افتح القائمة الرئيسية

تغييرات

تم إضافة 17 بايت ، ‏ قبل 4 سنوات
ط
[[ملف:Mohave Generating Station 1.jpg|thumb|250px|left|محطة الطاقة موهاف تولد ما يقرب 1580 ميجا وات مشغلة بواسطة الفحم]]
[[ملف:NesjavellirPowerPlant edit2.jpg|250px|thumb|محطة طاقة حرارية في ايلاندا مشغلة بالطاقة الحرارية الأرضية (جيوثيرمال)]]
'''المحطة الحرارية''' [[محطة توليد طاقة كهربائية]] تعمل باندفاع [[البخار]]، فالمحطة الحرارية تعمل على [[تسخين]] [[المياه]] وتحويله إلى [[بخار]] [[مضغوط]]. ويوجه البخار في ضغط عالي إلى تدوير [[توربين بخاري]] ويكون التوربين غالبا موصولا ب[[مولد كهربي]] ، أو تقوم بأي شغل ميكانيكي آخر كتحريك السفن مثلا. بعد أن يخرج البخار من التوربين يتم تكثيفه في مكثف حراري ويعاد تدويره مرة أخرى إلى الغلاية لتسخينه من جديد ، وتسمى هذه الدورة ب[[دورة رانكن]] .
 
تستغل الحرارة لتوليد [[طاقة الحركة|طاقة حركية ]] بواسطة آلة تدور ، وتتصل تلك الآلة [[مولد كهربائي|بمولد كهربائي]] ، فالعملية هي عملية [[تحويل الطاقة|تحويل للطاقة ]] .
 
معظم المحطات الحرارية هي محطات بخارية لإنتاج الطاقة الكهربائية . ولكن توجد أيضا أشكال أخرى للآلات البخارية المختلفة عن [[توربين بخاري|التوربين البخاري]] مثل [[آلة بخارية| الآلة البخارية ]] القديمة ، أو آلات لا تحتاج إلى الماء أو البخار مثل [[محرك الديزل]] أو [[محرك غازي |المحرك الغازي]] أو [[محطة توليد غازية|محطات توليد غازية]] . العامل المشترك في المحطات الحرارية المختلفة هي [[دورة تحريك حراري|الدورات الترموديناميكية]] لمادة التشغيل والتي تكون مغلقة في المحطات الحرارية البخارية ، ومفتوحة في محطات التوليد الغازية.
تستغل الحرارة لتوليد [[طاقة الحركة|طاقة حركية ]] بواسطة آلة تدور ، وتتصل تلك الآلة [[مولد كهربائي|بمولد كهربائي]] ، فالعملية هي عملية [[تحويل الطاقة|تحويل للطاقة ]].
 
 
معظم المحطات الحرارية هي محطات بخارية لإنتاج الطاقة الكهربائية . ولكن توجد أيضا أشكال أخرى للآلات البخارية المختلفة عن [[توربين بخاري|التوربين البخاري]] مثل [[آلة بخارية| الآلة البخارية ]] القديمة ، أو آلات لا تحتاج إلى الماء أو البخار مثل [[محرك الديزل]] أو [[محرك غازي |المحرك الغازي]] أو [[محطة توليد غازية|محطات توليد غازية]] . العامل المشترك في المحطات الحرارية المختلفة هي [[دورة تحريك حراري|الدورات الترموديناميكية]] لمادة التشغيل والتي تكون مغلقة في المحطات الحرارية البخارية ، ومفتوحة في محطات التوليد الغازية.
 
 
== اهميتها ==
 
تنتج المحطات الحرارية في معظم بلاد العالم الطاقة الكهربائية بنسب بين 60% - 100% (ماعدا [[النرويج]] و [[سويسرا]] و [[النمسا]] فهي دول تعتمد على السدود المائية لتوليد الكهرباء) . ويعود السبب في ذلك هو وجود الوقود بكميات كبيرة مثل [[الفحم الحجري]] و [[البترول]] و [[الغاز الطبيعي]] واستغلال تلك الموارد لفترة طويلة . وتكتسب طرق أخرى لتوليد الطاقة أهمية متزايدة بسبب محدودية [[وقود أحفوري|الوقود الأحفوري]] ، ولتلافي مشاكل [[انحباس حراري|الانحباس الحراري]].
 
== طريقة عملها ==
 
 
مبدأ عمل المحطة الحرارية كالآتي:
# تؤخذ حرارة من مصدر للطاقة وتعطى لوسط شغال مثل [[الماء]] فيتحول إلى [[بخار ]]
 
# تؤخذ حرارة من مصدر للطاقة وتعطى لوسط شغال مثل [[الماء]] فيتحول إلى [[بخار ]]
# يمر البخار في [[توربين بخاري]] ويتحول جزء منه إلى طاقة تحريك ميكانيكية عندما ينخفض ضغط البخار من ضغط عال إلى ضغط منخفض ، ويتمدد البخار ،
# بعد تدوير التوربين يعطي البخار ما بقي فيه من حرارة إلى الهواء .
[[Fileملف:Ivanpah Solar Power Facility Online.jpg|thumb| left| 330px|[[محطة ايفانباه للطاقة الشمسية]]: البرج الأول أثناء التشغيل.]]
 
ثم تعاد الخطوة الأولى ، وتكون العملية عملية دورية . وخلالها يضيع جزء كبير من الحرارة في الهواء ، أو أحيانا يستغل بواسطة [[توليد مشترك]]
حيث يستفاد من بقية الحرارة .
 
=== مصــدر الحرارة ===
تنتج معظم المحطات الحرارية الحرارة بنفسها عن طريق حرق الوقود أو عن طريق استغلال الحرارة الناتجة من [[تفاعل نووي ]] في [[محطة نووية]]. كما يمكن استغلال مصادر طبيعية مثل [[الأشعة الشمسية]] أو [[طاقة حرارية أرضية ]] .
 
 
في المثال المجاور هنا الذي يعمل بالطاقة الشمسية تركز مرايا كثير حول البرج أشعة الشمس على قمة البرج . توجد في أعلى البرج خزان فيسخن الماء فيه ، و يتحول إلى بخار .
== كفاءتها ==
 
يعتمد عمل المحطة الحرارية على [[دورة كارنو]] الترموديناميكية التي تحدد كمية الكهرباء الناتجة , وكبقا لذلك فتعاني الدورة من فقد في الحرارة كبير لا يتحول إلى كهرباء . يرجع ذلك إلى قوانين طبيعية تتحكم في العملية ، ونفهمها عن طريق دراسة [[ترموديناميك |علم الترموديناميكا]].
 
تبلغ درجة حرارة البخار حاليا نحو 600 [[درجة مئوية]] . وطبقا [[كفاءة حرارية |للكفاءة الحرارية ]] التي نحصل عليها من دورة كارنو فهي تبلغ (600 - 40)/(600 + 273) = 64  % .
 
الكفاءة الحرارية = T1 - T2)/ T1 )
 
:T1 درجة الحرارة الابتدائية
:T2 درجة الحرارة النهائية
 
وتنطبق تلك المعادلة بوضع درجة الحرارة [[كلفن |بالكلفن]] وليس بالدرجة المئوية .
 
بناء على ذلك يكون:
الكفاءة = 560 / 873 = 64%
 
أي أن نحو 36% من الطاقة الحرارية يضيع في الجو في تلك الحالة ولا يمكن تحويله إلى طاقة كهربائية . ويمكن استغلال الطاقة الحرارية عن طريق [[توليد مشترك]] ينتج الكهرباء وفي نفس الوقت يستغل الماء الساخن الخارج من العملية ويضخها في شبكة أنابيب لتوزيع الماء الساخن في درجة حرارة نحو 70 درجة مئوية لتدفئة البيوت وامداد البيوت بالماء الساخن. بهذا يمكن رفع كفاءة المحطة إلى نحو 70 إلى 80 %.
 
== التبريد ==
 
تستخدم كثيرا من المحطات الحرارية ماء نهر بجوارها للتبريد. فهذا يوفر بناء برج تبريد لتبريد البخار الخارج من التوربينات . إلا أن ماء النهر يسخن وتضع الجهات المسؤولة حدودا لدرجة حرارة النهر ، بحيث لا تتأثر البيئة . وقد يؤدي ارتفاع درجة حرارة الماء في النهر صيفا إلى توقيف المحطة . كما توجد طريقة باستخدام برج تبريد لخفض تسخين مياه نهر . بعض المحطات تعمل بطريقة [[توليد مشترك]] لإنتاج المياه الساخنة وضخها في شبكة توزيع على البيوت المجاورة أو تستغل في تدفئة [[دفيئة زجاجية|الدفيئات الزجاجية ]] الزراعية.
 
== نموذج محطة حرارية تعمل بالفحم ==
[[ملف:PowerStation2.svg|thumb|center|700px|'''نموذج محطة حرارية تعمل بالفحم '''(نكتفي بترجمة الأجزاء الأساسية).]]
 
| 21. معيد التسخين
|-
| 4. [[محول كهربائي ]] ([[تيار ثلاثي الأطوار]])
| 13. تسخين الماء العائد
| 22. مدخل الهواء للاحتراق
| 23. [[Economiser]]
|-
| 6. [[توربين بخاري ]] منخفض الضغط
| 15. الفحم
| 24. [[Air preheater]]
|-
| 8. مكثف سطحي
| 17. [[غلاية ]]
| 26. Induced draught (draft) [[Centrifugal fan|fan]]
|-
]]
 
مثل تلك المحطة تنتج طاقة كهربائية يقدرة 200 [[سوابق SI | ميجا]] [[واط]] .
 
من حيث المبدأ يتكون مفاعل نووي لانتاج الطاقة من نفس تلك الاجزاء ، ماعد الغلاية فهي تكون غلاية ذات جدار من الفولاذ السميك تحوي الماء و قضبان [[اليورانيوم]] التي يتم فيها تفاعل [[انشطار نووي|الإنشطار النووي]] . تنتج من الانشطار النووي حرارة تقوم بتسخين الماء في الغلاية ، فينتج البخار الذي يقوم في المحطة بإنتاج الكهرباء .
 
== المفاعل النووي لانتاج الكهرباء ==
من حيث المبدأ يتكون مفاعل نووي لانتاج الطاقة من نفس تلك الاجزاء ، ماعد الغلاية فهي تكون غلاية ذات جدار من الفولاذ السميك تحوي الماء و قضبان [[اليورانيوم]] التي يتم فيها تفاعل [[انشطار نووي|الإنشطار النووي]] . تنتج من الانشطار النووي حرارة تقوم بتسخين الماء في الغلاية ، فينتج البخار الذي يقوم في المحطة بإنتاج الكهرباء .
 
==المفاعل النووي لانتاج الكهرباء==
مكونات المحطة الحرارية هي نفسها مكونات المفاعل النووي الذي ينتج الكهرباء ، ماعدا الغلاية . تستبدل الغلاية في المحطة الحرارية بغلاية كبيرة سميكة الجدران من الفولاذ .
 
[[ملف:Kernkraftwerk mit Druckwasserreaktor.png|thumb |left|400px|مكونات المفاعل: خزان ضغط المفاعل (بني) والمبادل الحراري (أزرق) داخل مبنى المفاعل (كروي)، وتخرج أنابيب البخار لتشغيل التوربينات، و[[مولد كهربائي|المولد الكهربائي]]. يعود البخار بعد المكثف المنبسط (أزرق) إلى [[مبادل حراري|المبادل الحراري]] لتكوين بخار من جديد. ]]
 
في المفاعل النووي يوجد في الغلاية ماء و قضبان من [[اليورانيوم]] (نحو 100 طن من اليورانيوم تكفي لإنتاج قدرة 1200 ميجاواط طاقة كهربائية لفترة 3 سنوات) . يقوم التفاعل النووي لليورانيوم بإنتاج الحرارة اللازمة لتسخين الماء ، وينتج البخار الذي يقوم بدوره بتدوير [[توربين بخاري]] و يدير التوربين البخاري [[مولد كهربائي]] فتنتج الكهرباء وتوزع في الشبكة .تستبدل من قضبان [[يورانيوم مخصب|اليورانيوم المخصب ]] الثلث كل سنة ويوضع قضبان من اليورانيوم الجديدة بدلا من 1/3 القضبان المستهلكة .
 
لعدم تلوث الماء في الدورة التي تنتج البخار بالإشعاع تصمم دورة تسخين الماء في المفاعل النووي بدورتين : الدورة الابتدائية مغلقة لا يخرج منها الماء الملوث بالإشعاع ويبقى فيها وفيها توجد قضبان اليورانيوم ، ودورة ثانوية للماء تنتج البخار ولا تلامس قضبان اليورانيوم ، وتتصل الدورتين في الوسط [[مبادل حراري|بمبادل حراري ]] . يقوم المبدل الحراري بنقل حرارة الماء من الدورة الإبتدائية إلى الدورة الثانوية من دون اختلاط لماء الدورتين.
 
== اقرأ أيضا ==
* [[دورة كارنو]]
* [[تحويل الطاقة]]
* [[توربين بخاري]]
* [[قيمة حرارية]]
{{شريط بوابات|إلكترونيات|طاقة}}
{{تصنيف كومنز|Power plants}}
 
[[تصنيف:تحويل طاقة]]
[[تصنيف:محطات طاقة]]
[[تصنيف:هندسة العمليات الكيميائية]]
[[تصنيف:هندسة كيميائية]]
[[تصنيف:محطات طاقة]]
1٬939٬657

تعديل