تولید الکتریسیته اولین فرایند در ارائه
الکتریسیته به مصرف کننده هاست. سه فرایند دیگر
انتقال توان الکتریکی،
توزیع الکتریسیته و
فروش الکتریسیته است.
اهمیت
تولید الکتریسیته،
انتقال و
توزیع آن زمانی کشف شد که معلوم شد
الکتریسیته برای تهیه
گرما، روشنایی و توان مورد نیاز برای دیگر فعالیت های انسانی، مفید است. تولید الکتریسیته غیر متمرکز نیز زمانی ممکن شد که کارشناسان فهمیدند خطوط برق
جریان متناوب می توانند
الکتریسیته را با قیمت ارزان در طول فواصل بلند و توسط بهره برداری از مزیت قابلیت تبدیل
ولتاژ با استفاده از
ترانسفورماتورهای توان، انتقال دهند.
برای مدت 120 سال، الکتریسیته از منابع مختلف
انرژی پتانسیل و به منظور فراهم آوردن انرژی فن آوری های بشر، تولید می شده است. اولین
نیروگاه برق توسط
چوب راه اندازی شد، در حالی که امروزه نیروگاه ها با
نفت،
گاز طبیعی،
زغال سنگ،
سیستم برق آبی و
انرژی هسته ای و به میزان کمی با
هیدروژن،
انرژی خورشیدی،
کنترل جزر و مد و
ژنراتورهای بادی کار می کنند. تولید و توزیع الکتریسیته اغلب در دستان بخش خصوصی یا دولتی که خدمات رفاهی عمومی را در اختیار دارند، بوده است. در سالهای اخیر برخی دولت ها به عنوان بخشی از حرکتی برای اعمال فشار بازار به حقوق انحصاری، شروع به
خصوصی سازی یا
شرکتی کردن این
خدمات رفاهی کرده اند.
بازار الکتریسیته نیوزیلند مثالی از این نوع است.
تقاضای الکتریسیته را می توان به دو صورت ارضاء کرد. روش اول که تا کنون برای خدمات رفاهی به کار می رفته است، ساختن پروژه های بزرگ تولید و ارسال الکتریسیته لازم به
اقتصادهای سوختی در حال رشد، است. بسیاری از این پروژه ها دارای تاثیرات زیست محیطی نامطلوب نظیر
آلودگی هوا یا
آلودگی تشعشعی و آب گرفتگی بخش وسیعی از زمین، هستند.
تولید پراکنده به عنوان روش جدیدی (روش دوم) برای برطرف کردن تقاضای الکتریکی، در نزدیکی مصرف کننده ها شناخته شده است. پروژه های کوچک تر پراکنده دارای خصوصیات زیر هستند:
ـ حفاظت در برابر خاموشی های برق ناشی از متوقف کردن نیروگاه های غیر متمرکز یا
خطوط انتقال به منظور تعمیر، فریب بازار یا توقفهای اضطراری.
ـ
کاهش آلودگی.
ـ اجازه دادن به بازیگران کوچک تر برای ورود به بازارهای انرژی.
روش های تولید الکتریسیته
روش های تبدیل توان های دیگر به توان الکتریکی
توربین های دوار که به
ژنراتورهای الکتریکی متصل شده اند، اکثر الکتریسیته تجاری موجود را تولید می کنند. توربین ها عموماً توسط
بخار،
آب،
باد یا دیگر
مایعات به عنوان یک واسطه حامل انرژی، گردانده می شوند.
پیل های سوختی که برای تولید الکتریسیته از
مواد شیمیایی مختلفی استفاده می کنند، توسط برخی از مردم مناسب ترین
منبع برق برای بلند مدت شناخته می شوند، خصوصاً اگر بتوان از
هیدروژن به عنوان ماده تغذیه در این
پیل ها استفاده کرد. اما به هرحال هیدروژن معمولاً تنها یک
حامل انرژی است و بایستی توسط منابع توان دیگری ایجاد شود.
ژنراتورهای کوچک قابل حمل نیز عموماً توسط
موتورهای دیزل کار می کنند که خصوصاً در
کشتی ها، مکان های مسکونی دور افتاده و
برق اضطراری استفاده می شوند.
منابع انرژی اولیه، بکار رفته در تولید انرژی الکتریکی
جهان امروز برای تولید انرژی بر
زغال سنگ و
گاز طبیعی تکیه می کند. هزینه های بالای مورد نیاز برای انرژی هسته ای و ترس از
خطرات این انرژی، از
دهه 1970م جلوی تاسیس نیروگاه های جدید هسته ای را در آمریکای شمالی گرفته است.
توربین های بخار را می توان توسط بخارهای ناشی از منابع
زمین گرمایی،
انرژی خورشیدی، مایعات،
سوخت های فسیلی گازی و جامد، به راه انداخت.
راکتورهای هسته ای از انرژی ناشی از شکافت
اورانیوم یا
پلوتونیوم رادیواکتیو برای تولید آزمایش‌های مربوط به گرما استفاده می کنند. این راکتورها اغلب از دو مدار بخار اولیه و ثانویه تشکیل شده تا یک لایه حفاظتی اضافی را بین محل قرار گرفتن سوخت هسته ای و اتاق ژنراتور قرار دهد.
نیروگاه های
برق آبی از آبی که مستقیماً از توربین ها عبور می کند، برای راه اندازی
ژنراتورها استفاده می کنند.
کنترل جزر و مد از
نیروی ماه بر روی بدنه آب دریاها برای گرداندن یک
توربین استفاده می کنند.
ژنراتورهای بادی از باد برای گرداندن توربین هایی که با یک ژنراتور مرتبط اند، استفاده می کنند.
نیروگاه برق آبی ذخیره شده با پمپ برای هم سطح کردن تقاضاها روی یک
شبکه برق به کار می رود.
تولید الکتریسیته توسط
هم جوشی آزمایش‌های مربوط به گرما هسته ای به عنوان راه حلی ممکن برای تولید الکتریسیته پیشنهاد شده است. در حال حاضر برخی موانع فنی و مسایل زیست محیطی در مسیر این راه وجود دارد که اگر برطرف شوند هم جوشی، یک منبع انرژی الکتریکی نسبتاً تمیز و بی خطر را تامین خواهد کرد. پیش بینی می شود که یک راکتور آزمایشی بزرگ
«ITER) در سال 2005-2006 شروع به کار کند.
بهبود کارایی
نیروگاه های تولید مختلط
«برق و گرمای ترکیب شده)، با استفاده از
برق خورشیدی،
سوخت های فسیلی،
گازهای سنتزی،
تراکم زیست یا
زیست گاز به عنوان یک منبع سوختی، تولید الکتریسیته و آزمایش‌های مربوط به گرما را انجام می دهند. این نیروگاه ها می توانند به کارایی به میزان 80 درصد برسند اما انتظار می رود بسیاری از این نیروگاه ها که امروزه ساخته می شوند تنها به کارایی معادل حداکثر 55 درصد برسند. بخار گرم شده یک توربین را می گرداند و سپس گرمای اضافی برای گرم کردن فضاهای داخل ساختمان ها، فرآیندهای صنعتی یا گرم کردن گلخانه ها بکار می رود. تمامی مردم می توانند از گرمای توزیع شده از طریق یک
طرح گرمایی منطقه ای بهره ببرند.
توانایی دستیابی به
تولید سه گانه با استفاده از
سوخت های فسیلی یا
انرژی خورشیدی برای تولید گرما، الکتریسیته و سرمایش تبخیری نیز وجود دارد. این نیروگاه های ترکیبی بهترین نسبت تبدیل انرژی را بعد از نیروگاه های برق آبی دارند.
آرایه های کوچک
فتو ولتایی،
آسیاب های بادی و
دوچرخه های مرتبط با یک توربین، همگی می توانند برای تولید الکتریسیته قابل حمل بکار برد.
اصلاحات الکتریکی در سرتاسر جهان در حال جدا کردن تولید الکتریسیته از مبانی کنترل شده حق انحصار
انتقال و
توزیع الکتریسیته است،
بازار الکتریسیته را مشاهده کنید.
برای اطلاعات بیشتر به کلید واژه های زیر مراجعه کنید:
