مقدمه ای بر تولید برق در ایران
1-1 انواع نیروگاههای تولید برق :
در میان پرکار برد ترین و مهمترین نیروگاههای متداول در جهان و ایران ، می توان از نیروگاههای حرارتی نام برد . این نوع نیروگاهها ، مبدل هایی هسنتد که انرژی نهفته در سوخت های جامد ، مایع ، گازی و یا سوخت های هسته ای را به انرژی برق تبدیل می کند .
نیروگاههای حرارتی ، طیف وسیعی از نیروگاهها را در برمی گیرند که از آن جمله می توان به نیروگاههای بخاری ، گازی ، چرخه ترکیبی ، دیزلی و هسته ای اشاره نمود . نوع بسیار متداول نیروگاههای حرارتی ، نیروگاههای بخاری می باشد . در این نوع نیروگاه با مشتمعل شدن سوخت های فسیلی ، آب سیکل ، تبدیل به بخار می شود .سپس انرژی بخاری تولیدی ، سبب چرخش توربین و در نهایت ، تولید انرژی برق می گردد . تفاوت اساسی نیروگاههای گازی با بخاری در آن است که سیال سیکل توربین گازی ، هوای محیط می باشد . اما نیروگاههای سیکل ترکیبی , متشکل از واحدهای گازی و بخاری می باشند که در آنها به منظور افزایش بازده کل حرارتی و بازیافت بخشی از انرژی باقی مانده در گازهای خروجی از توربین های گازی ، این گازها را به یک دیگ بخار بازیاب هدایت می کنند . بخار حاصل از این طریق ، توربین بخاری را به گردش در می آورد . از مهمترین نیروگاههای حرارتی می توان به نیروگاههای هسته ای ( اورانیم غنی شده ، پلوتونیم و … ) بخار با انرژی نهفته بسیار زیادی تولید می شود . با استفاده از انرژی بخار تولید شده ، توربین بخاری به چرخش در می آید و در نهایت انرژی الکتریکی تولید می شود .
در نیروگاههای برق آبی ، عامل و سیال واسطه ، جریان آب یا انرژی پتانسیل آب پشت سدها و آب بند ها است . نیروگاههای جریان رودخانه ای و نیروگاههای برق آبی از این نوع نیرگاهها هستند . از انرژی موجود در جریان آب رودخانه ها می توان در چرخاندن پرهای یک توربین آبی برای تولید انرژی مکانیکی ( و پس از آن تولید الکتریکی توسط ژنراتورها ) بهره جست . همچنین با ایجاد سدها و ذخیره سازی آب رودخانه در پشت این سدها می توان می توان از انرژی پتانسیل نهفته درآب پشت سد ( برای به چرخش در آوردن توربین ها ) نیز استفاده نمود .
در حال حاضر نیروگاههای حرارتی ، بیشترین سهم را در تولید و تامین انرژی برق مورد نیاز صنعت را بر عهده دارند . البته کشورهایی وجود دارند که سهم تولید انرژی نیروگاهای برق آبی آنها قابل توجه و یا حتی بیشتر از تولید نیروگاههای حرارتی است که در این میان ، می توان از کشورهای نروژ ، پرتغال ، سوئیس ، اتریش ، آلبانی ، کانادا ، برزیل و برخی دیگر از کشورهای آمریکای جنوبی نام برد
علاوه به نیروگاههای بخاری ، هسته ای ،گازی ، سیکل ترکیبی . آبی که کاربرد بیشتری دارند ، می توان انواع زیر را نام برد :
نیروگاههای دیزلی :
در این نوع نیروگاهها، نیروی محرکه ژنراتور یک موتور درو نسوز دیزلی است . امروزه از نیروگاه دیزلی به عنوان یک نیروگاه پایه ، کمتر استفاده می شود و بیشتر برای مواقع اضطراری و احتمالا برای حداکثر شبکه استفاده می گردد در حالیکه در مناطقی از ایران که به شبکه سراسری وصل نیستند ، از نیروگاههای دیزلی هم که قدرت تولیدی آنها معمولا تا 5000 کیلو وات می باشد ، استفاده می شود.
نیروگاه تلمبه ذخیره ای :
در بعضی از مناطق که شرایط جغرافیایی مناسبی وجود داشته باشد ، از مبادله آب بین دو منبع در سطوح مختلف ، می توان انرژی مورد نیاز را برای چرخاندن توربین ها ایجاد نمود . در این نوع نیروگاهها ، آب از منبع در سطح پائین ( که می تواند یک دریاچه باشد ) توسط پمپ هایی در ساعاتی از روز که مصرف انرژی الکتریکی پائین است به منبع بالایی فرستاده می شود . سپس در مواقعی که به انرژی الکتریکی نیاز است ، از منبع بالایی آب را توسط لوله هایی به روی پره های یک توربین آبی هدایت می کنند و بدین ترتیب انرژی الکتریکی تولید می شود .
نیروگاه خورشیدی :
یکی از آرزوهای بزرگ بشر ، کاربرد انرژی خورشیدی به عنوان یک منبع لایزال برای مصارف بزرگ بوده است . اشکال بزرگ در کاربرد انرژی خورشیدین متمرکز نبودن ، تناوبی بودن و ثابت نبودن مقدار انرژی ، و پائین بودن شدت تشعشع می باشد . به خاطر دانسیته پائین انرژی ، سطح لازم برای کسب انرژی قابل توجه ، بزرگ خواهد شد و به خاطر تناوبی بودن و ثابت نبودن مقدار آن ، معمولا برای انرژی خورشیدی ، یک منبع ذخیره انرژی کسب شده مورد نیاز است . همچنین به دلیل متمرکز نبودن انرژی خورشیدی ، احتیاج به تجهیزاتی برای متمرکز ساختن آن می باشد .
انرژی خورشیدی را می توان در موارد زیر مورد استفاده قرار داد . تامین انرژی هایی کم مثل گرمایش و سرمایش ساختمان ، پختن غذا ، گرم کردن آب ، استرلیزه کردن وسایل بهداشتی خشک کردن محصولات کشاورزی ، شیرین کردن آب ، تولید سوخت های شیمیایی ، احتراق مواد آلی ، تولید گاز هیدروژن ، تولید الکتریسیته به روش فتوولیتک ( باطری خورشیدی ) ، تولید بخار آب برای به چرخش در آوردن یک توربین بخار و تولید الکتریسیته و موارد دیگر .
نیروگاه بادی :
بادهای محلی و موسمی ، حامل مقدار زیادی انرژی می باشند که مقدار آن بستگی به سرعت باد دارد . بعلاوه هر قدر سطح برخورد باد با یک جسم ، بیشتر باشد. انرژی بیشتری را میتوان به آن جسم منتقل نمود . بنابراین ، کسب انرژی قابل توجه از باد ، علاوه بر مناسب بودن سرعت باد ، به سطح بزرگ تماس با باد نیز وابسته است . استفاده از انرژی باد برای مصارف محدود و محلی مناسب است ، ولی به دلایل محدود بودن مقدار این انرژی ، ثابت نبودن ، مقدار تناوبی بودن آن و نیز محلی بودن ، نمی توان از انرژی باد به عنوان یک منبع تولید عمده انرژی برای آینده یاد نمود . امروزه در مناطقی که یک متوسط وزش باد ثابت دارند و سرعت باد در آنجا مناسب است . با نصب توربین های بادی ، انرژی الکتریکی تولید می شود . همچنین با تولید باد مصنوعی از طریق تابش خورشیدی بر روی سطح گسترده سیاه رنگ و متمرکز کردن باد ایجاد شده بر روی پره های توربین بادی نیز انرژی الکتریکی قابل ملاحظه ای تولید می شود .
5-نیروگاههای زمین گرمایی :
یکی از منابع انرژی که به مقدار زیادی در دسترس می باشد ، انرژی زمین گرمایی ( ژئوتر مال – انرژی گرمایی داخل زمین ) است که به دو روش قابل بهره برداری می باشد .
الف) استفاده از بخار آب به صورت داغ و خشک که به طور طبیعی در زیر پوسته زمین وجود دارد .
ب) ایجاد مصنوعی بخار ، به وسیله عبور آب از روی سنگ های داغ زیر زمینی که دارای درجه حرارت زیاد و نزدیک به نقطه ذوب هستند ( این موضوع با توجه به این نکته است که در بعضی از نقاط زیر پوسته زمین در عمق 5 تا 6 کیلومتری می توان به درجه حرارت های تا 3000 درجه هم رسید . )
هم اکنون نیرگاههای متعددی از این انرژی در هردو روش الف و ب مورد استفاده قرار می گیرند .
6 – نیرگاههای آبی با امواج دریا :
امواج دریا به دلیل بالا و پائین رفتن مداوم و تحرک زیاد و ایجاد اختلاف ارتفاع های که گاه به چندین متر هم می رسد ، حاوی مقدار زیادی هستند . البته این انرژی به صورت پراکنده در سرتاسر سطح آب به وجود می آید . بنابراین به وسیله تجهیزات بخصوص ( که سطح بزرگی از آب را مایع می پوشانند ) می توان مقداری از این انرژی را کسب نمود و در تولید انرژی الکتریکی مورد استفاده قرار داد. البته استفاده از این انرژی هنوز در مراحل تحقیقاتی و آزمایشی خود می باشد .
- نیروگاه آبی جذر مدی :
در دریاها به خاطر چرخش ماه به دور زمین ، روزانه دوبار جذر و دوبار مد به وجود می آید . اختلاف ارتفاع آب در حالت جذر مد در هر نقطه بستگی به وضع قرار گرفتن ماه ، زمین و خورشید دارد و بزرگترین اختلاف ارتفاع آب در حالت جذر و مد ، معمولا در اوایل پائیز به وجود می آید برای آنکه بتوان از انرژی جذر مد استفاده نمود ، باید یک خلیج ( یا یک دریاچه مصنوعی ) را توسط سدی از دریا جدا نمود و در هنگام جذر مد از جریان آبی که متناوباً بین این دو منبع ایجاد می شود ، برای چرخاندن پره های یک توربین ( و نهایتاً تولید نیروی الکتریسته ) استفاده کرد . با توجه به محدودیتهای جغرافیایی در رابطه با استفاده از نیروی جذر و مد از این روش نمی توان به عنوان یک منبع عمده تولید انرژی در همه جا استفاده نمود .
– چند نوع نیروگاه دیگر :
البته در کشورهای ما ، بعضی از این نیروگاهها متداول هستند که شامل نیروگاههای بخاری ، گازی ، سیکل ترکیبی ، دیزلی ، آبی و بادی می باشند .
در این فصل بر آنیم تا به منظور آشنایی هرچه بیشتر با سیستم های تولید انرژی در ایران نگاه سریعی به وضعیت تولید انرژی توسط نیرگاهها و عرضه آن به مصرف کنندگان داشته باشیم .
1-2 عرضه و تقاضای انرژی برق
سالانه میزان رشد تقاضای انرژی برق در کشور ما ، رشد صعودی دارد . با توجه به تنوع مصرف کنندگان شبکه های برق از این قبیل مصارف خانگی ، صنعتی ، کشاورزی ، عمومی و … میزان رشد برای مصرف برق برای هر کدام ، متفاوت می باشد . همچنین این نوع تقسیم بندی مصرف کنندگان را می توان از نظر مقدار مشترکان و در صد مصرف آنها مورد بررسی قرار داد. در جدول (1-1) این تقسیم بندی برای سال 1381 همرا با مقایسه وضعیت مصرف در سال 1380 مشخص می شود که در این سال ، از تعداد 17153 هزار مشترک صنعت برق ، اکثریت بزرگی شامل 8/83 درصد مشترکان را مصرف کنندگان خانگی تشکیل داده اند .