتمال وقوع حوادث را از بین می برد. الگوریتم عملکرد راکتورهای هسته ای کامپیوتری است و با کمک کامپیوتر، راکتورها در صورت حداقل تخلف خاموش می شوند.

مزایا و معایب نیروگاه های هسته ای در هنگام توسعه مدل های جدید نیروگاه های هسته ای که بر روی سوخت هسته ای فرآوری شده و اورانیوم کار می کنند، در نظر گرفته می شود، ذخایر آنها قبلاً مورد بهره برداری قرار نگرفته است.

این بدان معناست که مزیت اصلی نیروگاه های هسته ای امروز چشم انداز نوسازی، بهبود و اختراعات جدید در این زمینه است. به نظر می رسد مهم ترین مزیت های نیروگاه های هسته ای اندکی بعد آشکار خواهد شد، امیدواریم علم ثابت نماند و خیلی زود با آنها آشنا خواهیم شد.

به طور سنتی، نیروگاه های برق آبی (HPP) منبع انرژی الکتریکی ارزان هستند. در آنها پتانسیل انرژی توده های عظیم آب به برق تبدیل می شود.

نیروگاه های برق آبی چیست و چگونه کار می کنند؟

اغلب آنها برای آنها در رودخانه ها ساخته می شوند. سدها، که به لطف آن مخازن عظیمی از منابع آب تشکیل می شود. ضمناً رودخانه ای که قرار است نیروگاه روی آن ساخته شود باید پر آب باشد تا توربین های ژنراتورهای برق در تمام طول سال آبرسانی شود. علاوه بر این، باید بیشترین شیب ممکن را داشته باشد. یک گزینه ایده آل برای ساخت نیروگاه های برق آبی دره هایی هستند که از بستر رودخانه ها تشکیل شده اند.

سد و سایر سازه های هیدرولیکی ایجاد شده برای قرار دادن ایستگاه فشار لازم جریان آب را فراهم می کند که پره های توربین های هیدرولیک و روتور ژنراتورهای الکتریکی را می چرخاند. علاوه بر استفاده از فشار آب می توان از جریان طبیعی آب که انحراف نامیده می شود برای تولید برق نیز استفاده کرد. گاهی اوقات هر دو نسخه از انرژی آب به طور همزمان استفاده می شود.

تجهیزات مورد نیاز نیروگاه برای تولید برق مستقیماً در محوطه نیروگاه برق آبی نصب می شود. در آنجا در اتاق های جداگانه واحدهایی تعبیه شده است که مستقیماً نیروی جریان آب را به انرژی مکانیکی توربین ها و سپس به برق تبدیل می کند.

علاوه بر این، نیروگاه برق آبی باید مجهز به تجهیزات مختلف دیگری باشد که به کمک آنها نظارت و مدیریت عملکرد نیروگاه سازماندهی شود. عملکرد عادی ایستگاه بدون دستگاه هایی که برق را توزیع و تبدیل می کنند و بسیاری از سیستم های دیگر غیرممکن است.

آنها چگونه هستند؟

با توجه به توان تولیدی، نیروگاه های برق آبی معمولاً به دسته هایی تقسیم می شوند. این به دلیل جریان و فشار آب و همچنین کارایی ژنراتورها و توربین های آبی نصب شده در ایستگاه است. ایستگاه هایی که 25 مگاوات یا بیشتر تولید می کنند، قدرتمند در نظر گرفته می شوند. توان متوسط ​​شامل آنهایی است که کمتر از 25 مگاوات تولید می کنند. بهره وری ایستگاه های کم مصرف از 5 مگاوات تجاوز نمی کند.

نیروگاه های برق آبی پرفشار هستند، زمانی که آب از ارتفاع بیش از 60 متر می آید، فشار متوسط ​​از ارتفاع 25 متر و کم فشار هستند که ارتفاع آب می تواند از 3 تا 25 متر باشد. توربین های آنها در محفظه های بتن مسلح یا فولادی قرار دارند. آنها ممکن است طرح ها و پارامترهای فنی متفاوتی در رابطه با فشار آب عملیاتی داشته باشند.

در ایستگاه های فشار قوی از توربین های شعاعی محوری و سطلی استفاده می شود. آنها در محفظه های فلزی مارپیچی شکل ویژه نصب می شوند. توربین های شعاعی محوری و پره های دوار عمدتاً در ایستگاه هایی که فشار متوسط ​​است استفاده می شود. نیروگاه های برق آبی کم فشار عمدتاً مجهز به توربین هایی با پره های دوار هستند.

بسته به الگوی استفاده از منابع آب، نیروگاه های برق آبی به دو دسته تقسیم می شوند:

1. رودخانه های کانال.
2. نزدیک سد.
3. اشتقاقی.
4. ذخیره سازی پمپ شده

در گزینه اول سد به طور کامل رودخانه را مسدود می کند. سطح آب در آن تا ارتفاع طراحی بالا می رود. آب از آن به طور مستقیم به توربین های هیدرولیک تخلیه می شود. چنین ایستگاهی در جایی که بستر رودخانه باریک می شود و روی رودخانه هایی که از میان کوه ها می گذرند مناسب است.

طرح سمت سد نیز شامل یک سد است، اما ساختمان تولیدی نیروگاه برق آبی در قسمت پایین آن قرار دارد. در اینجا فشار آب قوی تر از نسخه کانال است. این امر مستلزم ساخت تونل های فشار ویژه برای تامین آن به توربین ها است.

در ایستگاه های نوع انحراف، آب مستقیماً از طریق ساختمان نیروگاه برق آبی که در آن توربین ها نصب می شوند، جریان می یابد.

نیروگاه های برق آبی ذخیره سازی پمپ شده امکان انباشت انرژی برق آبی را برای استفاده در دوره های اوج بار فراهم می کنند. در حالت آرام، برای مثال، در شب، توربین های هیدرولیک آن به عنوان پمپ عمل می کنند و آب را به مخزن بالایی پمپ می کنند. هنگامی که اوج بار رخ می دهد، آب از آن به یک خط لوله هدایت می شود که آن را به پره های توربین می رساند.

مزایای نیروگاه های برق آبی

ساخت و بهره برداری از نیروگاه های برق آبی با بحث هایی در مورد مزایا و معایب آنها همراه است.

یک عامل مثبت برای چنین تولید برق است تجدید منابع طبیعی استفاده شده. در نتیجه، هزینه انرژی الکتریکی به دست آمده از این طریق به طور قابل توجهی کمتر از سایر نیروگاه ها است، به عنوان مثال، در نیروگاه های برق آبی در روسیه نصف نیروگاه های حرارتی است.

نیروگاه های هیدرولیک در کنترل انعطاف پذیر هستند. با کمک توربین های آنها می توان توان ایستگاه را از حداقل به حداکثر تنظیم کرد. در عین حال، بر خلاف ایستگاه های حرارتی و برخی دیگر، آنها می توانند به سرعت قدرت عملیاتی را از حداقل شاخص ها به دست آورند.

بهره برداری از نیروگاه های برق آبی با آلودگی مضر هوا همراه نیست. عوامل مثبت شامل تأثیر مخازن آنها در شکل گیری شاخص های اقلیمی معتدل تر در منطقه مربوطه است.

ساخت سدها و آموزش باعث بهبود دریانوردی، افزایش ذخایر ماهی در آنها و ترویج پرورش ماهی می شود.

معایب آنها

منتقدان نیروگاه های برق آبی قبل از هر چیز به درستی به مشکلات اشاره می کنند محیطی، که ناشی از ظاهر آنهاست. اول از همه، این آبگرفتگی بخش های وسیعی از زمین های کشاورزی از جمله زمین های حاصلخیز است. خاک دشت سیلابی باقی مانده در حال از دست دادن رطوبت است. بسیاری از انواع پوشش گیاهی در حال از بین رفتن هستند. در نتیجه مواد مغذی با ارزش کمتری وارد دریاها و اقیانوس ها می شود.

جریان های محدود یا متوقف شده آب در سدها، تغییراتی در سیستم های زیست محیطی منحصر به فرد در کانال های رودخانه و دشت های سیلابی ایجاد می کند. در نتیجه رودخانه ها کم عمق و آلوده می شوند، تعداد ماهی ها کاهش می یابد و برخی گونه ها ناپدید می شوند. گاهی اوقات سدها از تخم ریزی ماهیان مهاجر جلوگیری می کنند و شیلات محلی را مجبور می کنند تا با شرایط جدید سازگار شوند. برخی از بی مهرگان و سایر جانوران آبزی با ظهور همزمان تعداد زیادی میگ ناپدید می شوند. بسیاری از پرندگان مهاجر مکان های لانه سازی معمول خود را از دست می دهند.

هنگام طراحی ایستگاه ها و ساخت آنها، اولویت تنها با مناطقی است که دارای ذخایر آب زیاد هستند. آنها اغلب بسیار دورتر از مصرف کنندگان نسبت به نیروگاه های حرارتی قرار دارند. با این حال، عوامل دیگر همیشه در نظر گرفته نمی شوند. نیروگاه های برق آبی در رودخانه های کوهستانی که گاهی در مناطقی با خطر لرزه ای بالا ساخته می شوند، خطر بالقوه ای را به همراه دارند.

هزینه سرمایه به طور قابل توجهی بالاتر در مقایسه با ساخت ایستگاه های حرارتی نشان داده شده است. هنگام ساخت سدها، هزینه های هنگفتی برای ساخت قفل برای انتقال کشتی ها به سطح آب مورد نیاز نیاز است.

مزایای HPP:

انعطاف پذیری

نیروگاه های آبی یک منبع انعطاف پذیر برق است زیرا نیروگاه های برق آبی می توانند به سرعت با تغییر تقاضای انرژی، افزایش یا کاهش تولید برق سازگار شوند. یک توربین هیدرولیک دارای زمان راه اندازی در حد چند دقیقه است. 60 تا 90 ثانیه طول می کشد تا دستگاه از حالت شروع سرد به بار کامل برسد. این بسیار کمتر از توربین های گازی یا نیروگاه های بخار است. تولید برق نیز می تواند به سرعت در صورت وجود نیروی اضافی کاهش یابد.

نیروگاه Ffestiniog می تواند 360 مگاوات برق در 60 ثانیه تولید کند

هزینه انرژی پایین

مزیت اصلی برق آبی عدم وجود هزینه سوخت است. هزینه راه اندازی یک نیروگاه برق آبی تقریباً در برابر افزایش هزینه سوخت های فسیلی مانند نفت، گاز طبیعی یا زغال سنگ مصون است و نیازی به واردات نیست. میانگین هزینه برق یک نیروگاه برق آبی بزرگتر از 10 مگاوات، 3 تا 5 سنت آمریکا در هر کیلووات ساعت است.

نیروگاه های برق آبی عمر مفید بالایی دارند، برخی از نیروگاه های برق آبی پس از 50-100 سال فعالیت هنوز برق را تأمین می کنند.

هزینه های نگهداری عملیاتی کم است، تعداد کمی از افراد برای کنترل عملکرد نیروگاه برق آبی مورد نیاز هستند.

سد را می توان برای چندین منظور به طور همزمان استفاده کرد:جمع آوری آب برای نیروگاه های برق آبی، حفاظت از سرزمین ها در برابر سیل، ایجاد یک مخزن.

مناسب برای مصارف صنعتی

در حالی که بسیاری از سدهای برق آبی انرژی شبکه های برق عمومی را تامین می کنند، برخی از آنها برای خدمت به نیروگاه های صنعتی خاص ایجاد می شوند. به عنوان مثال، در نیوزلند، یک نیروگاه برای تامین برق کارخانه ذوب آلومینیوم Tiwai Point ساخته شد.

کاهش انتشار CO 2

نیروگاه های برق آبی سوخت های فسیلی را نمی سوزانند و مستقیماً دی اکسید کربن تولید نمی کنند. اگرچه در طول فرآیند تولید و ساخت پروژه مقداری دی اکسید کربن تولید می شود. بر اساس مطالعه ای که توسط Paul Scherrer از دانشگاه اشتوتگارت انجام شد، انرژی آبی کمترین دی اکسید کربن را در میان سایر منابع انرژی تولید می کند. باد در رتبه دوم، انرژی هسته ای سوم و انرژی خورشیدی در رتبه چهارم قرار گرفتند.

سایر موارد استفاده از مخزن

مخازن برق آبی اغلب فرصت هایی را برای ورزش های آبی فراهم می کنند و خود به جاذبه های گردشگری تبدیل می شوند. در برخی کشورها پرورش آبزیان در مخازن رایج است. از آب مخازن می توان برای آبیاری محصولات استفاده کرد و در آن ماهی پرورش داد. سدها همچنین به جلوگیری از سیل کمک می کنند.

معایب نیروگاه آبی:

آسیب اکوسیستم و از دست دادن زمین

مخازن بزرگ مورد نیاز برای راه اندازی سدهای برق آبی، مناطق وسیعی از زمین را در بالادست سد سیل می کند و دره های جنگلی و باتلاق ها را از بین می برد. از دست دادن زمین اغلب با تخریب زیستگاه در مناطق اطراف اشغال شده توسط مخزن ترکیب می شود.
نیروگاه های برق آبی می توانند منجر به تخریب اکوسیستم ها شوند، زیرا آب از میان توربین ها عبور می کند.پاکسازی از رسوبات طبیعی نیروگاه های برق آبی در رودخانه های بزرگ به ویژه خطرناک هستند، زیرا منجر به تغییرات جدی در محیط می شوند.

عکس مخزنی حاصل از ساخت یک سد را نشان می دهد.

سیلتاسیون

وقتی آب جاری می شود، ذرات سنگین تری در پایین دست شناور می شوند.
این امر تأثیر منفی بر سدها و متعاقباً نیروگاه های آنها، به ویژه بر روی رودخانه ها یا حوضه های آبریز با سطوح بالای گل و لای می گذارد. سیلت می تواند مخزن را پر کرده و توانایی آن را در کنترل سیلاب کاهش دهد و باعث ایجاد فشار افقی اضافی بر روی سد شود. کاهش بستر رودخانه می تواند منجر به کاهش تولید برق شود. علاوه بر این، حتی تابستان گرم یا بارندگی کم می تواند منجر به کاهش رودخانه شود.

انتشار متان (از مخازن)

نیروگاه های برق آبی در مناطق گرمسیری بیشترین تاثیر را در مخازن نیروگاه ها در مناطق گرمسیری دارند. این به دلیل وجود مواد گیاهی در مناطق سیل زده است که در یک محیط بی هوازی تجزیه می شود و متان و گاز گلخانه ای تولید می کند. بر اساس گزارش کمیسیون جهانی سدها، در مواردی که مخزن بزرگ در مقایسه با ظرفیت تولید (کمتر از 100 وات بر متر مربع سطح) باشد و جنگل‌های منطقه مخزن پاکسازی نشده باشد. . سپس انتشار گازهای گلخانه ای در مخزن ممکن است بیشتر از یک نیروگاه حرارتی معمولی باشد.

معایب نیروگاه های برق آبی

• مخازن بزرگ مناطق وسیعی از زمین را سیل می کند که می تواند برای اهداف دیگر مورد استفاده قرار گیرد. کل شهرها قربانی آب انبارها شدند که باعث آوارگی گسترده، نارضایتی و مشکلات اقتصادی شد.
• تخریب یا شکست یک سد بزرگ برق آبی تقریباً ناگزیر باعث ایجاد سیل فاجعه‌بار در پایین دست رودخانه می‌شود.
• ساخت نیروگاه های برق آبی در مناطق دشت بی اثر است.
• خشکسالی طولانی مدت تولید برق را کاهش می دهد و حتی ممکن است باعث وقفه شود. نیروگاه برق آبی.
• سطح آب در مخازن مصنوعی به طور مداوم و به شدت در حال تغییر است. ساختن خانه های روستایی در کرانه های آنها فایده ای ندارد!
• سد باعث کاهش سطح اکسیژن محلول در آب می شود زیرا جریان عادی رودخانه عملاً متوقف می شود. این می تواند منجر به مرگ ماهی در مخزن مصنوعی شود و حیات گیاهی را در داخل و اطراف مخزن تهدید کند.
• سد می تواند چرخه تخم ریزی ماهی را مختل کند. با ساختن نردبان و بالابر ماهی در سد و یا انتقال ماهی به محل تخم ریزی با استفاده از تله و تور می توان با این مشکل مقابله کرد. اما این امر منجر به افزایش هزینه ساخت و بهره برداری از نیروگاه های برق آبی می شود.

سوال

با توجه به تمام مشکلات استفاده از سوخت های فسیلی و انرژی هسته ای برای تولید برق، چرا نیروگاه های برق آبی بیشتری ساخته نمی شوند؟ تعداد زیادی رودخانه در جهان وجود دارد. آیا ارزش ساخت هر چه بیشتر نیروگاه های برق آبی را ندارد؟

پاسخ دهید

اکثر سایت های نیروگاه های برق آبی در حال حاضر در حال استفاده هستند. تعداد سدها و مخازنی که می توان روی یک رودخانه ساخت محدود است. انرژی گرفته شده توسط نیروگاه از رودخانه دیگر قابل استفاده در پایین دست نیست. اگر نیروگاه های زیادی روی رودخانه ساخته شود، درگیری های اقتصادی مربوط به توزیع انرژی اجتناب ناپذیر است.

نیروگاه برق آبی یک ایستگاه الکتریکی است که از انرژی تخلیه آب به عنوان منبع انرژی استفاده می کند. آنها اغلب بر روی مخازن موجود ساخته می شوند و سدها و مخازن مصنوعی برای ذخیره حجم مورد نیاز آب می سازند.

برای به دست آوردن موثر برق در این نوع ایستگاه، دو الزام اصلی باید برآورده شود: تامین مداوم آب در تمام طول سال و وجود شیب های تیز رودخانه.

تکنولوژی تولید برق نیروگاه های برق آبیبیانگر تبدیل انرژی مکانیکی آب به دلیل وجود ارتفاعات مختلف با استفاده از موتورها و ژنراتورها است.

امروزه انواع زیر از نیروگاه های برق آبی وجود دارد که از نظر نحوه تامین آب با یکدیگر متفاوت هستند - سد، انحراف و ایستگاه های ذخیره سازی پمپ.

نیروگاه های برق آبی سد محبوب ترین و قدرتمندترین نوع نیروگاه هستند. یک مخزن با ایجاد پارتیشن های مصنوعی برای حفظ جریان رودخانه ایجاد می شود. آب به دو دلیل آزاد می شود - زمانی که نیاز به برق وجود دارد و برای ایجاد سطح مورد نیاز در مخزن.

نوع انحراف از این جهت متفاوت است که از کل جریان رودخانه استفاده نمی کند، بلکه با کمک لوله ها و سیستم زهکشی، حجم مورد نیاز آب گرفته می شود و سپس به توربین فرستاده می شود.

ایستگاه‌های ذخیره‌سازی پمپی، تأسیساتی هستند که انرژی الکتریکی را ذخیره می‌کنند و در صورت لزوم آن را به سیستم باز می‌گردانند، که برای تسطیح ناهمگونی روزانه برنامه بار الکتریکی استفاده می‌شوند.

از ایستگاه های دریایی نیز استفاده می شود که با استفاده از انرژی جزر و مد و امواج کار می کنند.

مزایای نیروی برق آبی

انعطاف پذیری نیروگاه آبی به عنوان یک منبع منعطف الکتریسیته شناخته می شود زیرا یک نیروگاه برق آبی می تواند به راحتی و به سرعت خود را با نیازهای متغیر انرژی وفق داده و تولید برق را افزایش یا کاهش دهد. توربین موجود تنها در چند دقیقه راه اندازی می شود.

هزینه انرژی پایین مزیت اصلی نیروگاه برق آبی عدم وجود هزینه سوخت و استقلال کامل از سوخت های فسیلی است. تمام این نیروگاه ها عمر طولانی دارند، حتی امروزه نیروگاه های برق آبی که حدود 100 سال پیش ساخته شده اند، کار می کنند و علاوه بر این، برای نگهداری آنها نیازی به کارمندان زیادی ندارند.

استفاده برای مصارف صنعتی. برق آبی هم برای خدمات رسانی به مردم و هم برای تامین برق کارخانه های خاص استفاده می شود.

حداقل انتشار کربن نیروگاه های برق آبی خود قادر به تولید دی اکسید کربن نیستند که اغلب فقط در طول کار ساخت و ساز نیروگاه ایجاد می شود. دانشمند آلمانی پل شرر پس از انجام تحقیقات به این نتیجه رسید که انرژی آبی از نظر حداقل تولید دی اکسید کربن در رتبه اول قرار دارد و پس از آن باد، انرژی هسته ای و انرژی خورشیدی قرار دارند.

مزایای ایجاد یک مخزن آب انبارهای ساخته شده اغلب گزینه‌های عالی برای ورزش‌های آبی هستند و برخی از آنها حتی جاذبه‌ای برای بازدید از مهمانان محسوب می‌شوند. همچنین آب حاصل از آنها برای آبیاری و یا پرورش انواع ماهی مناسب است. به علاوه، سدهای مصنوعی به جلوگیری از سیل کمک می کند.

معایب نیروگاه های برق آبی

آسیب های زیست محیطی و از دست دادن زمین. مخازن عظیمی که برای بهره برداری از نیروگاه های برق آبی مورد نیاز است باعث آبگرفتگی مناطق عظیمی از اراضی واقع در بالادست سد می شود که به معنای نابودی جنگل ها، مزارع، باتلاق ها و ساکنان آنهاست.

سیلتاسیون. جریان آب ذرات و بقایای مختلفی را به همراه دارد که هم به سد و هم به نیروگاه آسیب می رساند. چنین رسوباتی می تواند اندازه مخزن را کاهش دهد و توانایی جلوگیری از سیل را مختل کند. و همچنین تولید برق را کاهش دهد.

انتشار متان نیروگاه های برق آبی واقع در مناطق گرمسیری به دلیل مقدار زیادی مواد گیاهی در حال پوسیدگی، حجم زیادی متان تولید می کنند. بنابراین، قبل از احداث نیروگاه برق آبی و سد، لازم است منطقه از جنگل های منطقه ای که مخزن مصنوعی تشکیل شده است، پاکسازی شود.

جابجایی. بسیاری از محققان نیاز به اسکان مجدد جمعیت ساکن در منطقه مخزن آینده را به عنوان یک نقطه ضعف قابل توجه در ساخت نیروگاه های برق آبی می دانند. در ابتدای قرن بیست و یکم، کمیسیون جهانی سدها آمار خود را منتشر کرد که داده های آن نشان می داد که به دلیل ساخت سدها، تقریباً 80 میلیون نفر در سراسر جهان مجبور به ترک خانه های خود شدند.