مقاله نیروگاه و روشهای تولید برق

[spow 44,195]

هر يك از اتاق هاي كنترل دارای سيستم تهويه مطبوع مي باشد اين سيستم دماي اتاق هاي كنترل را در بهترين شرايط ممكن يعني 23 تا 25 درجه سانتيگراد قرار مي‌دهند.

 

 

سيستم GTCMPS 94

سيستم كنترل، نظارت و حفاظت در توربين V94.2كه از اين پس به اختصار GTCMPS 94 ناميده خواهد شد Turbine control Monitoring & Portection System 94) (Gas

سيستم الكترونيكي GTCMPS 94 يك سيستم كنترل توزيع شده DCS ميكروپروسسوري مي باشد. كه وظايف آن در مقابل توربين ANSALDO V94.2 به شرح زير است :

وظايف كنترلي

وظايف كنترلي عبارتند از مجموعه اهداف و اعمال آنالوگ و ديجيتال بر روي فرآيند به نحوي كه متغيرهاي سيستم در سطح مطلوب باقي بمانند. اين وظيفه در دو كابينت Cjp02 , Cjp01 گنجانده شده است.

وظايف نظارتي

وظايف نظارتي اين امكان را به بهره بردار مي دهد تا بطور دستي وظايف كنترلي و حفاظتي را دنبال كرده و شرايط اوليه آنها را تعريف كند و بطور مدام اعمال در حال اجرا (اتوماتيك) را دنبال نمايد. علاوه بر اين بهره بردار مي تواند اطلاعات مرتبط با وضعيت فرآيند و تجهيزات را در اختيار داشته باشد اين وظيفه در كابينت Cjp03 گنجانده شده است. البته دستگاه لرزش سنج (vibro Meter) مدل VM600 كه جز سيستم هاي حفاظتي است در اين تابلو قرار گرفته است.

 

 

وظايف حفاظتي

به مجموعه عملياتي گفته مي شود كه جهت جلوگيري از شكل گيري وضعيت هاي بحراني (خطرناك) براي تجهيزات و كل نيروگاه و نگهداري سيستم در موقعيت مناسب (ايمن) از وظايف حفاظتي GTCMPS 94 مي باشد. اين وظيفه در كابینت Cjp04 گنجانده شده است.

تمامي تجهيزات مورد نياز براي انجام وظايف سيستم Cjp04 در چهار كابينت كنترل و ابزار دقيق با نام Cjp01تا Cjp04 قرار داده مي شوند و اين كابينت ها را در اتاق كنترل محلي LCR (Local control Room) كه در چند متري هر واحد گازي قرار مي گيرد.

اين كابينت ها توسط Plant Bus به قسمت بالاتر سيستم TXP واقع در اتاق كنترل مرکزی CCR (Centeral Control Room) متصل مي شوند. شماي فني كنترل چهار واحد گازي نيروگاه اروميه در صفحه 2و3و4 ضميمه نمايش داده شده است همانطور كه دراين صفحات مشاهده مي كنيد دو عدد Plantbus درشكل وجود دارد كه يكي واحد 1و2 و ديگري واحد 3و4 را به اتاق كنترل مركزي متصل مي كند.

در قسمتهاي بعدي در مورد سيستم كنترل پروسه نحوه توليد و تست كابينت هاي كنترل و ابزار دقيق اشاره خواهيم كرد.

در اتاق كنترل محلي علاوه بر چهار كابينت كنترل و ابزار دقيق دو كابينت ديگر هم وجود دارد كه عبارتند از :

كابينت اول مربوط به Power Supply مي شود كه برق مورد نياز كابينت هاي LCR را تامين مي كند.

كابينت دوم مربوط به كامپيوتر خاصي با نام (Operation Terminal) OT با تجهيزات جانبي چون مونيتور، صفحه كليد، موس و چاپگر آلارم مي باشد كه از terminalbus اتاق كنترل مركزي CCR انشعاب گرفته شده است.

GTCMPS 94 به منظور كنترل تمام اتوماتيك مجموعه توربين گازي و ژنراتور و انجام وظايف اصلي زير طراحي شده است :

- راه اندازي، بهره برداري و Shut- down خودكار

- كنترل راه اندازي (Drive control)

- كنترل سوخت

- اتصال واحد به شبكه

- نظارت (Monitoring)

- حفاظت توربو ژنراتور

تضمين شرايط بهينه عملكرد به نحوي كه سيستم در حداكثر دسترسي و راندمان و حداقل تجهيزات قرار گيرد.

GTCMPS 94 در پردازش، مدارهاي واسط، ارتباطات و منبع تغذیه داراي افزونگي (Redundant) مي باشد كه براي اطمينان از صحت عمل سيستم كنترل GTCMPS به كار مي رود

[spow 44,195]

مدارهای كنترل سیستم های نیروگاه

 

بنا بر تعریف سیستم های كنترل از اجزائی تشكیل شده اند كه در ارتباط با یكدیگر كار خاصی را در جهت هدفی معین انجام می دهند. بنابراین یك واحد نیروگاهی به عنوان یك سیستم تبدیل و تولید انرژی دارای مشخصه های فوق می باشد. هدف ار كار نیروگاه تبدیل انرژی شیمیائی موجود در سوخت به انرژی الكتریكی مورد نیاز جامعه است و در این رابطه ورودی اصلی نیروگاه سوخت و میزان انرژی الكتریكی تولیدی خروجی آن میباشند. ارتباط بین ورودی و خروجی را كار یك نیروگاه گویند.اجزاء اصلی نیروگاه عبارتند از بویلر ،‌ توربین و ژنراتور.

كنترل بویلر - كنترل احتراق - كنترل آب تغذیه - كنترل درجه حرارت - كنترل توربین

 

 

نمایی از نیروگاه توس

 

كنترل بویلر - كنترل احتراق - كنترل آب تغذیه - كنترل درجه حرارت - كنترل توربین

كنترل بویلر

منظور از كنترل بویلر تنظیم شرائط بخار خروحی بویلر از نظر دبی ، فشار و درجه حرارت میباشد. ورودیهای بویلر به طور كلی عبارتند از سوخت ،‌هوا و آب تغذیه كه با توجه به این ورودیها عمده خروجی بویلر درجه حرارت بخار سوپرهیت می باشد.

 

كنترل احتراق

سیگنال اصلی كنترل بویلر (بویلر مستر) بر سه پارامتر مهم بایستی تاًثیر داشته باشد كه عبارتند از سوخت هوا و آب ، و تقدم تاُخر اثر آنها با اهمیت می باشد مثلاً قبل از ورود سوخت ،‌ بایستی هوا به بویلر وارد شده باشد و برای كم كردن بار واحد ابتدا سوخت كم می شود و سپس هوا ،‌ این عمل توسط سیستم محدود كننده ضربدری - Cross limit انجام می شود و سیگنالهای خروجی این سیستم به عنوان نقطه تنظیم Set point حلقه كنترل سوخت و هوا استفاده می شود.

 

برای كنترل سوخت می توان از مدار روبرو استفاده كرد. این سیستم بسیار گران و غیر اقتصادی است و از آن استفاده چندانی نمی شود زیرا فشار سوخت را نمی توانیم زیاد بالا ببریم لذاست كه سوخت را در یك حلقه به گردش درآورده و علاوه بر كنترل فشار (توسط شیركنترل در مسیر برگشت سوخت).

 

اثر اصطكاك استاتیكی مایع سوخت را خنثی نموده و سوخت می تواند بدون تاًخیر در موقع نیاز وارده مشعل شود.

در بعضی موارد سوخت را قبل از گرمكن به مسیر برگشت هدایت نموده تا سوختی كه مصرف نمیشود گرم نشده و در انرژی صرفه جوئی شود. شكل مدار این مسیر بشكل روبرو می باشد. كنترل سوخت برگشتی توسط كنترل والو مربوطه صورت می گیرد كه فرمان این شیر یا از فشار بعد از هیتر صادر می شود و یا از موقعیت والو اصلی مسیر برگشت.

 

در استفاده از سوخت گازی بخاطر حجم زیاد سوخت معمولاً در مسیر برگشت از دو كنترل والو به صورت موازی استفاده می شود.

برای كنترل هوا معمولاً چند مشعل تواماً كنترل می شوند و كنتر موردی وجود دارد كه تمام مشعلها یك جا كنترل شوند.

البته كنترل تك تك مشعلها حالت خوبی به نظر می رسد ولی بخاطر مسائل تكنولوژیكی مقرون به صرفه نمی باشد. به جهت اینكه فشار هوا قبل از مشعلها بایستی ثابت باشد (بدون توجه به تعداد آنها) لذا فشار هدر اندازه گیری شده و فرمان لازم را برای دمپرهای پس از فنها ارسال می دارد.

 

كنترل آب تغذیه

هدف از كنترل آب تغذیه تنظیم دبی آب تغذیه بگونه ای می باشد كه سطح آب درام در تمام شرائط در یك حد مشخصی باقی بماند. یكی از روشها این است كه فشار درام را اندازه گیری كرده با ست پوینت مقایسه شده و به كنترل والو سرعت پمپ (كوپلینگ هیدرولیكی) اعمال شود. از طرفی چون عمل این كوپلینگ كند است از یك حلقه كنترل سریع در داخل یك حلقه كنترل كند استفاده

میشود. در وهله اول كه احتیاج به دبی آب كم داریم كنترل روی والو انجام می گیرد و اگر دبی زیاد نیاز باشد كنترل روی دور پمپ انجام می شود. برای كنترل بهتر از دو والو موازی استفاده می شود كه برای درصدی از بار از والو رنج پائین و برای بقیه بار از والو رنج بالا استفاده می شود. به علت حساسیت و خطاهای اندازه گیری ،‌سیستم كنترل آب تغذیه را پیچیده ترین حلقه های كنترل می باشد كه معمولاً

از مدار كنترل سه عنصری (سطح درام ،‌ فلوی بخار ، فلوی آب تغذیه)‌ استفاده میشود.

 

كنترل درجه حرارت

درجه حرارت بخار خروجی از بلویلر بایستی ثابت باشد شكل عمده ،‌تاًخیر موجود در سیستم است. برای اینكه این تاًخیر را كم كنیم درجه حرارت قبل از سوپرهیتر اندازه گیری می شود تا تغییر در

درجه حرارت خروجی زودتر حدس زده شود چون امكان دارد بخار هنگام عبور از لوله های سوپرهیتر با دمای متفاوت خارج گردد لذا از دو طرف سوپرهیت اندازه گیری درجه حرارت انجام می شود. چون ممكن است كه آب اسپری نتواند درجه حرارت را كنترل كند از سیستم های كمكی استفاده می شود این سیستم ها عبارتند از G.R.FAN و تغییر زاویه مشعلها كه فقط در بویلرهائی كه مشعلها در گوشه های بویلر قرار دارند استفاده می شود و با تغییر زاویه مشعلها انرژی تشعشعی تغییر داده می شود.

 

كنترل توربین

خروجی كنترل شونده در یك توربین دور آن بوده و ورودی كنترل كننده میزان دبی بخار ورودی با كیفیت ثابت (درجه حرارت ،‌چگالی ،‌ …) می باشد. مكانیزم كنترل توربین هیدرولیكی است كه روغن آن توسط پمپ تاًمین می شود. سیستم های هیدرولیكی مینیمم گیر هستند یعنی آن سیستم كنترل كه كمترین فشار روغن كنترل را داشته باشد در كنترل گاورنینگ والوها دخالت می كند.

فرمان والو ورودی توربین از حلقه كنترل هیدرولیك صادر می شود. حلقه كنترل توربین مطابق شكل زیر می باشد. از عوامل مؤثر روی حلقه كنترل فشار قبل از والو می باشد تا در اثر زیاد باز شدن والو افت فشار بیش از حد ایجاد نگردد. سرعت و شتاب توربین بسیار مهم هستند و در حلقه كنترل مؤثر می باشند (حلقه های كنترل سرعت و شتاب). فشار كندانسوز برای توربین محدودیت ایجاد می كند و در كار آن مؤثر است (حلقه كنترل فشار كندانسوز) كنترل بار از عوامل مهم و مؤثر در كار توربین است. درجه حرارت طبقات آخر توربین LP بخصوص موقعی كه توربین بی بار كار میكند بسیار بالا می رود و حتی احتمال ذوب شدن آنها می رود و بایستی بوسیله سیستم كنترلی بتوان با پاشیدن آب آن را خنك كرد.

[spow 44,195]

 

هر واحد نيروگاهي براي كنترل سرعت و قدرت توربين به يك دستگاه گاورنر (Governor) براي تنظيم جريان سیال ورودي به توربين، مجهز مي‌گردد.

 

گاورنرها به 3 دسته تقسيم مي‌شوند:

- گاورنر مكانيكي

- گاورنر الكترومكانيكي

- گاورنر الكترونيكي

در حال حاضر فقط از گاورنر الكترونيكي در نيروگاههاي جديد استفاده مي‌شود و گاورنرهاي مكانيكي و الكترومكانيكي را فقط در نيروگاههاي قديمي مي‌توان پيدا كرد.

 

گاورنرهاي جديد داراي دو قسمت الكترونيكي و هيدروليكي مي‎باشند.

 

1- قسمت الكترونيكي گاورنر

يك كنترل‎كننده الكترونيكي حلقه بسته (close loop) ، مجهز به PLC ، به‌صورت كاملا” دوتايي (Full redundant)، كنترل سيستم را بر عهده مي‌گيرد.

سيگنال‎هاي ورودي اين كنترل‎كننده معمولا" عبارتند از:

- سيگنال آنالوگ سرعت توربين، از خروجي سنسورهاي سرعت توربين (mA20-4)

- سيگنال آنالوگ نشان‎دهنده موقعيت ويكت گيت‌هاي توربين(mA20-4)

- سيگنال آنالوگ نشان‎دهنده توان خروجي ژنراتور (mA20-4)

بر اســــاس سيگنـــــال‎هاي ورودي فــوق و پــردازش آن‌ها در كنتـرل‌كننده PLC، سيگنال خروجــي گـــاورنر الكتـــرونيكي (mA20-4) به شـــير راهنمـــا(Pilot valve) اعمـــال شـــده و با عمــلكرد اين شيـر، فشـــار و دبــي لازم روغـــن براي حركــــت سـرووموتور و دريچه‎هـــاي هـــادي توربيـــن(wicket gates) از طريـق شيـــر كنتـــرل اصـــلي(main valve) گاورنر فراهم مي‎گردد.

كنتـــرل‎كننده فــوق معمولا" به صـورت دوتــايي بـــه عنــوان گاورنــر اصلي و گاورنر پشتيبان در تابلوي كنترل گاورنر قرار مي‌گيرند.

در صـــورت بروز اشكال در گاورنر اصلي(main) ، كنترل سيستم به صورت خودكار، به گاورنر پشتيبان (backup) منتقل مي‎شود.

 

سيستم كنترل گاورنر داراي سه حالت عملكرد به شرح زير است:

- حـــالت كنتــــرل ســـرعت با كنترل‎كننده PID (speed control)

- حالت كنترل مقدار بازشدگي دريچه‎هاي هادي(wicket gate) توربين با كنترل‎كننده تناسبي (‍P)(opening control)

- حالت كنترل توان خروجي ژنراتور با كنترل‎كننده PID (Power control)

 

 

2- قسمت هيدروليكي گاورنر

قســـمت هيدروليكي گاورنر شامل تجهيزات زير مي‎باشد:

- عمــل‎كننده‎هـــاي الكتروهـــيدروليكي براي تبديل سيگنال‎هاي الكتريكي به مقـــادير مكــانيكي متناظر

- تقويت‎كننده هيدروليكي

- واحد تأمين فشار روغن

از اين واحـــد به منظـــور تأميـــن فشـــار روغــــن بـــراي عمــــلكرد سرومــــوتورهاي تـــوربين و نهايتا” باز و بسته شدن ويكت گيت‌هاي توربين استفاده مي‎شود.

سيستم روغـن گـاورنر شامل مخــزن روغن، تانك فشار روغن/هوا(Air Oil Vessel) ، دو دستگاه پمـپ روغـــن گـــاورنر، شيرهاي سولونوئيدي، شير هيدروليكي، سيستم خنك‎كن روغن (شامل دو دستگاه پمپ، كولر و فيلتر دوتايي مربوطه)، تجهيزات كنترل و اندازه‎گيري، لوله‎كشي و غيره مي‎باشد.

برق سيســـتم كنتــــرل گـــاورنر از دو فيـــدر مجــزا،از سيستم DC نيروگاه تأمين مي‎شود.

[spow 44,195]

دانلود فایلی اموزشی درزمینه سیستمهای کنترل گسترده یاDCS

 

حوزه كار و عمر سيستمهاي كنترل گسترده Distributed Control System يا DCS اكنون به پنجاه سال مي رسد و دوره هاي اوج خود را سپري كرده است. بيشترين درجه اهميت اين موضوع مربوط به زمان ساخت ميكرو كامپيوترهاي با قيمت كم در حدود سالهاي 1970 مي باشد. پس از آن حوزه كار DCSها در محدوده پروسه هاي صنعتي پيوسته گسترده تر و پيچيده تر شد.كاربردهاي مختلف اين تكنيكها در فرايندهاي مختلف صنعتي مانندشيمي، پتروشيمي، نفت و گاز و پالايشگاهها، صنايع آهن و فولاد و مواردي از اين قبيل است.

 

 

امروزه DCSها به عنوان يك ابزار اتوماسيون معمول در آمده اندكه از ديدگاههاي مختلف مي توانند تعابير مختلفي داشته باشند. از نقطه نظر مهندسي پروسه اين سيستم مي تواند سبب بهبود ميزان توليد و كيفيت توليد و ايمني و قابل اطمينان و انعطاف پذيري بيشتر قسمتهاي صنعتي و افزايش حوزه نظارت بر مراحل اجراي يك پروسه به كار گرفته مي شود.

 

 

از ديدگاه مهندسي كنترل و كامپيوتر اين فناوري حوزه اي است كه كاربرد و رشد سريع تكنولوژي مخابرات و شبكه ها ي كامپيوتري در خدمت سيستمهاي كنترلي را به نمايش مي گذاردو حتي منجر به معرفي و اختصاص شبكه هاي كامپيوتري براي سرويس ها كنترلي شد كه يك نمونه معروفCANيا(Control Area Network) است.

 

برای مشاهده این محتوا لطفاً ثبت نام کنید یا وارد شوید.

• ورود
• یا
• ثبت نام

[am in 25,041]

نیروی برق‌آبی یا هیدروالکتریسیته اصطلاحی است که به انرژی الکتریکی تولیدی از نیروی آب اطلاق می‌شود. در حال حاضر هیدروالکتریسیته چیزی در حدود ۷۱۵۰۰۰ مگاوات یا ۱۹٪ (۱۶٪ در سال ۲۰۰۳) از کل انرژی الکتریکی تولیدی جهان را پوشش می‌دهد. نیروی برق‌آبی همچنین ۶۳٪ از انرژی الکتریکی تولیدی از منابع تجدیدپذیر را نیز شامل می‌شود.

 

[am in 25,041]

بیشتر نیروگاه‌های برق-آبی انرژی مورد نیاز خود را از انرژی پتانسیل آب پشت یک سد تامین می‌کنند. در این حالت انرژی تولیدی از آب به حجم آب پشت سد و اختلاف ارتفاع بین منبع و محل خروج آب سد وابسته‌است. به این اختلاف ارتفاع، ارتفاع فشاری می‌گویند و آن را با H (مخفف Head) نمایش می‌دهند. در واقع میزان انرژی پتانسیل آب با ارتفاع فشاری آن متناسب است. برای افزایش فاصله یا ارتفاع فشاری، آب معمولاً برای رسیدن به توربین آبی فاصله زیادی را در یک لوله بزرگ (penstock) طی می‌کند.

 

 

نیروگاه آب تلمبه‌ای، نوعی دیگر از نیروگاه آبی است. وظیفه یک نیروگاه آب تلمبه‌ای پشتیبانی شبکه الکتریکی در ساعات اوج مصرف (ساعات پیک) است. این نیروگاه تنها آب را در ساعات مختلف بین دو سطح جابجا می‌کند. در ساعاتی که تقاضای برای انرژی الکتریکی پایین است با پمپ کردن آب به یک منبع مرتفع انرژی الکتریکی را به انرژی پتانسیل گرانشی تبدیل می‌کند. در زمان اوج مصرف آب دوباره از مخزن به سمت پایین جاری می‌شود و با چرخاندن توربین آبی موجب تولید برق و رفع نیاز شبکه می‌گردد. این نیروگاه‌ها با ایجاد تعادل در ساعات مختلف موجب بهبود ضریب بار شبکه و کاهش هزینه‌های تولید انرژی الکتریکی می‌شوند.

از دیگر انواع نیروگاه‌های آبی می‌توان به نیروگاه‌های جزر و مدی اشاره کرد. همانطور که از نام این نیروگاه‌های مشخص است این نیروگاه‌ها نیروی مورد نیاز خود را از اختلاف ارتفاع آب در بین شبانه روز تامین می‌کنند. منابع در این دسته از نیروگاه‌ها نسبت به بقیه کاملاً قابل پیشبینی هستند. این نیروگاه‌ها همچنین می‌توانند در مواقع اوج مصرف به عنوان پشتیبان شبکه عمل کنند.

برخی نیروگاه‌های آبی که تعداد آنها زیاد هم نیست از انرژی جنبشی آب جاری استفاده می‌کنند. در این دسته از نیروگاه‌ها نیازی به احداث سد نیست توربین این نیروگاه‌ها شبیه یک چرخ آبی عمل می‌کند. این نوع استفاده از انرژی شاخه نسبتاً جدیدی از علم جنبش مایعات است.

[am in 25,041]

یک معادله ساده برای محاسبه تقریبی انرژی الکتریکی در یک نیروگاه برق آبی وجود دارد که به صورت زیر است:

در معادله بالا P توان خروجی در واحد وات، h ارتفاع فشاری در واحد متر، r میزان آب خارج شده در واحد مترمربع در ثانیه و K ضریب تبدیل در ۷۵۰۰ وات است (با پیش شرط راندمان ۷۶٪ ،شتاب ثقل ۹٫۸۱ متر بر مجذور ثانیه و آب تازه با چگالی ۱۰۰۰ کیلوگرم به ازای هر متر مربع. البته در توربین‌های بزرگ و پیشرفته راندمان معمولاً بالاتر این مقدار است و در توربین‌ها فرسوده این راندمان کمتر است).

میزان تولید انرژی الکتریکی در یک نیروگاه آبی به شدت به میزان آب موجود وابسته‌است و در فصول مختلف میزان تولید می‌تواند به نسبت ۱۰ به ۱ متفاوت باشد.

[am in 25,041]

سد دیواری محکم از سنگ وسیمان و یا ساروج است که به منظور مهار کردن آب در عرض دره یا میان دو کوه ایجاد می‌شود. برعکس خاکریزها که برای جلوگیری از ورود آب رودخانه یا دریا به مناطق اطراف ساخته می‌شوند در سدها هدف از مهار کردن آب استفاده از آن است.

 

سدها از نظر مشخصه‌های مختلف طبقه‌بندی می‌شوند این مشخصه‌ها معمولاً شامل:

 

• طول سد: از نظر طول سدهای با طول بیش از ۱۵ متر را سدهای بزرگ و سدهای با طول بیش از ۱۵۰ متر را سدهای بسیار بزرگ می‌نامند.
  
• هدف از احداث سد: اهداف ساخت یک سد می‌توانند متفاوت باشند به طوری که بسیاری از سدها بیشتر از یک هدف را دنبال می‌کنند این اهداف می‌توانند شامل آبیاری یا تامین آب مناطق شهری یا زمین‌های کشاوزی، تولید انرژی الکتریکی، ایجاد فضای تفریحی، کنترل سیل و... باشند.
  
• ساختار سد: از نظر ساختار، با توجه به مصالح مصرف شده یا تکنولوژی ساخت سدها باهم متفاوت هستند. سدها از نظر مصالح مصرف شده می‌توانند چوبی، خاکی یا بتنی باشند.
  

[am in 25,041]

ملاحظات اقتصادی

 

بیشترین مزیت استفاده از نیروگاه‌ها آبی عدم نیاز به استفاده از سوخت‌ها و در نتیجه حذف هزینه‌های مربوط به تامین سوخت است. درواقع هزینه انرژی الکتریکی تولیدی در یک نیروگاه آبی تقریباً از تغییرات قیمت سوخت‌های فسیلی نظیر نفت، گاز طبیعی و زغال سنگ مصون است. همچنین عمر متوسط نیروگاه‌های آبی در مقایسه با نیروگاه‌های گرمایی بیشتر است، به طوری که عمر برخی از نیروگاه‌های آبی که هم‌اکنون در حال استفاده هستند به ۵۰ تا ۱۰۰ سال پیش بازمی‌گردد. هزینه کار این نیروگاه‌ها در حالی که به صورت خودکار کار کنند کم است و بجز در موارد اضطراری به پرسنل زیادی در نیروگاه نیاز نخواهد بود.

در موقعیت‌هایی که استفاده از سد چندین هدف را پوشش می‌دهد، ساخت یک نیروگاه آبی هزینه نسبتاً کمی را به هزینه‌های ساخت سد اضافه می‌کند. ایجاد یک نیروگاه هیمچنین می‌تواند هزینه‌های مربوط به ساخت سد را جبران کند. برای مثال درآمد ناشی از فروش انرژی الکتریکی در سد «Three Gorges» که بزرگ‌ترین سد جهان است با فروش انرژی الکتریکی تولیدی در سد در طول ۵ تا ۷ سال جبران شده‌است.

انتشار گازهای گلخانه‌ای

 

در صورتی که سوختی در نیروگاه سوخته نشود، دی اکسید کربن (که یک گاز کلخانه‌ای است) نیز در نیروگاه تولید نخواهد شد. البته در مراحل احداث نیروگاه مقدار ناچیزی گاز دی‌اکسید کربن تولید می‌شود که در مقابل میزان دی‌اکسید کربن تولیدی در نیروگاه‌های گرمایی که از سوخت‌های فسیلی برای تولید انرژی گرمایی استفاده می‌کنند بسیار ناچیزاست. البته در این نیروگاه‌ها بر اثر اجتماع آب پشت سد گازهایی متساعد می‌شود که در پایین به آنها اشاره شده‌است.

فعالیت‌های وابسته

 

آب ذخیره شده در پشت یک سد در واقع می‌تواند بخشی از امکانات مربوط به ورزش‌های آبی باشد و به این ترتیب می‌تواند به جاذبه‌ای برای گردشگران تبدیل شود. در برخی از کشورها از این آب برای پرورش موجودات آبزی مانند ماهی‌ها استفاده می‌شود به این ترتیب که در برخی سدها محیط‌های خاصی برای پرورش موجودات آبزی اختصاص یافته که همیشه از نظر داشتن آب پشتیبانی می‌شوند.

 

[am in 25,041]

آسیب به محیط زیست

 

پروژه‌های احداث سد معمولاً با تغییرات زیادی در اکوسیستم منطقه احداث سد همراه هستند. برای مثال تحقیقات نشان می‌دهد که سدهای ساخته شده در کرانه‌های اقیانوس اطلس و اقیانوس آرام در آمریکای شمالی از میزان ماهی‌های قزل‌آلای رودخانه‌ها به شدت کاسته‌است و این به دلیل جلوگیری سد از رسیدن ماهی‌ها به بالای رودخانه برای تخم‌گذاری است و این درحالی است که برای عبور این ماهی‌ها به بالای رودخانه محل‌های خاصی در سد در نظرگرفته شده‌است. همچنین ماهی‌های کوچک در طول مهاجرت از رودخانه به دریا در بین توربین‌ها آسیب می‌بینند که برای رفع این عیب نیز در قسمتی از سال ماهی‌ها را با قایق‌های کوچک به پایین رودخانه می‌برند. با تمام فعالیت‌هایی که برای ایجاد محیط مناسب برای ماهی‌ها انجام می‌شود بازهم با ساخت سد از میزان ماهی‌ها کاسته می‌شود. در کشورهایی مانند ایالات متحده بستن مسیر مهاجرت ماهی‌ها و دیگر موجودات آبزری به وسیله سد ممنوع است و حتماً باید برای عبور آنها تمهیداتی اندیشیده شود. به این ترتیب در برخی موارد سدها می‌توانند واقعاً برای ماهی‌ها آسیب رسان باشند که نمونه‌ای از آنها سد مارموت (Marmot Dam) در ایالات متحده‌است که عملیات حذف آن در ۲۰ اکتبر ۲۰۰۷ به پایان رسید. پس از تخریب این سد رودخانه برای اولین بار پس از۱۰۰ سال جریان آزاد خود را آغاز کرد. عملیات حذف این سد بزرگ‌ترین عملیات حذف سد در ایالات متحده بود.

ایجاد سدها معمولاً باعث به وجود آمدن تغییراتی در قسمت‌های پایینی رودخانه می‌شوند. آب خروجی از توربین‌ها معمولاً حامل مقدار کمتری از رسوبات است و این خود باعث پاک شدن بستر رودخانه و از بین رفتن حاشیه‌های رودخانه می‌شود. به دلیل اینکه توربین‌ها معمولاً به نوبت کار می‌کنند نوساناتی در جریان آب خروجی ایجاد می‌شود که شدت فرسایش بستر رودخانه را افزایش می‌دهد. همچنین ظرفیت اکسیژن حل شده در آب به دلیل کار توربین‌ها کاهش می‌یابد چراکه آب خروجی توربین‌ها معمولاً گرمتر از آب ورودی آنهاست که این خود می‌تواند جان برخی گونه‌های حساس را به خطر بیاندازد. برخی دیگر از سدها برای افزایش ارتفاع فشار مسیر رودخانه را منحرف کرده و باعث عبور آب از مناطق پر شیب‌تر می‌شوند و به این ترتیب مسیر قبلی رودخانه را خشک می‌کنند. برای مثال در رودخانه‌های تپاکو (Tekapo) و پوکاکی (Pukaki) از این روش استفاده شده‌است که نه تنها موجب به خطر افتادن برخی گونه‌های موجودات آبزی شده بلکه پرندگان مهاجر منطقه را نیز به شدت در خطر قرار داده‌است.

سدهای بسیار بسیار بزرگ مانند سد اسوان (در مصر) و سد سه‌دره (در چین) تغییرات زیادی را در بالا و پایین رودخانه به وجود می‌آورند.

انتشار گازهای گلخانه‌ای

 

آب جمع شده در پشت سد در مناطق گرمسیری می‌تواند مقدار قابل توجهی از گاز متان و گاز دی‌اکسیدکربن را تولید کند. این گازها در اثر پوسیدگی قسمت‌های مختلف گیاهان و زباله‌هایی به وجود می‌آیند که از بالای رودخانه آمده‌اند و به وسیله باکتری‌های ناهوازی تجزیه می‌شوند. بیشتر گاز تولیدی در اثر پوسیدگی را گاز متان تشکیل می‌دهد که از نظر آثار گلخانه‌ای از دی‌اکسیدکربن خطرناک‌تر است. براساس گزارش کمیسیون جهانی سدها، در سدهایی که منبع آنها نسبت به برق تولیدی آنها کوچک است (کمتر از ۱۰۰ وات به ازای هر مترمربع از آب) و درخت‌های اطراف مسیر رودخانه پاکسازی نشده‌اند، میزان گاز گلخانه‌ای تولیدی از یک نیروگاه گرمایی با سوخت نفت بیشتر است.

جابجایی جمعیت

 

از دیگر معایب ساخت سدها، جابجایی جمعیت ساکن در مناطق زیر آب رفته توسط آب پشت سد است. این مناطق ممکن است شامل مناطقی باشد که از نظر فرهنگی یا اعتقادی دارای ارزش بالایی هستند و بدین ترتیب دلبستگی زیادی بین مردم ساکن با منطقه و آن منطقه خاص وجود دارد و به این ترتیب با بالا آمدن آب این مکان‌های تاریخی یا فرهنگی از بین خواهند رفت. از جمله سدهایی که در مراحل ساخت با این قبیل مشکلات روبه‌رو شدند می‌توان به سد سه‌دره یا سد کلاید اشاره کرد.

شکست سد

 

شکسته شدن سدها گرچه به ندرت اتفاق می‌افتد اما خطری جدی و خطرناک است. برای نمونه می‌توان به شکسته شدن سد بانکیاو (Banqiao) در جنوب چین اشاره کرد که موجب کشته شدن ۱۷۱۰۰۰ تن و بی‌خانمان شدن حدود نیم میلیون نفر شد. همچنین سدها می‌توانند هدف خوبی برای دشمن در طول جنگ یا اقدامات خرابکارانه تروریست‌ها باشند. سدهای کوچک در این حملات کمتر آسیب رسان هستند.

انتخاب محلی نامناسب برای احداث سد می‌تواند به فاجعه منجر شود، برای مثال می‌توان به سد واجنت (Vajont) در ایتالیا اشاره کرد که در سال ۱۹۶۳ موجب مرگ حدوداً ۲۰۰۰ نفر شد.

[am in 25,041]

نیوری برق‌آبی با ایجاد انرژی الکتریکی بدون سوزاندن سوخت‌ها از ایجاد آلوده‌کننده‌های متصاعد شده از سوختن سوخت‌های فسیلی مانند دی‌اکسید گوگرد، اسید نیتریک، منواکسید کربن، گرد غبار و سرب (موجود در زغال سنگ) جلوگیری می‌کند. همچنین هیدروالکتریسیته با از بین بردن ضرورت استفاده از سوخت‌هایی مانند زغال سنگ به طور غیرمستقیم خطرات ناشی از استخراج زغال سنگ را کاهش می‌دهد.

 

در مقایسه با نیروگاه هسته‌ای این نیروگاه‌ها زباله هسته‌ای تولید نمی‌کنند. همچنین خطرات مربوط به تماس با اورانیوم در معادن یا نشت مواد هسته‌ای را نیز ندارند و برعکس اورانیوم در این دسته از نیروگاه‌ها از انرژی‌های تجدید پذیری استفاده می‌شود.

 

در مقایسه با مولدهای بادی، منابع انرژی در نیروگاه‌های آبی خیلی قابل پیش‌بینی‌تر هستند. همچنین این نیروگاه‌ها می‌توانند ضریب بار شبکه را بهبود دهند و در زمان نیاز شروع به تولید انرژی الکتریکی کرده و به این ترتیب موجب تعدیل شبکه در طول ساعات پیک شوند.

 

برعکس نیروگاه‌های گرمایی در نیروگاه‌های آبی زمان زیادی صرف مطالعات مربوط به سد می‌شود. معمولاً برای انجام دقیق محاسبات، داده‌های حدود ۵۰ سال از رفتارهای رودخانه برای انتخاب بهترین مکان احداث سد و روش ساخت آن لازم است. برعکس نیروگاه‌هایی که از سوخت‌ها برای تامین انرژی استفاده می‌کنند، مکان‌های مناسب برای احداث نیروگاه‌های آبی محدود هستند. همچنین بیشتر نیروگاه‌های آبی از مراکز تجمع جمعیت دور هستند و باید برای انتقال آنها نیز هزینه‌ای صرف کرد. از دیگر ضعف‌های این نیروگاه وابستگی شدید به میزان آب ورودی است و از آنجایکه میزان آب پشت سد به بارش‌ها وابسته‌است و در صورتیکه که میزان بارش برف و باران کاهش یابد میزان تولید انرژی الکتریکی نیز کاهش می‌یابد.

[am in 25,041]

انرژی الکتریکی زمین‌گرمایی برقی است که با استفاده از منابع حرارتی ذخیره شده زیر پوسته زمین تولید می‌شود. تاریخ اولین استفاده از انرژی زمین گرمایی به شاهزاده پیرو گینوری کونتی در ایتالیا بازمی‌گردد. امروزه بزرگترین نیروگاه زمین گرمایی جهان در منطقه آتشفشانی آبفشان‌ها (The Geysers) در کالیفرنیا واقع شده‌است. تا سال ۲۰۰۸ انرژی زمین گرمایی سهمی کمتر از یک درصد از تولید کل انرژی الکتریکی جهان را به خود اختصاص داده.

 

[am in 25,041]

انرژی زمین گرمایی حرارت داخلی زمین است که به وسیله یک سیال مانند بخار یا آب داغ یا هر دو به سطح زمین انتقال می‌یابد. از این انرژی گرمایی در سطح زمین می‌توان در کاربردهای متفاوت از جمله تولید برق استفاده کرد.

[am in 25,041]

نیروگاه‌های زمین گرمایی با توجه به تکنولوژی در دسترس, هزینه ساخت و موقعیت محل از روش‌های مختلفی برای استخراج و تبدیل انرژی زمین گرمایی استفاده می‌کنند.

 

نیروگاه‌های بخار خشک

 

این دسته نیروگاه‌ها از آب‌های داغ موجود در پوسته زمین که معمولا به صورت بخار به سطح زمین می‌رسند استفاده می‌کنند. این بخار مستقیما وارد یک توربین که به مولد وصل شده می‌شود و از انرژی جنبشی آن برای چرخش توربین استفاده می‌شود. این روش ابتدایی‌ترین روش استفاده از انرژی زمین گرمایی به حساب می‌آید و برای واولین بار در لاردالرو (Lardarello)در ایتالیا و در سال ۱۹۰۴ به کار گرفته شد. این نوع نیروگاه‌ها با وجود بهره‌وری بالایشان آب زیادی را به صورت بخار به همراه مقداری از گازهای مختلف در هوا آزاد می‌کنند.

نیروگاه‌های تبدیل به بخار فلش (Flash Steam)

 

در این دسته نیروگاه‌ها از سیال‌های با دما و فشار بالا (دمای بالای ۱۸۲ درجه) استفاده می‌شود. از آنجایی که آب در داخل زمین در تحت فشار بالایی قرار دارد همواره به صورت مایع است. در این دسته نیروگاه‌ها آب بیرون آمده از داخل زمین وارد مخزنی کم فشار می‌شود. پایین بودن فشار داخل مخزن موجب خواهد شد که سیال موجود در مخزن به سرعت بخار شود. سپس از بخار تولید شده برای چرخاندن توربین استفاده می‌شود. در صورتی که مقداری از سیال به صورت مایع در داخل مخزن باقی بماند این مایع در مخزن دوم به بخار تبدیل می‌شود.

نیروگاه سیکل دوگانه

 

در این دسته از نیروگاه‌ها امکان استفاده از سیال در دمای پایین‌تر از ۱۸۰ درجه نیز وجود دارد. در این روش آب بیرون آمده از زمین برای گرم کردن سیالی دیگر با دمای جوش پایین مورد استفاده قرار می‌گیرد. گرمای ناشی از آب داغ سیال دوم را به سرعت بخار می‌کند و از این سیال برای چرخاندن توربین استفاده می‌شود. یکی از مزایای این نیروگاه‌ها آزاد نکردن بخار آب در محیط است و از طرف دیگر امکان پیدا کردن منابع زمین گرمایی در دمای پایین‌تر از ۱۸۰ درجه بسیار بیشتر است و به همین دلیل بیشتر نیروگاه‌های زمین گرمایی آینده از این نوع خواهند بود.

[am in 25,041]

استفاده از انرژی زمین گرمایی دارای مزایای متعددی نسبت به استفاده از منابع سوخت‌های فسیلی است ولی مزیت اصلی آن عدم وجود هزینه‌های مربوط به تامین سوخت است. همچنین از نقطه نظر اثرات طبیعی میزان گازهای نامطلوب تولید شده در این نیروگاه‌ها اندک است. از دیگر مزایای این دسته نیروگاه می‌توان به ثابت بودن میزان انرژی استخراج شده در تمامی فصول سال و امکان کارکرد این نیروگاه‌ها به صورت ۲۴ ساعته نیز اشاره کرد. از دید اقتصادی استفاده از منابع زمین گرمایی میزان وابستگی قیمت برق تولیدی به قیمت سوخت‌های فسیلی را هم کاهش می‌دهد.

[am in 25,041]

از منظر مهندسی باید به این نکته اشاره کرد که سیال مورد استفاده در نیروگاه‌های زمین گرمایی دارای خاصیت خورندگی در فلزات است و از جهت دیگر پایین بودن دمای سیال (نسبت به سیال در بقیه نیروگاه‌های حرارتی) در طول مسیر انتقال سیال موجب افزایش این خاصیت خورندگی می‌شود. بر طبق اصول ترمودینامیک پایین بودن دمای سیال همچنین موجب محدود شدن بهره‌وری نیروگاه می‌شود. بیشتر انرژی گرمایی استخراج شده تلف می‌شود اما حرارت پایین خروجی نیروگاه را می‌توان در مکان‌های مختلف مانند گلخانه‌ها, خشک کردن الوار و یا گرم کردن فضاهای داخلی به کار گرفت.

 

نگرانی‌های طبیعی مختلفی پیرامون ساخت نیروگاه‌های زمین گرمایی وجود دارد که مهمترین آن کاهش پایداری زمین در مناطق اطراف محل ساخت نیروگاه است این عیب در نیروگاه‌های زمین گرمایی پیشرفته به علت تزریق آب در بین سنگ‌هایی که قبلا با آب تماس نداشته‌اند بیشتر ایجاد می‌شود. این تاثیر به دلیل تزریق آب در زمین به وجود می‌آید. بخار بازگشته از زمین ترکیباتی مانند کربن دی اکسید, گوگرد و... را به همراه خواد داشت؛ با این حال میزان گازهای آزاد شده حدود ۵٪ مواد منتشر شده به وسیله نیروگاهی فسیلی با همین ظرفیت است. نیروگاه‌های زمین گرمایی می‌توانند با نصب یک سیستم کنترل کننده مواد منتشر شده میزان انتشار کربن دی اکسید را به کمتر از ۰٫۱٪ برسانند. آب خارج شده از زمین همچنین حاوی میزان اندکی از عناصر خطرناک مانند جیوه, آرسنیک, آنتیمون و... نیز خواهد بود. در این حالت دفع این آب‌ها به رودخانه‌های یا دریا می‌تواند خطرات زیست محیطی را به همراه داشته باشد.

 

گرچه محل‌های مستعد برای استخراج انرژی زمین گرمایی می‌توانند تا چندین دهه انرژی گرمایی را تامین کنند ولی سرانجام گرمای استخراجی تمام خواهد شد. برخی این سرد شدن زمین در محل استخراج انرژی را دلیلی بر تجدیدناشدنی بودن این انرژی تفسیر می‌کنند. برای مثال دومین نیروگاه زمین گرمایی جهان از نظر قدمت درWairakei با مشکل کاهش تولید روبه‌رو شده‌است. با این حال به نظر می‌رسد که این محل‌ها می‌توانند در طول زمان گرمای خود را بازیابند. بر طبق یک تخمین پتانسیل سایت زمین گرمایی واقع در ایسلند انرژی معادل ۱۵۰۰ تراوات یا ۱۵ تراوات در طول صد سال خواهد بود حال آنکه کل تولید برق زمین گرمایی از این سایت در حال حاضر ۱٫۳تراوات در سال است.

[am in 25,041]

با توجه به قرار گرفتن ایران در یک کمربند آتشفشانی امکان بهره‌برداری از این انرژی در ایران نیز وجود دارد. اولین نیروگاه زمین گرمایی ایران در استان اردبیل و در دامنه کوه سبلان با ظرفیت نهایی بالغ بر ۲۵۰ مگاوات در سال ۸۵ به بهره‌برداری رسید. با توجه به تحقیقات انجام شده امکان ساخت این دست نیروگاه‌ها در مناطق مستعد دیگری نیز مانند دامنه کوه تفتان و مناطق سهند و سبلان وجود دارد.

[spow 44,195]

ممنون امین جان

مطلب کامل وجالبی بود

احتمالا هفته دیگه یه بازدیدی از این نیروگاه زمین گرمایی مشگین شهر داشته باشیم

دستت درد نکنه رفیق

[am in 25,041]

ممنون امین جان

مطلب کامل وجالبی بود

احتمالا هفته دیگه یه بازدیدی از این نیروگاه زمین گرمایی مشگین شهر داشته باشیم

دستت درد نکنه رفیق

 

خاش میشه دادا!

دست نویسندش درد نکنه، من چیکارم!

[spow 44,195]

سلام

کتابی مرجع درزمینه معرفی ونقد سیستم کنترلی مدرن شرکت معظم زیمنس که اساس طراحی واجرای سیستمهای کنترلی این شرکت درنیروگاههاست

 

موفق باشید

 

 

برای مشاهده این محتوا لطفاً ثبت نام کنید یا وارد شوید.

• ورود
• یا
• ثبت نام