هندسة محطات القوى
بعبارات بسيطة ينص القانون الأول للديناميكا الحرارية على أنه لا يمكن توليد الطاقة أو تدميرها ومع ذلك يمكن تحويل الطاقة من شكل واحد من الطاقة إلى شكل آخر من أشكال الطاقة. هذا مهم بشكل خاص في توليد الطاقة لأن إنتاج الطاقة في جميع أنواع محطات توليد الطاقة يعتمد على استخدام مولد حيث تستخدم المولدات لتحويل الطاقة الميكانيكية إلى طاقة كهربائية. على سبيل المثال تستخدم توربينات الرياح شفرة كبيرة متصلة بعمود يحول المولد عند تدويره حيث يقوم المولد بعد ذلك بإنشاء الكهرباء بسبب تفاعل الموصل داخل المجال المغناطيسي. في هذه الحالة يتم تحويل الطاقة الميكانيكية التي تولدها الرياح من خلال المولد إلى طاقة كهربائية. تعتمد معظم محطات توليد الطاقة على هذه التحويلات لإنشاء طاقة كهربائية قابلة للاستخدام.
هندسة أنظمة الطاقة
القدرة على تحويل -بسهولة - جهد طاقة التيار المتردد مهم لسببين، أولا: يمكن أن تنتقل الطاقة لمسافات طويلة مع أقل الخسائر في الفولتيات العالية. لذا في شبكات الطاقة حيث عملية توليد الطاقة بعيدة عن الأحمال الكهربائية، فمن المستحسن رفع جهد الطاقة عند نقطة التوليد ثم تنحي الجهد بالقرب من الأحمال.ثانيا، غالبا ما يكون أكثر اقتصادا لتركيب التوربينات(العنفة) التي تنتج فولتيات اعلي من المستخدمة من معظم الأجهزة، وبالتالي فإن القدرة على تحويل الفولتية بسهولة يعني إمكانية تنظيم عدم التجانس بين الفولتيات بسهولة.
أجهزة المواد الصلبة الحالة، والتي هي نتاج ثورة أشباه الموصلات.تتيح إمكانية تحويل طاقة التيار المستمر إلي فولتيات مختلفة وبناء آلات التيار المستمر الفرشية وأيضا التحويل بين طاقتي التيار المتردد والمستمر.ومع ذلك، الأجهزة ذو تكنولوجيا المواد الصلبة الحالة غالبا ما تكون أكثر تكلفة من نظيراتها التقليدية، لذلك لا تزال طاقة التيار المتردد في استخدام واسع النطاق.
هندسة الطاقة تتعامل مع توليد ونقل وتوزيع الكهرباء فضلا عن تصميم مجموعة من الأجهزة ذات الصلة. وهذه تشمل المحولات والمولدات الكهربائية والمحركات الكهربائية.
هندسة الطاقة هي شبكة مترابطة من العناصر التي تحول أشكال مختلفة من الطاقة إلى طاقة كهربائية. هندسة الطاقة الحديثة تتكون من ثلاثة نظم فرعية رئيسية هي: نظام توليدالطاقة، نظام نقل الطاقة ونظام توزيع الطاقة. في نظام توليد الطاقة، محطة توليد الطاقة تولد الكهرباء. نظام نقل الطاقة ينقل الكهرباء إلى مراكز الأحمال. نظام توزيع الطاقة يواصل نقل الطاقة إلى العملاء.
توليد الطاقة الكهربائية هو عملية يتم بموجبها عملية تحويل الطاقة إلي طاقة كهربية -شكل آخر من أشكال الطاقة المختلفة-، هناك العديد من العمليات التحويلية المختلفة، ومن بينها التحويل إلي الطاقة الكيميائية، الطاقة الضوئية، والطاقة الكهروميكانيكية. عملية تحويل الطاقة الكهروميكانيكية تتمثل في تحويل الطاقة من الفحم، البترول، الغاز الطبيعي واليورانيوم إلي طاقة كهربائية.هذه جميعها- باستثناء عملية تحويل طاقة الرياح- لديها ميزة اقتران مولد التيار المترددAC بالتوربينات البخارية، الغازية أو التوربينات المائية كما في التوربينات التي تحول البخار، الغاز أو تدفق المياه إلي طاقة حركة دورانية ومن ثم يقوم المولد الكهربائي بتحويل طاقة الحركة الدورانية للتوربين إلي طاقة كهربائية، هذه العملية التحويلية(توربين -مولد كهربائي) هي حتي الآن الأكثر اقتصادا، وبالتالي الأكثر شيوعا في الصناعة اليوم.