محطات توليد الطاقة الكهربائية
تعريف محطة توليد الطاقة:
محطة توليد الطاقة هي منشأة تُنتج الطاقة الكهربية حيث يتم تحويل الطاقة( الحرارية أو مائية أو ريحية.....) المستخدمة في المحطة إلى طاقة حركة لتشغيل المولد الكهربي الذي يعتبر العنصر الرئيس الذي تعمل كل عناصرالمحطة من أجل تشغيله.
تعريف المولد الكهربائي:
المولد الكهربائي
هو جهاز ميكانيكي يحول الطاقة الحركية إلى طاقة كهربائية بوجود مجال مغناطيسي. ويعمل المولد الكهربائي على مبدأ الحث الكهرومغناطيسي والذي هو الأساس في توليد التيار الحثي. وقد تطورت صناعة المولدات الكهربائية كثيراً من حيث إنتاج التيار الحثي المقوُم إلى درجة عالية جداُ، ويُوجه المولد الكهربائي التيار الكهربائي للتدفق خلال دائرة كهربائية خارجية، كما أن مصادر المولد الكهربائي عديدة منها ما هو محرك متردد ومنها التوربينات التي تستخدم المحركات البخارية في عملها، أو عن طريق تساقط المياه في التوربينات والتي تعرف بالطاقة المائية، أو بمحركات الاحتراق الداخلية، أو توربينات الرياح، أو مرفق اليد، أو الهواء المضغوط، أو أي مصدر آخر من مصادر الطاقة الميكانيكية. المولدات الكهربائية تغذي جميع الشبكات الكهربائية تقريبًا.
انواع محطات توليد الطاقة الكهربائية
تنقسم أهم محطات توليد الطاقة الى :
1.محطة طاقة مائية. centrale hydraulique.
2.محطة طاقة حرارية.centrale thermique.
3.محطة طاقة شمسية.centrale panosoléie.
4.محطة طاقة الرياح. centarle Éolienne .
5.محطة طاقة امواج البحر.
6.محطة نووية.Nucléaire centrale
1.محطة طاقة مائية. centrale hydraulique.
في هده المحطة يتم تحويل طاقة الوضع التي تختزنها المياه في المناطق المرتفعة كأعالي السدود والشلالات إلى طاقة حركية لتدير توربين مائي والذي بدوره يدير المولد الكهربائي.
كما هو موضح في الصورة أسفله:
كما هو موضح في الصورة أسفله:
تتألف محطة توليد الكهرباء المائية بصورة عامة من الأجزاء الرئيسية التالية.
1. مساقط المياه .
وهو عبارة عن أنبوب كبير أو أكثر يكون في اسفل السد أو من أعلى الشلال إلى مدخل التوربينة وتسيل في المياه بسرعة كبيرة . يوجد سكر في أوله (بوابة) (VALVE) وسكر آخر في آخره للتحكم في كمية المياه التي تدور التوربينة . تجدر الإشارة الى أن السدود وبوابات التحكم وأقنية المياه الموصلة للأنابيب لمائلة تختلف حسب كمية المياه وأماكن تواجدها .
2. التوربين Turbine.
تكون التوربينة والمولد عادة في مكان واحد مركبين على محور رأسي واحد . يركب المولد فوق التوربينة . وعندما تفتح البوابة في اسفل الأنابيب المائلة تتدفق المياه بسرعة كبيرة في تجاويف مقعرة فتدور بسرعة وتدير معها العضو الدوار في المولد حيث تتولد الطاقة الكهربائية على أطراف هذا المولد .
3. أنبوبة السحب canale de sortie.
بعد أن تعمل المياه المتدفقة في تدوير التوربين فلا بد من سحبها للخارج بسرعة ويسر حتى لا تعوق الدوران . لذا توضع أنابيب بأشكال خاصة لسحبها للخارج السرعة اللازمة.
4. المعدات والآلات المساعدة.
تحتاج محطات التوليد المائية آلي العديد من الآلات المساعدة مثل المضخات والبوابات والمفاتيح ومعدات تنظيم سرعة الدوران وغيرها .
2.محطة طاقة حرارية.centrale thermique.
و هي التي يتم فيها تحويل الطاقة الحرارية - والتي غالبا ما تنتج عن احتراق وقود- إلى طاقة حركية دورانية لتوليد الكهرباء ، و هذا النوع من المحطات هو الغالب على مستوى العالم .
تقسم المحطات الحرارية الى :
محطات بخارية : تستخدم التوربين البخاري
محطات احتراق داخلي :تستخدم التوربين الغازي
محطات مفاعلات نووية: تستخدم الوقود النووي يورانيوم..
محطات الحرارة الأرضية: تستخدم الطاقة الحرارية الأرضية.
محطات المخلفات: تستخدم المخلفات الصناعية كوقود.
إحدى محطات توليد الطاقة الكهربائية باستخدام الطاقة الحرارية الأرضية في أيسلاندا.
في الصورة أسفله تخطيط لاحدى المحطات الحرارية والتي تستعمل الفحم (charbon) لتسخين المياه.
3.محطة طاقة شمسية.centrale panosoléie.
تستخدم فيها الخلايا الشمسية لتحويل أشعة الشمس مباشرة إلى كهرباء، وقد تحتاج هذه الطريقة إلى تحويل التيار إلى تيار متردد لنقله إلى المستهلك، ولكنها تتميز بعدم وجود أجزاء ميكانيكية وسيطة لتحويل الطاقة.
هناك أنواع أخرى لمحطات الطاقة الشمسية كتجميع أشعة الشمس لتسخين الماء ثم استغلال نفس فكرة المحطات الحرارية لتدوير المولد الكهربائي.
وهناك محطات البرج المركزي التي تستخدم المرايا لتجميع أشعة الشمس وتسخين الهواء والذي بدوره يرتفع إلى أعلى في برج يحتوي على المولدات الكهربية التي تعتمد على هذا الهواء الساخن في الدوران كما تستطيع حفظ هذه الحرارة في مادة كالصوديوم لاستغلالها في توليد الطاقة حال غياب الشمس.
4.محطة طاقة الرياح. centarle Éolienne .
يمكن استخدام طاقة الرياح في المناطق التي تتمتع برياح سريعة و قوية لتدوير طواحين الهواء و التي بدورها تستخدم في توليد الطاقة الكهربية. يميز هذه الطاقة أنها نظيفة تماما و لا ينتج عنها أي تلوث و لكن يعيبها أنها بحاجة إلى مساحات واسعة و أن أماكن استغلال طاقة الرياح محدودة و بعيدة.
5.محطة طاقة امواج البحر.
مبدأ العمل:
لتوليد الكهرباء تقوم محطات طاقة الأمواج باستخلاص الطاقة الحركية لمياه البحار والمحيطات والاستفادة منها في تدوير عنفة.
إن الرياح و تقلب الضغط تحت سطح الماء هما العاملان الأساسين في نشوء الأمواج ولكن كثافة هذه الأمواج تتغير من منطقة لأخرى من المسطحات المائية ,في بعض الأماكن من المحيطات تكون الأمواج منتظمة وذات طاقة كبيرة.
تقام الأبحاث من أجل تطوير هذه المحطات,ولقد قدر العلماء الطاقة التي يمكن توليدها من الأمواج بـ مليوني ميغا واط وهو ما يزيد عن ضعفي الطاقة المولدة حالياً في العالم.
و تعتبر هذه المحطات أحد أنواع محطات توليد الطاقة المتجددة وهي عديمة الانبعاثات وهي تختلف كليا عن طاقة المد والجزر.
كما تختلف هذه التقنية المتجددة عن التقنيات المتجددة الريحية وذلك بسببٍ رئيسي وهو أن كثافة الماء أكثر بـ 800 مرة من كثافة الهواء مما يجعل كثافة طاقة الأمواج أكثر بعدة أضعاف من كثافة طاقة الرياح.
أنواع هذه المحطات:
تصنف هذه المحطات عادة حسب الطريقة التي تتبعها في استخلاص طاقة الأمواج ويمكن أن تصنف أيضاً وفقاً لمكان التوضع أو وفقاً لطريقة الربط مع الشبكة حيث أن الأنطمة التي تركب بعيداً عن الشاطئ تناسب المياه العميقة ذات الأعماق التي تتجاوز الـ 40 متر.
تتشارك محطات طاقة الأمواج بأن الجزء المتحرك منها يجب أن يكون قريب من سطح الماء “أي بالقرب من الأمواج“.
ويوجد العديد من هذه المحطات نذكر منها:
جهاز تخميد الأمواج
يركب بشكل متعامد مع مسار الأمواج ويمتص طاقة الموجة وهذه الأجهزة مناسبة للاستعمال الشاطئي أو في الأماكن القريبة من الشاطئ وقد تم مأخراً تطوير نماذج من هذه الأجهزة قادرة على الطفو لتناسب التركيب البعيد عن الشاطئ “التركيب في عرض البحر.
أجهزة العمود ذو منسوب الماء المتغير “Oscillating Water Column”:
تشبه جهاز تخميد الأمواج وفيها يدخل الماء عبر فتحة تحت سطح الماء إلى حجرة ذات تحوي على هواء ونتيجة لحركة الامواج يرتفع منسوب الماء.
أو ينخفض داخل الحجرة كأنها بسطون يجبر الهواء على الحركة عبر فتحة موصلة إلى توربين ليقوم الهواء بتدويره وتوليد الكهرباء.
- الأجهزة ذات الرأس النقطي الطافي “Point Absorber”
تشابه مزارع هذه الأجهزة مزارع سنابل القمح التي تتحرك مع هبوب الهواء عليها إلى الأمام والخلف.وتتألف من رأس طافي مربوط إلى ساق يصل هذا الرأس إلى مكابس هدروليكية موجود في الجزء الاخير وهو الجذر والذي يحتوي على فتحات لدخول ماء البحر عندما يتحرك الرأس يتحرك معه الساق الذي يقوم بدوره بتحريك المكابس التي تضخ مياه البحر من الفتحة وعن طريق أنابيب إلى الشاطئ ومن ثم إلى عنفة مركبة على الشاطئ.
- أفاعي البحر” المخمدات ” “Attenuators”Or “Pelamis”:
هي عبارة عن هياكل طافية طويلة متعددة الأسطوانات موصلة مع بعضها بواسطة مفاصل موصلة إلى مضخات هيدروليكية وتوضع هذه الأجهزة على التوازي مع حركة الأمواج ,إن اختلاف مطال الموجة على طول الجهاز يسبب انثناءات في مناطق اتصال هذه الاسطوانات “المفاصل” والتي تؤدي بدورها إلى عمل المضخات الهيدروليكية.
إن كل جهاز من هذه الأجهزة يحوي على ثلاث وحدات وليد تعطي استطاعة مجموعها 750 كيلو وات.
إن كل جهاز من هذه الأجهزة يحوي على ثلاث وحدات وليد تعطي استطاعة مجموعها 750 كيلو وات.
- الأجهزة العائمة “تنانين البحر” “Overtopping Devices” :
تحوي على خزان يملئ بواسطة الامواج القادمة لتصل مياهه إلى مستوى اعلى من المستوى الوسطي لمياه المحيط وبعد ارتفاع مستوى الماء في هذا الخزان يعود الماء بفعل الجاذبية الأرضية إلى المحيط عن طريق فتحات تحوي على عنفات مائية.
وتركب هذه الأجهزة على الشواطئ ويوجد منها أجهزة حديثة تسمى الأوعية البحرية تركب في عرض البحر.
وتركب هذه الأجهزة على الشواطئ ويوجد منها أجهزة حديثة تسمى الأوعية البحرية تركب في عرض البحر.
6.محطة نووية.Nucléaire centrale
المحطة النووية هي موقع صناعي لإنتاج الحرارة عبر الانشطار النووي للأنوية الذرية وذلك لاستعمالها لإنتاج الكهرباء وهذا الاستعمال هو الرئيسي في مجال استخدام الطاقة النووية المدنية.
تتكون المحطة النووية من أحد أو عدة مفاعلات نووية التي تتراوح قوتها من بضع إلى آلافالميغاوات (1500 ميغاوات في بعض المفاعلات ).
في 2009 قدرت عدد المفاعلات المنتجة للطاقة 439 في 31 بلداً منتجة ما يقارب ال 14% من الطاقة الكهربائية في العالم.
في 2009 قدرت عدد المفاعلات المنتجة للطاقة 439 في 31 بلداً منتجة ما يقارب ال 14% من الطاقة الكهربائية في العالم.
هناك حزمة الوقود 50 سم النووية هده الزمة ستوفر ما يكفي من الكهرباء اللازمة لتشغيل 100 منزل لمدة سنة واحدة.
هدا النوع من المحطات تستخدام اليورانيوم لإنتاج الحرارة، والذي يستخدم بعد ذلك لتحويل المياه إلى بخار. 92 عنصر الدي يشكل الأرض .اليورانيوم هو احدهم يحتوي على ذرات أكبر، وبالتالي فمن جوهرها أن لديه أكثر من فرصة الانقسام.
هده كرية وقود نووي بسيطة يمكن أن تزود متوسط استهلاك المنزل لمدة ستة أسابيع.
أتمنى أن أفيدك بهدا الموضوع
والى موضوع جديد ان شاء الله
والحمد لله رب العالمين.
لا تنسى. لايك لصفحتي على الفيسبوك لتتوصل دائما بالجديد.
لا تنسى. لايك لصفحتي على الفيسبوك لتتوصل دائما بالجديد.