تُعد المحطات الحرارية من أكثر أنواع محطات توليد الكهرباء انتشاراً حول العالم، نظرًا لقدرتها العالية على إنتاج الطاقة بشكل مستقر وفعال. تعتمد هذه المحطات على تحويل الطاقة الحرارية الناتجة عن احتراق الوقود إلى طاقة ميكانيكية، ثم إلى طاقة كهربائية. في هذه المقالة، نشرح كيف تتم هذه العملية، بدءاً من اختيار الوقود وصولًا إلى إنتاج الكهرباء.
الوقود المستخدم في المحطات الحرارية
تستخدم المحطات الحرارية أنواعاً متعددة من الوقود، أبرزها الفحم الحجري، الغاز الطبيعي، والديزل. الغاز الطبيعي يُعد الأفضل من حيث الكفاءة والانبعاثات، إذ يتميز بنسبة احتراق عالية وانبعاثات أقل من ثاني أكسيد الكربون وأكاسيد الكبريت مقارنة بالفحم والديزل. الفحم يُستخدم في بعض الدول بسبب توفره المحلي وانخفاض تكلفته، لكنه يُنتج كميات كبيرة من الملوثات. أما الديزل، فيُستخدم غالباً في المحطات الصغيرة أو الاحتياطية، نظراً لسهولة نقله وتشغيله، لكنه غير اقتصادي على المدى الطويل.
عملية توليد الكهرباء: من الاحتراق إلى التوليد
تبدأ العملية داخل غرفة الاحتراق، حيث يُحرق الوقود لتوليد حرارة عالية. هذه الحرارة تُستخدم لتسخين الماء داخل غلايات ضخمة، وتحويله إلى بخار تحت ضغط مرتفع. البخار الناتج يُوجَّه إلى توربينات بخارية، وهي أجهزة ميكانيكية تحتوي على شفرات تدور بفعل ضغط البخار. دوران التوربين يُحوَّل إلى طاقة ميكانيكية دورانية.
هذه الطاقة تُنقل إلى مولد كهربائي مرتبط بالتوربين، حيث تُحوَّل الطاقة الميكانيكية إلى طاقة كهربائية عبر الحث الكهرومغناطيسي. داخل المولد، تدور ملفات نحاسية داخل مجال مغناطيسي، مما يُنتج تياراً كهربائياً يُرسل إلى شبكة التوزيع.
وهكذا فإن الوقود الأكثر الاستخداماً هو الغاز الطبيعي، ولهذا تواجه بعض الدول التي تعتمد على إنتاج النفط دون أن تمتلك احتياطيات أو بنية تحتية كافية للغاز الطبيعي تحديات في تأمين الكهرباء بشكل مستقر، مما يدفعها إلى استيراد الغاز من الخارج لتشغيل محطاتها أو إلى الاعتماد على أنواع وقود أقل كفاءة وأكثر تكلفة مثل الديزل، وهو ما ينعكس على أداء الشبكة الكهربائية وتكاليف الإنتاج.
