آشنایی با انرژی برق آبی

انرژی هیدروالکتریک 

یکی از قدیمی ترین منابع انرژی تجدیدپذیر انرژی برق آبی است. بیش از 70 درصد از سطح زمین را آب تشکیل می دهد و مقدار قابل توجهی انرژی ذخیره شده در آن وجود دارد که می توانیم از آن برای تولید برق استفاده کنیم. در ادامه در وبلاگ آداک، شرکت سازنده تابلو برق صنعتی در ایران، با این نوع انرژی بیشتر آشنا شوید.

انرژی برق آبی چیست؟

انرژی برق آبی یا هیدروالکتریک انرژی تولید شده از آب است. این انرژی به اشکال مختلفی وجود دارد، از جریان رودخانه گرفته تا توربین پشت سد و انرژی امواج. انرژی هیدروالکتریک یکی از قدیمی ترین منابع انرژی تجدیدپذیر برای تولید برق به شمار می رود و امروزه بزرگترین منبع تولید برق تجدیدپذیر در ایالات متحده است.

نیروگاه برق آبی چطور کار می کند؟

صرف نظر از مکانیسم دقیق هر منبع انرژی آبی، اصل اساسی انرژی آبی این است که ما می توانیم از آب در حال حرکت برای چرخاندن توربین ها و تولید برق استفاده کنیم. نیروی محرکه اکثر نیروگاه های برق آبی، چرخه آب است. آب تبخیر شده از رودخانه‌ها، دریاچه‌ها و اقیانوس‌ها در جو متراکم می‌شود و به صورت نزولات جوی به سطح زمین بازمی‌گردد که از طریق نهرها و رودخانه‌ها جریان می‌یابد. این آب متحرک حاوی انرژی است که می تواند برای تولید برق با چرخاندن توربین ها به کار گرفته شود. در ویدیو زیر نحوه کار این نیروگاه به نمایش در آمده است:

یک نیروگاه برق آبی معمولی آب جاری را از طریق لوله ای (معروف به پنستاک) وارد می کند که آب را به سمت توربین ها هدایت می کند. این آب جاری، توربین ها را مجبور می کند تا یک ژنراتور را بچرخانند و برق قابل استفاده تولید کنند.

تولید برق از جزر و مد

ما همچنین می‌توانیم نیروی آبی را از منابعی مانند جزر و مد (نیروی جزر و مد) و امواج اقیانوس (انرژی موج) مهار کنیم. این منابع مستقیماً به چرخه آب متکی نیستند. در عوض، نیروی جزر و مد و انرژی موج به ترتیب از نیروی گرانشی ماه و باد در سراسر سطح اقیانوس می‌آیند.

سهم نیروگاه برق آبی از تامین برق

بر اساس گزارش اداره اطلاعات انرژی (EIA)، انرژی برق آبی حدود هفت درصد از کل تولید برق ایالات متحده را در سال 2018 به خود اختصاص داده است. این انرژی در گذشته منبع اصلی انرژی تجدیدپذیر برای برق در این کشور بود، اما از آنجایی که فناوری هایی مانند نیروگاه بادی و نیروگاه خورشیدی به رشد خود ادامه می دهند. محبوبیت، سهم کلی نیروگاه های آبی از ترکیب برق در طول زمان کاهش یافته است.

انواع مختلف نیروگاه های آبی

ما انرژی بالقوه آب را به طرق مختلف مهار می کنیم:

انرژی برق آبی از توربین سد

شاید شناخته شده ترین و معروف ترین نوع نیروگاه های آبی، نیروگاه های آبی ذخیره ای باشد. یک نیروگاه آبی ذخیره ای شامل سد سازی روی یک رودخانه و ایجاد یک مخزن است که مقادیر زیادی آب را ذخیره می کند. آب از مخزن پشت سدها خارج می شود و از میان توربین ها جریان می یابد و آنها را می چرخاند و برق تولید می کند.

نیروگاه‌های آبی ذخیره‌سازی بار پایه نسبتاً ثابتی از تولید الکتریسیته را فراهم می‌کنند و همچنین توانایی پاسخگویی به اوج تقاضای برق را با اجازه دادن آب بیشتر از طریق سیستم‌های توربین در مدت زمان کوتاهی دارند. برعکس، یک نیروگاه برق آبی ذخیره‌سازی را می‌توان به طور کامل در زمان تقاضای کم برق تعطیل کرد. سد هوور در نوادا نمونه بارز نیروگاه برق آبی ذخیره‌سازی است: این سد قادر است بیش از 4.5 میلیارد کیلووات ساعت برق در سال تولید کند که برای تامین برق بیش از 430000 خانه برای یک سال کافی است.

انرژی آبی ذخیره سازی پمپاژی

مشابه سیستم‌های برق آبی توربین سدی، نیروگاه‌های آبی پمپاژی متکی به آب است که از طریق توربین‌ها از یک مخزن در ارتفاع بالا به یک نقطه رهاسازی در ارتفاع پایین‌تر جریان می‌یابد. تفاوت بین ذخیره سازی و ذخیره سازی پمپی در این است که سیستم های ذخیره سازی پمپ شده شامل پمپ هایی هستند که آب را به مخزن ارتفاع بالاتر منتقل می کنند. در زمان اوج تقاضای برق، آب پمپ شده از طریق توربین ها برای پاسخگویی به تقاضای بالای مصرف کننده آزاد می شود.

صرفه اقتصادی نیروگاه پمپاژی

نیروگاه‌های برق آبی تلمبه‌ای در حالت عادی صرفه اقتصادی ندارند. این به این دلیل است که پمپاژ آب به ارتفاعات بالا انرژی بیشتری نسبت به همان حجم آبی که می‌تواند در توربین‌ها تولید کند، مصرف می‌کند. با این حال، نیروگاه‌های ذخیره‌سازی پمپ شده با فروش برق به شبکه در زمان‌های اوج مصرف که برق گران‌تر از حد معمول است، سود خالص تولید می‌کنند. آب در زمان‌های کم پیک با هزینه کمتر به ارتفاعات بالا پمپاژ می‌شود و سیستم‌های ذخیره‌سازی پمپ شده را برای شبکه برق به طور کلی ارزشمند می‌کند.

نیروگاه برق آبی جریانی

یک سیستم برق آبی جریان رودخانه نیز از انرژی موجود در آب جاری رودخانه برای تولید برق استفاده می کند. با این حال، برخلاف سیستم‌های انرژی آبی ذخیره‌سازی و پمپی، نیروگاه‌های برق آبی جریان رودخانه ظرفیت ذخیره‌سازی بسیار کمی دارند یا اصلاً ظرفیت ذخیره‌سازی ندارند. اغلب اوقات در یک سیستم جریان رودخانه، آب از طریق یک سیستم توربین از کانال اصلی رودخانه منحرف می شود و سپس به کانال اصلی پایین دست باز می گردد. این سیستم‌ها معمولاً قادر به تولید برق در مقیاس سیستم‌های ذخیره‌سازی نیستند، اما اغلب اثرات زیست‌محیطی کمتری نسبت به سیستم‌هایی که شامل سدسازی رودخانه‌ها هستند، دارند.

نیروگاه جزر و مدی

نیروهای دیگری به جز چرخه آب به ما امکان می دهند انرژی را از آب متحرک جذب کنیم. اقیانوس های زمین در چرخه های جزر و مدی در طول روز به دلیل کشش گرانشی ماه بالا و پایین می روند و از این حرکت برای تولید برق استفاده می کنند. سیستم های قدرت جزر و مدی به اشکال مختلفی از جمله توربین های جزر و مدی و “باراژ” وجود دارند که ساختارهایی مشابه سدها هستند. یک مزیت مهم نیروی جزر و مدی قابلیت اطمینان آن است: جزر و مدها بسیار چرخه ای هستند و می توان آنها را به دقت پیش بینی کرد. در حال حاضر، نیروی جزر و مدی یک منبع الکتریسیته غیرمعمول است و تعداد کمی از تاسیسات فعال در سراسر جهان وجود دارد.

انرژی امواج

با وزش باد در سطح آب های آزاد، انرژی به آب منتقل می شود و امواج حاوی انرژی را تشکیل می دهد. فناوری‌های زیادی برای مهار انرژی امواج در حال توسعه هستند، اما مانند نیروی جزر و مدی، انرژی موج هنوز یک فناوری رایج تولید برق نیست.

همچنین بخوانید: بهترین مرکز خرید تابلو برق برای نیروگاه خورشیدی

راهکارهای حرفه ای آداک برای انرژی های تجدیدپذیر

آیا می دانید آداک در راستای گسترش انرژی های تجدیدپذیر، طیف وسیعی از محصولات و خدمات را ارائه می کند؟ برای آشنایی بیشتر با راهکارهای حرفه ای آداک در زمینه انرژی های تجدیدپذیر، روی لینک زیر کلیک کنید و یا از طریق تماس با کارشناسان آداک، از خدمات مشاوره ای ما بهره مند شوید. 

راهکارهای آداک برای انرژی های تجدیدپذیر

دفتر مرکزی: کرج، عظیمیه. بلوار 45 متری کاج، پلاک 199، واحد 1 و 3

تلفن: 02634156000

ایمیل: info@adakbn-co.com

دفتر تهران: بزرگراه اشرفی اصفهانی، خیابان مخبری، پلاک 10 واحد 6

تلفن: 02144491255

ایمیل: sales@adakbn-co.com

کارخانه: شهرک صنعتی صفادشت، بلوار فروردین، خیابان فروردین نهم غربی، پلاک 104

تلفن: 02634156000