باد، انرژی تجدید پذیروپاک

جهان به سرعت رشد می کند، و نیاز بشر به انرژی روز افزون می شود، لذا باید توانایی های علمی و کاری خود را به میدان بیاوریم تا بتوانیم انرژی های تجدید پذیر را جایگزین انرژی های امروزی کنیم و در عرصه خود کفایی گام هایی مصمم برداریم. یکی از این انرژی ها که می توان پایه ها ی خودکفایی جامعه را بر آن قرار داد انرژی باد است که در ذیل به توضیح آن می پردازیم:
تابش نور خورشید ، در عرض های مختلف کره زمین موجب تغییراتی در فشار و دمای هوا می شودو درنتیجه باد به وجود می آید. در مناطق گرمسیری، تابش نور خورشید سبب افزایش حرارت محیط می گردد و در مناطق قطبی افت درجه حرارت به وجود می آید. اتمسفر کره به وسیله چرخش زمین حول محور خود که از قطبین زمین عبور می کند، گرما را از مناطق گرمسیر به مناطق قطبی انتقال می دهد. در مقیاس جهانی این جریانات اتمسفری به صورت یک عامل مهم انتقال گرما عمل می نماید. علاوه بر عوامل فوق، عوامل دیگری مانند مشخصات توپوگرافی محل و تغییرات فصلی دما، توزیع انرژی باد را تغییر می دهند. برای مثال اختلاف ظرفیت گرمایی بین زمین و آب دریا در ساحل، ایجاد نسیم دریایی می کند، و در دره ها، و کوهستان ها فرآیند مشابهی منجر به ایجاد باد های محلی می شود.
انرژی بادی، مانند سایر منابع انرژی تجدید پذیر در نقاط مختلف کره زمین وجود دارد، این انرژی قبل از انقلاب صنعتی به عنوان یک منبع انرژی مورد استفاده قرار می گرفت، مانند بادبان کشتی ها و آسیاب های بادی. در طی انقلاب صنعتی سوخت های فسیلی به دلیل فراوانی، ارزانی و به ویژه قابلیت حمل بودن، جای انرژی بادی را گرفت. بحران نفتی سال ۱۹۷۳ میلادی سبب شد تا دوباره به انرژی بادی فکر کنند، و با طرح های هر روز نوین تر، برق تولید کنند. در سال های اخیر با نگرش های نو به جهان و مشکلات زیست محیطی و مسئله تغییر آب و هوای کره زمین، به سبب استفاده زیاد از حد انرژی های فسیلی، استفاده از انرژی بادی را افزایش داده است. از سال ۱۹۷۵ میلادی پیشرفت های زیادی، در زمینه توربین های بادی مولد برق بدست آمده است. در سال ۱۹۸۰ با اتصال توربین های بادی مولد برق به شبکه، اولین بازار چند مگاواتی انرژی بادی در کالیفرنیا بوجود آمد. در پایان سال ۱۹۹۰، ظرفیت توربین های بادی مولد برق متصل به شبکه در جهان به حدود، ۲۰۰۰ مگا وات که با تولید سالانه به GWh 3200 رسید، که تماما ًمربوط به آمریکا و دانمارک بوده است. در این زمان کشورهای هلند، آلمان، انگلستان، ایتالیا و هندوستان برنامه ملی خود را برای استفاده از انرژی بادی آغاز کردند. به تدریج با پیشرفت فناوری، هزینه تولید انرژی با توربین های بادی کاهش یافته است، با این همه استفاده همه جانبه از سیستم های مولد برق بادی هنوز آغاز نشده است.
در ایران برای بهره برداری از انرژی باد کارهایی صورت گرفته است، توربین های باد ایران ساخت شرکت صبا نیرو می باشند، که تنها کارخانه تولید و مونتاژ کننده تمامی قطعات توربین باد در ایران است، در منجیل رودبار و بینالود نیشابور تعدادی توربین باد نصب و مورد بهره برداری قرار گرفته است. این توربین ها به بلندای ۴۰ تا ۶۰ متر می باشند، هر کدام می توانند ۲۵۰ تا ۶۶۰ کیلو وات کهربا تولید نمایند، و فقط برای بهره برداری در شبکه برق و یا شهرک های صنعتی باشند. البته هنوز بسیاری از مواد و لوازم مورد نیاز آن از خارج و به ویژه کشور دانمارک وارد می شود.
یکی از کار برد های انرژی بادی پمپ کردن آب است، در دهه ۶۰-۱۹۵۰ که پمپ های موتوری به بازار عرضه شدند، به سبب کاهش قیمت انرژی های فسیلی، کاهش ناگهانی در مورد استفاده از پمپ های بادی به وجود آمد. در حال حاضر پمپ های بادی به طور عمده در چین، آفریقای جنوبی، آرژانتین و آمریکا به کار مشغولند. پمپ های آب بادی به وسیله توربین های پُرپره کلاسیک با دور کم و ترک بالا کار می کنند. به طور کلی در مورد استفاده از انرژی بادی، تأکید بر توربین های بادی مولد برق برای اتصال به شبکه خواهد بود، زیرا این کاربرد انرژی بادی می تواند سهم مهمی در تأمین برق مصرفی جهان داشته باشد. تخمین زده می شود در سال ۲۰۲۰ میلادی سهم انرژی جهان با قدرت مجموع، توربین های بادی GW 180 حدود TWh375 در سال باشد. در قالب ضرورت های زیست محیطی، این سهم ممکن است در سال ۲۰۲۰ به حدود TWh 900 با قدرت، مجموع توربین های بادی GW 470 افزایش یابد. استعداد نهایی انرژی بادی به عنوان یک منبع انرژی دراز مدت، تقریباً دو برابر مصرف انرژی فعلی جهان تخمین زده می شود.
ذخیره کردن انرژی
در مولد های بادی، باید روشی ابداع شود که انرژی تولید شده را در فواصلی از زمان که باد نمی وزد ذخیره کند، به عبارت دیگر جریان متغییر باد را به یک منبع ثابت و مداوم انرژی مبدل سازد. در وضع فعلی، ذخیره کردن انرژی بادی از طریق استفاده از باتری های مخصوصی که به تعداد زیاد به هم اتصال داده شده اند صورت می گیرد. روش دیگر این است که نیروی برق تولید شده به وسیله آسیاب بادی، برای تجزیه آب الکتریکی به دو جزء اکسیژن و هیدروژن و انبار کردن آن ها به کار می رود. مخلوطی از این دو گاز یک منبع انرژی هنگام احتراق است، که می توان در هر موقع از آن استفاده کرد. سرانجام ممکن است برق به دست آمده از نیروی باد را در مواقعی که مازاد بر مصرف باشد، برای گرم کردن آب شوفاژ و یا حمام منازل به کار گرفت.
انواع توربین های بادی:
* توربین هایی، که دارای روتوری با محور قائم هستند.
* توربین هایی، که دارای روتوری با محور افقی هستند.
انتخاب توربین های بادی
برای انتخاب توربین بادی در یک ناحیه، لازم است مشخصات باد حداقل برای مدت ۵ سال متوالی در دست باشد، البته داشتن این اطلاعات برای سازنده آن به دلیل سرمایه زیاد راه اندازی مهم است. برای انتخاب یک توربین بادی باید نکاتی مد نظر باشد، از جمله، برآورد مقدماتی قدرت توربین بادی مورد نیاز با دقت کافی، برآورد انرژی مورد نیاز و برآورد نهایی قیمت و نصب آن در محل.
اجزای اصلی توربین های بادی
چنانکه می دانیم، هر دو نوع توربین های بادی با محور افقی (HAWT) و توربین های بادی با محور عمودی (VAWT) نوع داریوس، با نیروی برای آیرو دینامیکی به حرکت درآمده و تولید انرژی می کنند. توربین های بادی با محور افقی معمولی ترین واحد هایی هستند که ساخته می شوند. توربین های بادی با محور عمودی از نوع آسیاب های بادی قدیم برای آرد کردن غلات، اولین بار توسط ایرانیان حدود۲۰۰ ق.م، ساخته شده است. دو نوع توربین های بادی فوق، از قسمت های زیر تشکیل شده است:
۱ ــ روتور یا قسمت گردان شامل مجموع پره ها، شافت و توپی،
۲ ــ سیستم محرکه شامل جعبه دنده، ژنراتور برق و مکانیزم ترمز،
۳ ــ برج نگاهدارنده سیستم موتور،
۴ ــ سیستم های کنترل و ایمنی،
۵ ــ سایر قسمت ها شامل اتصال های برقی ، سازه ای و خدماتی،
امروزه توربین های بادی، با توان kw 500-250 با قطر ۳۵- ۲۵ متر به طور تجاری، در دسترس است، توربین های بادی با محور افقی رو به جهت باد، برای تولید برق اغلب ۲ یا ۳ پره ای هستند. توربین های با محور عمودی اغلب با دو پره ساخته می شوند. پره ها را می توان از فایبر گلاس تقویت شده با پلی استر، چوب چند لایه، آلومینیم یا فولاد ساخت. پره های از نوع فایبر گلاس تقویت شده با پلی استر سبک بوده و نیروی وزن کمتری را بر یاتاقان ها وارد می کنند. پره های چوبی چند لایه، به سبب مقاومت خوب چوب در مقابل خستگی امتحان خوبی داده اند. بیشتر سازندگان توربین های بادی، با محور عمودی از پره های آلومینیومی تقویت شده استفاده می کنند
http://www.ravid3.blogfa.com