نیروگاه و بازده
کلیدِ چراغ را می‌زنید و اتاق روشن می‌شود. برقی که در یک لحظه به لامپ رسید، شاید صدها کیلومتر دورتر، در یک نیروگاه ساخته شده باشد. در آن نیروگاه چه می‌گذرد؟ و از هر صد واحد انرژیِ سوخت، چند واحد به لامپِ شما می‌رسد؟
از سوخت تا برق
بیشترِ برقِ ایران در نیروگاه‌های حرارتی ساخته می‌شود، که گاز یا نفت می‌سوزانند. کارشان چند مرحله دارد:
- در دیگِ بخار سوخت می‌سوزد و انرژیِ شیمیایی‌اش به گرما تبدیل می‌شود.
- این گرما آب را به بخارِ بسیار داغ و پرفشار تبدیل می‌کند.
- بخار با فشار به پره‌های توربین می‌خورد و آن را مثلِ یک فرفره‌ی بزرگ می‌چرخاند.
- توربین به مولدِ برق وصل است. مولد انرژیِ جنبشیِ چرخش را به انرژیِ الکتریکی تبدیل می‌کند.
- بخار در جای دیگری سرد و دوباره آب می‌شود و پمپ آن را به دیگ برمی‌گرداند.
- برق از راهِ سیم‌های بلندِ دکل‌ها به شهرها می‌رود.
نیروگاهِ هسته‌ای، مثلِ نیروگاهِ بوشهر، هم همین‌طور کار می‌کند؛ فقط گرما به جای سوختنِ گاز، از شکستنِ اتم‌های سوختِ هسته‌ای به دست می‌آید.
بازده: چقدر به کار می‌آید؟
یادتان هست که انرژی گم نمی‌شود. با این حال، در هر مرحله بخشی از انرژی به گرمایی تبدیل می‌شود که به کارِ ما نمی‌آید: گرمایی که از دودکش بیرون می‌رود، گرمایی که بخار هنگامِ سرد شدن پس می‌دهد، و گرم شدنِ سیم‌ها. در بیشترِ نیروگاه‌های حرارتی و هسته‌ای، از هر ۱۰۰ واحد انرژیِ سوخت فقط حدودِ ۳۵ واحد برق می‌شود.
به نسبتِ انرژیِ مفیدی که از یک دستگاه می‌گیریم به انرژی‌ای که به آن داده‌ایم، بازده می‌گوییم و آن را معمولاً با درصد می‌نویسیم:
بازده = انرژیِ مفید ÷ انرژیِ داده‌شده × ۱۰۰
پس بازدهِ چنین نیروگاهی حدودِ ۳۵ درصد است. هیچ دستگاهی بازدهِ ۱۰۰ درصد ندارد، اما دستگاهِ بهتر انرژیِ کم‌تری هدر می‌دهد.
بازده به ما می‌گوید چرا صرفه‌جویی در برق این‌قدر اهمیت دارد: هر واحد برقی که هدر می‌دهیم، یعنی حدودِ سه واحد سوخت در نیروگاه سوخته است.
در خانه امتحان کنید
- یک لامپِ رشته‌ای قدیمی و یک لامپِ کم‌مصرف یا ال‌ای‌دی را (اگر در خانه هست) با کمکِ یک بزرگ‌تر روشن کنید.
- بعد از پنج دقیقه دستتان را با فاصله نزدیکِ هر کدام بگیرید. به لامپ دست نزنید.
- کدام گرمای بیشتری پخش می‌کند؟ بازدهِ کدام بیشتر است؟
واژه‌های این درس
- نیروگاه - جایی که برق در آن ساخته می‌شود.
- توربین - چرخی با پره که بخار، آب یا باد آن را می‌چرخاند.
- مولدِ برق - دستگاهی که چرخش را به انرژیِ الکتریکی تبدیل می‌کند.
- بازده - چند درصد از انرژیِ داده‌شده به دستگاه، به شکلِ مفید از آن بیرون می‌آید.
ایده‌ی اصلی
در نیروگاهِ حرارتی، گرمای سوخت آب را بخار می‌کند، بخار توربین را می‌چرخاند و مولد برق می‌سازد. فقط حدودِ یک‌سومِ انرژیِ سوخت برق می‌شود؛ بقیه گرمای هدررفته است. بازده یعنی چند درصد از انرژی مفید است.