یکی از پرکاربردترین و مهمترین نیروگاهای متداول در جهان و ایران، نیروگاه حرارتی است. نیروگاه حرارتی مبدل‌هایی هستند که انرژی نهفته در سوخت‌های جامد مایع گاز و یا سوخت‌های هسته‌ای را به انرژی برق تبدیل می‌کنند.
طیف وسیعی از نیروگاه‌ها را نیروگاه‌های حرارتی دربرمی‌گیرند که از آن جمله می‌توان به نیروگاه‌های زیر اشاره نمود:
- نیروگاه بخاری
- نیروگاه گازی
- نیروگاه چرخه ترکیبی
- نیروگاه دیزلی
- نیروگاه هسته‌ای
نوع بسیار متداول نیروگاه‌های حرارتی، نیروگاه بخاری می‌باشد. در این نوع نیروگاه با مشتعل شدن سوخت‌های فسیلی آب سیکل تبدیل به بخار می‌شود. سپس انرژی بخار تولید می‌شود سبب چرخش توربین و در نتیجه باعث تولید انرژی برق می‌گردد.
تئوری نیروگاه حرارتی :
تئوری نیروگاه حرارتی بسیار ساده‌است. یک نیروگاه حرارتی به صورت کلی شامل یک ژنراتور‌است که با کمک توربین بخار به حرکت درمی‌آید. بخار از طریق بویلرهای پرفشار به دست‌می‌آید.به صورت کلی، زغال سنگ طبیعی و زغال سنگ قهوه‌ای و یا گاز سوخت بویلرها است. زغال سنگ طبیعی به عنوان سوخت بویلر مورد استفاده‌قرار‌گرفته‌می‌شود که دارای 8 الی 33 درصد مواد فرار و 5 تا 16 درصد خاکستر‌است. برای بهبود بازده گرمایی زغال به صورت پودرشده در بویلر قرارمیگیرد.
در نیروگاه حرارتی زغال سنگ بخار در بویلر بخار با فشار بالا تولیدمی‌شود که این موضوع ناشی از احتراق سوخت‌است. مجدد این بخار از سوپر هیتر عبور‌می‌کند. این بخار داغ شده به توربین واردشده و تیغه‌های آن را به گردش‌درمی‌آورد. توربین به صورت مکانیکی با موتور کوپل‌شده‌است و رتور با تیغه‌های توربین می‌چرخد. پس از ورود به توربین، فشار بخار ناگهان افت می‌کند و حجم مربوط به بخار افزایش‌می‌یابد. پس از اعمال انرژی به روتور توربین، بخار از تیغه‌های توربین عبور کرده و به کندانسور‌می‌رسد. در کندانسور ، آب سرد با کمک پمپ شروع به گردش‌می‌کند تا بخار مرطوب با فشار پایین به مایع تبدیل‌شود. این آب خروجی سپس برای افزایش دمای آب تغذیه مورد‌استفاده‌قرارمی‌گیرد. مجدد در فشار بالا گرم‌می‌شود.
تفاوت نیروگاه گازی و بخار
تفاوت نیروگاه بخار و گازی در چگونگی تولید بخار است.
نیروگاه گازی بر مبنای سیکل گاز کار می‌کند. هوا توسط کمپرسور فشرده شده و به همراه سوختی که در تانک سوخت ذخیره شده‌است، به عنوان تغذیه توربین گازی وارد محفظه احتراق می‌شود.
هنگامی که احتراق صورت گرفت و دما به دمای مناسب رسید، گاز حاصل از سوختن با دمای بسیار زیاد وارد توربین گازی می‌شود و توربین انرژی گرمایی را به انرژی حرکتی تبدیل می‌کند.
بخار حاصل از این طریق، توربین بخاری را به گردش در می‌آورد و در نتیجه انرژی الکتریکی تولید می‌شود.
در نیروگاه‌های برق آبی عامل و سیال واسطه، جریان آب و یا انرژی پتانسیل آب پشت سدها و آب بندها است. نیروگاه‌های جریان رودخانه‌ای و نیروگاه‌های برق آبی از این نوع نیروگاه‌ها هستند.
از انرژی موجود در جریان آب رودخانه‌ها می توان در چرخاندن پره‌های یک توربین آبی برای تولید انرژی مکانیکی و بعد از آن تولید الکتریکی از طریق ژنراتورها استفاده کرد.
نیروگاه هسته‌ای
نیروگاه‌های هسته‌ای یکی از مهمترین نیروگاه‌های حرارتی است. در نیروگاه هسته‌ای با استفاده از انرژی پنهان در سوخت‌های هسته‌ای تولید برق می‌کنند.
درحال حاضر نیروگاه‌های حرارتی بیشترین سهم را در تولید و تامین انرژی برق مورد نیاز صنعت برق برعهده دارند.
البته کشورهایی وجود دارند که سهم تولید انرژی نیروگاه‌های برق آبی آنها قابل توجه و یا حتی بیشتر از تولید نیروگاه‌های حرارتی است که در این میان می توان از کشورهای نروژ، پرتغال، سوئیس، اتریش، آلبانی، کانادا، سوئد، لوکزامبورک، برزیل و برخی دیگر از کشورهای آمریکا جنوبی نام برد.
