ما هي أنواع محطة توليد الطاقة وما هي مكوناتها

يوجد في العالم العديد من الأنواع لمحطات توليد الطاقة الكهربائية نذكر منها ما يلي:
أنواع محطات التوليد:

أولاً: محطات التوليد البخارية: تعتبر محطات التوليد البخارية محولاً للطاقة وتستعمل هذه المحطات أنواع مختلفة من الوقود حسب الأنواع المتوفرة مثل الفحم الحجري أو البترول السائل أو الغاز الطبيعي أو الصناعي.
مكونات محطات التوليد البخارية:

ثانياً: محطات التوليد النووية: محطات التوليد النووية نوعا من محطات التوليد الحرارية لأنها تعمل بنفس نتيجة انشطار ذرات اليورانيوم بضربات الإلكترونات المتحركة في الطبقة أنه بدل الفرن الذي يحترق فيه الوقود يوجد هنا مفاعل ذري تتولد في الحرارة على أطراف الجزء الثابت من هذا المولد.

والفرق في محطات التوليد النووية التي بدورها تدور الجزء الدوار من المولد الكهربائي وتتولد الطاقة الكهربائية المبدأ وهو توليد البخار بالحرارة وبالتالي يعمل البخار على تدوير التوربينات الخارجية للذرة وتستغل هذه الطاقة الحرارية الهائلة في غليان المياه في المراجل وتحويلها إلى بخار ذي ضغط عال ودرجة مرتفعة جدا.

 تحتوي محطة التوليد النووية على الفرن الذري الذي يحتاج إلى جدار عازل وواق من الإشعاع الذري وهو يتكون من طبقة من الآجر الناري وطبقة من المياه وطبقة من الحديد الصلب ثم طبقة من الأسمنت تصل إلى سمك مترين وذلك لحماية العاملين في المحطة والبيئة المحيطة من التلوث بالإشعاعات الذرية.

ثالثاً: محطات التوليد المائية: تعتبر الطاقة المائية من أكثر الطاقات استخداما في التوليد وتمثل 15% من الطاقة الكهربائية في العالم. وتعتبر من أقل الطاقات تكلفة وأكثرها نقاءً، تقام السدود عندما يكون مجرى النهر ذو انحدار كبير حيث يتم في هذه المحطات تحويل طاقة الوضع الكامنة في الماء الموجود على إارتفاعالسد إلى طاقة حركية في عملية سقوط الماء وإذا سلطت هذه المياه وهذه الطاقة على التوربينة المائية فإنها تدور بسرعة كبيرة ويتكون على محور التوربينة طاقة ميكانيكية ونظرا لأن العضو الدوار للمولد مربوط على محور التوربينة وفي ظل وجود مجال مغناطيسي على العضو الدوار تتحول الطاقة الميكانيكية إلى طاقة كهربائية.

مكونات محطات التوليد المائية:

رابعاً: محطات التوليد من تيارات المد والجزر: يعرف تيار المد والجزر على أنه حسم سريع التدفق من المياه التي أنشأتها التيارات البحرية. وفي معظم مولدات المد والجزر، توضع توربينات في هذه التيارات. وعند استخدام المولدات فإنها تنتج تياراً مستمراً من الكهرباء.

ولحل تلك المشكلة يتم وضع التوربينات في المياه الضحلة، مما يؤدي إلى إنتاج المزيد من الطاقة كما يسمح للسفن بالانتقال حول التوربينات. بالإضافة إلى حركة شفرات التوربينات ببطء يساعد الحياة البحرية على تجنب التأذي من التوربينات.

خامساً: محطات التوليد ذات الاحتراق الداخلي: هي عبارة عن آلات تستخدم الوقود السائل (Fuel Oil) حيث يحترق داخل غرف احتراق بعد مزجها بالهواء بنسب معينة، فتتولد نواتج الاحتراق وهي عبارة عن غازات على ضغط مرتفع تستطيع تدوير التوربينات حركة دورانية.

مكونات محطات التوربينات الغازية:

1. ضاغط الهواء: وهو يأخذ الهواء من الجو المحيط ويرفع ضغطه إلى عشرات الضغوط الجوية.

2. غرفة الاحتراق: وفيها يختلط الهواء المضغوط الآتي من مكبس الهواء مع الوقود ويحترقان معا عن طريق وسائل خاصة بالاشتعال. وتكون نواتج الاحتراق من الغازات المختلفة على درجات حرارة عالية وضغط مرتفع.

3. التوربين: ومحوره أفقي مربوط من ناحية مع محور مكبس الهواء مباشرة ومن ناحية أخرى مع المولد ولكن بواسطة صندوق تروس لتخفيف السرعة لأن سرعة دوران التوربين عالية جدا لا تتناسب مع سرعة دوران المولد الكهربائي. تدخل الغازات الناتجة عن الاحتراق في التوربين فتصطدم بريشها الكثيرة العدد من ناحية الضغط المنخفض (يتسع قطر التوربين من هذه الناحية) ثم تخرج إلى الهواء عن طريق مدخنة.

4. المولد الكهربائي: يتصل المولد الكهربائي مع التوربين بواسطة صندوق تروس لتخفيف السرعة كما ذكرنا وفي بعض التوربينات الحديثة تقسم التوربين الى توربينتين واحدة للضغط والسرعة العالية متصلة مباشرة مع مكبس الهواء والثانية تسمى توربينة القدرة متصلة مباشرة مع محور المولد الكهربائي.

5. الآلات والمعدات المساعدة: تحتاج محطات التوربينات الغازية إلى بعض المعدات والآلات المساعدة كالتالي:

سادساً: محطات توليد الكهرباء بواسطة الرياح: يمكن استغلال الرياح في الأماكن التي تعتبر مجاري دائمة لهذه الرياح في تدوير مراوح كبيرة وعالية لتوليد الطاقة الكهربائية. وعلى سبيل المثال هناك مدن صغيرة في الولايات المتحدة وأوروبا تستمد الطاقة الكهربائية اللازمة للاستهلاك اليومي من محطة توليد كهرباء تعمل بالرياح يبلغ طول شفرة مروحتها 25 مترا.

الطواحين الهوائية الحديثة وهي تكنولوجيا نظيفة لكن تشوه منظر الطبيعة يمكن إبعادها قريبا عن السهول أو الهضاب لتركيبها في البحار أو أعالي الجبال بفضل نوع جديد من التوربينات الهوائية عالية الفعالية التي تم تطويرها في السويد. في التوربينات الهوائية التقليدية تكون الشفرات الدوارة متصلة بمولد داخل بواسطة محور.

والمولد يحتاج عادة إلى أن يدور بسرعات عالية تقتضي وجود علبة سرعات تزيد دوران المحور من 18 دورة في الدقيقة إلى 1500 دورة. لكن علبة السرعات مكلفة جدا ويمكن أن تبلى بسرعة، وهكذا ينبغي إقامة مزارع طواحين الهواء حيث يمكن توفير الصيانة للتوربينات بسرعة.

سابعاً: محطات التوليد بالطاقة الشمسية: ما يمكن أن ينتج عنه أعمال تطبيقية أصبحت في التداول التجاري هي استغلال الطاقة الشمسية لإنتاج الطاقة الكهربائية وفي تسخين مياه الاستعمال المنزلي وخاصة في التجمعات الطلابية والعمالية يمكن تحويل الطاقة الشمسية إلى طاقة كهربائية وطاقة حرارية من خلال آليتي التحويل الكهروضوئية والتحويل الحراري للطاقة الشمسية، ويقصد بالتحويل الكهروضوئية تحويل الإشعاع الشمسي أو الضوئي مباشرة إلى طاقة كهربائية بوساطة الخلايا الشمسية (الكهروضوئية).

وكما هو معلوم هناك بعض المواد التي تقوم بعملية التحويل الكهروضوئية تدعى أشباه الموصلات كالسيليكون والجرمانيوم وغيرها. التحويل الحراري للطاقة الشمسية أما التحويل الحراري للطاقة الشمسية فيعتمد على تحويل الإشعاع الشمسي إلى طاقة حرارية عن طريق المجمعات (الأطباق) الشمسية والمواد الحرارية.

إذا تعرض جسم داكن للون ومعزول إلى الإشعاع الشمسي فإنه يمتص لإشعاع وترتفع درجة حرارته. يستفاد من هذه الحرارة في التدفئة والتبريد وتسخين المياه وتوليد الكهرباء وغيرها. وتعد تطبيقات السخانات الشمسية هي الأكثر انتشاراً في مجال التحويل الحراري للطاقة الشمسية. يلي ذلك من حيث الأهمية المجففات الشمسية التي يكثر استخدامها في تجفيف بعض المحاصيل الزراعية مثل التمور وغيرها كذلك يمكن الاستفادة من الطاقة الحرارية في طبخ الطعام، حيث أن هناك أبحاثاً تجري في هذا المجال لإنتاج معدات للطهي تعمل داخل المنزل عوضا عن تكبد مشقة الجلوس تحت أشعة الشمس أثناء الطهي.