يتم إنتاج معظم الكهرباء في جميع أنحاء العالم بمساعدة المحركات التوربينية البخارية، وفقًا لأخر الاحصائيات، يتم إنتاج أكثر من 88 بالمائة من الطاقة في العالم من خلال مولدات التوربينات البخارية في محطات الطاقة المركزية في مختلف دول العالم مثل الولايات المتحدة وروسيا والصين.
تقدم التوربينات البخارية كفاءات أعلى وتكاليف منخفضة وذلك مقارنة بمحطات الطاقة الشمسية والفحم والنووية، وأصبحت جزءًا لا يتجزأ من العديد من صناعات إنتاج الطاقة العالمية.
مبدأ عمل التوربينات البخارية
بكل بساطة، تعمل المولدات البخارية باستخدام مصدر حراري (غاز ، فحم ، نووي ، شمسي) لتسخين المياه إلى درجات حرارة عالية للغاية حتى يتم تحويلها من ماء إلى بخار، عندما يتدفق هذا البخار عبر الشفرات الدوارة للتوربين يتمدد البخار ويبرد.
وهكذا تتحول الطاقة الكامنة للبخار إلى طاقة حركية في ريش التوربينات الدوارة، نظرًا لأن التوربينات البخارية تولد حركة دوارة، فبذلك تتناسب بشكل خاص لتحريك المولدات الكهربائية لتوليد الطاقة الكهربائية، وترتبط التوربينات بمولد بمحور ينتج بدوره طاقة عبر مجال مغناطيسي ينتج تيارًا كهربائيًا.
أول توربين بخاري
طور السير تشارلز بارسونز أول توربين بخاري حديث في عام 1884، تم استخدام هذا التوربين لإضاءة معرض في نيوكاسل بإنجلترا وأنتج 7.5 كيلو وات فقط من الطاقة، الآن يمكن لمولدات التوربينات البخارية أن تنتج أكثر من 1000 ميغاواط من الطاقة في محطات الطاقة الكبيرة.
بينما زادت قدرة التوليد بشكل كبير منذ بارسونز، ظل التصميم كما هو. ولكن، وبقدر ما يتسم به تصميم بارسونز من سهولة في الاستخدام، فإنه ليس بهذه البساطة مثل تحريك البخار عبر الشفرات. وقد استند إلى القانون الثاني للديناميكا الحرارية ونظرية كارنوت، التي تدعي أنه مع ارتفاع درجة حرارة البخار يؤدي إلى زيادة كفاءة محطة الطاقة.
كيف تعمل شفرات التوربين
تم تصميم شفرات التوربينات للتحكم في سرعة واتجاه وضغط البخار أثناء مروره عبر التوربين، بالنسبة للتوربينات الكبيرة الحجم، توجد العشرات من الشفرات المتصلة بالدوار، عادةً في مجموعات مختلفة، تساعد كل مجموعة من الشفرات على استخلاص الطاقة من البخار مع الحفاظ أيضًا على الضغط عند المستويات المثلى.
