با توجه به اینکه انرژی برقی یکی از اساسی‌ترین نیازهای زندگی محسوب میشود، تولید آن به کمک نیروگاه‌های مختلفی انجام میشود. کارخانه تولید برق حرارتی یکی از انواع کارخانهها است که به کمک حرارت و سوخت برق مورد نیاز را تامین می‌کند. تولید برق نیروگاه حرارتی یکی از رایج‌ترین شیوه‌های تولید این انرژی محسوب میشود. به طور دقیق‌تر منظور از نیروگاه حرارتی، کارخانههای تولید برقی است که به کمک زغال سنگ فعالیت می‌کنند. در ادامه این مطلب به بررسی دقیق نیروگاه‌های حرارتی، انواع آنها و قیمت برق نیروگاه حرارتی می‌پردازیم.
معرفی نیروگاه حرارتی
واضح است که برق نیروگاه حرارتی به کمک حرارت و گرما تولید میشود. به عبارتدیگر در این نوع نیروگاهها انرژی گرمایی که وجود دارد به کمک توربین‌ها تبدیل به انرژی حرکتی میشود. سپس به کمک ژنراتور این انرژی حرکتی به نیروی الکتریکی تبدیل خواهد شد. گرما و حرارت مورد نیاز به کمک سوخت‌های فسیلی مختلفی همچون زغال سنگ تولید میشود. این انرژی به صورت گاز و بخار به توربین‌ها خواهد رسید و پس از برخورد با پرههای توربین منجر به چرخش آن میشود.
با توجه به اینکه این مدل نیروگاهها به کمک سوخت‌های فسیلی فعالیت می‌کنند، جز نیروگاه تجدیدپذیر نیستند. در تولید این انرژی الکتریکی علاوهبر زغال سنگ از مواد دیگری همچون گازوئیل، مازوت، گاز طبیعی، انواع سوخت جامد، مایع و گاز نیز، می‌توان استفاده کرد. عملکرد نیروگاهها به گونه‌ای است که به کمک یک سیکل قدرت به انرژی حرارتی تبدیل شده و پس از تبدیل به انرژی مکانیکی، انرژی الکتریکی را تولید می‌کنند.
در کشور ما برق نیروگاه حرارتی ۸۰ درصد کل تولید برق را شامل میشود. این شیوه تولید برق برخلاف نیروگاه آبی وابسته به شرایط اقلیمی نیست؛ بااینحال آسیب‌های زیادی به محیطزیست وارد می‌کند. البته قیمت این نوع برق در مقایسه با قیمت برق سبز یا تجدیدپذیر مقرونبهصرفهتر خواهد بود.
انواع نیروگاه حرارتی
توجه داشته باشید که این مدل کارخانههای تولید برق شامل سیکل‌های قدرت متفاوتی می‌شوند. به طورکلی این سیکل‌های قدرت شامل سیکل دیزلی، سیکل گازی، سیکل بخاری و سیکل برایتون و رنکین می‌شوند. در ادامه مطلب به بررسی جداگانه برخی از سیکل‌های تولید برق نیروگاه حرارتی می‌پردازیم.
سیکل گازی
عملکرد سیکل‌های گازی به گونه‌ای است که هوا به کمک یک کمپرسور فشرده میشود و همراه با مقداری سوخت که در تانک ذخیره شده، و سپس به عنوان منبع تغذیه به سمت توربین گازی هدایت میشود. در توربین گازی محفظه احتراقی وجود دارد که شبیه به محفظه احتراق موتور ماشین‌ها عمل می‌کند.
با ورود سوخت و هوای فشرده به این محفظه، عمل اشتعال رخ می‌دهد. پس از ایجاد احتراق و رسیدن دما به میزان مدنظر، گازی که ناشی از احتراق است، با دمای زیادی وارد توربین‌ها خواهد شد. پس از به حرکت درآمدن پرههای توربین، انرژی گرمایی به انرژی حرکتی تبدیل خواهد شد.
سیکل بخاری
تولید برق نیروگاه حرارتی در سیکل‌های بخاری به گونه‌ای است که آب را در یک بویلر و با دمای زیادی گرم می‌کنند. این دما باید تا حدی بالا برود که آب تبخیر شده و به صورت بخار به سمت توربین هدایت بشود. پس از ورود بخار به توربین‌ها انرژی حرارتی به حرکتی تبدیل میشود و شفت ژنراتور که متصل به توربین‌ها است به تولید انرژی الکتریکی می‌پردازد.
هر مقدار بخاری که از توربین‌ها خارج شود، وارد کندانسور شده و عمل میعان انجام خواهد شد. پس از میعان آب به دست آمده را به کمک پمپ از کندانسور خارج می‌کنند. در مسیر خروج آب از کندانسور پالایش‌های مختلف روی آن صورت می‌گیرد تا به شرایط مناسب برای استفاده مجدد برسد.
سیکل ترکیبی
کارخانه تولید برق سیکل ترکیبی، از نیروگاه‌های بخاری و گازی تشکیل میشود؛ به صورتیکه ابتدا در مسیر توربین گاز قرار گرفته و سپس به سمت توربین بخار می‌روند. در این مدل کارخانه تولید برق نخست هوا به کمک کمپرسور فشرده میشود و همراه با سوختی که در تانک سوخت قرار دارد به عنوان تغذیه به سمت توربین گازی و محفظه احتراق می‌رود.
سپس فرایندی مشابه با محفظه احتراق در نیروگاه گازی رخ می‌دهد؛ با این تفاوت که در کنار آن فرایند تبخیر آب نیز، پیش می‌رود. همانطور که اشاره کردیم دمای زیاد منجر به تبخیر آب داخل لوله‌ها شده و این بخار به سمت توربین هدایت میشود. باید توجه داشت که بخشی از این بخار برای آببندی توربین مجدداً برمی‌گردد؛ بااینحال بخاری که به توربین‌ها وارد شود، منجر به تولید برق میشود.
قیمت برق نیروگاه‌های حرارتی
نکته قابل توجهی که در تولید برق نیروگاه حرارتی وجود دارد میزان سوخت مصرف شده است. در واقع برای هر کیلووات ساعت تولید برقیکه در این کارخانه برق انجام میشود، یک سوم متر مکعب سوخت فسیلی سوزانده میشود. با توجه به این موضوع هرچه مشترکان مصرف برق بیشتری داشته باشند میزان هزینهای که بابت این انرژی الکتریکی می‌پردازند نیز، بیشتر خواهد بود.
توجه داشته باشید که قیمت برق نیروگاه حرارتی براساس میزان ارز تعیین میشود. به طورکلی با محاسبه این برق با دلار ۵۰ هزار تومانی تولید هر کیلووات ساعت برق نیروگاه حرارتی، هزینهای معادل ۷ هزار تومان خواهد داشت. در صورتیکه قصد خرید برق از نیروگاه حرارتی را دارید می‌توانید از شرکت انرژی پاک اقدام خرید کنید.
مزایا و معایب کارخانه تولید برق حرارتی
کارخانههای تولید برق حرارتی هزینه اولیه اقتصادی‌تری دارند و برای شروع نسبت به سایر کارخانه برق مقرونبهصرفهتر هستند. همچنین در مقایسه با نیروگاه‌های برق آبی به فضای کمتری نیاز دارند و نگهداری آنها نیز آسان‌تر است. همچنین با توجه به اینکه سوخت اصلی زغال است، تهیه مواد اولیه برای این نیروگاهها بسیار ارزان‌تر خواهد بود. این مدل کارخانههای تولید برق هر جاییکه خطوط انتقال و آب وجود داشته باشند، قابل احداث خواهند بود.
در کنار این مزایا تولید برق نیروگاه حرارتی معایبی نیز به همراه دارد؛ از جمله این معایب می‌توان به هزینه کار بالای نیروگاه اشاره کرد. همچنین این کارخانههای برق، آلودگی هوای بسیار زیادی به همراه دارند و یکی از عوامل اصلی گرم شدن زمین محسوب می‌شوند. بهرهوری این نیروگاهها نیز کمتر از ۳۰ درصد است. علاوهبر این موارد آب گرم تولید شده در این کارخانههای تولید برق در محیطزیست و زندگی آبزیان تاثیر منفی می‌گذارد.
جمع‌بندی
به طورکلی برق نیروگاه حرارتی به کمک گرما تولید میشود و عامل اصلی تولید این گرما سوخت‌های فسیلی همچون زغال سنگ هستند. این نیروگاه‌های حرارتی انواع مختلفی دارند که شامل سیکل گازی، سیکل بخاری و سیکل ترکیبی می‌شوند. هزینه اولیه و تولید این کارخانههای تولید برق نسبتا مقرونبهصرفه است؛ بااینحال اثرات سوء و معایبی نیز، به همراه دارد.
