طرق توليد الكهرباء من الحرارة
طرق توليد الكهرباء من الحرارة يمكن أن تولد الكهرباء من الطاقة الحرارية من خلال إنشاء المحطة الحرارية والتي تعمل على توليد الكهرباء من خلال البخار الذي يتم توليده من المحطة الحرارية، حيث أن توليد الكهرباء من الحرارة يمكن أن نتعرف عليه بالتفصيل من خلال هذه المقالة.
المحتويات
عرض
طرق توليد الكهرباء من الحرارة
- إن المحطة الحرارية تقوم بتحويل المياه المغلية إلى بخار يتم ضغطه ويوجه نحو توربين يدور هذا التوربين بالدفع البخاري.
- ويكون هذا التوربين موصلَا بمولد كهربائي أو بجهاز ميكانيكي يقوم بشغل ما مثل الجهاز الميكانيكي الذي يعمل على تحريك السفن البخارية.
- وبعد أن يخرج البخار من التوربين بعد استخدامه في توليد الكهرباء يتم توجيهه إلى مكثف حراري وذلك حتى تتم عملية تكثيفه ثم تتم إعادة استخدامه وتدويره مرة أخرى بداخل الغلاية الحرارية، ويتم إدخاله إلى التوربين لتوليد الكهرباء مرة أخرى.
- والجدير بالذكر أن عملية إعادة تدوير الحرارة مرة أخرى باسم دورة ولكن وعملية تحويل الطاقة الحرارية إلى كهربائية، تعتمد على وجود مصدر للحرارة يمكن الحصول من خلاله على البخار، بالإضافة إلى مصدر حركي يمكن من خلاله الحصول على الكهرباء.
شاهد أيضًا: بحث عن الكهرباء الساكنة والمتحركة
أهمية المحطات الحرارية
- إن المحطات الحرارية تنتج الكهرباء حول العالم، بنسب تتراوح بين ال 60% وال 100% وذلك في الكثير من دول العالم ولكن هناك بعض الدول التي لا تستخدم المحطات الحرارية مثل دولة سويسرا ودولة النمسا ودولة النرويج.
- هذه الدول التي لا تعتمد على الطاقة الحرارية في توليد الكهرباء تعتمد على توليد الكهرباء من خلال المياه نتيجة لتوفر الكثير من السدود المائية، بها بالإضافة إلى وفرد مواد الوقود مثل الغاز والفحم الحجري والبترول.
طريقة عمل المحطات الحرارية
- إن طبيعة عملها تعتمد على توفير مصدر حراري للطاقة مع وجود وسط وهو الماء الذي يتحول نتيجة تعرضه للحرارة إلى كهرباء.
- يتم توجيه البخار نحو التوربين الذي يعمل كوسط حركي يعمل على تحويل الطاقة الحرارية البخارية إلى طاقة حركية ميكانيكية، والتي تمر بالمولد الكهربائي فتتحول إلى طاقة كهربائية.
- يمكن الاستفادة من بقية الحرارة المتولدة من خلال مولد مشترك أو قد يؤدى عدم استغلالها إلى ضياع الحرارة في الهواء.
مصدر الحرارة
- إن الكثير من المحطات الحرارية تعتمد على توليد الطاقة الحرارية من عمليات حرق الأنواع المختلفة من الوقود مثل البترول والفحم الحجري وغيرهم.
- من الممكن الحصول على الطاقة الحرارية من الطاقة الشمسية النظيفة أو من الطاقة الحرارية الأرضية.
- يمكن أيضًا الحصول على الحرارة من الحرارة الصادرة من التفاعلات النووية التي تنتج بداخل المحطات النووية.
- يمكن الحصول على الحرارة من أشعة الشمس من خلال بناء برج ويتواجد الخزان الذي يمتلئ بالمياه في أعلى البرج مع توجيه المرأة نحو الخزان، وبالتالي يمكن تسخين المياه التي تتواجد بداخل الخزان وتتحول إلى بخار فيمكن تحويلها إلى طاقة كهربائية.
تبريد المحطات الحرارية
- إن الكثير من المحطات الحرارية تعتمد على ماء النهر التي تتواجد بجوار المحطة لتبريد البخار، ولكن هناك حدود لدرجة حرارة النهر التي لا يمكن تجاوزها، وتعد مياه النهر من الطرق التي يمكن تبريد المحطات النووية من خلاله بدلت من بناء محطة للتبريد.
شاهد أيضًا: موضوع تعبير عن الكهرباء وفوائدها وأضرارها
المفاعلات النووية التي تستخدم في توليد الكهرباء
- إن المكونات التي يتم استخدامها في صناعة المحطات النووية هي نفسها المكونات التي يتم استخدامها في المحطات النووية، ولكن يتم استبدال الغلاية بغلاية أخرى كبيرة تتميز بسماكة جدرانها، بالإضافة إلى أنها تكون مصنوعة من الفولاذ.
- إن المفاعل النووي الذي يستخدم في توليد الكهرباء يحتوي على غلاية بها ماء وقضبان يتم صناعتها من مادة اليورانيوم.
- حيث أن التفاعل النووي الذي يتم بقضبان اليورانيوم يعمل على تسخين المياه التي تتواجد بداخل الخزان إلى أن تغلي وتتحول إلى بخار ويتم توجيه البخار نحو التوربين المسئول على توليد الطاقة الكهربائية.
- يجب أن يتم كل عام استبدال ثلث القضبان التي يتم صناعتها من اليورانيوم.
- وذلك حتى لا تتلوث المياه التي تكون متواجدة بداخل الغلاية بالإشعاع.
- يتم تقسيم عملية تحويل الحرارة إلى كهرباء منن خلال المفاعلات النووية إلى دورتين هما الدورة الابتدائية والدورة الثانوية.
- الدورة الابتدائية يكون بداخلها قضبان اليورانيوم.
- وتكون هذه الدورة مغلقة ولا يخرج منها الماء.
- وبالتالي يبقى الماء الملوث بالإشعاع بداخل الدورة الابتدائية.
- بينما الدورة الثانوية لا يكون بداخلها قضبان اليورانيوم.
- حيث ينتم بها تكوين البخار والجدير بالذكر أن كلا من الدورة الابتدائية.
- والدورة الثانوية يتم الربط بينهما بواسطة مبدل حراري.
- حيث يقوم هذا المبدل الحراري بنقل المياه من الدورة الابتدائية إلى الدورة الثانوية.
- وتتم عملية النقل بدون أن يختلط المياه بين الدورتين.
كفاءة المحطة الحرارية
- إن فكرة عمل المحطة الحرارية تعتمد على دورة كارنوالتر وديناميكية التي يمكن من خلالها تحديد كمية الكهرباء التي تنتج منها.
- ولكن هذه الدورة تسبب فقد كمية كبيرة من الطاقة الحرارية، بدون فائدة لا يتم تحويلها إلى كهرباء.
- حيث أن 36% من الطاقة الحرارية التي يتم إنتاجها يتم فقدها في الهواء بدون الحصول على كهرباء من خلالها.
- ولكن يمكن من خلال مولد مشترك استغلال هذه الطاقة الحرارية التي تخرج بدون فائدة في الحصول على الكهرباء.
- وتعد عملية استخدام مولد مشترك من العمليات التي تتسبب في رفع كفاءة المحطة الحرارية بنسبة 70% إلى 80%.
شاهد أيضًا: بحث عن كيفية الوقاية من مخاطر الكهرباء على الأطفال