در ادامه مقالات معرفی گرایش های رشته مهندسی برق در این مقاله آموزشی به معرفی گرایش الکترونیک می پردازیم.

توسعه و رشد روز افزون صنایع الکترونیک و نفوذ همه جانبه آن در زندگی بشری موجب شده رشته مهندسی  برق در میان شاخه های مختلف مهندسی از جایگاه خاصی برخوردار باشد. مهندسی الکترونیک دربرگیرنده دانش طراحی و تست مدارات الکترونیکی می باشد.

مهندسی الکترونیک ( Electronic engineering ) گرایش از مهندسی برق می باشد. بطور کلی از اثر و رفتار الکترون ها برای توسعه دستگاه ها, قطعات, سیستم ها و تجهیزاتی می پردازد که انرژی الکتریکی یکی از المان های مهم در آن ها باشد همانند مدارهای مجتمع, مدارهای چاپی, لامپ های خلا و .

این رشته به بررسی حرکت الکترون در دوره گاز، خلاء و یا نیمه رسانا و اثرات و کاربردهای آن می پردازد. مهندس الکترونیک در زمینه ساخت قطعات الکترونیک و کاربرد آن در مدارها، کار می کند. بنابراین فعالیت مهندسی الکترونیک به دو شاخه اصلی “ساخت قطعه و کاربرد مداری قطعه” و “طراحی مدار” تقسیم می شود.

پیشینه مهندسی برق الکترونیک

رایش الکترونیک یکی از قدیمی ترین گرایش های مهندسی برق می باشد. پیشنه آن به قرن ۱۹ زمانیکه صنعت تلگراف, رادیو و تلویزیون به پیشرفت های قابل ملاحظه ای رسیده بودند بر می گردد. با شروع جنگ جهانی دوم و توسعه استفاده از تجهیزاتی مانند رادیو, تلفن, تلویزیون, وسایل ارتباط های دور و رادیویی, رادارها, سیستم های جنگ افزاری, مهمات و ..  بسیاری از مهندسان برق را بر آن داشت که به توسعه و پیشرفت روز افزون این علم بپردازند که موفق نیز در این عرصه بودند.

این شاخه از فناوری تا دهه‌ی ۵۰ بعنوان مهندسی رادیو شناخته می‌شد. از این تاریخ به بعد بود که با نام مهندسی الکترونیک بصورتی مستقل در نظر گرفته شد. نخستین بار مدار‌های مجتمع در دهه‌ی ۶۰ و در دهه‌ی ۴۰ ترانزیستور تولید شد و به بازار ارائه‌ گشت.

با نگاهی به دور و اطرافمان خواهیم دید که علم الکترونیک در بسیاری از شاخه های مختلف مانند پزشکی, مهندسی, نظامی و … کاربرد بسیار گسترده ای دارد. توسعه و پشیرفت بسیاری از صنایع بدون توجه به علم الکترونیک تقریبا غیر ممکن می باشد.

دروس تخصصی گرایش الکترونیک

دانشجو در دوره کارشناسی با طیف وسیعی از مدارات آشنا می گردد. اعم از مدارات آنالوگ و دیجیتال و نحوه تحلیل و طراحی آنها. امروزه با توسعه مدارات مجتمع و پدید آمدن شاخه های مختلف در میکروالکترونیک و روشهای متنوع آنالیز، طراحی و ساخت سیستم های الکترونیکی برای متخصصان الکترونیک آسانتر شده است. بطوریکه آشنایی مناسب با مدارات مجتمع برنامه پذیر همانند انواع میکروکنترها، FPGA، DSP، PLC یک مهندس الکترونیک را قادر می سازد به راحتی از عهده طراحی و ساخت انواع سیستم های الکترونیکی پیچیده برآید. 

توضیح مختصر برخی از دروس گرایش مهندسی برق الکترونیک

الکترونیک ۳

در این درس در مورد پاسخ فرکانسی و عوامل مربوط به کاهش بهره در فرکانس های بالا و پایین و روش های به دست آوردن فرکانس های قطع بالا و پایین در تقویت کننده های ترانزیستوری صحبت می شود. در ادامه پایداری تقویت کننده های فیدبک مورد توجه قرار می گیرد.

میکروپروسسور

بعد از بوجود آمدن الکترونیک دیجیتال و جنبه های جذاب و ساده طراحیهای دیجیتال و کاربردهای فراوان این نوآوری، با تکنولوژیهای SSI , MSI ، ادوات الکترونیک دیجیتال، مانند قطعات منطقی به بازار آمد.

مدارهای مخابراتی

این درس به بررسی ساختار و یا طراحی مدارهایی می پردازد. که در فرکانس های بالا کار میکنند و در ارسال پیام در گیرنده و فرستنده نقش دارند. و در مورد نویزهای حرارتی، ترقه ای و … در این درس صحبت خواهد شد.راه هایی برای محدود کردن نویز پیشنهاد می شود. همچنین مدارهای تشدید و تبدیل امپدانس که برای انتقال حداکثر توان به کار می روند مورد بحث قرار می گیرد.

فیزیک الکترونیک

در این درس به مطالعه خواص سیلیکون، بلورشناسی، روش های ساخت قطعات و مدارهای نیمه هادی، تحلیل و طراحی این مدارها، به دست آوردن مشخصات قطعات و یکی از مهمترین زمینه های کاری و تحقیقاتی پرداخته می شود. پیش نیاز این ها تسلط بر درس دریاضی مهندسی و معادلات دیفرانسیل و فیزیک کوانتوم و فیزیک مدرن است.

توانایی های یک مهندس برق الکترونیک

از جمله دروس رشته مهندسی الکترونیک می توان به مدار، الکترونیک، کنترل، ماشین های الکتریکی، مخابرات و میکروپروسسور اشاره نمود. یک کارشناس مهندسی الکترونیک علاوه بر آشنایی با نحوه تجزیه تحلیل مدارات الکترونیکی با مفاهیم فیزیکی قطعات الکترونیکی همانند دیود و ترانزیستور نیز آشنا می گردد. فهم فیزیک قطعات و تجزیه تحلیل ریاضی مدارات الکترونیکی برای یک مهندس الکترونیک اهمیت ویژه ای دارد.

در واقع آنچه که یک مهندس برای پیشبرد طرحهای خود در آینده شغلی خود نیاز دارد به او آموزش داده می شود. ولی وظیفه بروزرسانی برعهده خود مهندس می باشد . زیراکه نیم عمر مهندسی برق بین ۱۲ تا ۱۸ ماه است. بدین معنی که اگر مهندس برقی در رشته خود به اندازه این مدت مطالعه نداشته باشد باصطلاح سواد او نصف می شود. این مسأله بیانگر تأثیر و اهمیت این رشته است.

این رشته هم مثل خیلی از رشته های دیگر مهندسی بر اساس مفاهیم فیزیکی و ریاضیات پابرجا است. و هر چه مفاهیم بهتر درک شده باشد فرد خبره تر خواهد بود. گرایش الکترونیک وابستگی زیادی به فیزیک خصوصا فیزیک الکترونیک و فیزیک نیمه هادی ها دارد. در گرایش مخابرات هم درس فیزیک خیلی مهم است. چون دروس اصلی مخصوصا در شاخه میدان شامل الکترومغناطیس و امواج است. تسلط کافی بر ریاضیات، فیزیک و زبان خارجی برای تحصیل در این رشته خیلی مهم است. 

وضعیت ادامه تحصیل در مقاطع بالاتر

فارغ التحصیلان مقطع کارشناسی برق که در گرایشهای الکترونیک، مخابرات، قدرت و کنترل مدرک می گیرند قادرند در یکی از این گرایش ها بصور اختیاری، یا رشته ای که برق زیر مجموعه ای برای آن تعریف شده، ادامه تحصیل دهند.

این رشته به صورت: مهندسی برق- الکترونیک . برق- قدرت . برق- مخابرات (شامل گرایش های: میدان، سیستم، موج، رمز، مایکرونوری) . برق- کنترل . مهندسی پزشکی (گرایش بیوالکتریک) . مهندسی هسته ای (دو گرایش مهندسی راکتور و مهندسی پرتو پزشکی . مهندسی کامپیوتر (معماری کامپیوتر، هوش مصنوعی و رباتیک) است.

در مقطع دکترای تخصصی افراد میتوانند در هر کدام از شاخه های تخصصی‌ ادامه تحصیل دهند. و رساله دکتری را در همان موضوع انجام دهند.

آینده شغلی

بطور کلی هدف از تحصیل در این گرایش تربیت مهندسانی توانا می باشد.مهندسانی که بتوانند به طراحی, پیاده سازی, نگهداری, تجزیه و تحلیل سیستم های الکترونیکی بپردازند. تحصیل در این گرایش همانند سایر گرایش های مهندسی برق نیاز به علاقه به دروس ریاضی می باشد به طوریکه برای اخذ دروس تخصصی و اصلی گرایش الکترونیک نیاز به پاس نمودن دروسی مانند ریاضیات ۱ و ۲, فیزیک ۱ و ۲, فیزیک الکترونیک, معادلات دیفرانسیل, ریاضیات مهندسی و … می باشد که در حل مسایل دروس استفاده خواهد شد.

طراحی انواع بردها مانند FPGAها و یا کنترلی که بوسیله‌ی گونه‌های متفاوت میکروکنترل‌ها طراحی می‌گردند از سری عملکردهایی هستند که در چهارچوب رشته ی مذکور انجام می‌شوند. دیجیتالی شدن نه تنها در زمینه‌ی نظامی بلکه در اکثر زمینه‌های زندگی مردم به وفور به چشم می‌خورد. این باعث شده است نیاز به افرادی که در این عرصه دارای توانمندی لازم هستند روزبه‌روز افزایش یابد.

گرایش وسایل میکرو-نانو الکترونیک از انواع گرایش‌های جدیدی می‌باشد. که مباحث مربوط به آن از پیچیده‌ترین و پیشرفته‌ترین مباحث مهندسی الکترونیک می‌باشد.  توجه به اینکه افراد فارغ التحصیل این رشته در قسمت های خصوصی و دولتی مشغول به کار شوند میزان حقوق و دریافت آنها متفاوت است. مثلا اگر در بخش خصوصی مشغول به کار شوند با استفاده از تجربه و تحصیلاتی که دارند و مهارت های آنها حقوق های متفاوتی برایشان در نظر گرفته شده است

برای توضیح مهندسی برق قدرت در ابتدا توضیحی کوتاهی راجع به مهندسی برق خواهیم داد. مهندسی برق باتکيه بر دو پايه فيزيک و رياضيات و امتزاج آنها با ديدگاه مهندسی، ابزارهای توانمندی را در طراحی قطعات و سيستم‌ها بوجود آورده است. به نحوی که، در بيش از يک قرن سابقه خود، وسيع ترين کاربردها را در تکنولوژی يافته است. و امروزه کمتر ابزار، قطعه يا سيستمی را می توان يافت که فاقد قطعات الکتريکی يا الکترونيکی باشد. در مطالب قبلی به توضیح کامل رشته مهندسی برق پرداخته ایم.

  رشته مهندسی برق به واسطه ماهيت فراگير خود، هر روز شاخه های جديدی از صنعت را گسترش داده و روش های نوينی را پيش روی می گشايد. خودکارسازی، توليد وانتقال انرژی، ارتباطات زمينی، سنجش پزشکی، ابزار الکترونيک هواپيمايی و رادارها تنها برخی از زمينه های کاربردی هستند که در قلمرو مهندسی برق قرار دارند .

رشته برق دارای چهار گرایش قدرت، کنترل، الکترونیک و مخابرات می باشد. 

گرایش قدرت

در گرایش قدرت به طور کلی به آموزش و پژوهش در زمينه طراحی و ساخت سيستم های مورد استفاده در توليد، انتقال، توزيع و مصرف برق پرداخته می شود. از جمله مباحثی که در این گرایش مطرح می شود می توان به موارد زیر اشاره نمود:

• روش های مختلف تولید برق شامل نيروگاههای آبی، گازی، سيکل ترکيبی و ولتاژ نوری، بادی…
• چگونگی احداث خطوط انتقال و انواع کابلهای هوايی و زيرزمينی و روش های انتقال برق
• انواع وسايل و تجهيزات حفاظتی که در مراحل مختلف توليد، توزيع، انتقال و مصرف انرژی، با هدف محافظت از انسان‌ها و تاسيسات شبکه در برابر حوادث نامطلوب استفاده می شوند. از جمله انواع رله ها، فيوزها و کليدهای قدرت
• انواع مختلف ماشين‌های الکتريکی و ترانسفورماتورها و طرز کار و کاربرد آن‌ها

همچنین در رشته قدرت در مقطع کارشناسی ارشد بطور اختصاصی‌تر به مباحث ذکر شده پرداخته شده. در آن موضوع خاص جزئیات بیشتری مطرح می گردد. برای مثال به طور ویژه به بحث تولید انرژی الکتریکی و به طور خاص به روش های نوین تولید انرژی شامل نیروگاه های خورشیدی، نیروگاه بادی و… پرداخته می شود.

دانشجویان این رشته پس از اینکه مطالب کلی و اصول پایه‌ای را در مقطع کارشناسی آموختند، انتظار می رود در مقطع کارشناسی‌ارشد بین مطالب آموخته شده در مقطع کارشناسی ارتباط برقرار کرده. و با آموخته های خود در این مقطع توانایی طراحی و تحلیل شبکه های قدرت را داشته باشد.

زیرگرایش های مهندسی برق قدرت

مهندسی برق قدرت با تولید، انتقال و توزیع انرژی الکتریکی و ساخت برخی دستگاه‌های مربوط به آن نظیر ژنراتورهای الکتریکی، موتورهای الکتریکی و تجهیزات الکترونیکی مورد نیاز سروکار دارد. این گرایش، به عنوان قدیمی ترین گرایش در رشته مهندسی برق، خود به چندین زیرگرایش تقسیم می‌شود :

در مبحث انتقال و توزیع ، روش‌های مختلف انتقال برق اعم از کابل‌های هوایی و زیرزمینی، اصول مهندسی فشار قوی و همچنین مدیریت شبکه توزیع و توزیع بهینه را مطالعه می‌کنند.برای مثال می‌توان با بهینه سازی  شبکه‌های برق‌ رسانی ٬تاحد زیادی ازتلفات در شبکه جلوگیری نمود که این‌ کار موضوع این گرایش از مهندسی قدرت است.

 یکی دیگر از شاخه هاي قدرت نیز ماشین هاي الکتریکی است که شامل ژنراتورها، ترانسفورماتورها و موتورهاي الکتریکی می شود. این شاخه از زمینه هاي مهم صنعتی و پژوهشی گرایش قدرت است.

و در آخر سیستم هاي قدرت که به بررسی تجزیه و تحلیل سیستم ها می پردازد. دانشجویان در این گرایش با انواع نیروگاه هاي آبی، گازي، سیکل ترکیبی و … آشنا می شوند. 

دروس تخصصی گرایش قدرت

• ماشین‌های‌ الکتریکی‌ تخصصی‌
• حفاظت‌ و رله‌
• تأسیسات‌
• تولید و نیروگاه‌
• عایق‌ و فشار قوی‌
• ماشین‌های‌ مخصوص‌

بازار کار و آینده مهندسی برق قدرت

گرایش برق قدرت را می توانند از سایر گرایش ها برتر دانست. زیرا بدون استفاده از لپ تاپ و موبایل میشود زندگی کرد اما شرکت هایی که این ابزار تولید می‌کنند نیاز به برق دارند. مهندس برق قدرت باید باشد تا این زمینه را فراهم کنند و کنترل امور را به دست گیرد.

ز نظر بسیاری از داوطلبان، گرایش قدرت در رده اول بازار کار قرار دارد. با توجه به تولید و تامین برق به عنوان یکی از زیرساختهای اصلی کشور، جایگاه مهندسان برق با کارشناسی ارشد قدرت بهتر از سایر گرایشهاست. بزرگترین مشکل در بازار کار کلی مهندسی برق تعریف می شود:  یعنی زیاد بودن تقاضا ولی کم بودن بازار کار. تعداد فارغ التحصیلان برق زیاد است. مشکل بعدی در سطح پایین حقوق است. شما تا زمانی که تجربه و مهارت و سابقه کار زیادی نداشته باشید به حقوق مناسبی دست پیدا نمی کنید

افراد فارغ التحصیل این رشته در قسمت های خصوصی و دولتی مشغول به کار شوند. بهمین دلیل میزان حقوق و دریافت آنها متفاوت است. مثلا اگر در بخش خصوصی مشغول به کار شوند با استفاده از تجربه و تحصیلاتی که دارند و مهارت های آنها حقوق های متفاوتی برایشان در نظر گرفته شده است. مهمترین علت گرایش مهندسان برق به گرایش قدرت این است که شمایل بیشتری به یک مهندس برق که عاشق کارهای عملیاتی است می دهد

اگر بخواهیم به زبان ساده بگویم که یک نیروگاه خورشیدی چیست، باید ذکر کرد که اشعه های خورشید را به الکتریسیته تبدیل می کند. معمول ترین فناوری ها بدین منظور، سیستم های فتوولتائیک و سیستم های حرارتی می باشند. تفاوت این دو نوع سیستم در چگونگی تبدیل انرژی خورشیدی به الکتریسیته است.

در مطالب قبلی به بررسی نیروگاه های بادی و نیروگاه هسته ای پرداختیم.

نیروگاه انرژی خورشیدی (solar power plant ) تبدیل انرژی از نور خورشید به برق را انجام می دهد، یا به طور مستقیم با استفاده از فتوولتائیک (PV)، به طور غیر مستقیم با استفاده از انرژی خورشیدی متمرکز، و یا ترکیبی از آن می باشد.

سیستم های انرژی خورشیدی متمرکز از لنزها یا آینه ها و سیستم های ردیابی استفاده می کنند تا یک منطقه بزرگ نور خورشید را به یک پرتو کوچک متمرکز کنند. سلول های فوتوولتائیک با استفاده از اثر فتوولتائیک نور را به جریان برق تبدیل می کنند.

تاریخچه نیروگاه خورشیدی چیست

یکی از راه حل های کاهش دمای زمین استفاده از منعکس کننده های نوری می باشد. در این بین مسلما پنل های خورشیدی علاوه بر انعکاس نور آفتاب می توانند از آن برق نیز تولید نمایند.

استفاده های صنعتی و مدرن انرژی خورشیدی از سالهای ۱۷۷۰ میلادی شروع شد. شاید جالب ترین استفاده از خورشید در کشف گاز اکسیژن صورت گرفته باشد.

پریستلی در سال ۱۷۷۴ توانست نور خورشید را روی ظرف حاوی اکسید جیوه متمرکز نماید. گازی تولید کرد که بعدها اکسیژن نامیده شد. آزمایشهای متعددی با استفاده از عدسی ها و تمرکز نور خورشید توسط لاوازیه انجام شد.

در سال ۱۸۷۲ اولین واحد خورشیدی برای نمك زدائی آب دریا در شمال شیلی ساخته شد. سلول خورشیدی (فتوولتائیك) برای اولین بار در نیمه اول دهه ۱۹۵۰ بدون سر و صدای زیاد وارد بازار شد و با استقبال قابل ملاحظه ای مواجه گشت. در دهه ۱۹۸۰ با از بین رفتن بحران انرژی، توجه به انرژی خورشیدی تقلیل یافت . در حال حاضر مهمترین موضوعی که در کشورهای صنعتی به آن توجه قابل ملاحظه ای می شود سلولهای خورشیدی می باشد. روش های گرمایش طبیعی خورشیدی در بسیاری از کشورهای جهان در دهه گذشته مورد توجه قرار گرفته است.

انواع نیروگاه خورشیدی چیست

نیروگاه های خورشیدی به دو دسته کلی تقسیم می شوند:

• نیروگاه خورشیدی فتو ولتاییک: انرژی نورانی خورشید را به انرژی الکتریکی تبدیل می کند.
• نیروگاه خورشیدی حرارتی: انرژی حرارتی خورشید را پس از طی مراحلی به انرژی الکتریکی تبدیل می کند.

سیستم های فتوولتائیک

به پدیده ای که در اثر تابش نور بدون استفاده از مکانیزم های محرک، الکتریسیته تولید کند پدیده فتوولتائیک و به هر سیستمی که از این پدیده استفاده کند سیستم فتوولتائیک گویند. سیستم های فتوولتائیک یکی از پر مصرف ترین کاربرد انرژی های نو می باشند.نیروگاه های فتو ولتاییک یا PV، نور خورشید را توسط سلول های خورشیدی یا PV مستقیما به الکتریسیته تبدیل می کنند.

این سلول های خورشیدی معمولا از آلیاژ های سیلیکون ساخته می شوند. این سلول ها به گونه ای ساخته شده اند که با برخورد فوتون های نور به آن ها، باعث آزاد شدن الکترون ها و ایجاد جریان مستقیم برق می شوند. این نیروگاه ها از انواع بسیار بزرگ وجود دارند. تا اندازه هایی که ممکن است شما روی پشت بام خانه خود برای تولید برق مصرفی تان داشته باشید.

اجزای اصلی یک سیستم فتوولتاییک :

• پنل

از اتصال سلول های خورشیدی به یکدیگر پنل و از اتصال پنل ها با هم آرایه تشکیل می شود. پنل ها نور خورشید را به برق DC تبدیل می کنند.

• استراکچر

استراکچرها به عنوان تکیه گاه برای پنل ها هستند و آن ها را روی زمین یا هر سطح دیگری محکم نگه می دارند.

• کانکتور

در جاهایی که از چندین پنل استفاده می شود، باید پنل ها را به هم متصل کرد. این اتصال توسط کانکتور ها و به صورت سری یا موازی انجام می شود.

• اینورتر

۱) سیستم های متصل به شبکه یا On-Grid

در این نوع سیستم ها جریان برق DC که توسط پنل ها تولید شد وارد اینورتر شده و توسط مبدل به جریان AC تبدیل شده و به شبکه توزیع منتقل می شود.

۲) سیستم های منفصل از شبکه یا Off-Grid

این نوع سیستم ها چون به شبکه متصل نیستند.بهمین دلیل برق DC پس از تولید شدن در پنل به باتری منتقل شده و
در آن جا ذخیره می شود و در مواقع مورد نیاز به اینورتر منتقل شده و در آن جا توسط مبدل به برق AC تبدیل می شود.

نیروگاه حرارتی خورشیدی

نیروگاه خورشیدی حرارتی در واقع نیروگاهی است که در آن از انرژی حرارتی خورشید استفاده می شود تا توربینی حرکت کند و
حرکت توربین موجب تولید برق شود.

نیروگاه حرارتی خورشیدی با تمرکز نور خورشید گرمای آن را به الکتریسیته تبدیل می کند. بخار حاصل موجب چرخش یک توربین و ژنراتور و درنهایت تولید الکتریسیته می شود. سه نوع مهم نیروگاه های حرارتی خورشیدی عبارتند از:
۱. نیروگاه های سهموی خطی: معمول ترین نوع نیروگاه های حرارتی هستند. یک مزرعه خورشیدی معمولا از تعداد زیادی ردیف شامل کلکتورهای سهموی خطی تشکیل می شود.

این کلکتورها از آینه هایی به شکل سهمی بهره می گیرند و شدت نور تابیده را ۳۰ تا ۱۰۰ برابر افزایش می دهند. روغن خاصی که در لوله های کلکتور جریان دارد داغ می شود و در نقطه ای مرکزی، بخاری با دما و فشار بسیار بالا تولید می کند.
۲. نیروگاه های برج خورشیدی: از هزاران آینه به نام هلیوستات تشکیل شده اند تا پرتوهای خورشید را منعکس و در یک برج دریافت کننده مرکزی متمرکز کند. انرژی جمع شده می تواند تا ۱۵۰۰ برابر انرژی پرتو ورودی تقویت شود.

انواع نیروگاه های خورشیدی حرارتی

نیروگاه های خورشیدی حرارتی از نظر نوع کالکتور به چند دسته تقسیم می شوند:

• نیروگاه خورشیدی پارابولیک

کلکتورهای این نوع سیستم از نوع آینه های پارابولیک یا سهموی طولانی هستند

• نیروگاه خورشیدی فرنل

در سیستم های خورشیدی فرنل از آینه های تخت با پهنای کم و طول زیاد استفاده می شود.انهادر زاویه ای قرار می گیرند که بازتاب نور تابیده شده به آن ها به دریافت کننده ای منتقل شده و به لوله های حامل سیال برسد.

•  سیستم برج خورشیدی

در این نوع سیستم صدها یا هزاران آینه تخت که هیلوستات نام دارند وجود دارند که
حرارت خورشید را جذب کرده و آن را به برج خورشیدی مرکزی منتقل می کنند.

• سیستم خورشیدی بشقابی

این سیستم دارای یک بشقابک سهموی است که یک ردیاب برای ردیابی نور خورشید دارد. بشقابک سهموی انرژی خورشید را جذب کرده و در کانون خود متمرکز می کند. که این امر سبب گرم شدن سیال درون لوله دریافت کننده می شود.

• سیستم دودکش خورشیدی

این سیستم دارای یک برج است که در پایین آن یک سقف شفاف وجود دارد که حرارت تابش خورشید را جذب می کند.

این گرما سبب گرم شدن هوای داخل برج می شود.

مزایای استفاده از انرژی خورشیدی

• منبع انرژی تجدید پذیر: از جمله مزایای پانل های خورشیدی، مهمترین چیز این است که انرژی خورشیدی یک منبع انرژی واقعی است.
• کاهش صورتحساب برق
• برنامه های کاربردی متنوع
• هزینه های نگهداری کم
• توسعه فناوری
• هزینه
• مستقل از تغییرات آب و هوا

مزایای استفاده از سیستم های فتوولتائیك در نیروگاه خورشیدی چیست

• امكان نصب و راه اندازی نیروگاه فتوولتائیك بسیار ساده و سهل الوصول است.
• برخلاف صور دیگر نیروگاه های خورشیدی، سیستم های فتوولتائیك انرژی حاصل از تابش را مستقیما و بدون واسطه های مكانیكی تبدیل به انرژی الكتریكی می نماید.
• امكان استفاده از این نوع انرژی خورشیدی در مقیاسهای کوچك و بزرگ امكان پذیر می باشد.(از حدود میلی وات تا چندین مگاوات)
• قابلیت استفاده در مكانهای شهری و روستایی را دارا می باشد.
• با توجه به نیاز مصرفی در هر نقطه که امكان بهره برداری از این سیستم وجود داشته باشد قابل نصب و راه اندازی است.
• زمان اجرای پروژه های فتوولتائیك با توجه به صور دیگر انرژی های پاك مانند باد، ژئوترمال، سهموی خطی، دریافت کننده مرکزی و … بسیار کوتاه بوده که این خود قابلیت انعطاف سیستم را بیش از پیش هویدا می سازد.
• هزینه های انتقال خط به نقاط دور از دسترس شبكه سراسری و همچنین پیك سایی و جلوگیری از افت توان در شبكه انتقال را باعث می گردد.

نیروگاه خورشیدی ؛ بله یا خیر؟

با اینکه شاهد پیشرفت سلول های خورشیدی بوده ایم اما همچنان در حالات آزمایشگاهی یک سلول می تواند تنها ۴۶% نور خورشید را جذب نماید. این عدد زمانی بدتر می شود که در مقایس صنعتی سلول های خورشیدی ساخته می شوند، در حالت صنعتی این عدد به ۱۵ تا ۲۰% می رسد که عددی بسیار پایین است . البته باید در هنگام انجام فرآیند تبدیل انرژی نیز کمی خوش شانس باشیم تا الکترون رها شده در نهایت به مکان جدیدی انتقال یابد و به مکان قبلی خود باز نگردد!.

اما جواب نهایی به سرمایه گذاری در نیروگاه خورشیدی “بله” می باشد. چرا که به مرور زمان و با سرعت بالا کیفیت سولارها در حال افزایش است. از طرفی هزینه نهایی نیز روبه کاهش می باشد. تا درنهایت شما بتوانید با هزینه ای بسیار معقول تر در این مسیر سرمایه گذاری مطمئن داشته باشید. و البته این را نیز در نظر بگیرید که هرساله قیمت هر کیلووات ساعت برق مصرفی نیز در حال افزایش می باشد.

مسلما، پاکترین و قابل اطمینانترین شکل انرژی تجدیدپذیر در دسترس است .همچنین میتواند به شکلهای مختلف برای کمک به تأمین انرژی در خانه یا کسب و کار شما استفاده شود

در مطالب قبلی به بررسی نیروگاه هسته ای پرداختیم . حال به بررسی آنکه نیروگاه بادی چیست میپردازیم. نیروگاه بادی که یکی از مهم‌ترین مدل‌های نیروگاهی در زمرهٔ تولید انرژی پاک می‌باشد. ک نیروگاه بادی یا مزرعهٔ بادی، مجموعه‌ای از چندین توربین بادی است که در یک مکان قرار گرفته‌اند. یک نیروگاه بادی بزرگ می‌تواند شامل چندصد توربین بادی باشد. چنین مجموعه‌ای می‌تواند بر روی دریا قرار گرفته باشد. همان گونه که از نام این نیروگاه برمی‌آید بر اساس وزش باد کار می‌کند به‌گونه‌ای که انرژی جنبشی باد را گرفته و تبدیل به نیروی الکتریکی می‌کند.

نحوه کارکرد نیروگاه بادی چیست

از باد برای تولید برق یا به راه انداختن تجهیزات استفاده می شود. نیروگاه های برق بادی در واقع همین کار را انجام می دهند. نیروگاه بادی که به آن مزرعه بادی (wind farm) نیز می گویند، مکانی است شامل چندین توربین بادی. در این نیروگاه ها با برخورد باد به پره های توربین بادی و ایجاد اختلاف فشار بین دو طرف پره، توربین به حرکت در می آید.

توربین به یک ژنراتور متصل است که این حرکت مکانیکی به ژنراتور منتقل شده وسپس ژنراتور نیروی مکانیکی را به الکتریسیته تبدیل می کند. الکتریسیته تولید شده یا جهت ذخیره سازی وارد باتری ها شده و یا برای تبدیل به ولتاژ مورد نظر جهت ورود به شبکه توزیع برق وارد ترانسفورماتور ها خواهد شد.

روش ساخت نیروگاه بادی چیست؟

در مراحل ساخت و نصب نیروگاه بادی چالشی‌ترین مسئله نصب توربین و بال‌های آن می‌باشد چراکه در منطقه‌ای قرار گرفته که به شدت وزش باد داریم و از طرفی خود توربین در ارتفاع بالایی از سطح زمین قرار می‌گیرد. عمده نیروگاه‌های بادی از نوع افقی بوده و شما به‌ندرت مدل عمودی آن را مشاهده خواهید کرد. دلیل آن بالاتر بودن راندمان نیروگاه‌های افقی می‌باشد هرچند ممکن است در مناطق خاصی به دلیل محدود بودن فضا و یا مشکل بودن مراحل نصب از پایین بودن راندمان صرف‌نظر کرده و مبادرت به نصب مدل عمودی نمایند.

دو دانشمند آمریکای محاسباتی انجام داده‌اند که بر اساس آن از ارتفاع ۸۰ متری از سطح دریا می‌توان ۷۲ تریلیون وات به‌وسیله نیروی باد دریافت نمود. به‌صورت کلی در ارتفاع‌هایی بالاتر سرعت وزش باد بیشتر است ولی به نسبت همان نصب توربین نیز مشکل‌تر خواهد شد.

نیروگاه های بادی در مناطقی که از جریان باد مناسبی برخوردار باشند نصب می شوند، مانند دشت ها، دریا ها و هر جای دیگر که پتانسیل بادی خوبی داشته باشد.

در ایران اولین نیروگاه های بادی در استان گیلان نصب شد.

با این که ایران در منطقه ای قرار گرفته که پتانسیل خوبی از نظر انرژی باد دارد، اما ظرفیت و تعداد نیروگاه های بادی آن نسبت به این پتانسیل، کم است.

توربین بادی

وربین های بادی از اندازه های کوچک تا بسیار بزرگ وجود دارند. انواع توربین می توانند در مصارف کوچک مثل شارژ کردن باتری ها یا در قایق های بادبانی تا مصارف بزرگ مانند نیروگاه های تولید برق یا آسیاب های گندم (آسیاب بادی) استفاده شوند. توربین بادی ماشینی است که توسط نیروی آیرودینامیک کار می کند.

در قسمت جلوی توربین بادی، یک قسمت دوار وجود دارد. این بخش دوار شامل پره هایی است که شکلی شبیه به بال های هواپیما دارند. همان طور که گفته شد هنگامی که جریان باد به یک طرف پره های توربین برخورد می کند، فشار هوا در آن قسمت بیشتر از طرف دیگر شده و این اختلاف فشار باعث ایجاد حرکت در پره های توربین می شود. در نتیجه پره ها انرژی حرکتی باد را دریافت کرده و به چرخش در می آیند. پره ها به یک شفت مرکزی متصل هستند که با چرخش آن ها، شفت نیز می چرخد.

اندازه های توربین بادی

توربین‌های کوچک

توربین‌های کوچک قادراند ۵۰ تا ۷۰ کیلووات انرژی تولید نمایند. در این توربین‌ها اندازه هر پره از ۰.۵ متر تا ۷.۵ متر می‌باشد.

این پره‌ها روی دایره‌ای به قطر ۱ تا ۱۵ متر می‌چرخند. توربین‌های بادی کوچک اصولاً در جاهای پرت و جاهایی که برق رسانی به آنها به صرفه نیست به کار می‌روند.

توربین‌های متوسط

قطر دایره چرخش ۱۵ تا ۶۰ متر بوده و توان تولیدی ۵۰ تا ۱۵۰۰ کیلووات می‌باشد. به صورت کلی انواع متداول آنها بین ۵۰۰ تا ۷۵۰ کیلووات برق تولید می‌کنند.

توربین‌های بزرگ

قطر دایره چرخش پره‌های توربین بزرگ ۶۰ تا ۱۰۰ متر بوده و توان تولیدی بین ۲ تا ۳ مگاوات است.

صرفه اقتصادی توربین‌های بزرگ و قابلیت اطمینان آنها در مقابل توربین‌های متوسط به مراتب کمتر است.

انواع توربین بادی در نیروگاه بادی

توربین بادی با محور افقی

در توربین‌های بادی با محور افقی که HAWT (Horizontal Axis Wind Turbines) هم نامیده می‌شوند روتور و ژنراتور الکتریکی در بالای یک برج و در راستای باد قرارگرفته‌اند. توربین‌های بادی کوچک برای تعیین جهت وزش باد از یک بادنمای ساده استفاده می‌کنند ولی توربین‌های بزرگ از سنسور باد که با سرووموتور در ارتباط است، استفاده می‌کنند.

این توربین‌ها نسبت به مدل محور عمودی رایج‌تر بوده و همچنین ازلحاظ تکنولوژی پیچیده‌تر و گران‌تر می‌باشند. توربین‌های عمودی نسبت به افقی‌ها ساختشان مشکل‌تر بوده ولی راندمان بسیار بالای دارند و در سرعت‌های پایین نیز توان تولید انرژی الکتریکی را دارند. این توربین‌ها توانای تنظیم جهت در مسیر وزش باد را نیز دارند. این توربین‌ها ۲ یا ۳ پره‌ای بوده که در مسیر وزش باد و بر روی یک برج بلند نصب می‌شوند.

ین نوع توربین ها معمولا سه پره دارند و در راستای باد قرار می گیرند. به همین دلیل به یک سنسور و سرووموتور برای قرار گرفتن در جهت باد نیاز دارند.

توربین بادی با محور عمودی

در توربین‌های بادی با محور عمودی که Vertical Axis Wind Turbines  نامیده می‌شوند، روتور اصلی به‌صورت عمودی قرار می‌گیرد. مهم‌ترین برتری این نوع از توربین‌های بادی آن است که نیازی به تنظیم جهت قرارگیری نسبت به جهت باد ندارند. این توربین‌ها از دو بخش اساسی تشکیل شده‌اند، یک میله‌ای اصلی که روبه روی باد قرار می‌گیرد و میله‌های عمودی دیگر که عمود بر جهت باد گذاشته می‌شوند ساخت این توربین‌ها بسیار ساده بوده و همچنین بازده پایینی دارند در این نوع، در یک طرف باد بیشتر جذب می‌شود که باعث می‌شود سیستم یک حالت لنگری پیدا کرده و به چرخش در بیاید. یکی از مزایای این سیستم وابسته نبودن آن به جهت وزش باد است.

توربین های بادی با محور عمودی یا VAWT فقط یک محور عمودی دارند و پره ها دور آن قرار گرفته اند. این توربین ها معمولا شکلی شبیه به همزن دارند و نیازی ندارند که حتما رو به جریان باد قرار بگیرند. در نتیجه برای جاهایی که جهت باد متغیر است مناسب هستند.

مزایا و معایب انواع توربین های نیروگاه بادی چیست

با محور عمودی :

مزایای محور عمودی :

1. عدم حساسیت به جهت باد و آشفتگی آن می‌باشد.
2. عملکرد مناسب هنگام وزش بادهای مغشوش و گردابی.
3. نصب در فاصله‌ای نزدیک‌تر نسبت به زمین نصب.
4. امنیت و ارزان بودن فرآیند نصب.
5. کم بودن صدای پره‌ها به دلیل نزدیکی به هم.

معایب محور عمودی:

1. نصب توربین‌های محور عمودی روی برج‌ها سخت است.
2. به دلیل کم بودن سرعت دورانی پره‌ها گشتاور زیاد است.
3. هزینهٔ بالای طراحی و تحلیل ایرفویل پره‌ها از دیگر مسائل است.

با محور افقی

مزایای محور افقی:

• تیغه‌ها برای قرارگیری در بهترین زاویه قابلیت پیچ‌وتاب دارند.
• با پیچ کردن تیغه‌ها به روتور، آسیب‌ها در طوفان به حداقل می‌رسد.

معایب محور افقی:

• کارکرد سخت در نزدیک سطح زمین.
• سختی در حمل‌ونقل.
• مشکل در نصب و راه‌اندازی آن.
• در مجاورت رادار تحت تاثیر قرار می‌گیرند.
• تعمیر و نگهداری آن سخت است.

یکی از مشکلات انرژی‌های پاک مدت‌زمان در مدار و یا نسبت پاسخگویی می‌باشد؛ به طور مثال استفاده از نیروی خورشید تنها در طول روز و حتی در مواردی ساعاتی از روز امکان‌پذیر است که دلیل آن ابری بودن آسمان می‌باشد. در این میان باد دارای راندمان بالاتری بوده و نسبت به سایر موارد تقریباً در صدر جدول بازدهی قرار می‌گیرد و البته اگر در کنار این مورد هزینه‌های نگه‌داری و راه‌اندازی را در نظر بگیریم این بار با اختلاف بیشتری نسبت به رقبا در جایگاه نخست جدول جای می‌گیرد که در نهایت باعث شده جهان کنونی روی خوشی به آن نشان دهد.

نیروگاه هسته ای چیست و چگونه کار میکند؟

در مطالب قبلی سایت به توضیح مهندسی برق و بازار کار و آینده آن پرداختیم . هم اکنون به بررسی نیروگاه هسته و تولید انرژی هسته در آن میپردازیم. شاید برای شما سوال پیش امده باشد که نیروگاه هسته ای چیست. امروزه حدود ۴۴۰ نیروگاه هسته ای در ۳۱ کشور جهان برق تولید می‌کنند. سهم فرانسه با تولید بیش از ۷۵% درصد انرژی الکتریکی خود از این طریق از سایرین بیشتر می‌باشد. انرژی هسته‌ای در نیمه قرن گذشته و از زمان آغاز به کار اولین نیروگاه هسته ای تجاری جهان در «کالدر هال» (Calder Hall) با نام کنونی سلافیلد (Sellafield) در «کامبریا»ی (Cumbria) انگلیس در سال ۱۹۵۶، تاریخچه‌ای پر از فراز و نشیب داشته است. در نیروگاه هسته ای، هستۀ اتم تغییر ماهیت داده و از خود انرژی تولید می کند. در راکتور آب به وسیلۀ انرژی حاصل از واکنش های هسته ای گرم شده و بخار می شود. این بخار، توربین را به حرکت در آورده و الکتریسیته تولید می کند. 

نیروگاه هسته ای به تأسیساتی صنعتی و نیروگاهی می‌گویند که بر پایهٔ فناوری هسته‌ای و با کنترل فرایند شکافت هسته‌ای، از گرمای تولیدشدهٔ آن اقدام به تولید انرژی الکتریکی می‌کند. کنترل انرژی هسته‌ای با حفظ تعادل در فرآیند شکافت هسته‌ای همراه است که با استفاده از گرمای تولیدی برای تولید بخار آب (مانند بیشتر نیروگاه‌های گرمایی) اقدام به چرخاندن توربین‌های بخار و به دنبال آن ژنراتورها می‌کند.

انرژی هسته ای در دنیا

در سال ۲۰۰۴ انرژی هسته‌ای در تولید کل انرژی مصرفی جهان سهمی در حدود ۶.۵%، و در تولید انرژی الکتریکی سهمی در حدود ۱۵.۷% داشته است. نخستین‌بار به‌وسیله انریکو فرمی در سال ۱۹۳۴ (۱۳۱۳ ه.ش) در یکی از آزمایشگاه‌های دانشگاه شیکاگو تولید شد. این اتفاق زمانی رخ داد که تیم او مشغول بمباران کردن هسته اورانیوم با نوترون بودند. بنا بر پیش‌بینی اتحادیه جهانی هسته‌ای در سال ۲۰۱۵ به طور میانگین هر ۵ روز یک‌بار یک نیروگاه هسته‌ای در جهان آغاز به کار می‌کند. شکافت هسته‌ای صورت‌گرفته در یک رآکتور فقط بخشی از یک چرخه هسته‌ای است. این چرخه از معادن شروع می‌شود

انرژی هسته ای در ایران

در کشور ما هم مطالعاتی بر روی کشف و استخراج معادنی در استان های اصفهان، خراسان و هرمزگان صورت گرفته است .تحقیقات برای کشف معادن دیگر همچنان ادامه دارد. پس از استخراج سنگ اورانیوم، به کمک فعالیت های شیمیایی، پودر غلیظ اورانیوم زرد رنگ به شکل دی اکسید اورانیوم حاصل می شود. پس از تولید دی اکسید اورانیوم، هگزا فلوئورید اورانیوم (UF6) به دست می آید. که محصول اساسی برای غنی سازی اورانیوم می باشد. هگزا فلوئورید اورانیوم یک مادۀ جامد بدون رنگ است .که در حرارت کمتر از ۵۶ درجه سلسیوس به شکل گاز در می آید. به همین دلیل و برای جلوگیری از تبدیل شدن آن به گاز، این ماده را در ظروف تحت فشار زیاد قرار می دهند.

سایت سازمان انرژی اتمی ایران

اجزای نیروگاه هسته ای چیست

در نیروگاه هسته ای یا فیوژن، در عمل هستۀ یک عنصر سنگین برای نمونه ^۲۳۵U توسط نوترون های شتاب داده شده بمباران می شود، در این صورت به ازای هر نوکلئون اورانیوم یک Mev انرژی اتصالی آزاد می شود. حال اگر این واکنش روی یک کیلو ^۲۳۵U انجام شود انرژی به دست آمده معادل kwH 20×۱۰^۶ خواهد بود، اگر بخواهیم این مقدار انرژی را از سوخت های فسیلی به دست آوریم مقدار ۱/۷ میلیون لیتر با ۵/۲ میلیون کیلو ذغال سنگ نیاز داریم.

در قسمت غنی سازی، اورانیوم را تا حدود ۴-۵ ٪ غنی سازی می کنند. زیرا این درصد برای تولید انرژی کافی خواهد بود. (انرژی صلح آمیز) چون از نظر خواص شیمیایی اورانیوم های ۲۳۸ و ۲۳۵ یکسانند. بنابراین از راه فرآیندهای شیمیایی نمی توانیم آن ها را از هم جدا کنیم. اما چون اورانیوم ۲۳۸ از اورانیوم ۲۳۵ قدری سنگین تر است. از این خاصیت برای جدا کردن این دو نوع اورانیوم از هم استفاده می کنیم. اورانیوم ۲۳۵ قابلیت شکستن دارد و ۲۳۸ این قابلیت را ندارد. اورانیوم ۲۳۵ خود به خود تجزیه می شود ولی دارای طول عمر زیادی است (یک میلیون سال). اگر در صد اورانیوم ۲۳۵ از حدی بیشتر شود امکان واکنش زنجیره ای وجود دارد. از هر سه نوترون آزاد شده یکی مصرف می شود.

سوخت هسته ای در نیروگاه هسته ای چیست:‏

چرخه سوخت هسته ای اورانیوم:‏

اورانیومی که از زمین استخراج می‌شود، بلافاصله قابل استفاده در نیروگاههای تولید انرژی نیست. برای آنکه بتوان بیشترین بازده را از اورانیوم به دست آورد، فرآیندهای مختلفی روی سنگ معدن اورانیوم صورت می‌گیرد تا غلظت ایزوتوپ u-235 که قابل شکافت است، افزایش یابد. چرخه سوخت اورانیوم نسبت به سوخت های رایج دیگر، از جمله ذغال سنگ، نفت و گاز طبیعی، به مراتب پیچیده تر و متمایزتر است. چرخه سوخت اورانیوم را چرخه سوخت هسته ای نیز می‌گویند. چرخه سوخت هسته ای از دو بخش انتهای جلویی و انتهای عقبی ( front end , Back end ) تشکیل شده است. انتهای جلویی چرخه، مراحلی است که منجر به آماده سازی اورانیوم به عنوان سوخت رآکتور هسته ای می‌شود.این بخش شامل استخراج از معدن، آسیاب کردن، تبدیل، غنی سازی و تولید سوخت است.

*اکتشاف و استخراج در نیروگاه هسته ای:

ذخایر طبیعی اورانیوم، سنگ معدن اورانیوم است که براساس مقدار قابل استحصال از معدن محاسبه می‌شود. با تکنیک‌ها و روش های زمین شناسی، معدن اورانیوم شناسایی می‌شود و نمونه هایی از سنگ معدن به آزمایشگاه فرستاده می‌شود. در آنجا، محلولی از سنگ معدن تهیه می‌کنند. سپس اورانیوم ته نشین شده را مورد بررسی قرار می‌دهند تا بفهمند چه مقدار اورانیوم را می‌توان از آن معدن استخراج کرد.

*آسیاب کردن:

پس از استخراج سنگ معدن، تکه سنگ‌ها به آسیاب فرستاده می‌شود تا خوب خرد شده، خرده سنگ هایی که با ابعاد یکسان تولید شود. اورانیوم توسط اسید سولفوریک از دیگر اتم‌ها جدا می‌شود، محلول غنی شده از اورانیوم تصفیه می‌شود و خشک می‌شود. محصول به دست آمده، کنستانتره جامد اورانیوم است که کیک زرد نامیده می‌شود

*تبدیل:

کیک زرد جامد است، ولی مرحله بعد ( غنی سازی ) از تکنولوژی بخصوصی بهره می‌برد که نیازمند حالت گازی است. بنابراین کنستانتره اکسید اورانیوم جامد طی فرآیندی شیمیایی به هگزافلورایداورانیوم ( UF6 ) تبدیل می‌شود. UF6 در دمای اتاق جامد است، ولی در دمایی نه چندان بالا به گاز تبدیل می‌شود

*غنی سازی:

برای ادامه یک واکنش زنجیره هسته ای در قلب یک رآکتور آب سبک، غلظت طبیعی اورانیوم ۲۳۵ بسیار اندک است. برای آنکه UF6 به دست آمده در مرحله تبدیل، به عنوان سوخت هسته ای مورد استفاده قرار گیرد، باید ایزوتوپ قابل شکافت آن را غنی کرد. البته سطح غنی سازی بسته به کاربرد سوخت هسته ای متفاوت است.

برای یک رآکتور آب سبک، سوختی با ۵ درصد اورانیوم ۲۳۵ مورد نیاز است. در حالی که در یک بمب اتمی، سوخت هسته ای باید حداقل ۹۰ درصد غنی شده باشد.غنی سازی با استفاده از یک یا چند روش جداسازی ایزوتوپ های سنگین و سبک صورت می‌گیرد. در حال حاضر، دو روش رایج برای غنی سازی اورانیوم وجود دارد که عبارتند از انتشار گاز و سنتریفوژ گاز.

*ساخت میله های سوخت:

تولید میله سوخت، آخرین مرحله انتهای جلویی در چرخه سوخت هسته ای است. اورانیوم غنی شده که هنوز به شکل UF6 است، باید به پودر دی اکسید اورانیوم (UO2) تبدیل شود. تا به عنوان سوخت هسته ای قابل استفاده باشد، پودر UO2 سپس فشرده می‌شود و به شکل قرص در می‌آید. قرص های در معرض حرارت با دمای بالا قرار می‌گیرند تا به قرص های سرامیکی تبدیل شوند.

پس از طی چند فرآیند فیزیکی، قرص هایی سرامیکی با ابعاد یکسان حاصل می‌شود. حال متناسب با طراحی رآکتور و نوع سوخت مورد نیاز، این قرص های کوچک را در دسته دسته کرده. سپس در لوله ای بخصوص قرار می‌دهند. این لوله از آلیاژ بخصوصی ساخته شده است. که در برابر خوردگی بسیار مقاوم است و در عین حال از رسانایی حرارتی بسیار بالایی برخوردار است. حال میله سوخت آماده شده است و برای استفاده در رآکتور به نیروگاه فرستاده می‌شود.

راه های مختلف تولید انرژی هسته ای در نیروگاه هسته ای چیست:

– شکافت هسته‌ای

– همجوشی هسته ای

شکافت هسته‌ای

فرض می شود نوترون منفردی به یک قطعه ایزوتوپ اوارنیوم۲۳۵ نفوذ کند در اثربرخورد به هسته اتم اورانیوم ۲۳۵ ، اورانیوم بدو قسمت شکسته می شود مقادیر زیادی نیز انرژی آزاد می گردد در حدود (۲۰۰Mev) اما مسئله مهمتر اینکه نتیجه شکستن هسته اورانیوم ۲۳۵ آزادی دو نوترون است که می تواند دو هسته دیگر را شکسته و چهار نوترون را بوجود آورد.

این چهار نوترون نیز چهار هسته اورانیوم ۲۳۵ را می شکند چهار هسته شکسته شده تولید هشت نوترون می کنند که قادر به شکستن همین تعداد هسته اورانیوم می باشند سپس شکست هسته ای و آزاد شدن نوترون ها بصورت زنجیروار به سرعت تکثیر و توسعه می یابد.در هر دوره تعداد نوترونها دو برابر می شود در یک لحظه واکنش زنجیری خود بخودی شکست هسته ای شروع می گردد. در واکنش های کنترل شده تعدادشکست در واحد زمان و نیز مقدار انرژی به تدریج افزایش یافته و پس از رسیدن به مقداری دلخواه ثابت نگهداشته می شود.

همجوشی هسته ای

همجوشی هسته ای عبارت است از اتحاد عناصر سبک برای تشکیل عناصر سنگین تر که نوع واکنش را واکنش همجوشی گویند تا بحال در انفجار بمب هیدروژنی قوی و بسیار خوب تشخیص داده شده است. این واکنش برای انسان چندان مفید نیست و بنابر این دانشمندان بطور جدی کوشش می کنند تا واکنش همجوشی را کنترل کنند یعنی در کیف کاهش سرعت واکنش به درجه ای که بتواند برای مقاصد صلح جویانه مفید باشد.

در مرحله اول این واکنش ها بصورت کنترل شده برای تولید برق استفاده می شود. همچنین انرژی تولید شده در این واکنش ۸ برابر انرژی تولیدشده سر در شکافت هسته‌ای می باشد.منشا انرژی تابشی خورشید و دیگر ستاره ها یک سری از واکنش های هسته ای انرژی زا است اتم هایی که دراین واکنش ها در درون ستاره شرکت می کنند کاملا یونیزه اند.یعنی تمامی الکترون ها از آن کنده شده است.چنین مجموعه ای از ذرات باردار را پلاسما می نامند.

مزایا و معایب تولید انرژی هسته‌ای در نیروگاه انرژی هسته ای چیست

افراد زیادی هستند که از استفاده از انرژی هسته‌ای حمایت می‌کنند و حداقل همین تعداد هم مخالف آن هستند. حامیان می‌گویند این روش تولید برق محیط زیست را کمتر تخریب می‌کند، زیرا به طور کلی، انتشار گازهای گلخانه‌ای آن نسبت به نسبت به سوخت‌های دیگری مانند زغال‌سنگ، نفت و گاز طبیعی کمتر است. اما مخالفان نگران ضایعات خطرناک و طولانی‌مدت نیروگاه‌های هسته‌ای و همچنین، ارتباط آن با ساخت بمب‌های هسته‌ای و خطر حوادث هسته‌ای فاجعه‌بار هستند.

جوانب مثبت انرژی هسته‌ای :

• یک نیروگاه هسته ای ۲ تا ۳ گیگاوات برق تولید خواهد کرد که برابر با برق تولیدی یک نیروگاه بزرگ زغال‌سنگ یا حدود ۱۰۰۰ تا ۱۵۰۰ توربین بادی بزرگ با ظرفیت کاری کامل است. هیچ‌کس منکر این نیست که شکافتن اتم یک روش بسیار مؤثر برای تولید مقدار زیادی انرژی است.
• نیروگاه‌های هسته‌ای نسبت به نیروگاه‌های سوخت فسیلی (زغال‌سنگ، نفت و گاز طبیعی) میزان انتشار کربن بسیار کمتری دارند.
• آزاد کردن انرژی با شکافتن اتم‌ها بسیار کارآمدتر از «سوزاندن آن‌ها» (آزاد کردن انرژی از طریق واکنش شیمیایی که آن را احتراق می‌نامیم) است. به همین دلیل نیروگاه‌های هسته‌ای به مقدار کمی سوخت (در مقایسه با نیروگاه‌های سوخت فسیلی) نیاز دارند.
• نیروگاه‌های هسته‌ای می‌توانند به کاهش وابستگی کشورها به نفت وارداتی کمک کنند. کشورهایی که منابع سوخت فسیلی زیادی ندارند، انرژی هسته‌ای را گزینه جذابی می‌دانند.

جوانب منفی انرژی هسته‌ای :

• ضایعات نیروگاه‌های هسته‌ای سال‌ها به صورت رادیواکتیو باقی می‌مانند و دفع ایمن آن‌ها دشوار است.
• از محصولات جانبی هسته‌ای می‌توان برای ساخت بمب استفاده کرد.
• نیروگاه‌های هسته‌ای شکل پایدار یا تجدیدپذیر انرژی نیستند، زیرا آن‌ها به استخراج ذخایر محدود اورانیوم متکی هستند. آن‌ها کربن صفر هم نیستند، زیرا برای استخراج این اورانیوم انرژی زیادی لازم است.
• ساخت نیروگاه‌های هسته‌ای هزینه‌بر است و سال‌ها به طول می‌انجامد.
• نیروگاه‌های هسته‌ای می‌توانند آلودگی هوا و آلودگی آب را در محدوده‌های جغرافیایی وسیعی ایجاد کنند.
• از آنجا که نیروگاه‌های هسته‌ای به مقدار زیادی آب خنک کننده نیاز دارند، غالباً در نزدیکی ساحل ساخته می‌شوند. این خود امری خطرناک برای دریا است.
• از رده خارج کردن ایمن نیروگاه‌های هسته‌ای بسیار هزینه‌بر است.

نیروگاه هسته‌ای همان گونه که مطالعه نمودید چالش‌های بسیاری به همراه دارد و همچنان بحث پسماندهای آن یکی از مشکلات اساسی این مدل از تولید برق می‌باشد.

مهمترین نکته در این حوزه پیدا کردن جواب برای سوال زیر است :

بهترین روش های استفاده از نیروگاه هسته ای چیست؟

امروزه با توسعه صنایع كوچك و بزرگ در كشور، فرصت های شغلی زیادی برای دانشجویان مهندسی برق فراهم شده است و اگر می بینیم كه با این وجود بعضی از فارغ التحصیلان این رشته بیكار هستند.

به دلیل این است كه این افراد یا فقط در تهران دنبال كار می گردند .و یا در دوران تحصیل به جای یادگیری عمیق دروس و در نتیجه كسب توانایی های لازم، تنها واحدهای درسی خود را گذرانده اند.
همچنین یك مهندس خوب باید، كارآفرین باشد یعنی به دنبال استخدام در موسسه یا وزارتخانه ای نباشد. بلكه به یاری آگاهی های خود، نیازهای فنی و صنعتی كشور را یافته و با طراحی سیستم ها و مدارهای خاصی این نیازها را برطرف سازد. كاری كه بعضی از فارغ التحصیلان ما انجام داده و خوشبختانه موفق نیز بوده اند.

در گذشته به توضیح رشته مهندسی برق پرداختیم. شما با کلیک بر روی این نوشته میتوانید به آن دسترسی پیدا نمایید.

توانایی های مورد نیاز یک مهندس برق

همان طور که گفتیم این رشته در در بسیاری صنایع کاربرد دارد. یک رشته کاملا عملی به حساب می آید. به دلیل گسترده بودن این رشته در صنایع مختلف از تئوری های مدار گرفته تا مدیریت یک پروژه، ابزارهای کاری مختلفی وجود دارد.

یک دانشجوی مهندسی برق باید روحیه کار کردن با هر نوع تجهیزات از یک ولت متر تا تجهیزات آنالانیز کننده را برای طراحی های پیشرفته و نرم افزاری داشته باشد.

علاوه بر داشتن پایه قوی در ریاضیات و مفاهیم فیزیک مانند دیگر رشته های مهندسی و علاقه به کار با وسایل برقی، یک مهندس برق باید دارای روحیه تحلیل گری و ذهنی خلاق باشد تا از پس مسئولیت های کاری بر بیاید.

اگر یك فارغ التحصیل برق دارای توانایی های لازم باشد، با مشكل بیكاری روبرو نخواهد شد. در حقیقت مشكل اصلی این است كه بیشتر فارغ التحصیلان توانمند و با استعداد این رشته به خارج از كشور مهاجرت می كنند و ما اكنون با كمبود نیروهای كارآمد در این رشته روبرو هستیم

بازار کار رشته مهندسی برق

یكی از اساتید مهندسی برق دانشگاه علم و صنعت ایران نیز در مورد فرصت های شغلی فارغ التحصیلان این رشته می گوید:
“طبق نظر كارشناسان و متخصصان انرژی در كشور، با توجه به نیاز فزاینده به انرژی در جهان كنونی و همچنین نرخ رشد انرژی الكتریكی در كشور، سالانه باید حدود ۱۵۰۰ مگاوات به ظرفیت تولید كشور افزوده شود. این نیاز به احداث نیروگاههای جدید و همچنین فارغ التحصیلان متخصص برق و قدرت دارد.
فرصت های شغلی یك مهندس كنترل نیز بسیار گسترده است چون در هر جا كه یك مجموعه عظیمی از صنعت مهندسی مثل كارخانه سیمان، خودروسازی، ذوب آهن و … وجود داشته باشد، حضور یك مهندسی كنترل ضروری است.

یك مهندس مخابرات یا الكترونیك می تواند جذب وزارتخانه های پست و تلگراف و تلفن، صنایع، دفاع و سازمانهای مختلف خصوصی و دولتی شود.”

اینن رشته مانند رشته مهندسی مکانیک در کشور بسیار کاربردی است. تمام صنایع به طریقی به این رشته وابسته هستند. با توجه به گسترش صنایع، انتظار متنوع بودن فرصت های شغلی برای این مهندسین را داریم، اما با این وجود مهندسان بیکار هم در این زمینه داریم.

زیرا این دانشجویان تنها برای دروس تئوری خود تسلط دارند و مهارت کافی برای بازار کار ندارند. مهندسان برقی که دارای ذهن خلاقی و ایده های ناب برای تولید برق بیشتر، می توانند در زمینه کارآفرینی در این حوزه کار کنند و موقعیت شغلی خوبی داشته باشند. در حال کلی این مهندسین نباید به فکر تنها استخدام در ارگانی عمر خود را هدر بدهند.

توانایی ها علمی مورد نیاز مهندس برق

الف) توانایی علمی: “مهندسی برق نیز مانند مابقی رشته های مهندسی بر مفاهیم فیزیكی و اصول ریاضیات استوار است و هر چه دانشجویان بهتر این مفاهیم را درك كنند، می توانند مهندس بهتری باشند. در این میان گرایش الكترونیك وابستگی شدیدی به فیزیك بخصوص فیزیك الكترونیك و فیزیك نیمه هادی ها دارد. در گرایش مخابرات نیز درس فیزیك اهمیت بسیاری دارد زیرا دروس اصلی این رشته بخصوص در شاخه میدان شامل الكترومغناطیس و امواج می شود.”
داشتن ضریب هوشی بالا و تسلط كافی بر ریاضیات، فیزیك و زبان خارجی از ضرورتهای ورود به این رشته است.

ب) علاقمندیها: دانشجوی برق باید ذهنی خلاق و تحلیل گر داشته باشد. همچنین به كار با وسایل برقی علاقه داشته باشد. چون گاهی اوقات با دانشجویانی روبرو می شویم كه در ریاضی و فیزیك قوی هستند اما در كارهای عملی ضعیف اند. چنین دانشجویانی برای رشته های مهندسی مناسب نیستند و بهتر است رشته های ذهنی و انتزاعی مثل ریاضی یا فیزیك را انتخاب كنند.

وضعیت ادامه تحصیل در مقاطع بالاتر: (كارشناسی ارشد و …)

فارغ التحصیل در مقطع كارشناسی برق كه مدرك خود را در یكی از چهار گرایش الكترونیك، مخابرات، قدرت و كنترل می گیرد، می تواند در یكی از این گرایشها (اختیاری) یا رشته ای كه برق زیر مجموعه ای برای آن تعریف شده، ادامه تحصیل نماید.

این رشته به صورت: مهندسی برق- الكترونیك، برق- قدرت، برق- مخابرات (شامل گرایش های: میدان، سیستم، موج، رمز، مایكرونوری) برق- كنترل، مهندسی پزشكی (گرایش بیوالكتریك)، مهندسی هسته ای (دو گرایش مهندسی راكتور و مهندسی پرتو پزشكی، مهندسی كامپیوتر (معماری كامپیوتر، هوش مصنوعی و رباتیك) است.

برای تحصیل در مقطع دكترای تخصصی، می توان، در هر یك از زیرشاخه های تخصصی‌تر گرایشهای یاد شده میزان مورد نیاز واحدها را اخذ كرد و رساله دكتری را در همان موضوع خاص ارائه داد. مسلم است این زیر شاخه ها، گرایشهای تخصصی تر این چهار گرایش است.

امكان ادامه تحصیل در كلیه گرایشهای یاد شده در مقطعهای كارشناسی ارشد و تا حد زیادی در دوره دكتری، در داخل كشور وجود خواهد داشت. رشته برق به دلیل كاربردی بودن آن در بسیاری از علوم مهندسی دیگر، برای فارغ التحصیلان امكان تحصیل در بسیاری گرایشها و دانشها را فراهم می كند.

درسهای تخصصی مهندسی برق – الكترونیك

از درسهای پایه و اصلی در مهندسی الكترونیك می توان به درسهای مدارهای الكتریكی، الكترونیك ۲ و ۱، مدارهای منطقی و مخابرات اشاره كرد. بعضی از درسهای تخصصی این گرایش عبارتند از:
الكترونیك ۳: مبحث اول این درس مربوط به پاسخ فركانسی است كه به طور اجمال عوامل مربوط به كاهش بهره در فركانسهای بالا و پایین (در واقع بالاتر و پایین تر از پهنای باند میانی) و روشهای به دست آوردن فركانسهای قطع بالا و پایین را در تقویت كننده های ترانزیستوری مورد بررسی قرار می دهد. در مبحث دوم پایداری تقویت كننده های فیدبك مورد توجه قرار می گیرد.

تكنیك پالس: در درسهای مدار و الكترونیك، دانشجویان با سیگنالهای سینوسی و پاسخ مدارهای خطی و یا غیرخطی به آنها آشنا می شوند، امروزه و با توجه به رشد روزافزون فن آوری دیجیتال، كمتر مدار الكترونیكی یافت می شود كه در آن فقط سیگنالهای سینوسی به كار رفته باشد. پالس در حالت كلی به سیگنالهایی گفته می شود كه تغییرات جهش داشته باشند. از مهمترین این سیگنالها كه در درس تكنیك پالس هم مورد بررسی قرار می گیرد، سیگنالهای پله، مربعی، مورب و نمایی هستند

دروس تخصصی گرایش های برق

دروس تخصصی گرایش برق قدرت

• عایق‌ و فشار قوی‌
• ماشین‌های‌ الکتریکی‌ تخصصی‌
• تأسیسات‌
• تولید و نیروگاه‌
• حفاظت‌ و رله‌
• ماشین‌های‌ مخصوص‌

دروس تخصصی گرایش کنترل

• الکترونیک‌ صنعتی‌
• سیستم‌های‌ کنترل‌ پیشرفته‌
• ترمودینامیک‌
• سیستم‌های‌ کنترل‌ دیجیتال‌ و غیرخطی‌
• جبر خطی‌
• مبانی‌ تحقیق‌ در عملیات‌
• اصول‌ میکروکامپیوترها
• مکانیک‌ سیالات‌
• ابزار دقیق‌

دروس تخصصی گرایش مخابرات

• فیلترها و سنتز مدارها
• الکترونیک‌ (تخصصی‌)
• میدان‌ها و امواج‌
• مایکروویو
• مدارهای‌ مخابراتی‌
• مخابرات‌
• آنتن‌
• سیستم‌های‌ انتقال‌
• اصول‌ میکروکامپیوتر

دروس تخصصی گرایش الکترونیک

• مدارهای‌ مخابراتی‌
• فیزیک‌ مدرن‌
• میکروپروسسور
• فیزیک‌ الکترونیک‌
• معماری‌ کامپیوتر
• الکترونیک‌ صنعتی‌
• تکنیک‌ پالس‌
• پروژه‌ آزمایشگاه‌ الکترونیک

پایان مقاله

آشنایی با مهندسی برق

مهندسی برق چیست؟ مهندسی برق دانش تحلیل و بررسی ریاضی پدیده‌هایی فیزیکی است که به نحوی به بارهای الکتریکی و حرکت و آثار آن‌ها (از قبیل جریان الکتریکی، پتانسیل الکتریکی، میدان الکتریکی، میدان مغناطیسی، موج الکترومغناطیسی، نیروی الکتریکی، نیروی مغناطیسی) مربوط می‌شوند. 

یکی از بهترین تعریف‌هایی که از مهندسی برق شده است،‌ این است که محور اصلی فعالیت‌های مهندسی برق، تبدیل یک سیگنال به سیگنال دیگر است.

البته این سیگنال ممکن است شکل موج ولتاژ یا شکل موج جریان و یا ترکیب دیجیتالی بخشی از اطلاعات باشد.برای مثال وقتی ما با تلفن صحبت می‌کنیم در مرحله اول به دستگاهی به نام میکروفون نیاز داریم. که صحبت‌های ما را تبدیل به سیگنال‌های الکتریکی کند تا این سیگنال در خطوط تلفن منتقل گردد.

سپس در طرف دیگر به دستگاهی نیاز داریم که سیگنال‌های رسیده را به سیگنال‌های صوتی تبدیل کند. تا فرد مقابل بتواند صدای ما را بشنود و مکالمه تلفنی برقرار گردد.

دسترسی به سایت انجمن جهانی برق IEEE

تقسیم بندی گرایش های مهندسی برق

این رشته در دانشگاه‌های ایران به پنج گرایش تقسیم می‌شود که عبارت‌اند از:
• مهندسی مخابرات
• مهندسی کنترل
• مهندسی الکترونیک
• مهندسی قدرت
• مهندسی پزشکی، بیوالکتریک

در ایران مهندسی قدرت نسبت به بقیه بازار کار بهتری دارد. و بیشتر شرکت‌ها این مهندسی را بیشتر اعلام نیاز می‌نمایند. در برخی از دانشگاه‌های کشورهای اروپایی و آمریکا، دانشکدهٔ کامپیوتر هم جزیی از دانشکدهٔ برق می‌باشد.

گرایش‌های مقطع کارشناسی مهندسی برق در ایران چیست

شته مهندسی برق در مقطع کارشناسی دارای ۴ گرایش الکترونیک، مخابرات، کنترل و قدرت است. البته گرایش‌های فوق در مقطع لیسانس تفاوت چندانی با یکدیگر ندارند . هر گرایش با گرایش دیگر تنها در ۴۰ واحد یا کمتر متفاوت است. حتی تعدادی از فارغ التحصیلان مهندسی برق در بازار کار جذب گرایش‌های دیگر این رشته می‌شوند.

دروس پایه و مشترک
از جملهٔ دروس مشترک میان تمامی گرایش‌های مهندسی برق موارد زیر را می‌توان ذکر کرد:
• فیزیک الکتریسیته
• مدارهای الکتریکی ۱ و ۲
• الکترونیک ۱و ۲
• الکترومغناطیس
• ماشین‌های الکتریکی ۱
• بررسی سیستم‌های قدرت ۱
• اندازه‌گیری الکتریکی
• مدارهای منطقی

گرایشات رشته ی مهندسی برق چیست

گرایش الکترونیک

الکترونیک علمی است که به بررسی حرکت الکترون در خلاء در مواد رسانا و یا نیمه رسانا و اثرات و کاربردهای آن می‌پردازد. با توجه به این تعریف، مهندس الکترونیک در زمینه ساخت قطعات الکترونیک و کاربرد آن در مدارها، فعالیت می‌کند.
به عبارت دیگر، زمینه فعالیت مهندسی الکترونیک را می‌توان به دو شاخه اصلی «ساخت قطعات و کاربرد مداری قطعه» و «طراحی مدارهای الکتریکی» تقسیم کرد.
تکنیک پالس، الکترونیک ۳، میکروپروسسور، معماری کامپیوتر، مدارهای مخابراتی، فیزیک مدرن و فیزیک الکترونیک از جمله دروس اصلی گرایش الکترونیک محسوب می‌شوند.

گرایش مخابرات

هدف از مخابرات ارسال و انتقال اطلاعات از نقطه‌ای به نقطه دیگر است. این اطلاعات می‌تواند صوت، تصویر یا داده‌های کامپیوتری باشد.
مخابرات، گرایشی از مهندسی برق است که در حوزه ارسال و دریافت اطلاعات از روش‌های موجی و مخابراتی فعالیت می‌کند. گرایش مخابرات با ارائه نظریه‌ها و مبانی لازم جهت ایجاد ارتباط بین دو یا چند کاربر، انجام عملی فرایندها را به طور بهینه ممکن می‌سازد.

مخابرات از دو مبحث عمده یعنی میدان و سیستم تشکیل می‌شود.
در مبحث میدان، مهندسان با مفاهیم میدان‌های مغناطیسی، امواج، ماکروویو، آنتن و غیره آشنا می‌شوند. تا بتوانند مناسبترین وسیله را برای انتقال موجی از نقطه‌ای به نقطه دیگر پیدا کنند.
در مبحث سیستم، نیز مهندسان با طراحی فلیترهای مختلف که می‌توانند امواج مزاحم شامل صوت یا پارازیت را از امواج اصلی تشخیص و آنها را حذف کرده و تنها امواج اصلی را از آنتن دریافت کنند به فعالیت می‌پردازند.
مخابرات ۲، میدان و امواج، الکترونیک ۳، مدارهای مخابراتی، آنتن‌ها و انتشار امواج، مایکروویو، اصول میکروکامپیوتر از جمله دروس اصلی گرایش مخابرات محسوب می‌شوند.

گرایش کنترل

یک تعریف کلی، می‌توانیم بگوییم که هدف این علم، کنترل متغیرهای اساسی سیستم (که متغیرهای خروجی می‌تواند تنها بخشی از این متغیرها باشد) بر مبنای برخی ملاکهای مطلوب می‌باشد. این ملاکها می‌تواند شامل سرعت، زمان، مصرف سوخت و… باشد.

به عنوان یک مثال ساده می‌توان کنترل زمان اوج گیری یک هواپیمای جنگنده را در نظر گرفت. زاویه پره‌ها، میزان سوخت تزریقی و سایر متغیرهای تاثیرگذار بایستی با روشهای ریاضی محاسبه شده تا بتوان به خوبی این زمان را کاهش داد.

کنترل، در پیشرفت علوم دیگر نقش ارزنده‌ای را ایفا می‌کند. به طور کلی می‌توان گفت مهندسی کنترل حلقه اتصال میان مهندسی برق و رشته‌های دیگر می‌باشد. علاوه بر نقش در فضاپیماها و هدایت موشک‌ها و هواپیماها، به صورت بخش اصلی و مهمی از فرآیندهای صنعتی و تولیدی نیز درآمده‌است.
به کمک این علم می‌توان به عملکرد بهینه سیستم‌های پویا، بهبود کیفیت و ارزان‌تر شدن فرآورده‌های تولیدی، گسترش میزان تولید، ماشینی کردن بسیاری از عملیات تکراری و خسته‌کننده دستی و نظایر آن دست یافت.

هدف سیستم کنترل عبارت است از کنترل خروجی‌ها به روش معین به کمک ورودی‌ها از طریق اجزای سیستم کنترل که می‌تواند شامل اجزای الکتریکی، مکانیکی و شیمیایی به تناسب نوع سیستم کنترل باشد.
گفتنی است که گرایش کنترل دارای زیر بخش‌های متنوعی مانند کنترل خطی، کنترل غیرخطی، مقاوم، تطبیقی، دیجیتالی، فازی و غیره‌است.
کنترل دیجیتال و کنترل غیرخطی، کنترل مدرن، کنترل صنعتی، ابزار دقیق، اصول میکروکامپیوتر، ترمودینامیک، مبانی تحقیق در عملیات و سیستمهای کنترل خطی از دروس اصلی این گرایش مهندسی برق می‌باشند.

گرایش قدرت

هدف اصلی مهندسی برق قدرت چیست ؟ هدف اصلی، تولید برق در نیروگاه‌ها، انتقال نیرو از طریق خطوط انتقال و توزیع آن در شبکه‌های شهری و روستایی و در نهایت توزیع آن برای مصارف خانگی و کارخانجات است. بنابراین یک مهندس قدرت باید به روش‌های مختلف تولید برق، خطوط انتقال نیرو و سیستم‌های توزیع آشنا باشد.

این گرایش خود به چندین زیرگرایش تقسیم می‌شود.
در مبحث انتقال و توزیع، روش‌های مختلف انتقال برق اعم از کابل‌های هوایی و زیرزمینی، اصول مهندسی فشار قوی و حفظت از سیستم‌های برقی و همچنین مدیریت شبکه و توزیع بهینه را مطالعه می‌کنند.
در مبحث حفاظت نیز انواع وسایل و تجهیزات حفاظتی که در مراحل مختلف تولید، توزیع، انتقال و مصرف انرژی، انسان‌ها و تاسیسات الکتریکی را در برابر حوادث مختلف محافظت می‌کنند.
یکی دیگر از شاخه‌های قدرت نیز ماشین‌های الکتریکی است. که شامل ژنراتورها، ترانسفورماتورها و موتورهای الکتریکی می‌شود که این شاخه از زمینه‌های مهم صنعتی و پژوهشی گرایش قدرت است.
و در آخر سیستم‌های قدرت که به بررسی تجزیه و تحلیل سیستم‌ها می‌پردازد. دانشجویان در این گرایش با انواع نیروگاه‌های آبی، گازی، سیکل ترکیبی و… آشنا می‌شوند.
ماشین‌های الکتریکی ۲، بررسی سیستم‌های قدرت ۲، حفاظت سیستم، رله و حفاظت، مهندسی فشار قوی، مهندسی ترانسفورماتور، طراحی و توسعه شبکه و مدیریت توزیع از اصلی‌ترین دروس این گرایش می‌باشند.