برق

راندمان توليد برق حرارتي
يك چرخه رانكين با يك توربين بخار دو مرحله اي و يك آبگرمكن تغذيه اي واحد.بازده انرژي يك نيروگاه حرارتي معمولي به عنوان انرژي قابل فروش توليد مي شود كه به عنوان درصد ارزش گرمايش سوخت مصرف شده توليد مي شود. يك توربين گازي ساده با بهره مندي از پيشرفته ترين سوخت فسيلي ، بازده تبديل انرژي را از 20 به 35٪ مي رساند. نيروگاه هاي معمولي مبتني بر ذغال سنگ كه در فشار بخار 170 بار و 570 درجه سانتيگراد كار مي كنند و در بازده 35 تا 38٪ كار مي كنند گياهان با كارايي 46٪. سيستم هاي چرخه تركيبي مي توانند به مقادير بالاتر برسند. مانند تمام موتورهاي حرارتي ، كارايي آنها محدود است و تحت قوانين ترموديناميك تنظيم مي شود.
بازده كارنو حكايت از اين دارد كه با افزايش درجه حرارت بخار ، بازدهي بالاتري حاصل مي شود. نيروگاه هاي سوخت فسيلي تحت فشار بحراني مي توانند بازدهي 36-40٪ را بدست آورند. طرح هاي فوق بحراني داراي بازدهي در محدوده پايين تا متوسط ​​40٪ هستند ، با طرح هاي جديد "فوق العاده مهم" با استفاده از فشارهاي بالاتر از 4400 psi (30.3 MPa) و گرمايش چند مرحله اي به بازده 45-48٪ مي رسد. [4] بالاتر از نقطه بحراني آب 705 درجه فارنهايت (374 درجه سانتيگراد) و 3212 psi (22.06 مگاپاسكال) ، هيچ انتقال فازي از آب به بخار وجود ندارد ، بلكه فقط كاهش تدريجي چگالي وجود دارد.
در حال حاضر اكثر نيروگاه هاي هسته اي براي تأمين حاشيه ايمني محافظه كارانه تر در سيستم هايي كه گرما را از سوخت هسته اي پاك مي كنند ، بايد زير دما و فشارهايي كه نيروگاه هاي زغال سنگ ايجاد مي كنند كار كنند. اين ، به نوبه خود ، كارايي ترموديناميكي آنها را به 30-32 محدود مي كند. برخي از طرحهاي پيشرفته راكتور مورد مطالعه ، مانند راكتور با دماي بسيار بالا ، راكتور با گاز خنك كننده پيشرفته و راكتور آب فوق بحراني ، در دما و فشارهاي مشابه نيروگاههاي فعلي ذغال سنگ كار مي كنند و بازده ترموديناميكي قابل مقايسه اي توليد مي كنند.
انرژي يك نيروگاه حرارتي كه در توليد برق استفاده نمي شود ، بايد نيروگاه را به صورت گرما به محيط زيست منتقل كند. اين گرماي هدر رفته مي تواند از طريق يك كندانسور عبور كرده و با آب خنك كننده يا در برج هاي خنك كننده دفع شود. اگر به جاي آن از گرماي زائد براي گرمايش منطقه استفاده شود ، به آن توليد همزمان مي گويند. يك طبقه مهم از نيروگاه هاي حرارتي مربوط به امكانات آب شيرين كن است. اينها معمولاً در كشورهاي كويري با منابع زيادي از گاز طبيعي يافت مي شوند و در اين گياهان توليد آب شيرين و برق به همان اندازه از محصولات مشترك مهم هستند.
انواع ديگر نيروگاه ها با محدوديت هاي مختلف كارايي مواجه هستند. اكثر نيروگاه هاي برق آبي در ايالات متحده حدود 90 درصد در تبديل انرژي افتادن آب به برق كارآمد هستند در حالي كه بهره وري توربين بادي توسط قانون بتز محدود شده و به حدود 59.3 درصد رسيده و توربين هاي بادي واقعي كارايي كمتري را نشان مي دهند.مطالب علمي

نيروگاه هاي حرارتي

مقاله اصلي: نيروگاه حرارتي
روتور يك توربين بخار مدرن ، مورد استفاده در يك نيروگاهدر نيروگاه هاي حرارتي ، نيروي مكانيكي توسط يك موتور حرارتي توليد مي شود كه انرژي گرمايي را اغلب از احتراق سوخت به انرژي چرخشي تبديل مي كند. اكثر نيروگاه هاي حرارتي بخار توليد مي كنند ، بنابراين گاهي اوقات آنها را نيروگاه هاي بخار مي نامند. طبق قانون دوم ترموديناميك ، همه انرژي گرمايي نمي تواند به توان مكانيكي تبديل شود. بنابراين ، هميشه گرماي محيط زيست از بين مي رود. اگر اين تلفات به عنوان گرماي مفيد استفاده شود ، براي فرآيندهاي صنعتي يا گرمايش منطقه اي ، از نيروگاه به عنوان نيروگاه توليد برق يا CHP (نيروگاه گرمايي و نيروگاهي) ياد مي شود. در كشورهايي كه گرمايش محلي معمول است ، نيروگاه هاي گرمايشي اختصاصي وجود دارد كه ايستگاه هاي ديگ بخار فقط گرما ناميده مي شوند. طبقه مهمي از نيروگاه ها در خاورميانه از حرارت محصول جانبي براي نمك زدايي آب استفاده مي كنند.
بازده يك چرخه قدرت حرارتي با حداكثر دماي سيال كاري توليد شده محدود مي شود. بازده مستقيماً تابع سوخت مصرفي نيست. براي شرايط بخار يكسان ، نيروگاه هاي برق زغال سنگ ، هسته اي و گازي همه داراي بازده نظري يكساني هستند. به طور كلي ، اگر سيستمي دائماً روشن باشد (بار پايه) ، كارايي بيشتري نسبت به سيستمي كه به طور متناوب استفاده مي شود (پيك بار) خواهد داشت. توربين هاي بخار وقتي با ظرفيت كامل كار مي كنند معمولاً با بازده بالاتر كار مي كنند.
علاوه بر استفاده از حرارت رد شده براي فرآيند يا گرمايش منطقه اي ، يكي از راه هاي بهبود كارايي كلي نيروگاه ، تركيب دو چرخه ترموديناميكي مختلف در نيروگاه سيكل تركيبي است. معمولاً از گازهاي خروجي توربين گاز براي توليد بخار ديگ بخار و توربين بخار استفاده مي شود. تركيبي از يك چرخه "بالا" و يك چرخه "پايين" كارايي كلي بالاتري از هر دو چرخه توليد مي كند.مطالب علمي
در سال 2018 ، Inter RAO UES و State Grid قصد ساخت نيروگاه حرارتي 8 گيگاواتي داشتند كه بزرگترين پروژه ساخت نيروگاه با زغال سنگ در روسيه است.