انواع نیروگاه(نیروگاه آبی)-قسمت اول

نیروگاه آبی چیست؟

نیروگاهي است كه در آن از انرژي پتانسیل آب انباشته شده در پشت سدها جهت مصرف در توربین آبي براي تولید برق استفاده مي گردد

میزان تولید برق توسط نیروگاه های آبی در کشورهای مختلف جهان:

بزرگترین تولید کنندگان برق به وسیله نیروگاه های آبی(مقادیر بر حسب میلیارد کیلووات ساعت)

میزان پتانسیل بالفعل نیروگاه های برق آبی کشور ما بر اساس آخرین وضعیت و استعلام های صورت گرفته  32832مگاوات است که این میزان شامل10789 مگاوات ظرفیت در دست بهره برداری و  5543 مگاوات در دست اجرا  16500مگاوات ظرفیت در دست مطالعه است. از ابتدای امسال تا پایان شهریورماه 9.8میلیارد کیلووات ساعت برق توسط واحدهای برق آبی تولید شده است که با توجه به  10789 مگاوات ظرفیت در دست بهره برداری و با توجه به تراز آب پشت سدهای دارای نیروگاه برق آبی متوسط قدرت عملی 9445 مگاوات ساعت و میزان قدرت قابل تولید  8325مگاوات بوده است که هفت درصد در مقایسه بامدت مشابه سال گذشته افزایش نشان می دهد.

تصاویری از سد آبی سه گلوگاه چین:

توربین نیروگاه آبی

توربيـــــن يك سيستم مكـــانيكي اســـت كه انــرژي پتانســــيل آب را به انـــرژي مكــانيكي تبديـــل مي كند مقــــدار انـــرژي توليـــد شـــده به پارامترهايي از قبيل هـــد، دبي و مقدار تلفــات نشتي بستگي دارد.

مزایای توربین های عمودی: 

• نصب وتعمير ژنراتور به راحتی انجام می شود
• غوطه ور نمودن پره های متحرک زير دم آب خروجی به منظوراز بين بردن کاويتاسيون ، در مقايسه با غوطه ور نمودن مجموعه کامل با حداقل هزينه عمرانی همراه خواهد بود.
• تجهيزات را می توان بر روی سطح بالای توربين نصب نمود که اين موضوع ،تعميرات ونگهداری از تجهيزات را به آسانی مهيا می کند.
• طرح سيستم روغن کاری وياتاقان ها به سادگی انجام می شود
• حفاظت توربين وديگر تجهيزات جانبی با انجام بتون ريزی های محکم قابل انجام است

 سه مدل از توربين های نيروگاه آبی 

1. توربین پلتون

   توربين پلتون برای ارتفاع زياد  300الی2000 متر و دبی کم مورد استفاده قرار می گيرد. اين توربين از يک چرخ که بر روی آن قاشقک ها يا کاسه های مخصوص نصب شده است تشکيل می شود. آب توسط لوله هدايت کننده از داخل يک يا دو يا چهار انژکتور باسرعت و فشار زياد روی قاشقک ها ريخته می شود به طوری که جهت جهش آب روی قاشقک ها عمود بر محور ماشين و مماس بر محيط توربين است. تنظيم فشار آب توسط سوزنی که داخل انژکتور قرار دارد صورت میگيرد. 

   

2. توربین فرانسیس

   توربين فرانسيس برای ارتفاع متوسط  25الی  400 و دبی متوسط مورد استفاده قرار می گيرد اين توربين تند گرد تر از توربين پلتون و آهسته گرد تر از توربين کاپلان است آب توسط لوله ها به ظرف حلزونی شکل که در ابتدا دارای سطح مقطع بزرگ بوده و به تدريج کم می شود هدايت می گردد محيط داخلی ظرف حلزونی مجاور محيط خارجی چرخ هادی قرار دارد توربين فرانسيس در زير بار کم راندمان پايينی دارد و راندمان آن تقريبا بين  65 الی 92 درصد تغيير می کند.
   تــــــوربينهاي نيروگاه كـــارون يك،دز،كارون  3و كرخه از این نوع هستند.

   

3. توربین کاپلان

   توربين کاپلان برای ارتفاع کم  5الی  40متر و دبی زياد مورد استفاده قرار می گيرد ساختمان اين توربين فرانسيس بوده با اين تفاوت که چرخ گردان آن دارای تعدادی پروانه قابل تنظيم و غير قابل تنظيم است در توربين کاپلان با تنظيم تيغه ها می توان راندمان تقريبا يکنواختی در زير بار های مختلف داشت راندمان دبی توربين حدود 90درصد است.

   

   

   

   

   

لیست سایتهای نیروگاه (آبی) کشور ایران

مزایای نیروگاه آبی

ملاحظات اقتصادی

بیشترین مزیت استفاده از نیروگاهها آبی عدم نیاز به استفاده از سوختها و درنتیجه حذف هزینه های 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 نیروگاه های آبی که هم اکنون در حال استفاده هستند به 50 تا 100سال 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 هزینه های 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 »Gorgesکه بزرگترین سد جهان است با فروش انرژی الکتریکی تولیدی در سد در طول  5 تا ۷سال جبران شده است.

انتشار گازهای گلخانه ای

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 متصاعد میشود که در پایین به آنها اشاره شده است.

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 محیط های خاصی برای پرورش موجودات آبزی اختصاص یافته که همیشه از نظر داشتن آب پشتیبانی میشوند.

معایب نیروگاه های آبی

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 درکرانه های اقیانوس اطلس و اقیانوس آرام در آمریکای شمالی از میزان ماهیهای قزل آلاي رودخانه ها به شدت کاسته است 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 درنظرگرفته شده است همچنین ماهیهای کوچک در طول مهاجرت از رودخانه به دریا در بین توربین ها 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 نمونه ای از آنها سد مارموت  Marmot Damدر ایالات متحدهاست که عملیات حذف آن در۲0 اکتبر 2007به پایان رسید پس از تخریب این سد رودخانه برای اولین بار پس از100 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 حاشیه های رودخانه میشود بدلیل 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 ازآب ورودی آنهاست که این خود میتواند جان برخی گونه های 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 شیب تر میشوند و به این ترتیب مسیر قبلی رودخانه را خشک میکنند برای مثال در رودخانه های تکاپو  Tekapoو پوکاکی  Pukakiاز این روش استفاده شدهاست که نه تنها موجب به خطر افتادن برخی گونه های موجودات آبزی شده بلکه پرندگان مهاجر منطقه را نیز به شدت در خطر قرار داده است سدهای بسیار بسیار بزرگ مانند سد اسوان در مصر و سد سه دره در چین تغییرات زیادی را در بالا و پایین رودخانه به وجود میآورند.

انتشار گازهای گلخانه ای

آب جمع شده در پشت سد در مناطق گرمسیری میتواند مقدار قابل توجهی از گاز متان و گاز دي اكسید كربن را تولید کند این گازها در اثر پوسیدگی قسمتهای مختلف گیاهان و زباله هایی به وجود میآیند که از بالای رودخانه آمده ا ند و به وسیله باکتریهای ناهوازی تجزیه میشوند بیشتر گاز تولیدی در اثر پوسیدگی را گاز متان تشکیل میدهد که از نظر آثار گلخانه ای از دی اکسیدکربن خطرناکتر است .براساس گزارش کمیسیون جهانی سدها، در سدهایی که منبع آنها نسبت به برق تولیدی آنها کوچک است کمتر از 100 وات به ازای هر مترمربع از آب و درختهای اطراف مسیر رودخانه پاکسازی نشده اند، میزان گاز گلخانه ای 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 روبه رو شدند میتوان به سد سه دره یا سد کلاید اشاره کرد.

شکست سدها

شکسته شدن سدها گرچه به ندرت اتفاق میافتد اما خطری جدی و خطرناک است برای نمونه میتوان به شکسته شدن سد بانکیاو  Banqiaoدر جنوب چین اشاره کرد که موجب کشته شدن171000 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  Vajontدر ایتالیا اشاره کرد که در سال 1963 موجب مرگ حدوداً  2000 نفر شد.