โรงไฟฟ้าพลังงานความร้อน ทำงานอย่างไร

โรงไฟฟ้าพลังงานความร้อนขนาดใหญ่แห่งเดียวสามารถผลิตไฟฟ้าได้เพียงพอ เพื่อจ่ายให้กับบ้านสองแสนหลัง และนั่นเป็นปริมาณพลังงานที่เท่ากันกับกังหันลมขนาดใหญ่ประมาณ 1,000 ตัวที่ทำงานอยู่ทั่วไป ความมหัศจรรย์ที่แท้จริงไม่ใช่การที่โรงไฟฟ้าเปลี่ยนเชื้อเพลิงเป็นไฟฟ้า แต่แม้ว่าเชื้อเพลิงฟอสซิลจำนวนเล็กน้อยก็ยังมีพลังงานจำนวนมาก และถ่านหินหรือน้ำมัน 1 กิโลกรัม มีพลังงานประมาณ 30 เมกกะจูล ปริมาณมหาศาลเหล่านี้เทียบเท่ากับแบตเตอรี่ 1.5 โวลต์สองสามพันก้อน  

งานของโรงไฟฟ้าคือการปล่อยพลังงานเคมีนี้เป็นความร้อน ใช้ความร้อนเพื่อขับเคลื่อนเครื่องปั่นไฟที่เรียกว่าเทอร์ไบน์ จากนั้นใช้เทอร์ไบน์เพื่อจ่ายพลังงานให้กับเครื่องกำเนิดไฟฟ้า โรงไฟฟ้าสามารถสร้างพลังงานได้มากเพราะพวกมันเผาผลาญเชื้อเพลิงจำนวนมหาศาล 

น่าเสียดายที่โรงไฟฟ้าส่วนใหญ่ไม่ได้มีประสิทธิภาพมากนัก ในโรงงานเก่าทั่วไปที่ใช้ถ่านหิน พลังงานประมาณหนึ่งในสามที่ผลิตเป็นเชื้อเพลิงจะถูกแปลงเป็นไฟฟ้าและส่วนที่เหลือจะสูญเปล่า การออกแบบที่ใหม่กว่า เช่น โรงไฟฟ้าพลังงานความร้อน อาจมีประสิทธิภาพสูงสุดถึง 50 เปอร์เซ็นต์  

โรงไฟฟ้าพลังงานความร้อน ผลิตอย่างไรได้บ้าง 

โรงไฟฟ้าพลังงานความร้อน แบบกังหันไอน้ำ 

โรงไฟฟ้าแบบดั้งเดิมส่วนใหญ่สร้างพลังงานโดยการเผาไหม้เชื้อเพลิงเพื่อปล่อยความร้อน ด้วยเหตุผลดังกล่าว จึงเรียกว่าโรงไฟฟ้าพลังงานความร้อน (heat-based) โรงงานถ่านหินและน้ำมันทำงานได้มาก การเผาไหม้เชื้อเพลิงด้วยออกซิเจนเพื่อปล่อยพลังงานความร้อน ซึ่งต้มน้ำและขับเคลื่อนกังหันไอน้ำ การออกแบบพื้นฐานนี้บางครั้งเรียกว่าวงจรธรรมดา 

โรงไฟฟ้าพลังงานความร้อน แบบกังหันก๊าซ 

โรงงานผลิตก๊าซธรรมชาติทำงานในลักษณะที่แตกต่างออกไปเล็กน้อยซึ่งค่อนข้างคล้ายกับการทำงานของเครื่องยนต์ไอพ่น แทนที่จะสร้างไอน้ำ พวกมันจะเผากระแสก๊าซที่คงที่และใช้สิ่งนั้นเพื่อขับเคลื่อนการออกแบบกังหันที่ต่างออกไปเล็กน้อย 

ไฟฟ้าเข้าบ้านคุณได้อย่างไร 

สิ่งที่ยอดเยี่ยมอย่างหนึ่งเกี่ยวกับไฟฟ้าคือเราสามารถผลิตไฟฟ้าได้เกือบทุกที่ และส่งผ่านสายไฟไปยังบ้านของเราในระยะทางอันกว้างไกล ตอนนี้การส่งกระแสไฟฟ้าลงไปที่เส้นลวดต้องใช้พลังงาน เพราะแม้แต่สายที่ดีที่สุด ซึ่งทำมาจากวัสดุ เช่น ทอง เงิน และทองแดง มีสิ่งที่เรียกว่าความต้านทาน ซึ่งจะขัดขวางการไหลของไฟฟ้า ยิ่งลวดยาวเท่าไร ความต้านทานก็จะยิ่งมากขึ้น และสิ้นเปลืองพลังงานมากขึ้น  

ตัวแบ่งหน้า 

มีวิธีง่าย ๆ ในการแก้ปัญหานี้ ปรากฎว่ายิ่งกระแสไหลผ่านลวดมากเท่าไหร่ พลังงานก็จะยิ่งสูญเปล่ามากขึ้นเท่านั้น การทำให้กระแสไฟมีขนาดเล็กที่สุดเท่าที่จะเป็นไปได้ เราสามารถรักษาพลังงานให้เหลือน้อยที่สุด และเราทำเช่นนั้นได้โดยการทำให้แรงดันไฟฟ้ามีขนาดมากที่สุด สถานีไฟฟ้าผลิตกระแสไฟฟ้าได้ประมาณ 14,000 โวลต์ แต่ใช้หม้อแปลงไฟฟ้า เพื่อเพิ่มแรงดันไฟตั้งแต่ 3 – 50 เท่าแทน (คิดเป็นประมาณ 44,000–750,000 โวลต์) ก่อนส่งลงสายไฟฟ้าไปตามเสาไฟ จากนั้นจะใช้หม้อแปลงแบบตามบ้าน เพื่อแปลงไฟฟ้าแรงสูงจากสายไฟไปเป็นแรงดันไฟฟ้าที่ต่ำกว่า ที่เหมาะสำหรับโรงงาน สำนักงาน หรือ บ้าน นั่นเอง