تارخ انتشار: سه شنبه ۲۸ شهریور ۱۳۹۶ - ۱۸:۴۷
کد خبر : 198055
چاپ خبر

به قلم سمیه حسنی، کارشناس ارشد مهندسی مکانیک

انرژی باد و مشخصات آن

2

بازار نیروگاه‌های بادی در ایران رو به شکوفایی است و ورود به این بازار می‌تواند آینده خوبی را در دراز مدت برای سرمایه گذاران تضمین کند. بنابراین اگر به ایران به صورت پایگاهی برای تولید تجهیزات و تامین نیروی انسانی متخصص نگریسته شود بازارهای کشورهای منطقه می‌توانند مورد توجه قرار گیرند.

مقدمه

اولین کشوری که در دنیا از انرژی باد برای مصارف کشاورزی استفاده کرد ایران بود که در این زمینه سابقه ای بیش از ۲۵۰۰ تا ۳۰۰۰ سال دارد استفاده از این انرژی بعداً از طریق ایران به دیگر سرزمین‌های اسلامی راه یافت و سپس اروپا و قاره امریکا و سایر نقاط جهان انرژی باد را مورد استفاده قرار دادند که در مصارف مختلف مانند پمپاژ آب و آبیاری، آسیاب نمودن غلات، تولید الکتریسیته، استفاده مکانیکی نظیر ارّه نمودن چوب و صنایع دستی و غیره به خدمت گرفته شد و بطور وسیعی مورد بهره برداری قرار گرفت.

کشور هلند در قرن ۱۴ پیشرفته ترین کشور در این زمینه بود و از این انرژی جهت آبیاری استفاده می‌نمود اما دانمارکی‌ها اولین ملتی بودند که در زمینه تولید الکتریسیته از انرژی باد اقدام نمودند. این کشور در سال ۱۸۹۰ از یک دستگاه توربین بادی جهت تولید الکتریسیته استفاده می‌نمود.

با اغاز قرن بیستم اندیشه استفاده از انرژی باد و تبدیل آن به انرژی الکتریکی قوت گرفت و کشورهایی نظیر فرانسه، انگلیس، آلمان، امریکا و روسیه کوشش زیادی جهت توسعه توربین های بادی به عمل آوردند.

هفت دلیل برای اینکه هم اکنون نفت ارزان نمی‌تواند استفاده از منابع تجدیدپذیر را متوقف کند:

۱-    خورشید قابل رقابت با نفت نیست.
۲-    قیمت برق رو به افزایش است.
۳-    قیمت انرژی خورشیدی روبه کاهش است.
۴-    درحقیقت فروش نفت فقط خوب است.
۵-    قیمت پمپ به اندازه قیمت نفت کاهش نیافته است.
۶-    قیمت نفت برای همیشه پایین نخواهد ماند.
۷-    سرمایه‌گذاری جهانی برای انرژی پاک درحال جریان است.

منشاء باد چیست و چگونه به وجود می آید؟

باد یکی از صورت های مختلف انرژی حرارتی خورشیدی است. باد جریان هوایی است که از مراکز پرفشار به طرف مراکز کم فشار به حرکت در می‌آید. هر چه شیب فشار (تفاوت فشار) بین دو نقطه بیشتر باشد شدت جریان هوا نیز بیشتر خواهد بود. تفاوت فشار دو نقطه را گرادیان فشار می‌گویند. حال این اختلاف فشار چگونه ایجاد می‌شود. اختلاف فشار معمولاً در اثر دما ایجاد می‌شود، فشار هوای سرد بیشتر از هوای گرم است. گردش زمین به دور خودش هم در جهت باد تأثیر دارد. اگر زمین به دور خود نمی‌چرخید و ساکن بود، جهت بادها همیشه از نقاط پرفشار یعنی قطب‌ها به سمت مناطق کم‌فشار یعنی استوا در یک خط مستقیم اتفاق می‌افتاد. ولی به خاطر گردش زمین حول محور خودش نیرویی به نام اثر کوریولی ایجاد می‌شود که باعث جهت حرکت بادها می‌شود. براثر این نیرو بادهایی که به سمت استوا می‌وزند به سمت غرب و بادهایی که به سمت قطب می‌وزند به سمت شرق منحرف می‌گردند.

معمولاً زمین مقداری از انرژی خورشید را جذب و بقیه را به جو بازتابش می‌کند. پرتوهایی که به‌صورت عمودی می‌تابند بیشتر جذب می‌شوند برای همین انرژی که در استوا جذب می‌شود بیشتر از قطب‌ها هست. هوای استوا گرم و کم‌فشار است، هوای گرم بالا می‌رود و در سطح زمین یک منطقه کم‌فشار ایجاد می‌شود. برعکس در قطب‌ها هوا سرد، فشرده و پرفشار است.

پس بطور خلاصه می‌توان گفت بادها بر اثر عوامل زیر ایجاد می شوند:

–    گرم‌شدن اتمسفر توسط خورشید
–    گردش زمین
–    عوارض نامسطح بودن زمین

انواع بادها

–    بادهای محلی: بادهایی که در یک منطقه خاصی جریان دارند. این بادها منطقه کوچکی را در برگرفته و معمولاً منحصر به لایه‌های بسیار پایین اتمسفر است.

–    بادهای موسمی: کلمه موسم دارای ریشه عربی است و به معنی فصل است. به بادهایی که در فصول متضاد سال با جهات مخالف می‌وزند موسمی‌ها گفته می‌‌شود. بادهایی که به خاطر گرم شدن سطح خشکی‌ها در تابستان و برعکس سرد شدن آن در تابستان به وقوع می‌پیوندند. این بادها در زمستان، به صورت جریان سردی از خشکی به دریا و در تابستان به صورت جریان هوای مرطوب و گرمی از دریا به خشکی می‌وزند.

–    بادهای آلیزه (تجارتی) : این بادها در نیمکره‌های شمالی و جنوبی به ترتیب از شمال‌شرقی به جنوب‌غربی و از جنوب‌شرقی به شمال‌غربی در حال وزشند. جریان این بادها به‌صورت دائمی است.

 

2

 

–    بادهای غربی: در گستره جهانی اغلب در عرض های میانه و بین حدود ۳۵ تا ۶۵ درجه عرض جغرافیایی و یا به عبارت دیگر از پر فشار جنب حاره به مناطق کم فشار جنب قطب شیوع دارند.

–    نسیم دریا و خشکی: این بادها حاصل تفاوت روزانه درجه حرارت بین دریاها و خشکی‌ها است. به هنگام روز، میزان فشار هوای دریاها در مقایسه با خشکی‌های همجوار به علت پایین بودن نسبی درجه حرارت بیشتر است از این رو جریان هوایی از طرف دریا به طرف خشکی برقرار می‌شود و شب هنگام خشکی‌ها سرد شده و به علت افزایش فشار هوای سطوح آنها جریان بادی از خشکی به سوی دریا می‌وزد.

–    بادهای کوه و دره: این بادها در اتمسفر آزاد، در نتیجه تفاوت گرمای حاصله بین دره‌ها و دشت‌ها که منجر به اختلاف فشار بین نواحی یاد شده می‌شود، بوجود می‌آیند.

–    فون (Foehn) : باد گرم و خشکی است که در سمت پشت به باد یک پشته کوهستانی بروز می‌کند و این نام منشاء خود را از آلپ گرفته است. زمانی که هوای نسبتاً مرطوبی بر پشته کوهی صعود می‌کند سرد شده، تراکم حاصل از این امر به صورت بارندگی در جهت رو به باد ظاهر می‌شود و چنانچه در ارتفاعات ذخیره‌ایی از هوای سرد انباشته نباشد جریان هوا ضمن گذر از پشته کوهستانی به تدریج در شرایط بی ‌در رو، در داخله پشت به باد گرم و خشک می‌شود. به طور کلی، در زمان جریان این باد، میزان نم نسبی به طور ناگهانی پایین می‌آید و بارندگی قطع می‌شود.

جالب است بدانیم که سرعت باد در روزها از شب‌ها بیشتر است. سرعت باد با بادسنج که انواع مختلفی دارد اندازه‌گیری می‌شود و جهت آن را هم می‌توان با بادنما مشخص کرد. ممکن است سرعت متوسط باد از یک سال تا سال بعد در حدود ۲۵ درصد تغییرات داشته باشد؛ و معمولاً سرعت باد در زمستان بیشتر از تابستان است و هر چه ارتفاع بیشتر می‌شود سرعت باد افزایش‌یافته و حرکت آن یکنواخت‌تر و دائمی‌تر است. درنتیجه توانی که می‌توان از آن به دستاورد بیشتر خواهد بود.

بادها را از نظر نیرو و سرعت می‌توان به‌صورت زیر تقسیم‌بندی کرد:

–    سرعت باد تا ۱۱ کیلومتر در ساعت، در این حالت هوا دارای حرکت آرامی است و برگ‌ها به‌صورت آهسته حرکت می‌کنند.

–    سرعت باد از ۱۲ کیلومتر در ساعت تا ۲۹ کیلومتر در ساعت، در این حالت باد متوسط است و شاخه‌های کوچک درخت‌ها به حرکت در می‌آیند.

–    سرعت باد از ۳۰ کیلومتر در ساعت تا ۵۰ کیلومتر در ساعت، باد نسبتاً قوی محسوب می‌شود و درختان کوچک و شاخه‌های بزرگ حرکت داده می‌شوند و اشیاء سبک در سطح زمین جابجا می‌شوند.

–    سرعت باد از ۵۱ کیلومتر تا ۸۷ کیلومتر در ساعت، در این حالت طوفان می‌شود همه درختان تکان می‌خورند شاخه‌ها می‌شکنند و دودکش‌ها از محل خود جدا می‌شوند.

–    سرعت باد از ۸۸ کیلومتر تا ۱۱۸ کیلومتر در ساعت، در این موقع طوفان شدید اتفاق می‌افتد درخت‌ها از ریشه کنده می‌شوند و باعث خرابی می‌شود.

پتانسیل انرژی بادی در ایران

در ایران با توجه به وجود مناطق بادخیز، بستر مناسبی جهت گسترش بهره برداری از توربین های بادی فراهم می باشد. طبق اطلس بادی تهیه شده و بر اساس اطلاعات دریافتی از ۶۰ ایستگاه و در مناطق مختلف کشور، میزان ظرفیت اسمی سایتها در حدود ۶۰۰۰۰ مگاوات می باشد. بر پایه پیش‌بینی های صورت گرفته، میزان انرژی قابل استحصال بادی کشور از لحاظ اقتصادی بالغ بر ۱۸۰۰۰ مگاوات تخمین زده می شود که موید پتانسیل قابل توجه کشور در زمینه احداث نیروگاههای بادی و همچنین اقتصادی بودن سرمایه گذاری در صنعت انرژی بادی می باشد.

مزارع بادی

معمولاً به چندین توربین بادی متمرکز در فضای وسیعی که با محاسباتی کنار هم قرار میگیرند و جهت تامین انرژی که از طریق شبکه برق توزیع می شود طراحی شده اند مزارع بادی گفته می شود.

 

4

 

ظرفیت توربین های بادی نصب شده در دنیا به بیش از ۷۴۲۲۳ مگا وات رسیده است و کشورهای آلمان، اسپانیا و امریکا حائز رتبه اول تا سوم نصب بیشترین توربین های بادی در دنیا هستند کشور ما به لحاظ شمار مناطق باد خیز رتبه اول را بین کشورهای منطقه بخود اختصاص داده است . منجیل گیلان، دیزباد و بینالود خراسان رضوی و جرندق قزوین و برخی مناطق دیگر از مناطق بادخیز شناخته شده ایران هستند.

مشخصه نیروگاه‌های بادی

انرژی باد یک انرژی تجدید پذیر و پاک است. ولی همان‌طور که می‌دانیم باد همیشگی نیست یعنی در طول روز میزان آن متغیر است همچنین در طی فصول مختلف هم متغیر است؛ بنابراین انرژی به‌دست‌آمده از آن متغیر خواهد بود. به همین منظور معمولاً توربین‌های بادی به شبکه وصل می‌شوند و انرژی تولیدی را به شبکه تزریق می‌کنند. در مواقعی که انرژی تولیدی کم باشد منابع تولیدی با سوخت فسیلی آن را جبران می‌کنند اگر درجایی باشیم که به شبکه متصل نیست باید از منابع ذخیره کننده انرژی مانند باطری استفاده کنیم تا در نبود و یا ضعیف بودن باد بتوانیم از آن برای تأمین انرژی استفاده کنیم. به خاطر طبیعت متغیر بودن باد معمولاً توربین‌ها با ۲۵ تا ۳۵ درصد ظرفیت نامی خودشان کار می‌کنند. در حدود سه درصد از زمان کارشان را هم برای تعمیر و نگهداری متوقف خواهند بود. البته درصورتی‌که دانش تعمیرات و نگهداری در اختیار بهره‌بردار قرارگرفته باشد.

مزایای بهره برداری از انرژی باد

انرژی باد نیز مانند سایر منابع انرژی تجدیدپذیر از ویژگی ها و مزایای بالاتری نسبت به سایر منابع انرژی برخوردار است اهم این مزایا عبارت است از:

–    عدم نیاز توربین های بادی به سوخت که در نتیجه از مصرف سوخت های فسیلی کاسته میشود
–    رایگان بودن انرژی باد
–    ایجاد اشتغال مفید در داخل کشور
–    توانائی تامین بخشی از انرژی برق
–    کمتربودن نسبی قیمت انرژی حاصل از باد نسبت به انرژی های فسیلی
–    کمتر بودن هزینه های سرمایه گذاری انرژی باد در بلند مدت
–    تنوع بخشیدن به منابع انرژی و ایجاد سیستم پایدار انرزی
–    قدرت مانور زیاد جهت بهره برداری در هر ظرفیت و اندازه از چند وات تا چندین مگاوات
–    عدم نیاز به آب و زمین زیاد برای نصب
–    نداشتن الودگی محیط زیست نسبت به سوخت های فسیلی

معایب و محدودیتهای انرژی باد

نیروی باد غیر قابل ارسال است لذا همین مسئله باعث می شود در نام بردن آن به عنوان ابتدایی ترین تهیه کننده انرژی شک و تردید ایجاد شود. انرژی باد بستگی به نحوه وزش باد در مناطق بادگیر دارد پس یکی از منابع ناپایدار است و هنگامی که برق موردنیاز است، به صورت دائمی نمی‌وزد . انرژی باد را نمی‌توان ذخیره کرد (مگر اینکه از باطری‌هایی برای ذخیره انرژی، استفاده شود) و همچنین نمی‌توان همه بادها را جمع کرد تا جوابگوی برنامه‌های زمانی نیاز به برق باشند.

تولید باد به فاکتورهای متعددی نظیر سرعت باد و رفتار توربین ها دارد. برخی منتقدان بر این باورند که انرژی باد در مواردی که تقاضا بالاست، پیشنهاد مناسبی نیست.

 

3

 

میزان انرژی تولیدشده به‌وسیله باد می‌تواند به‌شدت متغیر باشد. تغییرات آب و هوایی فصلی و سالیانه موجب این تغییرات هستند. از طرفی در شبکه تعادل بین تولید و مصرف تعیین‌کننده میزان پایداری شبکه خواهند بود. حال اگر یک منبع تولید متغیر داشته باشیم که برخلاف نیروگاه‌های فسیلی تولید آن یکنواخت نیست. ممکن است مشکلات زیادی برای شبکه ایجاد شود برای همین باید نیروگاه‌های بادی به‌طور زیاد و در مناطق مختلف به شبکه وصل باشند تا باهم پوشانی هم انرژی پایداری تولید نمایند همچنین ناچاریم تا از منابع ذخیره‌ساز انرژی استفاده کنیم تا پایداری تضمین‌شده‌ای را برای ما ایجاد نمایند. به همین خاطر نیاز به هزینه‌های نظارتی بیشتر و دقیق‌تر خواهیم داشت؛ و مبحث شبکه‌های هوشمند یک ضرورت خواهد بود.

برای کارکرد خوب نیروگاه‌های بادی، درختان نزدیک نیروگاه باید بریده شوند که این امر بر زندگی حیات وحش اثر منفی دارد. سر و صدای نیروگاه‌های بادی نیز بسیار زیاد است و صدای ایجاد‌شده توسط پره‌های روتور و اثرات بصری از مشکلات آنها هستند و همچنین گاهی اوقات پرندگان با پرواز کردن به سمت روتور این توربین‌ها و در نتیجه برخورد با آن کشته می‌شوند.  به هم دلیل معمولاً این نیروگاه‌ها را نمی‌توان در نزدیک محیط‌های مسکونی بنا کرد.

مکان‌های بادخیز خوب، غالباً در مناطق دورافتاده واقع شده‌اند که از شهرهایی که نیازمند برق می‌باشند فاصله بسیار دارند، البته ممکن است که زمین های مناسب و بادخیزی نیز در نزدیکی مناطق نیازمند انرژی وجود داشته باشد، اما استفاده های بهتر و با ارزشتری از آن زمین بعمل آید، نباید فراموش کرد که بهره برداری از زمین های با ارزش حومه شهرهای بزرگ به علت کاربردهای فراوانی که این زمین ها دارند، برای ایجاد نیروگاه بادی مقرون به صرفه نیست.

در پایان می‌توان گفت بازار نیروگاه‌های بادی در ایران رو به شکوفایی است و ورود به این بازار می‌تواند آینده خوبی را در دراز مدت برای سرمایه گذاران تضمین کند. بنابراین اگر به ایران به صورت پایگاهی برای تولید تجهیزات و تامین نیروی انسانی متخصص نگریسته شود بازارهای کشورهای منطقه می‌توانند مورد توجه قرار گیرند.

 

سمیه حسنی، کارشناس ارشد مهندسی مکانیک somayehasani@yahoo.com

سمیه حسنی، کارشناس ارشد مهندسی مکانیک
somayehasani@yahoo.com

 

 

 

پاسخی بگذارید

Time limit is exhausted. Please reload CAPTCHA.

مجتمع فنی تهران شعبه البرز
آخرین اخبار
n82766242-72057502
بررسی آخرین وضعیت کالاهای اساسی البرز
آتش سوزی
انفجار گاز شهری در مهرشهر کرج
636368545600852401
دختری که ۱۱ بار زبان مار کبرا را بوسید! +عکس
636408861529314866
پرسپولیس رضایت ریزه اسپور را گرفت
دستگیری
گفتگو با مردی که سرباز نیروی انتظامی را به آتش کشید
n82766028-72057081
تشییع با شکوه پیکر پاک سرباز فداکار در کرج
برای صبحانه سراغ این ماده لبنی نروید
برای صبحانه سراغ این ماده لبنی نروید
مرسدس‌بنز با CLS جدید جاده‌ها را در نوردید +عکس
مرسدس بنز با CLS جدید جاده‌ها را در نوردید
Bitcoin-Article
قیمت بیت کوین به مرز ۱۸ هزار دلار رسید! + نمودار
پهلوان علیرضا کریمی خادم حرم امام رضا (ع) شد
پهلوان علیرضا کریمی خادم حرم امام رضا (ع) شد
کره جنوبی در ایران بیمارستان می‌سازد
کره ای ها در ایران بیمارستان می‌سازد
لیموزین جان اف کندی در موزه فورد +عکس
لیموزین جان اف کندی در موزه فورد +عکس
بهترین گوشی‌های پرچمدار اقتصادی موجود در بازار (آذر 1396) +عکس
بهترین گوشی‌های پرچمدار اقتصادی موجود در بازار «آذر ۱۳۹۶» + عکس
فیل سواری ستاره ثروتمند و مشهور در تایلند +عکس
فیل سواری ستاره ثروتمند و مشهور در تایلند + عکس
سود و زیان فـلفـل و غذای تنـد/کدام فلفل‌ها خاصیت بیشتری دارند؟
سود و زیان فـلفـل و غذای تنـد/ کدام فلفل‌ها خاصیت بیشتری دارند؟
کری‌خوانی غول‌های خودروسازی
کری خوانی غول‌های ماشینسازی
636490968911516464
صف برای خرید خارگیل!
تناقض های رونالدو در ابوظبی: تا پایان عمر در رئال می مانم
تناقض های رونالدو در ابوظبی: تا پایان عمر در رئال می مانم
احتمال بچه دار شدن در بیماران مبتلا به سندرم داون
احتمال بچه دار شدن در بیماران مبتلا به سندرم داون
آیا بوی نویی خودرو‌ها سمی است؟
آیا بوی نویی ماشین‌ها سمی است؟
%u0637%u0631%u0627%u062D%u06CC %u0633%u0627%u06CC%u062A
طراحی سایتسئوفروش ویلا و اجاره ویلاسرویس و تعمیر کولر گازیاجاره ویلافروش ویلا