مقالات تخصصي تاسيسات



موضوع مقاله

انرژي باد :

متن :

باد يکي از مظاهر انرژي خورشيدي و همان هواي متحرک است و پيوسته جزء کوچکي از تابش خورشيد که از خارج به اتمسفر مي‌رسد، به انرژي باد تبديل مي‌شود. گرم شدن زمين و جو آن بطور نامساوي سبب توليد جريان‌هاي همرفت (جابجايي) مي‌شود و نيز حرکت نسبي جو نسبت به زمين سبب توليد باد است.

با توجه به اينکه مواد قابل احتراق فسيلي در زمين رو به کاهش است، اخيرا پيشرفت‌هاي زيادي در مورد استفاده از انرژي باد حاصل شده است. انرژي باد اغلب در دسترس بوده و هيچ نوع الودگي بر جاي نمي‌گذارد و مي‌تواند از نظر اقتصادي نيز در دراز مدت قابل مقايسه با ساير منابع انرژي شود. در سال‌هاي اخير کوشش فراواني براي استفاده از انرژي باد بکار رفته و توليد انرژي از باد با استفاده از تکنولوژي پيشرفته در ابعاد بزرگ لازم و ضروري جلوه کرده است.



تاريخچه
احتمالا نخستين ماشين بادي به توسط ايرانيان باستان ساخته شده است و يونانيان براي خرد کردن دانه‌ها و مصري‌ها، رومي‌ها و چيني‌ها براي قايقراني و آبياري از انرژي باد استفاده کرده‌اند. بعدها استفاده ار توربين‌هاي بادي با محور قائم سراسر کشورهاي اسلامي معمول شده و سپس دستگاه‌هاي بادي با محور قائم با ميله‌هاي چوبي توسعه يافت و امروزه نيز ممکن است در برخي از کشورهاي خاورميانه چنين دستگاه‌هايي يافت شوند.

در قرن 13 اين نوع توربين‌ها توسط سربازان صليبي به اروپا برده شد و هلندي‌ها فعاليت زيادي در توسعه دستگاه‌هاي بادي مبذول داشتند، بطوري که در اواسط قرن نوزدهم در حدوود 9 هزار ماشين بادي به منظورهاي گوناگون مورد استفاده قرار مي‌گرفته است. در زمان انقلاب صنعتي در اروپا استقاده از ماشين‌هاي بادي رو به کاهش گذاشت. استفاده از انرژي باد در ايالات متحده از سال 1854 شروع شد. از اين ماشين‌ها بيش‌تر براي بالا کشيدن آب از چاه‌هاي آب و بعدها براي توليد الکتريسيته استفاده شد.

بزرگ‌ترين ماشين بادي در زمان جنگ جهاني دوم توسط آمريکايي‌ها ساخته شد. در شوروي سابق در سال 1931 ماشيني بادي با محور افقي بکار انداختند که انتظار مي‌رفت 100 کيلو وات برق به شبکه بدهد. ارتفاع برج 23 متر و قطر پره‌ها 30.5 متر بود.


باد مخرب است يا مفيد؟
گهگاه توفان‌ها و گردبادهاي سهمگيني در گوشه و کنار جهان پديدار مي‌شود که اگر نيروي آن‌ها بطور صحيح بکار گرفته شود، مي‌تواند به جاي مخرب بودن مفيد واقع شوند. اصول بهره برداري از انرژي باد از نخستين کوشش‌هاي انسان تا کنون تغيير نکرده است. با وزش باد، قايق‌ها و کشتي‌ها به حرکت در مي‌آيند و يا پره آسياب بادي از طريق دنده‌ها گردانده مي‌شود. امروزه مولدهاي الکتريسيته بادي به نحوي طراحي شده‌اند که از حداکثر نيروي باد بهره برداري شود و انرژي باد به جاي آسياب کردن غلات، بوسيله يک ژنراتور توربيني تبديل به الکتريسيته مي‌شود.


مزاياي انرژي بادي
يکي از مزاياي انرژي باد آن است که وزش باد در زمستان‌ها سريع تر است و هنگامي که نياز بيش‌تري به برق داريم، الکتريسيته بيش‌تري توليد مي‌شود. اين انرژي بدون ايجاد آلودگي، داراي منبع انرژي پايان ناپذير و فن آوري آزموده شده است. پيشرفت‌هاي اخير صنعت، همواره سبب کاهش هزينه الکتريسيته توليد شده توسط مولدهاي بادي مي‌باشد؛ اين مبلغ کم‌تر از هزينه الکتريسيته توليد شده توسط زغال سنگ و شکافت هسته‌اي است و از نظر اقتصادي قابل رقابت با ساير موارد مي‌باشد.

همچنين مانند ديگر انرژي‌هاي قابل تجديد و ادامه دار مخالفان زيادي ندارد. بريتانيا داراي موقعيت‌هاي خوبي از نظر منبع باد در اروپا است. دانمارک در مقايسه با انگلستان که فقط 25% درصد الکتريسيته مورد نياز خود را از نيروي باد تأمين مي‌کند، 3.7 درصد (600 ميليون وات) الکتريسيته مورد نياز را از انرژي باد تهيه مي‌کند؛ در صورتي که منبع باد انگلستان 28 برابر بيش از دانمارک است.


ناکارآمدي‌هاي انرژي بادي
گفته مي‌شود که يکي از بزرگ‌ترين موانع بهره برداري از نيروي باد در بريتانيا، مسأله‌ي تأثير زيست محيطي آن است. بسياري از مردم مي‌گويند مولدهاي بادي از نظر ظاهري ناخوشايند بوده و پر سر و صدا مي‌باشند؛ بخصوص چون در نواحي زيباي خارج از مناطق شهري قرار دارند. اما بايد گفت مولدي که سوخت آن زغال سنگ است، مسلما پر سر و صداتر و زشت‌تر از دکل‌هاي آسياب بادي خواهد بود. صداي متوالي توربين‌هاي دکل‌هاي آسياب بادي براي کساني که در نزديکي آن‌ها مي‌باشند، يک موضوع مهم به شمار مي‌رود. اکنون صداي اين مولدها به کمک فناوري چرخ دنده‌ها و توربين‌هاي سه تيغه‌اي قابل کنترل مي‌باشد.

نيروگاه ساحلي
يک راه پيشگيري از شکايات مذکور، بنا کردن مجموعه دکل‌هاي بادي در پايگاه‌هاي ساحلي است که هيچ کس نه آن‌ها را مي‌بيند و نه صدايشان را مي‌شنود؛ همچنين در آن‌جا اغلب وزش باد دو برابر خشکي مي‌باشد. با اينکه هواي دريا طبيعتي تباه کننده دارد و سبب کاهش عمر مولدها مي‌گردد، اما در عوض احتمال تخريب و خرابکاري در آن‌ها کاسته مي‌شود.


نيروگاه‌هاي جديد بادي
امروزه ارتفاع برج‌هاي مخصوص انرژي باد به 70 متر مي‌رسد، مي‌توانند 1.5 مگاوات برق توليد کنند. اما نصب روتورهاي (چرخنده‌ها) قوي‌تر در اين تأسيسات مي‌تواند بهاي الکتريسته حاصل از اين منبع غير سنگواره‌اي را تا حد قابل ملاحظه‌اي کاهش دهد. در حال حاضر يک شرکت آلماني در صدد است تا با توليد نسل جديدي از تأسيسات بادي هزينه اين منبع انرژي جايگزين را تا حد الکتريسيته هسته‌اي کاهش دهد. برج جديد که 90 متر ارتفاع دارد، قادر است 5 مگاوات الکتريسيته توليد کند، از آن جا که مجموعه چرخ دنده‌ها و مواد در يک واحد جاي دارند، بخش محرک بسيار سبک‌تر از نمونه‌هاي قبلي است. اين ويژگي امکان استفاده از اين تأسيسات را در درياهاي آزاد که در آن‌ها بادهاي قوي‌تري مي‌وزد، آسان‌تر مي‌سازد.

از اطلاعات مربوط به صنعت هواپيمايي، آيروديناميک، الکترونيک و ... در ساخت اين ماشين‌ها بهره گيري مي‌شود. به اين ترتيب پروانه‌هايي ساخته مي‌شود که براي بادهاي تند بطور سريع کار مي‌کند. ماشين‌هاي ديگر غير از پروانه نيز مورد نظر بوده و در حال توسعه است. دو درصد از انرژي خورشيد که به زمين مي‌رسد به باد تبديل مي‌گردد، 35 درصد انرژي باد در ضخامت يک کيلومتري از سطح زمين موجود است. محاسبات نشان مي‌دهد که براي تمام سياره زمين اين انرژي 20 برابر انرژي مصرفي دنيا است.


نيروگاه بادي در آسمان
بهره‌گيري از نيروي باد به عنوان يکي از منابع انرژي نو روز به روز بيش‌تر مي‌شود. توان کنوني جهان ، حدود 50 هزار مگاوات است؛ يعني چيزي در حدود توان 50 نيروگاه هسته‌اي. اما هنوز مشکلاتي بر سر راه بهره‌برداري از اين الکتريسيته‌ سبز وجود دارد. توربين‌هاي چرخان باعث تداخل در دريافت سيگنال‌هاي تلويزيوني مي‌شوند و به نظر مي‌رسد وقتي باد نمي‌وزد، منظره‌‌ ناخوشايندي از چيزهايي بي‌مصرف را به نمايش مي‌گذارند.

اما برايان رابرت، مهندس استراليايي، راه حل جالبي براي اين کار دارد: به جاي برافراشتن توربين‌ها روي زمين، آن‌ها را در جريان تند باد در ارتفاع 15 تا 45 هزار پايي شناور مي‌سازيم. او با همکاري سه مهندس ديگر دستگاهي را ساخته‌اند که ژنراتور الکتريکي پرنده (FEG) نام گرفته است. اين دستگاه مانند بادبادک در هوا شناور مي‌ماند و بادهايي با سرعت 200 مايل بر ساعت، پره‌هاي آن را مي‌چرخانند. جريان الکتريکي توليد شده از راه رشته‌ بسيار محکمي به ايستگاه زميني فرستاده مي‌شود. به نظر اين مهندس استراليايي مي‌توان 600 عدد از اين دستگاه‌ها را در هوا داشت که هر کدام 20 مگاوات برق توليد مي‌کنند.


محاسبه سرعت ميانگين باد
بادها از يک قانون کلي تبعيت مي‌کنند، ولي از لحاظ شدت روزانه و مدت وزش در هر نقطه از زمين بطور قابل ملاحظه‌اي تغيير مي‌کند. سرعت باد نسبت به ارتفاع از سطح دريا تغيير مي‌کند. با آزمايش‌هايي که انجام يافته، نسبت توان توليدي در ارتفاع 1500 متري به توان توليدي در ارتفاع 50 متري برابر 25 و در ارتفاع 300 متري اين نسبت برابر 10 مي‌باشد.


مسائل اقتصادي ماشين‌هاي بادي
امروزه تکنولوژي استفاده از انرژي باد در بسياري از کشورها در دسترس بوده و ارزان‌ترين راه براي تهيه الکتريسيته از مشتقات انرژي خورشيدي تشخيص داده شده است. بهاي انرژي توليد شده به عوامل محيطي و عملي و نيز نوع ماشين بکار گرفته شده بستگي دارد. با بررسي‌هاي مختلفي که در زمينه قيمت استفاده از انرژي باد انجام گرفته است، نشان مي‌دهد که گرچه هزينه ماشين‌هاي بادي با بزرگي و نيز ازدياد توان تخميني آن‌ها افزايش مي‌يابد، ولي بهاي هر کيلو وات انرژي آن‌ها کاهش پيدا مي‌کند.

وقتي کاربردهاي جمعي ماشين هاي بادي مورد نظر باشد، هزينه‌هاي کاربردهاي جمعي ماشين‌ها در ابعاد کوچک است. لازم به ياد آوري است که در انتخاب دستگاه‌هاي بزرگ محدوديت‌هايي وجود دارد. مثلا اگر سرعت انتهايي پره ماشين بادي به حد سرعت صوت و يا بيش‌تر برسد توليد موج ضربه کرده و سبب گرم شدن و فرسودگي و از کار افتادن سريع ماشين مي‌شود.

علاوه بر اينکه بايد سعي شود تا ماشين‌هاي بادي هزينه اصلي (هزينه‌ي ساخت روتور ، دکل و ..) کم‌تري داشته باشند و بايستي در محل‌هايي نيز که باد قابل ملاحظه‌اي دارند نصب شوند و ماشين براي سرعت باد عملي تنظيم شده باشد. تهيه ماشيني که براي تمام سرعت‌هاي باد کار کند، گران‌تر تمام مي‌شود. ماشين‌هاي معمولي بادي اصولا براي جلوگيري از مصرف سوخت‌هاي ديگر در ايام وزش باد بکار مي‌روند و همراه با ساير دستگاه‌هاي توليد انرژي نيز ار آن‌ها استفاده مي‌شود.

اگر از ماشين بادي بصورت تنها منبع انزژي استفاده شود، بايد دستگاه‌هاي ذخيره انرژي در کنار ماشين‌هاي بادي نظير انباره‌ها، ذخيره هيدروژن به توسط الکتريسيته، دستگاه‌هاي ذخيزه حرارتي، دستگاه هاي ذخيره انرژي جنبشي (چرخ طيار، دستگاه‌هاي الکترومغناطيسي فوق هادي)، دستگاه‌هاي ذخيره انرژي پتانسيل (نظير دستگاه‌هاي سيالي پمپي با دستگاه‌هاي ذخيره فشاري) بکار گرفته شوند. با اضافه کردن دستگاه‌هاي دخير، بهاي برق توليدي ممکن است به مراتب افزايش يابد.


بازگشت
مطالب مرتبط با این مقاله

•  نحوه محاسبه BTU
•  تست کمپرسور کولر گازي
•  سيستم آبگرمکن خورشيدي
•  راهنماي ساخت و توليد چيلر جذبي
•  اتوماسيون خانگي
•  تنوع ظاهري رادياتورها
•  آشنايي با منبع انبساط
•  کمبود گاز در کولر گازي
•  بررسي تجهيزات يک موتور خانه
•  نسل جديد داکت اسپليت با طراحي متفاوت
•  مزاياي شيرهاي ترموستاتيک رادياتور
•  کندانسور آبي در کولر گازي چيست؟
•  بهينه سازي مصرف انرژي سامانه‌هاي گرمايشي
•  چگونه يک وان جکوزي مناسب بخريم؟
•  نقش کپيلاري تيوپ (لوله موئين) در کولر گازي

دانستنيهاي فني و تاسيساتي : گردآوری گروه تهویه مطبوع مهاجر