انرژی باد

 

به نام خدا

فصل اول : 1_1_ انرژی باد:

انرژی باد نظیر سایر منابع انرژی از نظر جغرافیایی گسترده و در عین حال به صورت پراکنده و غیر متمرکز و تقریبا همیشه در دسترس می باشد.انرژی باد طبیعتی نوسانی و متناوب داشته و وزش دائمی ندارد.

2_1_ تاریخچه استفاده از انرژی باد:

طی سالیان دراز ثابت شده است که می توان انرژی باد را به انرژی مکانیکی و یا انرژی الکتریکی تبدیل کرد و مورد استفاده قرار داد.در همه ی دنیا دیار سیستان تنها شهری می باشد که از بیشترین وزش باد سود می برد.به علت وزیدن مداوم بادهای سخت در سیستان آسیاب های بادی برای آرد کردن گندم را آنجا ساخته اند.

3_1_ منشأ باد:

هنگامی که تابش خورشید به طور نامساوی به سطوح ناهموار زمین می رسد سبب ایجاد تغییرات در دما و فشار می گردد،در اثر این تغییرات باد به وجود می آید.

4_1_ توزیع جهانی باد

جریان باد در جهان 2 نوع می باشد:

جریان چرخشی هادلی: بین عرض های جغرافیایی 30 درجه شمالی و 30 درجه جنوبی ، هوای گرم شده در استوا به بالا صعود کرده و هوای سردتری که از شمال و جنوب  می آید جایگزین آن می شود.این جریان را چرخش هادلی می نامند.

جریان چرخش راسبی: بین عرض های 30درجه شمالی (جنوبی)و 70درجه شمالی(جنوبی) عمدتا بادهای غرب در جریان هستند.این بادها تشکیل یک چرخش موجی را می دهند و هوای سرد را به جنوب و هوای گرم را به شمال انتقال می دهند که این جریان را راسبی مینامند.

5_1_ اندازه گیری پتانسیل انرژی باد

پتانسیل مربوط به منابع باد به 5 دسته تقسیم می شود:

1) پتانسیل هواشناسی: این پتانسیل بیانگر منبع انرژی باد در دسترس می باشد.

2)پتانسیل محلی:این پتانسیل بر مبنای پتانسیل هواشناسی بنا شده ولی محدود به محل هایی است که از نظر جغرافیایی برای تولید انرژی در دسترس هستند.

3) پتانسیل فنی: این پتانسیل با در نظر گرفتن نوع تکنولوژی در دسترس(کارایی،اندازه توربین و…)از پتانسیل محلی محاسبه می شود.

4) پتانسیل اقتصادی: این پتانسیل استعداد بالقوه فنی است که به صورت اقتصادی بر پایه سیاست های اقتصادی قابل تحقیق و اجراست.

5) پتانسیل اجرایی: این پتانسیل با در نظر گرفتن محدودیت ها و عوامل تشویقی برای تعیین ظرفیت توربین های بادی قابل اجرا در یک محدوده زمانی خاص تعیین می شود.

 

 

 

 

6_1_ قدرت باد:

انرژی جنبشی باد همواره متناسب با توان دوم سرعت باد است هنگامی که باد به یک سطح برخورد می کند انرژی جنبشی از آن به فشار(نیرو) روی آن سطح تبدیل می شود.

7_1_ روند تحولات تکنولوژی انرژی باد در سال های اخیر:

بزرگترین شرکت های سازنده توربین های بادی در جهان در حال حاضر شرکت وستاس vestas ،شرکت GE Energy و شرکت Gamesa

هستند که به ترتیب 19، 18 و 11 درصد از بازار جهان را در اختیار دارند.

8_1_ مزایای بهره برداری از انرژی باد

اهم این مزایا شامل:

1)عدم نیاز توربین های بادی به سوخت               2) رایگان بودن انرژی باد                    3)توانایی تأمین بخشی از تقاضای انرژی برق

4) کمتر بودن نسبی قیمت انرژی حاصل از باد نسبت به انرژی های فسیلی

5) کمتر بودن هزینه های جاری و هزینه های سرمایه گذاری انرژی باد در بلند مدت

6) تنوع بخشیدن به منابع انرژی و ایجاد سیستم پایدار انرژی                  7)قدرت مانور زیاد، جهت بهره برداری در هر ظرفیت و اندازه           8) عدم نیاز به آب           9) عدم نیاز به زمین زیاد برای نصب               10)نداشتن آلودگی محیط زیست نسبت به سوخت های فسیلی                                  11) افزایش قابلیت اطمینان در تولید انرژی برق                                   12)ایجاد اشتغال

9_1_ آینده انرژی باد در ایران:

بازار تأمین انرژی در ایران یک بازار رقابتی است که در این زمینه راه درازی در پیش دارند.

فصل دوم : پتانسیل سنجی انرژی باد

1_ 2_ پتانسیل سنجی چیست؟

پتانسیل در مباحث مربوط به انرژی از اهمیت خاصی برخوردار است،که در واقع به نیروی موجودی اطلاق می گردد.که در صورت شناخت صحیح از آن می توان به منبع بزرگی از انرژی دست یافت.استعداد جهانی برای تولید انرژی از باد به طوری که بتوان آن را به عنوان پتانسیل نهایی تعریف کرد.

 

 

 

 

 

 

 

2_ 2_ باد سنج ها و انواع آنها:

برای اندازه گیری سرعت باد در نواحی که تشخیص داده شده لازم است که ایستگاه های بادسنجی نصب شود. این ایستگاه ها علاوه بر سرعت باد ، پارامترهایی مانند:

جهت باد، دمای منطقه، میزان رطوبت، شدت تشعشع، میزان فشار هوا را اندازه گیری می کنند.

سنسورهای باد سنجی از نظر ساخت به دو دسته ی بزرگ تقسیم می شوند:

1) نوع مکانیکی                          

2) الکترونیکی یا اولتراسونیک

3_2_ پتانسیل باد در ایران:

کشور ایران  195/648/1 کیلومتر مربع وسعت دارد و در غرب آسیا واقع شده و جزء کشورهای خاورمیانه محسوب می شود.محیط ایران در مجموع 8731 کیلومتر می باشد.حدود 90% خاک ایران در محدوده فلات ایران واقع است.ایران به 4 قسمت از مسیر جریان های مهم هوایی قرار گرفته است که شامل:

1) جریان مرکز فشار آسیای مرکزی در زمستان                                                      2) جریان مرکز فشار اقیانوس هند در تابستان

3) جریان غربی از اقیانوس اطلس و دریای مدیترانه مخصوصا در زمستان                       4)جریان شمال غربی در تابستان

4_2_ نقشه ها و اطلس های موجود باد:

در طی دهه گذشته،در اکثر کشورها مطالعاتی جهت تخمین منابع انرژی باد در دسترس در هر منطقه انجام گرفته است،که برخی از این مطالعات منجر به تهیه اطلس باد مانند اطلس ملی منابع باد ایالات متحده آمریکا و اطلس ملی باد اروپا و اطلس ملی باد آمریکای لاتین و کارائیب گشته اند.

فصل سوم: استحصال انرژی از باد توسط توربین های بادی

1_ 3_ انرژی بادی و توربین های بادی:

از نظر عملکردی در توربین های بادی انرژی جنبشی باد به انرژی مکانیکی و سپس به انرژی الکتریکی تبدیل می گردد.یکی از کاربردهای مهم دیگر توربین های بادی شارژ باتری آن نیز می باشد.

2_ 3_ انواع توربین های بادی

الف)توربین بادی با محور چرخشی عمودی: یکی از مزایای این توربین وابسته نبودن آن به جهت وزش باد می باشد.

ب)توربین بادی با محور چرخشی افقی: مزایای این توربین بادی در این می باشد که در همه ی سرعت ها حتی در سرعت های پایین باد هم کار می کنند.

 

 

 

این توربین ها چگونه کار می کند؟مراحل کار این توربین ها کاملا برعکس مراحل کار یک پنکه می باشد.در توربین ها ،چرخش پره ها انرژی جنبشی باد را به انرژی مکانیکی تبدیل کرده سپس به الکتریسیته تبدیل می شود.

اجزاء مختلف یک توربین شامل 10 قسمت می باشد:

1) پره ها        2)ترمز         3) بخش کنترل       4)جعبه دنده(گیربکس)          5)ژنراتور          6)ناسل                7)روتور

8)دکل              9)سنسورهای اندازه گیری           10)موتور انحراف

3_ 3_ انواع کاربرد توربین های بادی

الف) کاربردهای غیر نیروگاهی:                        الف_1) پمپ های بادی آبکش

یکی از کاربردهای مهم غیر نیروگاهی انرژی باد، پمپاژ آب می باشد.

موارد استفاده از توربین های بادی جهت پمپاژ آب عبارتند از :

1)تأمین آب آشامیدنی حیوانات در مناطق دور افتاده                                                  2) آبیاری در مقیاس کم

3) آبکشی از عمق کم جهت پرورش آبزیان                                                             4)تأمین آب مصرفی خانگی

الف_2) کاربرد توربین های کوچک به عنوان تولید کننده برق: اصلی ترین کاربردهای غیرنیروگاهی توربین های بادی، تأمین برق جزیره های مصرف می باشد.

الف_3) شارژ باتری: برای این کار بیشتر از توربین های بادی با قیمت ارزان و متوسط که روتورهایی با قطر 3 متر دارند استفاده میشود.نمونه کار چنین توربین هایی شامل تأمین دستگاه های کمک ناوبری دریایی و مخابرات می شود.

ب) کاربرد نیرو گاهی:کاربردهای نیروگاهی توربین های برق بادی شامل کاربردهای متصل به شبکه برق رسانی است که به شرح زیر می باشند:

1_توربین های بادی منفرد: از این توربین ها جهت تأمین بادهای الکتریکی از نوع مسکونی،تجاری،صنعتی یا کشاورزی استفاده می شود.

در کشور ما دفتر باد و امواج سازمان انرژی های نو ایران(سانا) اقدام به مدیریت ساخت نصب و خرید توربین های برق بادی به شرح ذیل نموده است:

1)احداث نیروگاه برق بادی منجیل:

هدف از اجرای این پروژه طراحی،ساخت،مونتاژ،نصب و راه اندازی توربین های برق بادی است که در قالب دو فاز تعریف شده است.

2)پروژه احداث نیروگاه بادی بینالود:

هدف از اجرای این پروژه،نصب و راه اندازی 43 واحد توربین بادی در منطقه بینالود واقع در خراسان می باشد.

 

 

 

 

 

3)طراحی،ساخت و نصب توربین بادی 600 کیلو وات

4)طراحی،ساخت و نصب توربین بادی 10 کیلو واتی سهند تبریز

5)پروژه تعمیر و راه اندازی توربین های 130 کیلو واتی دیز باد

اهداف سازمان انرژی های نو ایران در این راستا عبارتند از:

الف)انجام مطالعات در زمینه انرژی باد

ب)تحقیق و توسعه تکنولوژی در زمینه انرژی باد

ج)آموزش افراد متخصص و انتشار کتب و مقالات در زمینه تخصصی انرژی باد

د)طراحی،مشاوره ساخت و اجرای سیستم های نمونه

4_3_ توربین های بادی و ذخیره انرژی:

در مولد های بادی باید روشی ابداع شود که بتوان انرژی تولید شده را در مواقعی که تولید بیشتر از حد مصرف است برای استفاده در ساعات اوج مصرف ذخیره کرد.

فصل چهارم : انرژی باد و محیط زیست:

اگر ما بتوانیم از انرژی های تجدید پذیر، انرژی باد که یکی از اقتصادی ترین روش های تولید برق می باشد بیشترین استفاده را کنیم می توانیم آلودگی های محیط زیستی را کاهش دهیم.انرژی بادی در کاهش هزینه های اجتماعی در مقایسه با نیروگاه های سوخت فسیلی توجیه پذیر بوده و برق حاصل ازآن را می توان به عنوان انرژی پایدار در کشور ها مورد استفاده قرار داد.