أنواع المحطات الحرارية: استكشاف الفئات المختلفة لمحطات توليد الطاقة الحرارية

أنواع المحطات الحرارية

توليد الطاقة الحرارية هو عملية تتيح إنتاج الطاقة الحرارية من خلال حرق أنواع مختلفة من الوقود، مثل الغاز الطبيعي المسال، ومن ثم تحويلها إلى طاقة كهربائية عبر مرافق توليد الطاقة.

تعمل جميع المحطات الحرارية وفق مبدأ أساسي مشترك، وهو حرق الوقود بما في ذلك النفط والفحم والغاز الطبيعي المسال، لتوليد بخار عالي الضغط ودرجة الحرارة. يتم استخدام هذا البخار لتدوير التوربينات البخارية المتصلة بالمولدات الكهربائية، مما ينتج عنه توليد الكهرباء. تنقسم المحطات الحرارية إلى الأنواع التالية:

محطات توليد الطاقة البخارية

محطات توليد الكهرباء البخارية تعتمد على حرق الوقود، مثل الزيت الثقيل والغاز الطبيعي المسال والفحم، داخل غلايات لتوليد بخار على درجة حرارة وضغط عالٍ جداً.

يتم الاستفادة من هذا البخار لتدوير التوربينات البخارية، مما يدفع مولدات الطاقة المرتبطة بالتوربينات للبداية في إنتاج الكهرباء. يتمتع نظام هذه المحطات بكفاءة حرارية تتراوح بين 42% إلى 46%.

محطات توليد الطاقة بالدورة المركبة

تعمل هذه المحطات على توليد الطاقة الكهربائية بواسطة توربين غازي، حيث يتم إعادة استخدام الحرارة المهدرة من تشغيل التوربينات البخارية لتشغيل التوربينات الغازية، التي تعمل باستخدام غازات الاحتراق ذات درجة الحرارة العالية. بعد مرور الغاز على التوربينات الغازية، يتم استعادة الحرارة بكفاءة عبر غلايات استرداد الحرارة.

نتيجة ذلك هي إنتاج بخار بدرجة حرارة وضغط مثاليين لتشغيل التوربينات البخارية وتوليد الكهرباء، مما يضمن لهذه المحطات تحقيق كفاءة حرارية عالية. إذ تقل تكلفة وحدة الطاقة المولدة فيها مقارنة بالطاقة الحرارية المشتقة من الزيت.

محطات توليد الطاقة بتوربينات الغاز

في محطات توليد الطاقة بهذه الأنظمة، يتم إنتاج الكهرباء عبر حرق وقود مثل الغاز الطبيعي المسال أو الكيروسين، مما يؤدي إلى إنشاء غازات احتراق عالية الحرارة تمتلك الطاقة الكافية لتدوير توربين غازي.

مصادر الطاقة الحرارية ومميزات كل منها

تُعرف محطات توليد الطاقة الحرارية أيضاً بمحطات الطاقة التقليدية، حيث تعتمد على الطاقة الناتجة عن غلايات بخار تتغذى من مصادر مختلفة مثل الفحم والغاز الطبيعي وزيت التدفئة. لكل نوع من هذه المصادر مزايا خاصة، تشمل:

• الفحم

تعتبر الطاقة الحرارية المستمدة من الفحم مشابهة للطاقة النووية، إذ توفر إنتاجًا ثابتًا على مدار الساعة ولا يمكن تعديل ناتجها وفقًا للحاجة أو الطلب.

• الغاز الطبيعي المسال

يسمح استخدام الغاز الطبيعي المسال بالمرونة في إدارة الطلب اليومي على الطاقة الكهربائية، حيث يمكن تشغيلها خلال النهار والتوقف عنها أثناء الليل، مما يتيح تكرار هذه الدورة يومياً.

• الزيت

تتيح مصادر الطاقة الحرارية المعتمدة على الزيت تعديل الإنتاج لتلبية ذروة الطلب على الكهرباء، مما يعني أنه يمكن تشغيلها بشكل رئيسي في فصل الصيف والشتاء خلال الفترات التي يرتفع فيها الطلب. وفي الأوقات الأخرى، تبقى جاهزة للعمل لتوفير الطاقة الاحتياطية عند زيادة الطلب غير المتوقع على الكهرباء.