مرکز دانلود خلاصه کتاب و جزوات دانشگاهی

فهرست مطالب

عنوان صفحه

انرژي باد. 1

مقدمه. 1

بيان مسئله. 1

كلياتي درباره انرژي باد. 2

1) انرژي باد 2

2) تاريخچه استفاده از انرژي باد. 3

3) منشأ باد 3

4) توزيع جهاني باد. 4

5) اندازه گيري پتانسيل انرژي باد. 4

6) قدرت باد 5

7) روند تحولات تكنولوژي.. 5

8) آينده انرژي باد در ايران.. 5

پتانسيل سنجي سطحي انرژي باد. 6

1) پتانسيل سنجي چيست؟. 6

2) باد سنج ها و انواع آن.. 6

3) پتانسيل باد در ايران.. 6

استحصال انرژي از باد توسط توربين هاي بادي.. 7

1) انرژي باد و توربين هاي بادي.. 7

2) انواع توربين هاي بادي.. 7

3) انواع كاربردي توربين هاي بادي.. 7

4) توربين هاي بادي و ذخيره انرژي.. 7

پيشينه پژوهش.... 7

فرضيه و سوالهاي پژوهشي.. 8

موقعيت جغرافيايي.. 8

ارزش اهميت پژوهش.... 8

نتيجه گيري.. 9

منابع.. 10

 

انرژي باد:

مقدمه:

انرژي باد يكي از انواع اصلي انرژي هاي تجديد پذير مي باشدكه از دير باز ذهن بشر را به خود معطوف كرده بود به طوري كه وي همواره فكر كاربرد اين انرژي درصنعت بوده است. در شرايط كنوني توجيه پذير اقتصادي انرژي باد در مقايسه با ساير منابع انرژي هاي نو پرداختن به انرژي باد امري حياتي و ضروري است.

استفاده از انرژي باد در درجه اول موجب صرفه جويي فرآورده هاي نفتي به عنوان سوخت مي شود و در درجه دوم تولي الكتريسيته از اين انرژي فاقد هر گونه آلودگي زيست محيطي بوده و در نتيجه مسير براي نيل به توسعه پايدار اقتصادي، اجتماعي فراهم مي گردد.

انرژي باد نظير ساير منابع انرژي تجديد پذير از نظر جغرافياي گسترده و در عين حال به صورت پراكنده و غير متمركز و هميشه در دسترس مي باشد. انرژي باد طبيعي نوساني و متناوب داشته و وزش دائمي ندارد.

هزاران سال است كه انسان با استفاده از آسيابهاي بادي، تنها جز بسيار كوچكي از آن استفاده مي كند به طور كلي با استفاده از انرژي باد، به عنوان يك منبع انرژي در دراز مدت مي توان دو برابر مصرف انرژي الكتريكي فعلي جهان را تامين كرد.

بيان مسئله:

گسترش روز افزون نياز به انرژي و محدوديت منابع فسيلي افزايش آلودگي محيط زيست ناشي از سوزاندن اين منابع بحث گرم شدن هوا و اثرات پديده گل خانه اي ريزش بارانهاي اسيدي و ضرورت متعادل نمودن نشر CO₂ همگي لزوم صرفه جويي در مصرف سوختهاي فسيلي و توجه مضاعف به استفاده از منابع انرژي تجديد پذير را ايجاد مي كند اين انرژي تا پيش از انقلاب صنعتي به عنوان يك منبع انرژي به طور گسترده مورد بهره برداري قرار مي گرفت ولي در دوران انقلاب صنعتي، استفاده از سوختهاي فسيلي بدليل ارزاني و قابليت اطمينان بالا، جايگزين انرژي باد شد. در اين دوره توربين هاي بادي قديمي ديگر از نظر اقتصادي قابل رقابت با بازار انرژي هاي نفت گاز نبودند. در بين انرژي هاي تجديد پذير انرژي باد يكي از اقتصادي ترين روش هاي توليد برق است كه آلودگي محيط زيست را در پي نداشته و پايان ناپذير مي باشد. طبق آمار موجود توليد هر كيلو وات ساعت انرژي الكتريكي از باد مي تواند از انتشار حدود يك كيلوگرم CO₂ در مقايسه با نيروگاههاي سوخت فسيلي جلوگيري كند. به طور كلي با جايگزيني انرژي برق بادي بجاي انرژي برق توليدي از نيروگاههاي سوخت فسيلي مي توان از انتشار گازهاي گل خانه اي كاست.

كلياتي درباره انرژي باد:

1) انرژي باد:

در سال 1973 د 1978 دو كشور بزرگ نفتي ضربه بزرگي به اقتصاد انرژي هاي حاصل از نفت و گاز وارد آورد. به اين ترتيب هزينه انرژي توليد شده بوسيله توربين هاي بادي، در مقايسه با نرخ جهاني قيمت انرژي بهبود يافت. پس از آن مراكز و موسسات تحقيقاتي و آزمايشگاهي متعددي در سراسر دينا به بررسي تكنولوژي هاي مختلف جهت استفاده از انرژي باد به عنوان يك منبع بزرگ انرژي پرداختند و اين بحران باعث ايجاد تمايلات جديدي در زمينه كاربرد تكنولوژي انرژي باد جهت توليد برق متصل به شبكه پمپاژ آب و تامين انرژي الكتريكي نواحي دور افتاده شد. در سال 1980 اولين توربين برق بادي متصل به شبكه سراسري نصب گرديد. بعد از مدت كوتاهي اولين مزرعه برق بادي چند مگاواتي در آمريكا نصب و به بهره برداري رسيد. در حال حاضر توربين هاي بادي از كارآيي و قابليت اطمينان بيشتري در مقايسه با 15 سال پيش برخوردارند. به طور كلي با استفاده از انرژي باد، به عنوان يك منبع انرژي در طولاني مدت مي توان دو برابر مصرف انرژي الكتريكي فعلي جهان را تامين كرد.

 

 

2) تاريخچه استفاده از انرژي باد:

بشر از زمانهاي بسيار دور بر نيروي لايزال باد پي برده وسالها بود كه از اين انرژي براي به حركت در آوردن كشتي ها و آسيابهاي بادي بهره مي گرفت. طي ساليان دراز ثابت شده است كه مي توان انرژي باد را به انرژي مكانيكي و يا الكتريكي تبديل كرد و مورد استفاده قرار داد و منابع تاريخي نشان مي دهند كه ساختار آسيابها در ايران، عراق، مصر و چين قدمت باستاني داشته و در اين تمدنها از آسياباي بادي براي خرد كردن دانه ها و پمپاژ آب استفاده مي شده است. ايرانيان اولين كساني بودند كه در حدود 200 سال قبل از ميلاد ميسح براي آرد كردن غلات از آسيابهاي بادي با محور قائم استفاده كردند. از استانهاي داراي قدمت كاربرد انرژي باد مي توان به سيستان، كرمان، اصفهان و يزد اشاره نمود كه در اين مكانها در زمانهاي قديم براي خنك كردن منازل از كانالهاي مخصوص جهت هدايت باد استفاده مي كردند. بعد از ايران كشورهاي عربي و اروپايي پي به قدرت باد در تبديل انرژي بردند.

3) منشأ باد:

هنگامي كه تابش خورشيد به طور نامساوي به سطوح ناهموار زمين مي رسد سبب ايجاد تغييرات در دما و فشار مي گردد و در اثر اين تغييرات باد بوجود مي آيد. همچنين اتمسفر كرده زمين به دليل حركت وضعي زمين، گرما را از مناطق گرميسري به مناطق قطبي انتقال مي دهد كه اين امر باعث بوجودآمدن باد مي گردد. جريانات اقيانوسي به صورت مشابه عمل كرده و عامل 30% انتقال حرارت كلي در جهان مي باشند. در مقياس جهاني كه اين جريانات اتمسفري به صورت يك عامل قوي جهت انتقال حرارت و گرما عمل مي نمايند. دوران كره زمين نيز مي تواند در برقراري الگوهاي نيمه دائم جريانات (سياره اي) در اتمسفر انرژي مضاعف ايجاد كند.

 

توزيع جهاني باد

4) توزيع جهاني باد:

به طور كلي جريان باد در جهان داراي دو نوع توزيع مي باشد.

الف- جريان چرخشي هالي (Hadly):بين عرضهاي جغرافيايي 30 شمالي و 30 جنوبي، هواي گرم شده در استوا به بالاصعود كرده و هواي سردتري كه از شمال و جنوب مي آيد جايگزين آن مي شود. اين جريان را چرخش هادلي مي نامند. معمولاً در اين عرض هاي جغرافيايي نواحي بياباني مانند صحرا قرار دارند.

ب- جريان چرخشي و اسبي (Rossby): بين عرضهاي جغرافيايي 30 درجه شمالي (جنوبي) و 70 درجه شمالي (جنوبي) عمدتاً بادهاي غربي در جريان هستند. اين بادها تشكيل يك چرخش موجي را مي دهند و هواي گرم سرد را به جنوب و هواي گرم را به شمال انتقال مي دهند. اين الگو را جريان اسبي مي گويند.

5) اندازه گيري پتانسيل انرژي باد:

پتانسيل مربوط به منابع باد به طور كلي به 5 دسته تقسيم مي شود:

الف- پتانسيل هوا شناسي: بيانگر منبع انرژي باد در دسترس مي باشد.

ب- پتانسيل محلي: بر مبناي پتانسيل هواشناسي بنا شده ولي محدود به محل هايي است كه براي توليد انرژي در دسترس هستند.

ج- پتانسيل فني: باد در نظر گرفتن نوع تكنولوژي (كارايي، اندازه، توربين) از پتانسيل محلي محاسبه مي شود.

د- پتانسيل اقتصادي: به صورت اقتصادي و براساس سياست هاي اقتصادي قابل تحقيق و اجراست.

ر- پتانسيل اجرايي: با در نظر گرفتن محدوديت ها و عوامل تشويقي براي تعيين ظرفيت توربين هاي بادي در يك محدوده زماني خاص تعيين مي شود.

6) قدرت باد:

انرژي جنبشي باد همواره متناسب با توان دوم سرعت باد است. هنگامي كه باد به يك سطح برخورد مي كند انرژي جنبشي از آن به فشار (نيرو) روي آن سطح تبديل مي شود. حاصلضرب نيروي باد در سرعت باد مساوي قدرت باد مي شود نيروي باد متناسب با مربع سرعت باد است پس قدرت باد متناسب با مكعب سرعت باد خواهد بود هر چه سرعت باد بيشتر باشد قدرت آن بيشتر خواهد بود. اگر سرعت باد دو برابر شود قدرت آن 8 برابر مي شود.

7) روند تحولات تكنولوژي:

انرژي باد در سالهاي اخير بزرگترين شركت هاي سازنده توربين هاي بادي در جهان در حال حاضر شركت پتاس، شركت انركون و شركت NEG مايكون هستند كه به ترتيب 3/23، 6/14، 4/12 درصد از بازار جهان را در اختيار دارند.

8) آينده انرژي باد در ايران:

در مورد دورنماي آينده اقتصادي استفاده از انرژي باد در ايران بايد گفت استفاده از اين انرژي موجب صرفه جويي فرآورده هاي نفتي به عنوان سوخت مي شود. استفاده از انرژي باد در ايران علاوه بر عمران و آباداني موجبات ايجاد مشاغل جديد و بابومي سازي فناوري انرژي باد اقتصاد كشور رشد بيشتري مي يابد.

پتانسيل سنجي سطحي انرژي باد:

1) پتانسيل سنجي چيست؟

در ارزيابي مربوط به پتانسيل سنجي به بررسي عواملي چون فاكتورهاي اقتصادي، آب و هوايي و فاكتورهاي فني و سازماني پرداخته مي شود.

2) باد سنج ها و انواع آن:

براي اندازه گيري سرعت باد در نواحي كه مستعد تشخيص داده مي شوند لازم است كه ايستگاههاي بادسنجي نصب شود. سرعت باد مهمترين عاملي است كه در يك ايستگاه بادسنجي اندازه گيري مي شود. سنسورهاي بادسنجي از نظر ساختاري به دو دسته تقسيم مي شوند: 1- نوع مكانيكي.

2- الكترونيكي يا اولتراسونيك

3) پتانسيل باد در ايران:

حدود 90% خاك ايران در محدوده فلات ايران واقع است. بنابراين كشوري كوهستاني محسوب مي شود. بيش از نيمي از مساحت ايران را كوهها و ارتفاعات و يك چهارم را صحراها و كمتر از يك چهارم را اراضي قابل كشت تشكيل مي دهند. ارتفاع كوههاي شمالي، غربي و جنوبي به قدري زياد است كه از تاثير بادهاي درياي خزر، مديترانه و خليج فارس در نواحي داخلي ايران جلوگيري مي كند. ايران در مسير جريانهاي مهم هوايي زير قرار گرفته است:

الف) جريان مركز فشار آسايي مركزي در زمستان

ب) جريان مركز فشار اقيانوس هند در تابستان

ج) جريان غربي از اقيانوس اطلس و درياي مديترانه مخصوصاً در زمستان

د) جريان شمال غربي در تابستان

استحصال انرژي از باد توسط توربين هاي بادي:

1) انرژي باد و توربين هاي بادي:

از نظر عملكردي در توربين هاي بادي انرژي جنبشي باد به انرژي مكانيكي و سپس به انرژي الكتريكي تبديل مي شود.

2) انواع توربين هاي بادي:

الف) توربين هاي بادي با محور چرخش عمودي

ب) توربين هاي بادي با محور چرخش افقي

3) انواع كاربردي توربين هاي بادي:

الف) كاربردهاي غير نيروگاهي كه شامل پمپ هاي بادي آب كن- كاربرد توربين هاي كوچك به عنوان توليد كننده بوق و شارژ باتري است.

ب) كاربردهاي نيروگاهي كه شامل توربين هاي بادي معتدد- مزارع بادي است.

4) توربين هاي بادي و ذخيره انرژي:

در مولدهاي بادي بايد روشي ابداع شود كه بتوان انرژي توليد شده را در مواقعي كه توليد بيشتر از حد مصرف است را براي استفاده در ساعات اوج مصرف ذخيره كرد. به عبارت ديگر جريان متغير باد را به يك منبع ثابت و هميشگي انرژي تبديل ساخت. امروزه ذخيره كردن انرژي باد از طريق استفاده از باتري خانه ها صورت مي گيرند.

پيشينه پژوهش:

بهره برداري ازانرژي باد توسط توربين هاي بادي تفكر بسياري قديمي است. مثلاً سيستم هاي اوليه انرژي باد در چين باستان و خاور نزديك زمانهاي طولاني به كار گرفته مي شدند. يك دوره نيز در قرن 15 كه فعاليت هاي اقتصادي در اورپا غربي افزايش پيدا كرد از توربين هاي بادي جهت تامين نيروي مكانيكي براي پمپاژ آب و آسياب غلات استفاده مي كردند. امروزه، گستره فعاليت ها و كاربرد توربين هاي بادي طيف وسيعي از صنايع را تحت پوشش قرار مي دهد.

بشر از انرژي باد براي به حركت در آوردن قايق ها و كشتي هاي دبادباني و آسيابهاي بادي استفاده مي كرده است. دركشور ما ايران قابليت ها و پتانسيل هاي مناسبي جهت نصب و راه اندازي توربين هاي برق بادي وجود دارد كه با توجه به توجيه پذيري آن و تحقيقات توسعه و كاربرد اين تكنولوژي چشم انداز روشني را فرا وري سياست گذاران بخش انرژي كشور در اين زمينه قرار داده است.

فرضيه و سوالهاي پژوهشي:

آيا استفاده از انرژي باد در توسعه اقتصادي كشور موثر است؟ بله برق حاصل از آن مي تواند به عنوان يك انرژي پايدار در توسعه اقتصادي، اجتماعي و فرهنگي كشور مورد استفاده قرار گيرد.

موقعيت جغرافيايي:

بيشتر منابع انرژي باد در نواحي ساحلي و كوهستاني واقع شده اند.

دركشور ايران با توجه به مناطق باد خيز، طراحي و ساخت آسيابهاي بادي از 200 سال قبل از ميلاد مسيح راجع بوده و هم اكنون مسير مناسبي براي بهره برداري از توربين هاي بادي فراهم مي باشد.

 

ارزش اهميت پژوهش:

انرژي باد مانند ساير منابع انرژي تجديدپذير از ويژگي ها و مزاياي بالاتري نسبت به ساير منابع انرژي برخوردار است.

1) عدم نياز به توربين هاي بادي به سوخت كه از مصر ف سوختهاي فسيلي مي كاهد.

2) رايگان بودن انرژي باد

3) توانايي تامين بخشي از تقاضاي انرژي برق

4) كمتر بودن نسبي قيمت انرژي حاصل از باد نسبت به انرژي هاي فسيلي

5) كمتر بودن هزينه هاي جاري و هزينه هاي سرمايه گذاري انرژي باد در بلند مدت

6) تنوع بخشيدن به منابع انرژي و ايجاد سيستم پايدار انرژي

7) قدرت مانور زياد جهت بهره برداري در هر ظرفيت و اندازه

8) عدم نياز به آب

9) عدم نياز به زمين زياد براي نصب

10) نداشتن آلودگي محيط زيست نسبت به سوختهاي فسيلي

11) افزايش قابليت اطمينان در توليد انرژي برق

12) ايجاد اشتغال

نتيجه گيري:

با توسعه نگرش هاي زيست محيطي و راهبرد هاي صرفه جويانه دربهره برداري از منابع انرژي هاي تجديد ناپذير استفاده از انرژي با در مقايسه با ساير منابع انرژي مورد استفاده در بسياري از كشورهاي جهان روبه فزوني گذاشته است. در كشورهايي نظير آلمان، دانمارك، اسپانيا، انگلستان، فرانسه و ... توربينهاي بادي بزرگ و كوچك ساخته شده و برنامه هايي جهت استفاده از انرژي باد جهت توليد برق در واحد هايي با توان چند مگاوات مورد مطالعه مي باشد. در بين انرژي هاي تجديد پذير انرژي باد يكي از اقتصادي ترين روشهاي توليد برق است كه آلودگي محيط زيست را در پي نداشته و پايان ناپذير نيز مي باشد.

با جايگزيني انرژي برق بادي به جاي انرژي برق توليدي از نيروگاههاي سوخت فسيلي مي توان از انتشار گازهاي گل خانه اي كاست.

باد يكي از صورتهاي مختلف انرژي حرارت خورشيد است كه داراي يك الگوي جهاني نيمه پيوسته مي باشد. تغييرات سرعت باد، ساعتي، روزانه و فصلي بوده و متاثر از هوا و توپوگرافي سطح زمين مي باشد.

منابع:

1- منابع انرژي تجديد پذير نوين، تاليف، شوراي جهاني انرژي، 1375.

2- بررسي پتانسيل انرژي باد در ايران، تاليف، وزارت نيرو، 1375.

3- انرژي هاي تجديد پذير نوين، تاليف، دكتر محمد تقضي، 1382.

4- تحليل سيستم هاي انرژي دكتر يدالله سبوحي، دانشگاه شريف، 1378.

5- هندبوك، شناخت منبع باد، ترجمه و تاليف: كارشناسان دفتر انرژي باد و امواج رسانا: 1382.

http://daneshjooqom.4kia.ir/