دانلودمقاله منابع انرژی ، باد و توربین

اختصاصی از فی فوو دانلودمقاله منابع انرژی ، باد و توربین دانلود با لینک مستقیم و پر سرعت .

 مقدمه
گستردگی نیاز انسان به منابع انرژی همواره از مسائل اساسی مهم در زندگی بشر بوده و تلاش برای دستیابی به یک منبع تمام نشدنی انرژی از آرزوهای دیرینه انسان بوده است، از نقوش حک شده بر دیوار غارها می‌توان دریافت که بشر اولیه توانسته بود نیروی ماهیچه‌ای را به عنوان یک منبع انرژی مکانیکی به خوبی شناخته و از آن استفاده کند. ولی از آنجایی که این نیرو بسیار محدود و ضعیف است انسان همواره در تصورات خود نیرویی تمام نشدنی را جستجو می‌کرد که همواره در هر زمان و مکان در دسترس باشد. این موضوع را می‌توان در داستانهای مختلف که ساخته تخیل و ذهن بشر نخستین بوده، به خوبی دریافت، کم‌کم با پیشرفت تمدن بشری، چوب و پس از آن ذغال سنگ، نفت و گاز وارد بازار انرژی گردیده‌اند. اما به دلیل افزایش روز افزون نیاز به انرژی و محدودیست منابع فسیلی از یک سو افزایش آلودگی محیط‌زیست ناشی از سوزاندن این منابع از سوی دیگر استفاده از انرژی‌های تجدیدپذیر را روز به روز با اهمیت‌تر و گسترده‌تر نموده است. انرژی باد یکی از انواع اصلی انرژی‌های تجدیدپذیر می‌باشد که از دیرباز ذهن بشر را به خود معطوف کرده بود. به طوری که وی همواره به فکر کاربرد این انرژی در صنعت بوده است. بشر از انرژی باد برای به حرکت در آوردن قایق‌ها و کشتی‌های بادبانی و آسیابهای بادی استفاده می‌کرده است. در شرایط کنونی نیز با توجه به موارد ذکر شده و توجیه‌پذیری اقتصادی انرژی باد در مقایسه با سایر منابع انرژی‌های نو، پرداختن به انرژی باد امری حیاتی و ضروری به نظر می‌رسد. در کشور ما ایران- قابلیت‌ها و پتانسیل‌های مناسبی جهت نصب و راه‌اندازی توربین‌های برق بادی وجود دارد، که با توجه به توجیه‌پذیری آن و تحقیقات، مطالعات و سرمایه‌گذاری که در این زمینه صورت گرفته، توسعه و کاربرد این تکنولوژی چشم‌انداز روشنی را فرا روی سیاست‌گذاران بخش انرژی کشور در این زمینه قرار داده است.

فصل اول کلیاتی درباره انرژی باد
1-1- انرژی باد:
انرژی باد نظیر سایر منابع انرژی تجدیدپذیر از نظر چغرافیایی گسترده و در عین حال به صورت پراکنده و غیر متمرکز و تقریباً همیشه در دسترس می‌باشد، انرژی باد طبیعتی نوسان و متناوب داشته و ورزش دائمی ندارد. هزاران سال است که انسان با استفاده از آسیاب‌های بادی، تنها جزء بسیار کوچکی از آن را استفاده می‌کند. این انرژی تا پیش از انقلاب صنعتی به عنوان یک منبع انرژی، به طور گسترده‌ای مورد بهره‌برداری قرار می‌گرفت، ولی در دوران انقلاب صنعتی، استفاده از سوخت‌های فسیلی به دلیل ارزانی و قابلیت اطمینان بالا، جایگزین انرژی باد شد. در این دوره، توربین‌های بادی قدیمی دیگر از نظر اقتصادی قابل رقابت با بازار انرژی‌های نفت و گاز نبودند. تا اینکه در سال‌های 1973 و 1978 دو شوک بزرگ نفتی، ضربه بزرگی به اقتصاد انرژی‌های حاصل از نفت و گاز وارد آورد. به این ترتیب هزینه انرژی تولید شده به وسیله توربین‌های بادی، در مقایسه با نرخ جهانی قیمت انرژی بهبود یافت. پس از آن مراکز و موسسات تحقیقاتی و آزمایشگاهی متعددی در سراسر دنیا به بررسی تکنولوژی‌های مختلف جهت استفاده از انرژی باد به عنوان یک منبع بزرگ انرژی پرداختند. به علاوه این بحران باعث ایجاد تمایلات جدیدی در زمینه کاربرد تکنولوژی انرژی باد جهت تولید برق متصل به شبکه، پمپاژ آب و تامین انرژی الکتریکی نواحی دور افتاده شد. همچنین در سال‌های اخیر، مشکلات زیست محیطی و مسائل مربوط به تغییر آب و هوای کره زمین به علت استفاده از منابع انرژی فسیلی بر شدت این تمایلات افزوده است. از سال 1975 پیشرفت‌های شگرفی در زمینه توربین‌های بادی در جهت تولید برق بعمل آمده است. در سال 1980 اولین توربین برق بادی متصل به شبکه سراسری نصب گردید. بعد از مدت کوتاهی اولین مزرعه برق بادی چند مگاواتی در امریکا نصب و به بهره‌برداری رسید.
در پایان سال 1990 ظرفیت توربین‌های برق بادی متصل به شبکه در جهان به MW200 رسید که توانایی تولید سالانه Gwh3200 برق را داشته که تقریباً تمام این تولید مربوط به ایالت کالیفرنیا آمریکا و کشور دانمارک بود. امروزه کشورهای دیگر نظیر هلند، آلمان، بریستانیا، ایتالیا هندوستان برنامه‌های ملی ویژه‌ای را در جهت توسعه و عرضه تجاری انرژی باد آغاز کرده‌اند. در طی دهه گذشته، هزینه تولید انرژی به کمک توربین‌های بادی به طور قابل ملاحظه‌ای کاهش یافته است.
در حال حاضر توربین‌های بادی از کارآیی و قابلیت اطمینان بیشتری در مقایسه با 15 سال پیش برخوردارند. با این همه استفاده وسیع از سیستم‌های مبدل انرژی باد (W E C S) هنوز آغاز نگردیده است. در مباحث مربوط به انرژی باد، بیشتر تاکیدات بر توربین‌های بادی مولد برق جهت اتصال به شبکه است زیرا این نوع از کاربرد انرژی باد می‌تواند سهم مهمی در تامین برق مصرفی جهان داشته باشد. براساس برنامه سیاست‌های جاری (cp)، تخمین زده می‌شود که سهم انرژی باد در تامین انرژی جهان در سال 2020 تقریباً برابر با twh375 در سال خواهد بود. این میزان انرژی با استفاده از توربین‌های بادی، به ظرفیت مجموع Gwh180 تولید خواهد گردید. اما در قالب برنامه ضرورت‌های زیست محیطی (ED) سهم این انرژی در سال 2020 بالغ بر twh970 در سال خواهد بود، که با استفاده از توربین‌های بادی به ظرفیت مجموع Gw470 تولید خواهد شد. به طور کلی با استفاده از انرژی باد، به عنوان یک منبع انرژی در دراز مدت می‌توان دو برابر مصرف انرژی الکتریکی فعلی جهان را تامین کرد.
1-2 تاریخچه استفاده از انرژی باد:
بشر از زمان‌های بسیار دور به نیروی لایزال باد پی برده و سالها بود که از این انرژی برای به حرکت در آوردن کشتی‌ها و آسیاب‌های بادی بهره می‌گرفت.
طی سالیان دراز ثابت شده است که می‌توان انرژی باد را به انرژی مکانیکی و یا انرژی الکتریکی تبدیل کرد و مورد استفاده قرار داد. منابع تاریخی نشان می‌دهند که ساخت آسیاب‌ها در ایران، عراق، مصر و چین قدمت باستانی داشته و در این تمدن‌ها، از آسیاب‌های بادی برای خردکردن دانه‌ها و پمپاژ آب استفاده می‌شده است. چنانچه از شواهد تاریخی برمی‌آید، در قرن 17 قبل از میلاد، هامورابی پادشاه بابل طرحی ارائه داده بود تا بتوان به کمک آن دشت حاصلخیز بین‌النهرین را توسط انرژی حاصل از باد آبیاری نمود. آسیاب‌هایی که در آن زمان ساخته می‌شدند از نوع ماشین‌های محور قائم و شبیه به آنهایی هستند که امروزه آثار آنها در نواحی خواف و تایباد ایران به چشم می‌خورد. ایرانیان اولین کسانی بودند که در حدود 200 سال قبل از میلاد مسیح برای آردکردن غلات از آسیاب‌های بادی با محور قائم استفاده کردند. مثلاً در کتاب‌های قدیمی نوشته‌اند: دیار سیستان دیار باد و ریگ است و همان شهری است که گویند باد آنجا آسیاب‌ها را گرداند و آب از چاه کشد و باغها را سیراب کند و در همه دنیا شهری نیست که بیشتر از آنجا از باد سود ببرند. و نیز نوشته‌اند که در سیستان بادهای سخت مدام می‌وزد و به همین دلیل در آنجا آسیابهای بادی برای آرد کردن گندم ساخته‌اند. از دیگر استان‌های دارای قدمت کاربرد انرژی باد می‌توان به کرمان، اصفهان و یزد اشاره نمود که در این مکانها در زمان‌های قدیم برای خنک‌کردن منازل از کانال‌های مخصوص جهت هدایت باد استفاده می‌کردند. بعد از ایران کشورهای عربی و اروپایی پی به قدرت باد در تبدیل انرژی بردند. در قرن سوم قبل از میلاد، یک محقق مصری که در زمینه نیروی هوای فشرده تحقیق می‌کرد، آسیاب بادی چهار پره‌ای را با محور افقی طراحی نمود که از هوای فشرده آن جهت نواختن یک ارگ استفاده می‌کرد. با توجه به شواهد موجود می‌توان ادعا کرد که زادگاه ماشین‌های بادی از نوع محور قائم، حوزه شرقی مدیترانه و چین بوده است.
در قرون وسطی، آسیاب‌های بادی در ایتالیا، فرانسه، اسپانیا و پرتقال متداول گردیده و کمی بعد در بریتانیا، هلند و آلمان به کار گرفته شد. برخی از مورخان اظهار داشته‌اند که ورود این آسیاب‌ها به اروپا باید مدیون شرکت‌کنندگان در جنگ‌های صلیبی دانست که از خاورمیانه باز گشتند. آسیاب‌های بادی که در اروپا ساخته می‌شدند از نوع آسیاب‌های محور افقی و چهارپره بودند که برای آرد کردن حبوبات و گندم به کار می‌رفتند. مردم هلند آسیاب‌های بادی را از سال 1350 میلادی به منظور خشک کردن زمین‌های پست ساحلی و همچنین گرفتن روغن از دانه‌ها و بریدن چوب و تهیه پودر رنگ برای رنگرزی به کار گرفتند. آنچه که هلند را در قرن هفدهم میلادی در زمره غنی‌ترین و صنعتی‌ترین مردم اروپا قرار داد، صنعت کشتی‌سازی و ساخت آسیاب‌های بادی در آن کشور بود. توربین‌های بادی بطنی که شامل پره‌های متعدد هستند، بعدها متداول شدند، در آغاز قرن بیستم اولین توربین‌های بادی سریع و مدرن ساخته شدند. امروزه فعال‌ترین کشورها در این زمینه آلمان، اسپانیا، دانمارک، هندوستان و امریکا می‌باشند.
1-3 منشاء باد:
هنگامی که تابش خورشید به طور نامساوی به سطوح ناهموار زمین می‌رسد سبب ایجاد تغییرات در دما و فشار می‌گردد و در اثر این تغییرات باد به وجود می‌آید.
همچنین اتمسفر کره زمین به دلیل حرکت وضعی زمین، گرما را از مناطق گرمسیری به مناطق قطبی انتقال می‌دهد که این امر نیز باعث به وجود آمدن باد می‌گردد. جریانات اقیانوسی نیز به صورت مشابه عمل نموده و عامل 30% انتقال حرارت کلی در جهان می‌باشند. در مقیاس جهانی این جریانات اتمسفری به صورت یک عامل قوی جهت انتقال حرارت و گرما عمل می‌نمایند. دوران کره زمین نیز می‌تواند در برقراری الگوهای نیمه دائم جریانات سیاره‌ای در اتمسفر، انرژی مضاعف ایجاد نماید.
پس همانطور که عنوان شد باد یکی از صورت‌های مختلف انرژی حرارت خورشیدی می‌باشد که دارای یک الگوی جهانی نیمه پیوسته می‌باشد.
تغییرات سرعت باد، ساعتی، روزانه و فصلی بوده و متاثر از هوا و توپوگرافی سطح زمین می‌باشد. بیشتر منابع انرژی باد در نواحی ساحلی و کوهستانی واقع شده‌اند. 1-4 توزیع جهانی باد:
به طور کلی جریان باد در جهان دارای دو نوع توزیع می‌باشد:
الف- جریان چرخشی هادلی (Hadly)
بین عرض‌های 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 می‌آید جایگزین آن می‌شود. این جریان را چرخش هادلی می‌نامند. در سطح زمین این جریان بدیع معنی است که بادهای سرد به اطراف استوا می‌وزند و از طرف دیگر هوایی که در 30 درجه شمالی و 30 درجه جنوبی به پائین می‌آید خیلی خشک است و به دلیل آنکه سرعت دوران زمین در این عرض‌های جغرافیایی به مراتب کمتر از سرعت دوران زمین در استوا است، به سمت شرق حرکت می‌کند. معمولاً در این عرض‌های جغرافیایی نواحی بیابانی مانند صحرا قرار دارند.
ب- جریان چرخشی راسبی (Rossby):
بین عرض‌های جغرافیایی 30 درجه شمالی (جنوبی) و 70 درجه شمالی (جنوبی) عمدتاً بادهای غربی در جریان هستند. این بادها تشکیل یک چرخش موجی را می‌دهند و هوای گرم سرد را به جنوب و هوای گرم را به شمال انتقال می‌دهند. این الگو را جریان راسبی می‌نامند.
1-5 اندازه‌گیری پتانسیل انرژی باد:
پتانسیل انرژی باد به عنوان یک منبع قدرت در مناطق مختلف و براساس اطلاعات موجود در مورد منابع باد قابل دسترس در هر نقطه مورد مطالعه قرار گرفته است.
پتانسیل مربوط به منابع باد به طور کلی به پنج دسته تقسیم می‌شود:
1- پتانسیل هواشناسی:
این پتانسیل بیانگر منبع انرژی باد در دسترس می‌باشد.
2- پتانسیل محلی:
این پتانسیل بر مبنای پتانسیل هواشناسی بنا شده ولی محدود به محل‌هایی 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 می‌شود.
4- پتانسیل اقتصادی:
این پتانسیل، استعداد بالقوه فنی است که به صورت اقتصادی و بر پایه سیاست‌های اقتصادی قابل تحقیق و اجراست.
5- پتانسیل اجرایی:
این پتانسیل با در نظر گرفتن محدودیت‌ها و عوامل تشویقی برای تعیین ظرفیت توربین‌های بادی قابل اجراء در یک محدوده زمانی خاص تعیین می‌شود. مانند تعرفه‌های تشویقی که طبق سیاست‌های دولت‌های مختلف به تولیدکنندگان انرژی برق بادی حاصل از توربین‌های بادی تخصیص داده می‌شود.
1-6 قدرت باد:
انرژی جنبشی باد همواره متناسب با توان دوم سرعت باد است هنگامی که باد به یک سطح برخورد می‌کند انرژی جنبشی از آن به فشار (نیرو) روی آن سطح تبدیل می‌شود. حاصلضرب نیروی باد در سرعت باد مساوی قدرت باد می‌شود نیروی باد متناسب با مربع سرعت باد است پس قدرت باد متناسب با مکعب سرعت باد خواهد بود. بنابراین هر چه سرعت باد بیشتر باشد قدرت آن نیز بیشتر خواهد شد. مثلاً اگر سرعت باد دو برابر شود قدرت آن هشت برابر و اگر سرعت باد سه برابر گردد قدرت باد بیست و هفت برابر خواهد شد.
روند تحولات تکنولوژی
انرژی باد در سالهای اخیر بزرگترین شرکت‌های سازنده توربین‌های بادی در جهان در حال حاضر شرکت وستاس، شرکت انرکون و شرکت NEG مایکون هستند که به ترتیب 3/23، 6/14، 4/12 درصد از بازار جهان را در اختیار دارند.
اطلاعاتی که از بررسی بازار تکنولوژی باد در آلمان به عنوان کشوری پیشتاز در صنعت باد جهان به دست آمده، بیانگر روند تحولات این صنعت در سالهای اخیر می‌باشد. و لذت و توجه به این داده‌ها در پیش‌بینی‌های مربوط به آینده این انرژی سودمند خواهد بود. میانگین ظرفیت هر توربین بادی نصب شده در آلمان تقریباً 900 کیلو وات است، اما اگر فقط توربین‌های نصب شده در نیمه اول سال 2003 را در نظر بگیریم. میانگین ظرفیت توربین‌های جدید 1560 کیلووات می‌باشد. لذا روند آشکاری از افزایش سایز توربین‌های بادی مدرن قابل مشاهده است.
در بازار توربین‌های بادی 58 مدل توربین وجود دارد که از این 58 مدل فقط 4 مدل آن بدون گیربکس هستند که روی سایزهای متوسط و بزرگ آزمایش شده‌اند. اما 54 مدل دیگر (شامل سایزهای متوسط، بزرگ و خیلی بزرگ) هنوز از گیربکس استفاده می‌کنند. بنابراین توربین‌های بدون گیربکس هنوز در ابتدای راه هستند و وضعیت آنها پس از سالها تجربه و بهره‌برداری روشن خواهد شد.
در گذشته توربین‌های بادی با یک سرعت دورانی ثابت (دور روتور) کار می‌کردند، اما مدلهای امروزی تقریباً سیستم یک ساعته را کنار گذاشته و به سیستم‌های دو سرعت یا سرعت متغیر روی آورده‌اند. از میان 58 مدل موجود در بازار، فقط 2 مدل از نوع یک سرعته هستند و 22 مدل دو سرعته و 34 مدل با سرعت متغیر دیده می‌شوند.
1-7 مزایای بهره‌برداری از انرژی باد
انرژی باد نیز مانند سایر منابع انرژی تجدیدپذیر از ویژگی‌ها و مزایای بالاتری نسبت به سایر منابع انرژی برخوردار است که اهم این مزایا عبارتند از:
1- عدم نیاز به توربین‌های بادی به سوخت، که در نتیجه از میان مصرف سوخت‌های فسیلی می‌کاهد.
2- رایگان بودن انرژی باد
3- توانایی تامین بخشی از تقاضای انرژی برق
4- کمتر بودن نسبی قیمت انرژی حاصل از باد نسبت به انرژی‌های فسیلی
5- کمتربودن هزینه‌های جاری و هزینه‌های سرمایه‌گذاری انرژی باد در بلندمدت
6- تنوع بخشیدن به منابع انرژی و ایجاد سیستم پایدار انرژی
7- قدرت مانور زیاد، جهت بهره‌برداری در هر ظرفیت و اندازه (از چند وات تا چندین مگاوات)
8- عدم نیاز به آب
9- عدم نیاز به زمین زیاد برای نصب
10- نداشتن آلودگی محیط‌زیست نسبت به سوخت‌های فسیلی.
11- افزایش قابلیت اطمینان در تولید انرژی برق
12- ایجاد اشتغال
آینده انرژی باد در ایران
بازار تامین انرژی یک بازار رقابتی است که در آن تولید برق از نیروگاه‌های بادی در مقایسه با نیروگاههای سوخت فسیلی برتری‌های جدیدی پیش روی دست‌اندکاران بخش انرژی قرار داده است. همچنین فعالیت گسترده تعدادی از کشورهای جهان برای تولید الکتریسیته از انرژی باد، سرمشقی برای دیگر کشورهایی است که در این زمینه راه‌ درازی در پیش دارند.
بسیاری از منابع اقتصادی در حال رشد، در منطقه آسیا واقع شده‌اند. اقتصاد رو به رشد کشورهای آسیایی از جمله ایران، باعث شده تا این کشورها بیش از پیش به تولید الکتریسیته احساس نیاز کرده و اقدام به تولید الکتریسیته از منابع غیر فسیلی کنند. افزون بر این موارد، نبود شبکه برق سراسری در بسیاری از بخش‌های روستایی در کشورهای آسیایی، مهر تاییدی بر سیستم‌های تولید الکتریسیته از انرژی باد زده است. در خصوص دورنمای آینده اقتصادی استفاده از انرژی باد در ایران می‌بایست گفت استفاده از این انرژی موجب صرفه‌جویی فرآورده‌های نفتی به عنوان سوخت می‌شود. صرفه‌جویی حاصله در درجه اول موجب حفظ فرآورده‌های نفتی گشته که امکان صادرات و مهمتر اینکه تبدیل آن را به مشتقات بسیار زیاد پتروشیمی با ارزش افزوده بالا فراهم می‌سازد. در درجه دوم تولید الکتریسیته از این انرژی فاقد هر گونه آلودگی زیست محیطی بوده که همین عامل کمک شایانی به حفظ طبیعت زیست بشری نموده و در نتیجه مسیر برای نیل به توسعه پایدار اقتصادی اجتماعی فراهم می‌گردد. استفاده از انرژی باد در ایران علاوه بر عمران و آبادانی موجبات ایجاد مشاغل جدید شده و بالاخره با بومی‌سازی فناوری انرژی باد اقتصاد کشور رشد بیشتری می‌یابد.
1-8 پتانسیل‌سنجی سطحی انرژی باد:
پتانسیل‌سنجی چیست؟
لفظ پتروشیمی در مباحث مربوط به انرژی از اهمیت خاصی برخوردار است، پتروشیمی در واقع به نیروی موجودی اطلاق می‌گردد که در صورت شناخت کافی و صحیح از آن می‌توان به منبع بزرگی از انرژی دست یافت، انرژی باد نیز از این قاعده مستثنی نیست.
با بررسی انرژی بالقوه باد در هر مکان راه‌حلهای تولید انرژی در ابعاد وسیع مورد بررسی قرار گرفته و اهداف مشخصی در ارتباط با بهره‌برداری از انرژی باد در آینده تعیین می‌گردد. در ارزیابی مربوط به پتانسیل‌سنجی به بررسی عواملی همچون فاکتورهای اقتصادی، آب، هوایی و نیز فاکتورهای فنی و سازمانی پرداخته می‌شود. استعداد جهانی برای تولید انرژی از باد، به طوری که به توان آن را به عنوان پتانسیل نهایی تعریف کرد، در چندین مطالعه به صورت کلی بررسی شده است، که در یک بررسی کلی، پتانسیل تئوریک انرژی باد در جهان در حدود (هر اگا ژول معادل ژول) معادل بشکه نفت خام برآورده شده که پتانسیل قابل بهره‌برداری آن حدود EJ110 معادل بشکه نفت خام بوده که از این مقدار تا اواسط سال 1382 خورشیدی (2003 سال) 33400 مگاوات معادل بشکه نفت خام در سال، ظرفیت نصب شده می‌باشد و پیش‌بینی شده است که تا سال 2020 میلادی 10 درصد از برق جهان توسط انرژی باد تولید شده و تکنولوژی فوق‌الذکر 7/1 میلیون شغل ایجاد نماید.
در ضمن لابراتوار شمال غربی اقیانوس آرام (PNL) در مطالعه‌ای که برای سازمان هواشناسی جهانی (WMC) انجام داد نقشه‌هایی برای منابع باد در سطح جهان تهیه کرد که در آن متوسط سرعت چگالی انرژی باد برای مناطق مختلف جهان ارائه شده است به طور کلی در طول سال‌های مختلف ممکن است تا 25% در متوسط سرعت باد تغییر حاصل شود. در اغلب نواحی جغرافیایی اختلافات قابل توجه فصلی در سرعت متوسط باد نیز ممکن است مشاهده شود. عمدتاً بادهای زمستانی دارای سرعت متوسط بالاتری هستند ولی در این موارد استثناء نیز وجود دارد برای نمونه در کالیفرنیا بادهای تابستانی به علت توپوگرافی محل و اثرات نسیم دریا از سایر مواقع قوی‌تر می‌باشند. از آنجایی که به سبب تغییرات فصلی، انرژی بالقوه باد جهت تولید قدرت می‌تواند به طور قابل توجهی بیشتر از آنچه که سرعت متوسط سالیانه باد ارائه می‌دهد باشد. بنابراین در محاسبه میزان برق تولیدی توربین‌های بادی در یک منطقه، می‌بایست علاوه بر سرعت متوسط باد، توزیع تناوبی سرعت باد را نیز مد نظر قرار داد چونکه به این ترتیب سرعت باد بسته به شرایط اتمسفری و زبری سطح با ارتفاع تغییر می‌نماید. افزایش سرعت باد همواره با افزایش ارتفاع و معمولاً بر حسب قانون توان با توابع لگاریتمی بیان می‌شود. تغییرات ساعتی و روزانه نیز در سرعت باد وجود دارند. این تغییرات برای شرکت‌های تولیدکننده برق از انرژی باد بسیار مهم می‌باشند. زیرا آنها مجبورند تولید نیروگاههای متعارف را طوری تنظیم کنند که بتوانند هماهنگی‌های لازم با تقاضای انرژی الکتریکی را به وجود آورند. تغییرات سرعت باد در مقیاس دقیقه و ثانیه برای سازندگان توربین‌های بادی مهم می‌باشد چون در طراحی بهینه توربین بادی موثر است.
1-9 بادسنج‌ها و انواع آنها
برای اندازه‌گیری سرعت باد در نواحی که مستعد تشخیص داده شده‌اند. لازم است که ایستگاه‌های بادسنجی نصب شود. این ایستگاه‌ها علاوه بر سرعت باد پارامترهای دیگری مانند:
• جهت باد
• دمای منطقه
• میزان رطوبت
• شدت تشعشع
• میزان فشار هوا
را اندازه‌گیری می‌کنند. برای سنجش هر کدام از عوامل فوق حس‌گر مخصوص این کمیت نصب و توسط آن، مقدار کمیت سنجیده می‌شود. به عنوان مثال حس‌گری که شدت رطوبت هوا را اندازه‌گیری می‌کند Humidity نامیده می‌شود.
سرعت باد مهمترین عاملی است که در یک دستگاه بادسنجی اندازه‌گیری می‌شود. هر ایستگاه بادسنجی حداقل دارای 3 حس‌گر بادسنج است که در ارتفاع 10 و 20 و 40 متری نصب شده و سرعت باد را اندازه‌گیری می‌کنند. طبق آخرین استانداردهای سازمان هواشناسی اطراف ایستگاه بادسنجی تا شعاع 90 متری نباید هیچگونه موانع طبیعی یا مصنوعی قرار داشته باشد. سنسورهای بادسنجی امروزه از نظر ساخت تنوع بسیار زیادی دارند ولی از نظر ساختاری به دو دسته بزرگ تقسیم‌ می‌شوند:
1- نوع مکانیکی
2- الکترونیکی یا اولتراسونیک
بادسنج نوع مکانیکی، از سه نیم کره تو خالی مانند کاسه که هر کدام توسط یک بازو به محور اصلی متصل است ساخته شده به همین دلیل آن را بادسنج کاسه‌ای نیز می‌نامند.
1-10- پتانسیل باد در ایران
کشور ایران 195/648/1 کیلومتر مربع وسعت دارد و در غرب قاره آسیا واقع شده و جزء کشورهای خاورمیانه محسوب می‌شود. در مجموع محیط ایران 8731 کیلومتر می‌باشد. حدوداً 90 درصد خاک ایران در محدوده فلات ایران واقع است. بنابراین ایران کشورهای کوهستانی محسوب می‌شود. بیش از نیمی از مساحت ایران را کوه‌ها و ارتفاعات یک چهارم را صحراها و کمتر از یک چهارم را اراضی قابل کشت تشکیل می‌دهند. ایران دارای آب و هوای متنوع و متفاوت است و با مقایسه نقاط کشور این تنوع را به خوبی می‌توان مشاهده کرد.
ارتفاع کوههای شمالی، غربی و جنوبی به قدری زیاد است که از تاثیر بادهای دریای خزر، دریای مدیترانه و خلیج‌فارس در نواحی داخلی ایران جلوگیری می‌کند. به همین سبب دامنه‌های خارجی این‌ کوه‌ها دارای آب و هوای مرطوب بوده و دامنه‌های داخلی آن خشک است. در رابطه با بادهای ایران می‌توان گفت که ایران با موقعیت جغرافیایی که دارد، در آسیا بین شرق و غرب و نواحی گرم جنوب و معتدل شمالی واقع شده است و در مسیر جریان‌های عمده هوایی بین آسیا، اروپا، آفریقا، اقیانوس هند و اقیانوس اطلس است که تاکنون آنچه مسلم است قرارگرفتن ایران در مسیر جریان‌های مهم هوایی زیر می‌باشد.
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 مخصوصاً در زمستان
4- جریان شمال غربی در تابستان در خصوص تعیین پتانسیل باد ایران در مطالعه فاز صفر پروژه (تعیین پتانسیل باد در ایران) که توسط معاونت امور انرژی وزارت نیرو انجام گرفته بود، 26 منطقه کشور در 45 سایت مورد مطالعه قرار گرفته است که براساس نتایج این مطالعه، ایران کشوری با باد متوسط می‌باشد که در برخی از مناطق آن باد مناسب و مداوم تری برای تولید برق موجود می‌باشد.
براساس بررسی‌های اولیه انجام شده در پروژه فوق‌الذکر، توان بالقوه انرژی باد در سایت‌های مطالعه شده حدود 6500 مگاوات برآورد گردیده است. در این راستا، دفتر باد و امواج سازمان انرژیهای نو ایران (سانا) به منظور توسعه، ترویج و برنامه‌ریزی جهت اجرای طرح‌ها و بهره‌برداری از انرژی بادی، اقدام به نصب سایت‌های ثبت آمار لحظه‌ای باد برای امکان سنجی احداث مزارع برق بادی به شرح زیر نموده است.
1- نصب 10 واحد ایستگاه بادسنجی 10 ، 20 و 40 متری در استان گیلان
2- نصب 7 واحد ایستگاه بادسنجی 10 ، 20 و 40 متری در استان آذربایجان شرقی، غربی و اردبیل
3- پروژه پتانسیل سنجی و تهیه اطلس باد کشور
1-11 نقشه‌ها و اطلس‌های موجود باد
در طی دهه گذشته، در بسیاری از کشورها مطالعاتی جهت تخمین منابع انرژی باد در دسترس در هر منطقه انجام گرفته است، 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 گشته‌اند. همچنین نقشه‌های باد برای کشورهای چین، اسپانیا، پرو، مصر، ایران، سومالی و تعدادی از کشورهای مشترک المنافع به چاپ رسیده است.
به علاوه یک نقشه باد هم برای کل دنیا چاپ شده است.
همانطور که قبلاً نیز ذکر شد در کشور ما، تهیه اطلس باد کشور به عنوان یکی از مهمترین پروژه‌های جاری سازمان انرژی‌های نو ایران (سانا) می‌باشد که در حال اجراء است.

فرمت این مقاله به صورت Word و با قابلیت ویرایش میباشد

تعداد صفحات این مقاله   84 صفحه

پس از پرداخت ، میتوانید مقاله را به صورت انلاین دانلود کنید

گزارش کار آزمایش تونل باد – آزمایشگاه مکانیک سیالات

اختصاصی از فی فوو گزارش کار آزمایش تونل باد – آزمایشگاه مکانیک سیالات دانلود با لینک مستقیم و پر سرعت .

موضوع:

آزمایشگاه مکانیک سیالات

آزمایش تونل باد

فایل word قابل ویرایش

هدف آزمایش :

هدف از این آزمایش آشنایی با تونل باد و عملکرد آن و اندازه گیری و محاسبه ضریب دراگ  برای اجسام مختلف، مقایسه آنها و رسم منحنی تغییرات ضریب دراگ  برحسب عدد رینولدز می باشد. 

تئوری آزمایش  :

حل مسائل جریان حقیقی معمولاً شامل ترکیبی از اطلاعات تحلیلی و آزمایشی است. ابتدا حالت جریان فیزیکی حقیقی با مدل ریاضی که حل آن ساده است تخمین زده می شود. سپس برای بررسی نتایج تحلیلی اندازه گیریهائی آزمایشی انجام می گیرد و از روی آن تحلیل اصلاح می شود. تحلیل ابعادی روش مهمی است که اغلب در دستیابی به این هدف به ما کمک می کند.

با استفاده از پارامترهای بی بعدی که بدست آورده می شود از حجم آزمایشهای لازم برای انجام مطالعه تجربی به مقدار زیادی کاسته می شود و نتایج بدست آمده از آزمایش برای تمامی جریانهایی که با جریان مورد آزمایش دارای تشابه دینامیکی هستند معتبر خواهد بود. برخی از وسایلی که می توانند این شرایط را بوجودآورند عبارتنداز کانال آب، تونل باد و … .

برای توصیف عملکرد تونل باد جسمی را در نظر بگیرید که در معرض جریان سیال قرار دارد.

سیال نیرویی به جسم وارد می کند طبق تعریف مؤلفه راستای حرکت این نیرو دراگ(Drag) و مؤلفه عمود بر آن لیفت(Lift) گفته می شود. در اینجا منظور از سرعت سیال، سرعت نسبی آن در هنگام نزدیک شدن به جسم است.

بر روی سطح جسم هم تنش فشاری اثر می کند و هم تنش برشی که هر دو در ایجاد نیروهای لیفت و دراگ سهیمند. شکل (1) این نیرو ها را نشان می دهد.

ایرفویل

شکل (1) نیروهای فشاری و برشی وارد به ایرفویل

لیفت و دراگ بر اثر کنش دینامیکی سیال متحرک ایجاد می شوند و نیروهایی مانند وزن و شناوری در آنها دخالتی ندارند.

تعداد صفحات : 6

تحقیق در مورد آب باد خاک آتش

اختصاصی از فی فوو تحقیق در مورد آب باد خاک آتش دانلود با لینک مستقیم و پر سرعت .

لینک پرداخت و دانلود *پایین مطلب*

فرمت فایل:Word (قابل ویرایش و آماده پرینت)

تعداد صفحه24

فهرست مطالب

باب اول

در عدل و تدبیر و رای

باب دوم

در احسان

باب سوم

در عشق و مستی و شور

باب چهارم

در تواضع

آب    باد   خاک     آتش

در بوستان سعدی

استاد مربوطه :صالح زاده

تهیه کننده :

سمیه گلاب

79286251

فهرست مطالب

مقدمه

باب اول

در عدل و تدبیر و رای

باب دوم

در احسان

باب سوم

در عشق و مستی و شور

باب چهارم

در تواضع

مقدمه‌

همه کس می داند که شیخ سعدی شیرازی گذشته از قصاید و غزلیات بی نظیری که از خود با یادگار گذاشته است ، دو کتاب یکی به نثر موسوم به «گلستان» و یکی به نظم معروف به «بوستان» به نگارش در آورده است که شاید بتوان گفت نه تنها در زبان فارسی سمبه در هیچ زبانی جهت فصاحت و بلاغت و روانی و زیبایی و دلاربایی و حکمت و معرفت مثل و مانند ندارد و منظور ما در این جا این نیست که در ستایش آثار جاویدانی شیخ اجل قلم فرسایی کنیم چه گمان داریم که برای اداری این وظیفه قدرت بیانی مانند آنکه خود شیخ بزرگوار داشته است باید او کسی که آن توانایی ندارد دست بردنش این کار شاید .

در این جا به مناسب آگاهی می دهیم که در هیچ یک از نسخه های کهنه اسم «بوستان» برای این کتاب دیده نمی شود و همه آن را »سعدی نامه» می نامند چنانکه گویی شیخ اجل خود اسمی برای این کتاب اختیار ننموده و به این جهت نسخه کنندگان قدیم آن را «سعدی نامه» نامیده اند . پس از آن اهل ذوق اسم «بوستان» را به قرینه «گلستان» برای این کتاب اختیار کرده اند و چندان بی مناسبت هم نبوده است .

نسخه ی متعلق به لردگرنیوی که در موزه انگلستان عکس برداری شده و تاریخ کتاب آن سال 720 هجریست و همان است که نسخه ی «گلستان» را نیز همراه دارد و در تنظیم آن کتاب هم مورد استفاده بوده است . این نسخه که به خط نسخ خوانا نوشته شده با اینکه از اشتباه کتابتی خالی نیست تمام و کمال و بی عیب و در نهایت

بررسی اثر فشار باد و سرعت پیشروی روی فشردگی خاک و مقاومت غلت تایرهای لاستیکی در خاکهای شخم خورده

اختصاصی از فی فوو بررسی اثر فشار باد و سرعت پیشروی روی فشردگی خاک و مقاومت غلت تایرهای لاستیکی در خاکهای شخم خورده دانلود با لینک مستقیم و پر سرعت .

نویسند‌گان: محمدجواد شیخ داودی ، مهروز پشم فروش ، فاطمه اکبری ، علی خبیر
خلاصه مقاله:
فشردگی خاک ، حرکت بخشی از خاک زیر بار چرخ در هنگام حرکت تراکتور است . فشردگی خاک های کشاورزی بر اثر تردد ماشین در زمین های کشاورزی یکی از مشکلات اصلی کشاورزان و از عوامل مهم کاهش عملکرد محصولدر برخی از مناطق می باشد. در این تحقیق، به منظور بررسی اثرات تراکتورهای غالب ایران (تراکتور مسی فرگوسن مدل 285 ) بر فشردگی خاک و مقاومت غلت،.تاثیر بار عمودی روی محور چرخها، فشار باد لاستیک، سرعت پیشرویتراکتور و میزان فشردگی اولیه خاک روی مشخصات تراکم خاک به دست آمد که این فشردگی با حرکت تراکتور روی خاک ایجاد می شود. بررسی نتایج نشان م یدهد که در سطح اطمینان 95 % کاهش فشار باد در خاکهای نرم و شخم خورده باعث کاهش مقاومت غلت و همچنین افزایش سرعت پیشروی باعث کاهش زمان اعمال تنش بر خاک و درنتیجه کاهش مقاومت غلت می شود . افزایش فشار باد تایر بر خاکهای شخم خورده نیز باعث افزایش فرو رفتگی چرخ در خاک و در نتیجه باعث افزایش فشردگی خاک می گرددکه میزان تراکم را با انداز هگیری شاخص تراکم چگالی مخصوص ظاهری Bulk Density بدست می آوریم
کلمات کلیدی: فشردگی خاک ، مقاومت غلت ، فشار باد تایر ، سرعت پیشروی Bulk Density

دانلود پایان نامه برق درمورد انرژی باد

اختصاصی از فی فوو دانلود پایان نامه برق درمورد انرژی باد دانلود با لینک مستقیم و پر سرعت .

انرژی باد

لینک پرداخت و دانلود *پایین مطلب*

فرمت فایل:Word (قابل ویرایش و آماده پرینت)

تعداد صفحه:90

فهرست مطالب :

فصل اول مقدمه. 3

1-1- مقدمه. 4

2-1- تاریخچه انرژی باد در جهان. 6

3-1- تلاش برای تسخیر دریا 7

4-1- وضعیت کنونی بهره برداری از انرژی باد در جهان. 7

1-4-1 نداشتن هزینه اجتماعی: 8

2-4-1 اثرات زیست محیطی: 8

3-4-1- اثرات گلخانه ای.. 9

5-1 اهمیت و لزوم بکارگیری انرژی باد از بعد اقتصادی.. 9

6-1 بحران انرژی.. 11

فصل دوم استفاده از انرژی باد. 13

1-2 استفاده از انرژی باد. 14

2-2 سرعت وصل.. 15

3-2 سرعت اسمی.. 15

4-2 سرعت قطع. 15

5-2 - حد بتز. 16

6-2 - بررسی کمی سیستمهای مبدل باد. 16

فصل سوم معرفی انواع توربین های بادی- ساختار الکتریکی مکانیکی.. 22

1-3- سیستم های انرژی باد. 23

2-3- طرح های اصلی توربین های بادی.. 23

1-2-3- توربین نوع محور افقی.. 23

2-2-3- توربین نوع محور عمودی.. 24

3-2-3- توربین های تکمیل شده. 24

3-3- اجزای اصلی یک نیروگاه بادی.. 25

1-3-3- پره‌ های توربین.. 25

2-3-3- طراحی کششی.. 26

3-3-3- طراحی بر اساس نیروی بالا برنده. 26

4-3-3- نسبت سرعت نوک پره. 26

5-3-3- طراحی کششی.. 27

6-3-3- طراحی بر اساس نیروی بالا برنده. 27

7-3-3-شفت سرعت پایین.. 28

8-3-3- جعبه دنده. 28

9-3-3- شفت سرعت بالا.. 28

10-3-3- ژنراتورها 29

11-3-3- کنترل کننده مکانیکی.. 30

12-3-3- سیستم هیدرولیک.... 30

13-3-3-قسمت خنک کننده. 30

14-3-3- تنظیم کننده گام و زاویه پره. 30

15-3-3- دستگاه جهت یاب... 31

16-3-3- محفظه توربین.. 31

17-3-3- مکانیزم چرخش.... 31

18-3-3-باد سنج و بادنما 32

1-18-3-3- کنترل شیب توربین های بادی.. 33

2-18-3-3- سیستم ایستایی کنترل توربین های بادی.. 33

19-3-3- سیستم کنترل ایستایی فعال توربین های بادی.. 33

20-3-3- سیستم کنترل و فرمان. 34

21-3-3-سیستم سنکرونیزاسیون. 34

22-3-3-دستگاه هیدرولیکی مبدل فرکانس.... 34

23-3-3- سیستم توزیع الکتریکی.. 35

24-3-3- سیستم ارتباطات و کنترل. 36

25-3-3- سازه های نگهدارنده توربین بادی.. 36

1-25-3-3- توربین های بادی کوچک: 36

2-25-3-3- توربین بادی بزرگ.... 37

4-3- سازه نگهدارنده توربین بادی.. 37

1-4-3- سازه های خودایستا: 38

2-4-3- سازه های به صورت خرپایی.. 39

3-4-3- سازه های به صورت پوسته فلزی.. 39

4-4-3-سازه های بتنی.. 40

5-4-3- سازه های مهار بندی شده: 40

5-3- ضوابط طراحی ساده. 41

6-3- سیستم های کنترل دور در توربین های بادی.. 42

1-6-3- به توربین های بادی.. 42

2-6-3- کنترل توسط پره (ترمز هوایی) 43

1-2-6-3-توربین های محور افقی.. 43

2-2-6-3-کنترل توسط تغییر زاویه گام. 44

3-2-6-3-کمک به ایجاد استال. 44

4-2-6-3- استال تنظیم شده: 45

7-3- ترمز های مکانیکی.. 46

1-7-3- ترمز های دیسکی.. 46

2-7-3- مزایای استفاده از ترمزهای دیسکی در توربین های بادی.. 47

8-3- نتیجه گیری.. 47

فصل چهارم ژنراتور نیروگاه بادی.. 49

1-4- ژنراتور مغناطیس دائم با اینورتر منبع جریان برای توربین های سرعت متغیر. 50

2-4- ژنراتور سنکروه با اینورتر منبع جریان. 51

3-4- ژنراتور با قطب برنامه ریزی شده برای توربین های سرعت متغیر: 52

فصل پنجم بررسی سیستم های مبدل باد به انرژی الکتریکی.. 55

1-5- مقدمه. 56

2-5 سیستم انتقال. 59

3-5 مبدل الکتریکی.. 60

1-3-5 سیستمهای مبدل قدرت سنکرون. 60

فصل ششم سیستم آسنکرون. 65

1-6- سیستم های آسنکرون. 66

2-6- ژنراتور DC شنت با بار باتری.. 69

3-6- ژنراتور کمپوند اضافی.. 75

4-6- ژنراتورسنکرون. 76

1-4-6- مشخصه گشتاور. 78

2-4-6- پایداری ژنراتور سنکرون. 79

3-4-6- مشخصه خروجی ژنراتور سنکرون. 80

4-4-6- تغییر قطبهای ژنراتور سنکرون. 81

5-4-6- راه اندازی ژنراتور سنکرون. 82

5-6- ژنراتورهای Ac. 92

6-6- ژنراتور القایی خود تحریک.... 94

7-6- ژنراتور مدولاسیون میدان. 109

8-6-ژنراتور راسل.. 113

فصل هفتم مبدلهای الکتریکی.. 117

1-7- مبدلهای الکترونیکی.. 118

2-7-مبدل DC/AC.. 118

3-7- اینورتر سه فاز برای تغذیه موتورآ سنکرون. 120

4-7- مبدلهای AC/DC.. 120

6-7- اتصال نیروگاه های بادی به شبکه سراسری.. 122

1-6-7- طراحی اندازه سیستمهای متصل به شبکه. 122

2-6-7- سیستمهای غیرمتصل به شبکه سراسری.. 123

3-6-7- طراحی سیستمهای خارج از شبکه سراسری.. 123

چکیده :

استفاده از منابع انرژی فسیلی و هسته ای، مستلزم هزینه زیاد و افزایش آلودگی محیط زیست و عوارض مخرب ناشی از آن است، از این رو با بروز پدیده بحران انرژی در دنیا و از طرف دیگر پیشرفت تکنولوژی تبدیل انرژی باد، به انرژی الکتریکی که به کاهش قیمت آنها منجر شده، استفاده از انرژی باد اجتناب ناپذیر شده است. سیستم های مبدل انرژی باد، به انرژی الکتریکی از سال 1975 به شکل تجاری و در سطح وسیع در دنیا مورد استفاده قرار گرفته اند. هم اکنون با پیشرفت تکنولوژی میکروکامپیوترها و نیمه هادیهای قدرت امکان استفاده از سیستم کنترلی مدرن و در نتیجه تولید قدرت الکتریکی با کیفیت بالا از نیروی باد ایجاد شده است. تجربه نصب و راه اندازی نیروگاههای بادی در کشورهای صنعتی، به خصوص آمریکا و دانمارک نشان داده است که هزینه این سیستم ها قابل مقایسه با هزینه روش های سنتی و متداول تولید انرژی الکتریکی می باشد.

تامین انرژی الکتریکی برای بارهای شبکه با کیفیت بالا و تولید وقفه نیروی برق هدف اصلی یک سیستم قدرت می باشد. برای بالا بردن کیفیت انرژی الکتریکی نیاز است. کمیت های مختلف سیستم قدرت مانند راه اندازی از مدار خارج نمودن، بهره برداری در شرایط توان ثابت و.... کنترل شود. با توجه به ماهیت تغییرات سرعت باد در زمان های مختلف ایجاد شرایط کنترل برای سیستم های قدرت شامل مبدل های انرژی باد به الکتریکی حائز اهمیت می گردد. اجزاء مختلف یک سیستم قدرت بادی شامل: توربین بادی، ژنراتور، کنترل کننده زاویه گام پره و سیستم تحریک می باشد. که هر یک از این اجزاء انواع مختلف داشته و در مدل های مختلف براساس نیاز ساخته می شوند. لذا با توجه به موقعیت جغرافیایی ایران و اهمیت انرژی‌های تجدیدپذیر به این موضوع پرداخته می شود.

باد رایگان است بشر از عهد باستان این نکته را به خوبی دریافته است و آسیاب بادی را ساخته است تا آب چاهها را بیرون بکشد و غلات را آرد کند. امروزه آسیابهای بادی دیگر منسوخ شده اند و جای خود را به مولدهای بادی داده اند که الکتریسته تولید می کنند. بهترین جا برای تاسیس مولدهای بادی سواحل دریا و تپه ها هستند. در این نقاط باد شدیدتر و منظم تر از نقاط دیگر می‌وزد. (برای تولید الکتریسته سرعت باد باید به طور متوسط 5 متر بر ثانیه، یعنی 18 کیلومتر در ساعت باشد.) اما باد این عیب بزرگ را دارد که فقط بعضی روزها و بعضی ساعات می وزد. اگر فقط به انرژی باد اتکا کنیم، به سرعت دچار کمبود الکتریسته
می شویم. پس راه حل چیست؟ راه حل این است که با استفاده از باتریها الکتریسته ای را که در ساعات بادخیز تولید شده است، ذخیره کنیم. راه دوم این است که مولد بادی را با موتوری که با سوخت کار می کند همراه سازیم. و در واقع یک گروه الکترون بوجود می آوریم. به این ترتیب می توانیم وقتی که باد نیست از الکتریسته ای که ماشین دوم تولید می کند استفاده کنیم. در حال حاضر در بسیاری از کشورهای در حال توسعه یا نقاط دور افتاده ای که برق رسانی به آنها ممکن نیست ازجمله در آرژانتین، استرالیا، آفریقای جنوبی ... موادهای بادی می توانند نیاز یک مزرعه، چند خانه یا روستا را به برق تامین کنند. در اوایل قرن 14 میلادی بهره برداری گسترده از آسیابهای بادی در اروپا رایج گردید. اروپائیان بعدها روتور آسیابها را به بالای برجی انتقال داده اند که از چندین طبقه تشکیل می شود. نکته حائز اهمیت درباره آسیابهای مذکور آنست که پره ها بطور دستی در جهت باد قرار داده می شوند و این امر به کمک اهرم بزرگی در پشت آسیاب صورت می گرفت. بهینه سازی انرژی خروجی و حفاظت آسیاب در برابر آسیب دیدگی ناشی از بادهای شدید با جمع کردن پره های آن صورت می گرفت. نخستین مولدهای بزرگ به منظور تولید الکتریسته سال در اوهایو توسط چارلز براش ساخته شد. در سال 1888 ابداع انواع مولدهای بادی در مقیاس وسیع در 1930 در روسیه با ساخت ژنراتور بادی 100 کیلو واتی آغاز شد. طراحی روتورهای پیشرفته با محور عمودی در فرانسه توسط داریوس در دهه 1920 آغاز شد. از میان طرحهای پیشنهادی داریوس مهمترین طرح، روتوری است با پره های ایرفویل و انحنا دار که از بالا و پایین به یک محور عمودی متصل می شوند. در این زمینه، ابداعات دیگری صورت نگرفت و این طرح در سالهای اخیر به نام توربین داریوس مورد توجه قرار گرفته است. توسعه صنعت توربین های بادی، بسیار سریع بوده و در حال پیشرفت است. از ابتدای دهه 1980 تاکنون ظرفیت متوسط توربین بادی از 15 کیلو وات تا 8 مگا وات ارتقاء یافته است. مجموع ظرفیت نصب شده توربین های بادی در جهان به بیش از 25000 مگا وات بالغ می گردد. بنا بر محاسبات انجام شده، از باد در جهان
می توان 105-Ej (هر Ej ژول) برق گرفت و آنچه در عمل بدست می آید. 110Ej است و پیش بینی شده است تا 2020 میلادی 10 درصد از برق کل جهان از انرژی باد تولید خواهد شد. این صنعت همچنین باعث ایجاد 7/1 میلیون شغل می شود.

2-1- تاریخچه انرژی باد در جهان

انرژی باد از انواع قدیمی انرژی است که از بدو پیدایش کره زمین در آن وجود داشته و با پیشرفت جوامع انسانی مورد استفاده قرار گرفته است. کهن ترین دستگاههای مبدل باد در خاورمیانه، برای تهویه منازل بکار رفت که هنوز هم در بعضی شهرهای کویری ایران نظیر یزد بنام بادگیر از آن استفاده می شود. اولین توربین های بادی یا مبدل های انرژی باد به انرژی جنبشی در ایران شکل گرفت و کمی بعد در عصر حمورابی پادشاه بابل در عراق نیز گسترش یافت. نمونه های اولیه این توربین ها از محور عمودی استفاده
می کردند و دارای 4 پره بودند.

استفاده اصلی این توربین ها در آرد کردن غلات بود در 3 قرن قبل از میلاد، مصریها نمونه ای از توربین با محور افقی و 4 پره را ابداع کردند و بوسیله آن، هوای فشرده جهت ساختن ارگ در مراسم مذهبی را تامین کردند. آسیاب بادی در قرون وسطی در ایتالیا، پرتغال و اسپانیلا ظاهر شد و کمی بعد در انگلستان، هلند و آلمان نیز بکار برده شد. این ماشین ها می خواستند آب را به ارتفاع 5 متر پمپ نمایند. حتی از آن برای استخراج روغن از دانه های روغنی نیز استفاده کردند و بعدا انرژی باد علاوه بر خشکی در دریا نیز برای پیشبرد کشتی ها استفاده شد.

3-1- تلاش برای تسخیر دریا

در اروپا مولدهای بادی بیشتر برای تولید الکتریسته «پاک» که در شبکه های سراسری تزریق می شود مورد استفاده قرار می گیرند. تاسیس مولدهای بادی در خشکی گاهی سبب اعتراض هایی می شود (حمایت از پرندگان و محیط زیست) برای اجتناب از این گونه دردسرها، بهتر است که پیش از نصب مولد های بادی مطالعات لازم را انجام دهیم.

همچنین بایستی موقعیت نصب مولدهای بادی، در معرض راه پرندگان مهاجر قرار نگیرد. حال که نصب این مولدها در خشکی مشکلاتی دارد، پژوهشگران متوجه دریاها شدند. مثلا کشور دانمارک با نصب مولدهای بسیار عظیم در مناطق کم عمق سواحل خود نمونه بسیاری خوبی را ارائه داده است (دکل این مولدهای بادی 90 متر و طول متغیرهایش 40متر است.) آلمان، بلژیک، ایرلند هم به پیروی از دانمارک قصد دارند که با ایجاد پارک های بزرگ و نصب ژنراتورهای بادی در آنها به اندازه نیروگاه های معمولی الکتریسته تولید کنند. امروزه مولدهای بادی را در مناطق کم عمق دریاها کار می گذارند.

4-1- وضعیت کنونی بهره برداری از انرژی باد در جهان

نیروگاههای بادی در سراسر جهان به سرعت در حال گسترش می باشند. به طوریکه انرژی باد در میان دیگر منابع و گزینه های انرژی عنوان سریع الرشدترین صنعت را به خود اختصاص داده اند. نرخ رشد این صنعت در سال 2001 میلادی سالانه 35 درصد و در سال 2002 میلادی سالانه 28 درصد گزارش شده است. در پایان سال 2002 میلادی کل ظرفیت نصب شده جهان به 22400 مگاوات رسیده که در این میان آلمان، اسپانیا، آمریکا، دانمارک و هند سهم بیشتری دارند. تا پایان 2002 میلادی این 5 کشور روی هم 26000 مگا وات یعنی 84 درصد از ظرفیت نصب شده در جهان را در اختیار داشته اند.

کل سرمایه در گردش صنعت انرژی باد در سال 2002 میلادی 7 میلیارد یورو بوده است. هر کیلو وات برق 1000 دلار هزینه دارد که 750 دلار آن به هزینه تجهیزات و مابقی به هزینه های آماده کردن سایت، نصب، راه اندازی و نگهداری مربوط می شود. در چند سال اخیر با بزرگ شدن سایز، توربین های تجاری، قیمت سرمایه گذاری آنها کاهش یافته است. صنعت انرژی باد منافع اقتصادی و اجتماعی مختلفی دارد که مهمترین آنها عبارتند از:

1-4-1 نداشتن هزینه اجتماعی:

این هزینه ها در تمام گزینه های متعارف انرژی (مانند منابع فسیلی) وجود دارند، اما با وجود هزینه های قابل توجه در بررسی های اقتصادی لحاظ نمی شود. انجمن انرژی باد در جهان (W.W.E.A) هزینه ها را به کوه یخی تشبیه کرده است. که حجم عظیم آن زیر آب است! کاهش اتکا به منابع انرژی وارداتی: در کشورهایی مثل ایران که می توان به این موضوع از جنبه افزایش صادرات نفت نگاه کرد.

2-4-1 اثرات زیست محیطی:

در جوامع بشری توسعه با بکار گیری انرژی بیشتر، میسر می گردد و بدین ترتیب انسان خصوصیات فیزیکی، شیمیایی، بیولوژیکی اجتماعی و سنتی محیط زیست و منطقه ای نقش مهمی را به عهده دارد و کسب اطلاع از میزان اثر بخشی انواع مختلف انرژیهای مورد استفاده بر سلامت محیط زیست و موجودات زنده، وضع مقررات و استانداردهای زیست محیطی جهت کاهش آثار زیانبار همچنین استفاده از تکنولوژی و فن آوری مناسب جهت کنترل آلودگی و از همه بهتر جایگزینی انرژی تجدید شوند و پاکیزه به جای انرژی های آلاینده و تجدید ناشونده شاید بتوان آینده ای پاک را برای انسانها به ارمغان آورد.

با پیدایش نوآوریهایی در زمینه تولید انرژی مناسب برای هر کار خاص می توان مانع از ضایعات زیست محیطی و آلودگی هوا و ... شد. احتراق سوختهای فسیلی موجب ورود حجم عظیمی از اکسیدهای سولفور، نیتروژن، مونوکسیدکربن و دی اکسید کربن در هوا می شود. میزان انتشار آلاینده ها فوق به ترتیب به نوع سوخت و همچنین مکانیزم های بکار گرفته شده در کنترل آلودگی بستگی دارد. آلودگی هوا می تواند به شکل مه- دود، باران اسیدی و ذرات معلق پدیدار گردد. واکنش های هیدروکربن ها و اکسیدهای نیتروژن در حضور تشعشعات فرابنفش موجب تولید ترکیبات سمی می گردد که در نهایت سلامتی و حیات انسان، جانوران و به طور کلی اکوسیستم را در معرض خطر قرار خواهد داد.

3-4-1- اثرات گلخانه ای

از بعد دیگر سوختهای فسیلی موجب بالا رفتن درجه حرارت اتمسفر و افزایش میزان در دراز مدت شاهد افزایش درجه حرارت کره زمین، ذوب یخهای قطبی، بالا آمدن سطح آبها، به زیر آب رفتن مناطق ساحلی خواهیم بود. چنانچه گفته شد در دهه های اخیر همگام با صنعتی شدن جوامع پیشرفت های سریع تکنولوژی به علت استفاده بیش از حد از منابع انرژی تجدید ناپذیر (سوختهای فسیلی)، بشر به فکر دستیابی به منابع بهتر و مطلوبتر انرژی افتاده است. در این بخش ما به انرژی تجدید پذیر باد می پردازیم.

5-1 اهمیت و لزوم بکارگیری انرژی باد از بعد اقتصادی

بازارانرژی یک بازار رقابتی است که در آن تولید برق در نیروگاههای بادی در مقایسه با نیروگاه های سوختهای فسیلی برترهای نوینی را پیش روی کاربران قرار داده است. از برتریهای نیروگاه بادی اینست که در طول مدت زمان، عمر خود، سالهای زیادی را بدون نیاز به هزینه سوخت، تولید خواهد کرد. در حالیکه هزینه دیگر منابع تولید انرژی در طول این سالها افزایش خواهند یافت. فعالیت های گسترده بسیاری از کشورهای جهان برای تولید الکتریسته از انرژی باد، سرمشقی برای دیگر کشورهایی است که در این زمینه راه درازی را در پیش دارند. بسیاری از مناطق اقتصادی در حال رشد در منطقه آسیا واقع شده اند. و اقتصاد رو به رشد کشورهای آسیایی از جمله ایران باعث شده تا این کشورها بیش از پیش به تولید الکتریسته احساس نیاز کرده و اقدام به تولید الکتریسته از منابع غیر فسیلی کند. افزون بر این موارد؛ نبود شبکه برق سراسری در بسیاری از بخش های روستایی نیز مهر تاییدی بر سیستم های تولید انرژی زده است. پس در خصوص دورنمای آینده اقتصادی استفاده از انرژی باد در ایران می بایست گفت استفاده از این انرژی موجب صرفه جویی فرآورده های نفتی به عنوان سوخت می شود. صرفه جویی حاصل در درجه اول موجب حفظ فرآورده های نفتی گشته که امکان صادرات و مهم تر اینکه تبدیل آن به مشتقات بسیار زیاد پتروشیمی با ارزش افزوده بالا را فراهم می سازد. در درجه دوم تولید الکتریسیته از این انرزی فاقد هر گونه آلودگی زیست محیطی بوده که همین عامل کمک شایانی به حفظ طبیعت سالم محیط زیست بشری کرده و در نتیجه مسیر برای نیل به توسعه پایدار اقتصادی اجتماعی فراهم می گردد. گسترش نیروگاه های بادی در راستای کاهش بهای تمام شده برق تولیدی افزایش چشم گیری نشان می دهد. به گونه ای که بهای هر کیلووات ساعت برق تولیدی از 40 سنت در سال 1990 به حدود 6 سنت در سال 2002 رسیده است. عدم مصرف سوخت، هزینه کم راهبری، تعمیر و نگهداری و آلوده نکردن محیط زیست از مزایای نیروگاه های بادی است. لازم به ذکر است به طور متوسط برای هر کیلووات ساعت برق تولیدی نیروگاه بادی حدودا 28/0 متر مکعب گاز طبیعی با آهنگ جهانی 4 سنت بر متر مکعب صرفه جویی می شود.

بهره برداری از انرژی باد در تولید برق، به ویژه ظرفیت های چند مگاواتی تنها روش اقتصادی تولید در مقایسه با دیگر روش های تولیدی، مبتنی بر انرژی های بازیافت پذیر( خورشیدی، بیوماس، زمین گرمایی، امواج و سلول ساختی) است. لازم به ذکر است افزایش سهم انرژی های بازیافت پذیر در تولید توان الکتریکی، از سیاست های راهبردی میان مدت و بلند مدت بسیاری از کشورهای جهان است. گسترش نیروگاه های بادی در بسیاری از کشورها، نیازمند حمایت های مستقیم و غیر مستقیم دولتی است. در ایران نیز علی رقم این که مشاهده می شود با در نظر گرفتن هزینه های خصوصی نیروگاه های بادی و فسیلی، توسعه نیروگاه های بادی برای تولید برق هم اکنون کاملا اقتصادی نیست و در حال اقتصادی شدن است، ولی اگر هزینه های اجتماعی نیروگاه های فسیلی که در برگیرنده اثرات منفی است مبنای مقایسه قرار گیرد هزینه تولید در مولدهای بادی کمتر از فسیلی خواهد بود و برق حاصل از آن می تواند به عنوان یک انرژی پایدار در توسعه پایدار اقتصادی- اجتماعی کشور مورد استفاده قرار گیرد. استفاده از انرژی باد در ایران علاوه بر عمران و آبادی موجب ایجاد مشاغل جدید شده و بالاخره با بومی سازی فناوری انرژی باد اقتصاد کشور رشد بیشتری خواهند یافت. طبق بررسی های اینترنتی قلم سبز ایران: با تبدیل نیروگاه های گازی به بادی، سالانه 805 هزار مترمکعب گاز صرفه جویی می شود. بررسی های سازمان انرژی های نو نشان می دهد یک توربین بادی با ظرفیت 660 کیلووات، توانایی تولید 2 میلیون و 300 هزار کیلووات ساعت انرژی را در سال داراست. با جایگزین کردن توربین های بادی، سالیانه یک هزار و 140 تن در میزان آلاینده ها کاهش ایجاد می شود. این گزارش حاکی است، قیمت هر کیلووات ساعت برق تولیدی توسط نیروگاه بادی 308 تا 440 ریال است و این در حالی است که با در نظر گرفتن قیمت واقعی سوخت، قیمت واقعی هر کیلووات ساعت برق تولیدی نیروگاه گازی 510 ریال است. به دلیل پائین بودن دستوری قیمت گاز طبیعی در ایران و پرداخت یارانه ای گزاف به این حاصل انرژی، قیت تمام شده برق تولیدی با استفاده از گاز طبیعی یارانه ای به 150 ریال در هر کیلووات میرسد. واقعی نبودن قیمت ها سبب شده است سرمایه گذاری برای تبذیل نیروگاه های گازی به بادی فاقد صرفه اقتصادی باشد. یکی از مواردی که در دیدگاه اقتصاد انرژی حائز اهمیت است این است که تامین برق از طریق شبکه های توزیع به مناطق دورافتاده پرهزینه و گران است. در این بین مناطق جزیره ای و ساحلی که از شبکه اصلی دور بوده و در آنها میزان سرعت وزش باد مناسب باشد استفاده از توربین های بادی به عنوان محرک مکانیکی ژنراتورهای الکنریکی اهمیت ویژه ای یافته است. طبیعت غیر دائمی و سرعت متغیر باد ، تغییرات قدرت خروجی ژنراتور را به دنبال خواهد داشت. لذا این امر کاربرد این سیستم را برای مصرف کننده ها مشکل می سازد.

6-1 بحران انرژی

امروزه استفاده از انرژی های الکتریکی جهت تامین تقاضای مصرف کننده ها اهمیت شایانی یافته است به گونه ای که عرضه و تقاضای انرژی در جهان به صورت یکی از مهم ترین مسائل روز درآمده است. با توجه به این که انرزی های فسیلی از جمله نفت و گاز و زغال سنگ مسائل و مشکلات متعددی را دارند. لذا چرخ تمدن بشری که بستگی مستقیمی به انرژی دارد با مشکل روبرو خواهد شد. این امر سبب گردیده که کشورهای توسعه یافته صنعتی با جدیت هر چه تمام تر جهت استفاده از انرژی های موجود در طبیعت اقدام کنند. نظر به این که دانشمندان و محققین از نایابی سوخت های فسیلی در اوایل قرن 21 خبر می دهند و ذخایر نفتی تا چند دهه ی دیگر بیشتر باقی نخواهند ماند، قبل از فرا رسیدن بحران انرژی لازم است که پژوهشگران به بررسی و تحقیق در خصوص استفاده از انرژی های زوال ناپذیر یا تجدید شونده مانند باد بپردازند. وابستگی سیستم های تیدبل انرژی سوخت های فسیلی مانند نیروگاه های حرارتی به مواد خام انرزی زا مانند نفت و یا گاز طبیعی بسیار روشن است. در حالی که در سال های آتی این ذخایر یا رو به پایان می نهند و یا استخراج آنها با روش های کنونی غیر اقتصادی خواهد بود. ونهایتا این مه موضوع توسعه پایدار به عنوان یک محور اساسی فعالیت های اقتصادی نیز در این ارتباط قابل دقت و بررسی می باشد. توسعه پایدار به این معنا که استفاده از منابع طبیعی از جمله انرژی به نحوی باشد که امکان بهره برداری برای نسل های آینده وجود داسته باشد.

و...

NikoFile