برق چیست و چگونه تولید می شود؟ (به زبان ساده)

برق صنعتی چیست؟ مهندسی برق چیست؟ برق اضطراری چیست؟ برق دوفاز و برق سه فاز چیست؟ بسیاری از افراد در حوزه‌های مختلف به این سوالات برمی‌خورند و به دنبال جوابی منطقی هستند. ما در عصر جدید و به صورت روزمره با برق سر و کار داریم و در زندگی مدرن امروزی برق از اهمیت بسیاری برخوردار است.

تنها کافیست تا ساعاتی از شبانه روز، برق شما قطع شود تا اختلالی که در روند کارتان به وجود می‌آید را درک کنید. از وسایلی مانند لپ تاپ، تلفن همراه، تلویزیون، یخچال، لباسشویی و غیره گرفته تا تجهیزات نیروگاه‌ها، شرکت‌ها و غیره همگی با برق کار می‌کنند. در این مقاله به زبان ساده توضیح می‌دهیم که برق چیست و چگونه تولید می شود و در ادامه نکات مهمی را در رابطه با الکتریسیته یا برق بررسی می‌نماییم. به همین دلیل تا انتهای محتوا همراه ما باشید.

فهرست:

• برق چیست و چگونه تولید می‌شود؟
• روش های تولید برق
• برق چگونه به خانه شما می‌رسد؟
• کدام منابع برق در ایجاد آلودگی نقش دارند؟

برق چیست و چگونه تولید می شود؟

در جواب برق چیست باید بگوئیم که برق یا الکتریسیته، انرژی است که به دلیل حرکت ذرات باردار مانند الکترون‌ها (بارهای منفی) و پروتون‌ها (بارهای مثبت) در مواد رسانا تولید می‌شود. به نوعی برق از طریق جریان الکتریکی به وجود می‌آید و جریان الکتریکی به دلیل حرکت الکترون‌های درون یک اتم تولید می‌گردد. الکترون‌ها عامل اصلی تولید برق محسوب می‌شوند که در تمامی ذرات وجود دارند. تعداد الکترون‌ها در برخی از مواد مانند فلزات، بیشتر است و این باعث می‌شود تا میزان رسانش این مواد بیشتر گردد.

برق را می‌توان مهم‌ترین عضو در صنایع مختلف نام برد؛ چراکه نقش حیاتی در زندگی ما دارد. برق، الکتریسیته یا انرژی الکتریکی با واحدهای مختلفی از جمله ولت (V) نشان داده می‌شوند. به نوعی یک ولت، تفاوت پتانسیل بین دو نقطه از یک سیم رسانا با جریان یک آمپر را نشان می‌دهد و این درحالیست که توان تلف شده بین دو نقطه برابر با وات باشد.

برق یا الکتریسیته در چند قرن اخیر باعث تحول بزرگی در صنایع و عرصه‌های مختلف شده است. به عنوان مثال در قدیم برای حمل و نقل و رفت و آمد از چارپایان استفاده می‌شد و رفته رفته این مهم، با ورود اتومبیل‌های بنزینی و لوکوموتیوهای ذغال سنگی انجام گردید. امروزه با ورود قطارهای برقی و نسل جدید اتومبیل‌های برقی می‌توانید تفاوت و اهمیت برق نسبت به گذشته را مشاهده کنید.

برق در جهان امروز به روش‌های مختلفی تولید می‌شود که از آن جمله می‌توان به استفاده از انرژی باد، انرژی هسته‌ای، انرژی هیدروالکتریکی، انرژی خورشیدی، ذغال سنگ، گاز طبیعی و غیره اشاره کرد. پس از تولید الکتریسیته، می‌توان برق را با استفاده از خطوط برق در فواصل طولانی حمل و توزیع نمود. در ادامه روش‌های تولید برق را به صورت مفصل مرور می‌کنیم.

روش های تولید برق

قانون پایستگی انرژی بیان می‌کند که انرژی هرگز به وجود نمی‌آید و از بین نمی‌رود، تنها از شکلی به شکل دیگر تبدیل می‌شود. بدین منظور برای تولید برق از یک یا چند منبع انرژی استفاده می‌کنند تا این انرژی الکتریکی را تولید نمایند. در حالت کلی برای تولید برق، باید توربین‌های بزرگی که در نیروگاه‌ها وجود دارند، حرکت کنند تا بتوانند با تغییر شکل انرژی، انرژی یا برق را در اختیار ما قرار دهند.

برای به حرکت درآوردن یا چرخاندن این توربین‌های بزرگ از چندین منبع متفاوت می‌توان استفاده کرد که از جمله منابع اصلی تولید برق می‌توان به سوخت فسیلی، انرژی هسته‌ای و منابع تجدیدپذیر مانند آب، باد و غیره اشاره نمود. همچنین از تجهیزات و مراحل تولید برق می‌توان به توربین‌ها، تولید بخار، گاز طبیعی و غیره اشاره کرد.

زغال سنگ

بخش عمده تامین برق کشور ما از طریق سوخت‌های فسیلی انجام می‌شود که در این روش از موادی مانند ذغال سنگ استفاده می‌گردد. سوخت‌های فسیلی منابعی عظیم اما محدود هستند و استفاده از سوخت فسیلی زغال سنگ باعث آزاد شدن مقدار قابل‌توجهی دی اکسید کربن در طبیعت می‌شود که برای ما و محیط زیست بسیار مضر است.

بنابراین از این روش به عنوان بدترین و آسیب‌زاترین روش تولید برق نیز یاد می‌کنند. برای تولید برق با استفاده از ذغال سنگ، این مواد را می‌سوزانند تا از بخار تولید شده، توربین‌های تولید برق به حرکت درآیند.

گاز طبیعی

یکی از مرسوم‌ترین روش‌های تولید برق در زندگی امروزی، استفاده از انرژی‌های تجدیدناپذیر مانند گاز طبیعی است که در نیروگاه‌های گاز تولید می‌شوند. در نیروگاه‌های گاز با استفاده از سوزاندن گاز طبیعی، انرژی را تولید می‌کنند و این انرژی به گرم شدن یک مخزن آب بسیار بزرگ کمک می‌نماید. با گرم شدن آب، بخار آب به سمت توربین‌های تولید برق موجود در نیروگاه حرکت می‌کند و باعث به حرکت درآوردن آن‌ها می‌شود. پس از انجام این فرآیند، بخار از یک کندانسور عبور می‌کند و دوباره به مایع تبدیل می‌شود و این چرخه ادامه دارد.

انرژی هسته ای

مهندسین برای تولید برق از طریق انرژی هسته ای از گرمای آزاد شده توسط شکافت هسته‌ای در یک راکتور استفاده می‌کنند. این عمل باعث می‌شود تا مقدار زیادی آب با فشار بالا گرم گردد و بخار تولید شده با عبور از توربین بزرگ ژنراتور، آن را به حرکت درمی‌آورد. لازم به ذکر است که هسته عنصری که در این روش شکافته می‌شود، اورانیوم نام دارد.

باد

استفاده از باد، یکی از روش‌های آشنا برای تولید برق یا الکتریسیته است که احتمالا با آن آشنایی بیشتری داشته باشید. در این روش، توربین‌های بزرگی را در مسیر باد قرار می‌دهند و با حرکت این توربین‌ها، برق تولید می‌شود.

جریان آب

برای تولید برق می‌توان از حرکت آب ناشی از جزر و مد نیز استفاده کرد. جزر و مد باعث به حرکت درآوردن توربین می‌شود و این باعث می‌گردد تا ژنراتور بتواند برق یا الکتریسیته را تولید کند. همچنین برای تولید انرژی می‌توان از امواج به جای جزر و مد استفاده نمود.

جالب است بدانید که برای تولید برق از طریق آب، نیروگاه‌هایی وجود دارند که انرژی الکتریکی را به روش هیدروالکتریک تولید می‌کنند. در این روش برای به حرکت درآوردن توربین، به جای گرما از انرژی هیدروالکتریک استفاده می‌نمایند و از ریزش حجم قابل‌توجهی از آب برای به حرکت درآوردن توربین هیدرولیک کمک می‌گیرند. با این تفاسیر، این نیروگاه‌ها را در مکان‌هایی می‌سازند که احتمال بارش باران وجود داشته باشد.

انرژی زمین گرمایی

انرژی زمین گرمایی (ژئوترمال) مانند انرژی هسته‌ای با استفاده از گرم و بخار شدن آب و در ادامه حرکت توربین، باعث تولید برق می‌شود.

بیشتر بخوانید: راهنمای خرید کابل برق

برق چگونه به خانه شما می رسد؟

تابلو برق چیست؟ ترانس برق خانگی چیست؟ برق فشار قوی چیست؟ این‌ها سوالاتی است که هر فردی که از برق خانگی استفاده می‌کند، ممکن است به آن برخورد کرده باشد. در حالت کلی برای اینکه برق به خانه شما برسد، باید 4 مرحله را طی کند که در این بخش به بررسی آن‌ها می‌پردازیم:

تولید برق

پیشتر توضیح دادیم که برق چیست و چگونه تولید می شود و همچنین منابع اولیه تولید برق خانگی را بررسی کردیم. الکتریسیته در نیروگاه‌های سرتاسر کشور تولید می‌شود و از روش‌هایی مانند انرژی باد، خورشید، جزر و مد و غیره به عنوان صورت‌های تجدیدپذیر و روش‌هایی مانند زغال سنگ، گاز طبیعی و غیره به عنوان صورت‌های تجدیدناپذیر نام برد.

همچنین مجموعه‌ها و نیروگاه‌های مختلف می‌توانند انرژی تولید شده را به شرکت‌های عرضه‌کننده برق بفروشند. به عنوان مثال، نیروگاه‌های نفتی در جنوب کشور، پیش از رسیدن برق به خانه‌ها، آن را به نیروگاه برق منتقل می‌کنند.

انتقال برق

پس از تبدیل صورت اولیه انرژی به انرژی برق با استفاده از هر کدام از روش‌های گفته شده، برق از طریق کابل‌هایی مخصوص از نیروگاه‌ها به پست‌های برق ارسال می‌شوند. ترانسفورماتورها در پست‌های برق، ولتاژ الکتریکی کافی را تضمین می‌کنند.

لازم به ذکر است که این پست‌های برق عمدتا روی زمین هستند و نزدیک نیروگاه‌ها یا در حومه شهر تعبیه می‌شوند. البته در صورتی که پست‌های برق، مراکز بزرگی نباشند، ممکن است داخل یک شهر نیز وجود داشته باشند.

توزیع برق

پس از انتقال برق به پست‌ها، عمل توزیع برق در خانه‌ها، ادارات، فروشگاه‌ها، محیط‌های عمومی و غیره انجام می‌شود. لازم به ذکر است که مصرف کنندگان برق نمی‌توانند توزیع‌کننده برق خود را انتخاب کنند و این موضوع با توجه به محل زندگی افراد تعیین می‌گردد.

هر توزیع‌کننده‌ای که به منزل شما نزدیک‌تر باشد، باید از رسیدن برق به منزلتان اطمینان حاصل کند و در صورت لزوم تعمیرات لازم را انجام دهد. شرکت موردنظر، کد کنتور شما را در اختیار دارد و می‌تواند با انجام بررسی‌های لازم، مصرف برق شما را به نیروگاه‌ها و مراکز بالاتر گزارش دهد.

تجاری سازی برق

شما تنها می‌توانید محلی که قبض‌های شما را صادر می‌کند، انتخاب نمایید. تامین‌کننده‌های برق، انرژی برق را از شرکت‌های تولیدکننده خریداری می‌کنند و آن را به مصرف‌کنندگان (مردم) می‌فروشند.

کدام منابع برق در ایجاد آلودگی نقش دارند؟

امروزه، اینکه برق چیست و جریان برق چیست تنها نگرانی کشورهای تولیدکننده برق نیست و نگرانی‌های زیست محیطی را نیز باید به این موارد اضافه کرد. اثرات منفی زیست محیطی یک مسئله اساسی در رابطه با تولید برق و روش‌های مورداستفاده است. به عنوان مثال، در فرانسه تنها 10 درصد از برق از طریق سوخت‌های فسیلی تولید می‌شود و این عدد در ایالات متحده و چین تا 70 درصد و 80 درصد افزایش می‌یابد.

بخش قابل‌توجهی از انتشار گازهای گلخانه‌ای جهان به خاطر نشت متان از گاز طبیعی گرفته تا نیروگاه‌های گازسوز و انتشار دی اکسید کربن از تولید برق مبتنی بر سوخت فسیلی است. در ایالات متحده شاهد احتراق سوخت فسیلی برای تولید برق هستیم که 65 درصد از انتشار دی اکسید کربن را نتیجه می‌دهد که جزو اصلی باران اسیدی به شمار می‌رود.

فرآیندهای تولید برق از طریق زغال سنگ و گاز طبیعی نه‌تنها در هنگام احتراق باعث آزاد شدن دی اکسید کربن می‌شود، بلکه استراخ آن‌ها از زمین، بر محیط زیست تاثیرات منفی برجای می‌گذارد. برای استخراج ذغال سنگ از معادن روباز و زمین‌های وسیعی استفاده می‌کنند و این باعث می‌شود تا استفاده از زمین‌های مولد پس از حفاری محدود گردد.

از طرف دیگر، استخراج گاز طبیعی از زمین نیز باعث آزاد شدن مقادیر زیادی متان در جو می‌شود و این باعث می‌گردد تا گازهای گلخانه‌ای جهانی به شدت افزایش یابد.

استفاده از انرژی هسته‌ای نیز یکی دیگر از روش‌های مهم تولید برق است که باعث آلودگی محیط زیست می‌شود. در این روش با اینکه برای تولید الکتریسیته یا برق دی اکسید کربن آزاد نمی‌شود ولی خطرات قابل‌توجهی را در ارتباط با زباله‌های هسته‌ای و نگرانی‌های ایمنی مرتبط با استفاده از منابع هسته‌ای به وجود می‌آورد.

از نمونه فجایع انرژی هسته‌ای می‌توان به حوادث چرنوبیل و فوکوشیما دایچی اشاره کرد که هر دو به تلفات قابل‌توجه و آلودگی رادیواکتیو مناطق وسیعی را به همراه داشت. به همین منظور امروزه بهتر است که برای تولید برق از انرژی‌های پاک از جمله باد، خورشید، انرژی زمین گرمایی و غیره استفاده کرد که در بیشتر کشورها ارزان هستند و از انتشار کمتر کربن و سایر انواع آلودگی‌ها بهره می‌برند.

بیشتر بخوانید: آموزش سیم کشی برق ساختمان (0 تا 100)

سخن پایانی

در این مطلب به صورت مفصل بررسی کردیم که برق چیست و روش‌های تولید آن را توضیح دادیم که از آن جمله می‌توان به استفاده از آب، باد، انرژی هسته‌ای، گاز طبیعی و غیره اشاره کرد. در حالت کلی برق، انرژی با ارزش و مهمی است که برای تولید آن هزینه‌های بسیار زیادی صرف می‌شود. تولید برق از طریق برخی از روش‌ها مانند انرژی هسته‌ای و گاز طبیعی باعث ایجاد خطراتی می‌شود که بسیاری از کارشناسان آن‌ها را دلیل مشکلات محیط زیستی نام می‌برند. همچنین برای اینکه برق به مرحله استفاده در منازل و ادارات برسد، از نیروگاه‌ها و شرکت‌های مختلفی عبور می‌کند.

سوالات متداول

ولتاژ چیست؟

اختلاف پتانسیل الکتریکی یا ولتاژ به نیروی محرکه‌ای گفته می‌شود که باعث تشکیل جریان الکتریکی در مدار می‌شود. ولتاژ در حالت کلی به سه دسته یک سو شونده (DC)، متناوب (AC) و موثر (RMS) دسته‌بندی می‌گردد.

آمپر چیست؟

آمپر یا شدت جریان، واحد اندازه‌گیری شدت جریان الکتریکی یا سرعت الکتریسیته است که برابر با یک کولن بار الکتریکی است که در مدت زمان یک ثانیه در مدار حرکت می‌کند.

تفاوت برق AC و DC در چیست؟

جهت جریان در ولتاژ AC یا متناوب، به صورت مرتب در هر ثانیه چندین بار به سمت مثبت و چندین بار به سمت منفی حرکت می‌کند ولی در ولتاژ DC یا یک سو شونده، جهت جریان ثابت است و تغییری در آن وجود ندارد.