روش های تولید برق در جهان

در تمام دنیا تولید برق از منابع گوناگون رو به افزایش است. سازمان انرژی آمریکا پیش‌بینی می‌کند که از سال ۲۰۰۴ تا ۲۰۳۰ پیشرفت قابل توجهی در میزان تولید برق جهان مشاهده خواهد شد.

تولید برق در دنیا هر سال حدود ۴/۲درصد افزایش می‌یابد. بنابراین طبق برآوردهای صورت گرفته از ۱۶ میلیارد و ۴۲۴ میلیون کیلووات ساعت در سال ۲۰۰۴ به ۳۰ میلیارد و ۳۴۶ میلیون کیلووات ساعت در سال ۲۰۳۰ می‌رسد. همچنین بیشترین تقاضا برای برق مصرفی از سوی کشورهای بیرون از سازمان همکاری اقتصادی و توسعه است. با وجود اینکه کشورهای غیر عضو سازمان همکاری اقتصادی و توسعه ۲۶درصد کمتر از کشورهای عضو این سازمان در سال ۲۰۰۴ برق مصرف می‌کنند ولی کل تولید برق در حوزه کشورهای غیر عضو سازمان اقتصادی و توسعه در سال ۲۰۳۰ فراتر از تولید در کشورهای عضو این سازمان خواهد شد. بدین ترتیب انتظار می‌رود در کشورهای غیر عضو سازمان همکاری اقتصادی و توسعه از سال ۲۰۰۴ تا سال ۲۰۳۰ نرخ سالانه‌ای معادل ۳برابر نرخ سالانه‌ی کنونی رشد تقاضا داشته باشیم. این تفاوت در عین حال که حاکی از رشد نسبی تاسیسات زیرساختی تولیدات برق در بیشتر کشورهای توسعه یافته عضو سازمان همکاری اقتصادی و توسعه است، نشان دهنده افزایش کند میزان جمعیت در این کشورها در ۲۵ سال آینده نیز می‌باشد. به علاوه رشد بالای میزان تقاضا در کشورهای غیر عضو سازمان همکاری اقتصادی و توسعه به این معنی است که استانداردهای زندگی و استفاده از وسایل روشنایی و سایر وسایل برقی مدرن در این کشورها افزایش قابل توجهی یافته است.

طبق مقایسه‌ انجام شده تولید برق در کشورهای غیر عضو سازمان همکاری اقتصادی و توسعه به ۵/۳ درصد رشد خواهد یافت که این رقم در مقایسه با ۳/۱ درصد رشد تولید برق در کشورهای عضو سازمان معنی‌دار خواهد بود. تولید برق شامل ایجاد و خلق انرژی برق می‌شود که با استفاده از توربین‌های متصل به ژنراتورهای برقی صورت می‌گیرد. این توربین‌های مکانیکی بیشترین برق تجاری مورد نیاز را تامین می‌کنند. در درون توربین‌ها مایعی به عنوان حامل انرژی وجود دارد. این مایع‌ها عمدتا از بخار آبی حاصل می‌شوند که توسط انرژی حاصل از انشقاق و شکاف هسته‌ای یا گرمای حاصل از سوختن سوخت‌های فسیلی (زغال سنگ، گاز طبیعی یا نفت) به نقطه جوش می‌رسد. البته در حال حاضر تعدادی از نیروگاه‌های جدید از خورشید به عنوان منبع حرارت استفاده می‌کنند؛ شیارهای سهمی شکل خورشیدی و برج‌های انرژی خورشیدی نورخورشید را برای گرم کردن این مایع و تولید بخار از آن به کار می‌برند.

منبع تجدید پذیر دیگری که برای تولید گرما و به حرکت در آوردن توربین‌ها از آن استفاده می‌شود انرژی گرمایی زمین است. بخار تحت فشار حرارت زیرزمینی از زمین بیرون آمده و توربین‌ها را به حرکت در می آورد. پره های توربین آبی که توسط آب جاری از سدهای برق آبی یا نیروهای ناشی از جزر و مد به حرکت در می‌آیند منبع دیگری برای تولید برق هستند.

اکثر توربین‌های بادی از بادهایی که به طور طبیعی می‌وزند برق تولید می‌کنند. برج‌های خورشیدی هم از بادی که به طور مصنوعی درون دودکش‌ها با حرارت ناشی از نور خورشید جریان دارند کار می‌کنند.

توربین‌های گازی هم مستقیما بوسیله گازهای ناشی از سوخت نفت یا گاز طبیعی به حرکت در می‌آیند. از سوی دیگر نیروگاه‌های سیکل ترکیبی نیز با بخار و گاز فعالیت می‌کنند. آنها از سوختن گاز طبیعی در توربین‌های گازی انرژی تولید کرده و از گرمای اضافی این سوخت برای تولید برق از بخار استفاده می‌کنند. این نیروگاهها بازدهی بالای ۶۰در صد دارند.

از انواع دیگر تکنولوژی های مورد مطالعه برای تولید برق می‌توان به تولید Solid-state اشاره کرد که سهم ویژه‌ای در مصارف و نیازهای سیار و متحرک دارد. فضای مورد استفاده‌ی آنها عمدتا ابزارهای ترموالکتریک (TE ) هستند. با وجود اینکه سیستم‌های گرما یونی ( TI) و Thermophotovoltaic TPV به اندازه سیستم‌های TE پیشرفت کرده‌اند ولی چنان که انتظار می‌رود سیستم‌های TE نسبت به سیستم های TI و TPV در دماهای پایین‌تری به کار می‌روند. وسایل پیزوالکتریکی نیز برای تولید انرژی از نیروی کشش مکانیکی استفاده می‌کنند.

Betavoltaic ها نوع دیگری از ژنراتورهای انرژی Solid-state هستند که برق را از واپاشیدن اشعه رادیواکتیو تولید می‌کنند. همچنین تولید برق Magnetohydrodynamic) MHD)(حرکت آبی ماگنتو) مبتنی بر مایع به عنوان روشی برای تولید انرژی برق از راکتورهای هسته ای و نیز سیستم‌های احتراقی معمول مورد مطالعه قرار گرفته است. تولید برق الکتروشیمیایی نیز در مصارف قابل انتقال بسیار مهم است. در حال حاضر بیشترین میزان انرژی الکتروشیمیایی از سلول های الکتروشیمیایی بسته ( باتری ها ) به دست می‌آید که مسلما بیشتر به عنوان سیستم‌های ذخیره عمل می‌کنند تا سیستم‌های تولید. اما مطالعه و تحقیق برای گسترش سیستم‌های الکتروشیمیایی که تحت عنوان سلول‌های سوختی شناخته شده‌اند در چند سال اخیر افزایش قابل توجهی یافته است. سلول‌های سوختی می‌توانند برای استخراج انرژی چه از سوخت‌های طبیعی و چه از سوخت های مصنوعی ( به طور عمده هیدروژن الکترولیتی ) به کار روند. بنابراین می‌تواند هم به عنوان سیستم‌های تولیدی و هم به عنوان سیستم وابسته از آن استفاده کرد.