بحث هذه المدونة الإلكترونية

الثلاثاء، 21 ديسمبر، 2010

الطاقة الكهربائية



·        حاجة العراق الحالية من الطاقة الكهربائية هي 13 كيكا واط و لكن الإنتاج الفعلي هو 4 كيكا واط و المحطات المستخدمة في العراق هي
                                      أ‌-          محطات التوليد المائية
تستخدم هذه المحطات ارخص وقود و هو الماء مقارنة مع الديزل او الوقود النووي و تتواجد في الأماكن المرتفعة التي تهطل عليها الأمطار او تجري فيها الأنهار او من مساقط المياه. و تعتمد كمية الطاقة المولدة على كمية و منسوب المصروف من المياه و هي تختلف من وقت الى اخر .
و عندما يكون مجرى النهر ذا انحدار  بسيط فيمكن إقامة سدود لتخزين المياه و عندما يكون مجرى النهر ذا انحدار كبير فيمكن عمل تحويره للمجرى لعمل شلال صناعي.
في هذه المحطات يتم تحويل الطاقة الكامنة في الماء الموجود على ارتفاع(سد او شلال) الى طاقة حركية في عملية سقوط الماء و اذا سلطت هذه المياه و هذه الطاقة على التوربين المائي فانها سوف تدور بسرعة كبيرة و يتكون على محور التوربين طاقة ميكانيكية  كبيرة و بسبب ارتباطها بمحور الجزء الدوار للمولد و بسبب وجود الفيض المغناطيسي بين العضو الدوار و الثابت     ( stator + rotor )  فعندها سوف يتم تحويل الطاقة الميكانيكية الى كهربائية.
المميزات
العيوب
1-    تحتاج الى الماء و هو ارخص و أسهل وقود متواجد
2-    لا ينتج عنها تلوث للهواء (طاقة نقية)
3-    تكاليف التشغيل اليومية رخيصة
4-    تحتاج الى زمن اقل في بداية التشغيل
1-    اختلاف كمية الطاقة الكهربائية المتولدة من وقت الى اخر
2-    ارتفاع التكاليف الاوليه لبناء المحطة
3-    صعوبة إجراء الصيانة

                                    ب‌-        المحطات الغازية
تعتبر المنطقة العربية أكثر البلدان استعمال لهذا النوع من المحطات و في هذا النوع من المحطات يتم تحويل الطاقة الكيميائية الى طاقة حرارية لتسخين الغازات التي يتم إدخالها الى توربينات غازية تحول الطاقة الحرارية الى طاقة حركية اولا ثم تعمل إدارة التوربين الى تحويل الطاقة الى طاقة ميكانيكية ثم بدوران العضو الدوار في المولد الذي يعمل بدوره مع المجال المغناطيسي على تحويل الطاقة الميكانيكية الى طاقة كهربائية.

المميزات
العيوب
1-    تكاليف الإنشاء لهذا النوع من المحطات اقل من المحطات الأخرى
2-    يمكن تشغيلها او إيقافها في زمن اقل من الزمن المطلوب لتشغيل و إيقاف المحطات الأخرى
3-    تحتاج الى عمالة ذات مؤهلات متوسطة و عدد قليل في التشغيل
4-    يمكن تشغيلها لتغذية اوقات الذروة او التشغيل باستمرار
5-    لا تحتاج الى كميات كبيرة من المياه
1-    تكاليف التشغيل الدورية عالية لاحتاجها لكميات كبيرة من الوقود
2-    تعطي قدرات ليست عاليه
3-    انخفاض نسبي في الكفاءة
4-    إهدار كميات كبيرة من الطاقة الحرارية مع غازات العادم و قد تم أخيرا استغلال هذه الطاقة في إنتاج بخار يستخدم في تشغيل وحدات بخارية ملحقة بالمحطات الغازية و يسمى هذا النظام بالدورة المركبة

                                    ت‌-        محطات الديزل

مولدات الديزل و الطاقة المتجددة مثل الطاقة الشمسية و طاقة الرياح و طاقة الأمواج هي مولدات للطاقة الكهربائية ذات قدرات صغيرة تستخدم لتغذية بعض الأماكن المعزولة البعيدة عن الشبكات الكهربائية و تمتاز تلك الأنواع من المحطات  بسرعة التشغيل و الإيقاف لكنها تحتاج الى كميات هائلة من الوقود و لذلك فان تكلفة الطاقة الكهربائية المنتجة من تلك المحطات عالية نسبيا و لهذا فان تلك المحطات لا يوجد منها محطات ذات قدرة عالية , و تمتاز هذه المحطات بسهولة التركيب و تستخدم في حالات الطوارئ و فترات الذروة و تعمل مجموعة كبيرة من تلك المولدات على التوازي لسد الاحتياج المطلوب من الطاقة الكهربائية.
يتم إمداد وقود الديزل من خزان التشغيل اليومي الى مضخة الحقن عبر أنابيب و فلاتر. و تقوم تلك المضخات بتوزيع الوقود بانتظام على اسطوانات الاحتراق بالترتيب الصحيح و بكميات متساوية,ثم يتم احتراق الوقود و نتيجة لهذا يتم الحصول على حركة دورانية و الذي تتحول ميكانيكا بنفس الطريقة ثم يتم تحويل الطاقة الى طاقة كهربائية
المميزات
العيوب
1-    صغر المساحة المطلوبة لتشييد المحطة
2-    قلة الزمن المطلوب لتشغيل و ايقاف تلك المحطات
3-    سهولة التركيب , و سرعة و سهولة الصيانة
1-    انخفاض الكفاءة
2-    تحتاج الى كميات هائلة من الوقود
3-    التلوث البيئي الناشئ من تلك المحطات

                                    ث‌-        المحطات البخارية
تكون اغلب هذه المحطات بالقرب من مصادر المياه و كذلك بالقرب من مصادر الوقود و مراكز استهلاك الطاقة الكهربائية.
تستعمل هذه المحطات الأنواع المتوفرة من الوقود مثل( الفحم الحجري, الغاز الطبيعي, البترول)
يتم أولا تحويل الطاقة من كيميائية الى حرارية بواسطة اللهب الناتج من الاحتراق و التي تعمل على رفع درجة حرارة و ضغط بواسطة اللهب الناتج من الاحتراق و التي تعمل على رفع درجة حرارة و ضغط المياه الموجود في المرجل لتتحول الى بخار و الذي يتم تحميصه (super heated)  ثم يعمل هذا البخار على إدارة التوربين و بذلك تتحول الطاقة الحرارية الى ميكانيكية على محور التوربين و يرتبط بمحور المولد الكهربائي مباشرة فيدور بنفس السرعة ليقطع المجال المغناطيسي الناشئ على العضو الدوار من المولد فيظهر على طرفي الجزء الثابت من المولد(stator + rotor) فرق جهد و تتحول الطاقة الميكانيكية الى كهربائية
المميزات
العيوب
1-    تمتاز هذه المحطات بإمكانية الحصول على طاقة كهربائية عاليه لكميات وقود اقل من تلك المطلوبة للحصول على نفس الطاقة بواسطة المحطات الغازية
2-    تتميز المحطات البخارية برخص الوقود المستخدم مقارنة بالوقود المستخدم في المحطات النووية و الغازية
3-    التكاليف الاولية اقل
4-    تكاليف الصيانة و التوليد ليست مرتفعة
5-    المساحة المطلوبة للمحطة اقل من تلك المطلوبة للمحطات المائية
6-    الوحدات البخارية تكون عادة ذات قدرات عاليه لذلك فهي تستخدم كوحدات لتشغيل الاحمال المستمرة
1-    التلوث البيئي الناشئ من هذه المحطات
2-    ارتفاع التكاليف الدورية
3-    انخفاض الكفاءة
4-    يجب بناء تلك المحطات بعيدا عن التجمعات السكنية  ( مسافة 1 كيلو متر على الاقل)
5-    تحتاج الى كميات كبيرة من مياه التبريد

·        و كما نود إعلامكم انه :-
o       بخصوص محطات توليد الطاقة باستخدام حرارة باطن الأرض يتعذر تنفيذها في محافظة بابل استنادا للدراسة التي قامت بها جامعة بابل
o       لا يمكن نجاح المحطات التي تعمل بطاقة الرياح في المحافظة بسبب  سرعة الرياح القليلة نسبيا في المحافظة لكن في المنطقة الغربية من العراق يمكن نجاح هذا النوع,على الرغم من فكرة انشاء هكذا محطة في النجف الاشرف.
o       اما بخصوص المحطات التي تعمل بواسطة الخلايا الشمسية
§        الكفاءة الحقيقة و التجريبية التي اقيمت في الجامعة هي ( 12 – 17)%
§         ارتفاع اسعار انشاء الخلايا الشمسية كما ان  المساحة الارضية التي تستغلها ( لكل 1 متر مربع تولد بافضل الأحوال ( 250- 300 واط )) و نسبة الانتاج القليلة نوعيا لا يمكن ان تصلح لتكون مصدر كهرباء رئيسي و انما  يمكن استخدامها في المشاريع الصغيرة البعيدة او للإنارة كما في اغلب المحافظات عدا محافظة بابل.
§        ان كلفة انشاء الخلايا الشمسية لإنتاج 1واط/ ساعة يترواح من (1.9 – 4.65) دولار.
§        ان كلفة الانتاج هو (3-5) سنت /كيلو واط/ ساعة




·        بخصوص محطات القدرة باستخدام الطاقة الشمسية فهنالك بعض التناقض في المعلومات من موقع الكتروني الى اخر حيث تم الوصول الى مجموعة من النتائج
o       الخلية الشمسية ذات مساحة 1متر مربع عندما يستلم اشعة الشمس سوف يحولها الى       120-170 واط.
o        و من نموذج  معروض للبيع في موقع الكتروني تم الحصول على المعلومات الاتية :-


Type, Brand, Model
  
Pmax,
 W
Voc
, V
Isc,
A
  
Dimensions, mm
L
W
D
  
Number
of cells
Efficiency (calculated), %
Efficiency
 (by spec), %
Weight, kg
Number
Manufacturer
  
215
51.60
5.61
1580
798
46
72
17.05
17.10
16.00









·        اما بالنسبة لطاقة الرياح
o       ان كلفة انتاج 200 كيلو واط سيكون بقيمة 6.9 سنت/ يورو/ كيلو واط / ساعة مقارنة مع :-
Brown coal                 8 cent/ Euro/kWh
Black coal                    9 cent/ Euro/kWh
Nuclear power          10 cent/ Euro/kWh
Natural gas (CCGT)   10 cent/ Euro/kWh
Wind                           6.9 cent/ Euro/kWh
o        من مميزاتها هو
§        عدم وجود ملوثات
§        انخفاض تكاليف الصيانة
§        عدم الحاجة الى وقود
§        تستخدم بكثرة في امريكا و المانيا
·        اما بخصوص الطاقة النووية و بعد الاطلاع على المواقع الالكترونية
o       كلفة الإنشاء  بهذه النوعية تعتبر قليلة نسبيا (1300- 3500) دولار لكل كيلو واط  و بمدة تنفيذ تتراوح (3-4) سنة.
o       السعر الإنتاجي لهذه المحطة هو 1.68 سنت لكل كيلو واط/ ساعة  يشمل سعر اليورانيوم و سعر التخلص من النفايات و الملوثات و بشكل عام أصبح كلفة التخلص من النفايات بقيمة 10 % من كلفة البناء. بالرغم من انه كان في 1987 بحدود (3.63 سنت /كيلو واط/ ساعة)
o       هذا النوع من طرق التوليد يعتبر موضوع استراتيجي و اتحادي و يرتبط بسياسة الدولة و الجهات المحلية ليس لها معلومات عن الموضوع
·         اما من ناحية المقارنة بالتكاليف  فهي
تكاليف الطاقة بوحدة ( سنت / كيلو واط/ ساعة)
المصدر
2-5
كهرومائي
3-4
نووي
4-5
فحم
4-5
غاز طبيعي
4-10
رياح
5-8
باطن الأرض
10-15
هيدروجين
15-32
شمسية






من أعلاه نود أن نبين
ý     إن سبب فارق السعر بين موقع و آخر لنفس النوع هو بسبب توفر المواد الأولية و عوامل أخرى في بلد من البلدان دون الأخر مثلا الصين تستعمل المحطات باستخدام الفحم بسبب توفره مما يؤدي الى رخص أسعار الكهرباء في هذه المحطة.
ý    عدم نجاح المحطات الكهرومائية  في محافظة بابل لعدم توفر المياه الكافية بالرغم من وجود سدة الهندية.
ý    نجاح محطات الديزل كونها تلبي الحاجة التي يطلبها الوضع الحالي للمحافظة و العراق بشكل عام
ý    عدم كفاءة المحطات الشمسية و اغلب محطات الطاقة المتجددة كمحطة رئيسية  لكن يمكن استخدامها للاماكن البعيدة و المعزولة و التي تحتاج الى وحدات كهربائية صغيرة.
ý    عدم امكانية القيام بإنشاء محطة كهرباء باستخدام حرارة باطن الأرض  بسبب  الطبيعة الجيولوجية لمحافظة بابل.
ý    عدم امكانية القيام بإنشاء  محطات طاقة الرياح بسبب قلة سرعة الرياح.