استفاده از انرژی های تجدیدپذیر برای تولید برق
استفاده از انرژی های تجدیدپذیر برای تولید برق:
جهان امروز به دلیل افزایش مصرف انرژی الکتریسته نیازمند منابع تولید جریان الکتریسته می باشد و از سوی دیگر مصرف برق باعث کاهش منایع سوخت فسیلی می شود. پژوهشگران در حال تحقیق در مورد انرژی هایی هستند که تجدید پذیر باشد و به محیط زیست آسیب وارد نسازد. به هر حال منابع نفت ، گاز و ذغال سنگ غیر قابل بازگشت هستند و باید جایگزین مناسبی برای تامین انرژی برق یافت شود. در سال های گذشته از انرژی باد توسط آسیاب های بادی برای تولید برق استفاده می شد و در حال حاضر نیز توربین های بادی در این امر عملکرد مناسبی داشته اند. کشورهای توسعه یافته و صنعتی از عوامل طبیعی مانند انرژی خورشید، باد، گرمای درون زمین و جزر و مد برای تامین انرژی برق استفاده می کنند.
انرژی باد چیست؟
با توجه به این که انرژی باد در دسترس می باشد و بدون آلودگی است، می تواند در بلند مدت از نظر اقتصادی مفید واقع شود و قابل توجه می باشد. انرژی باد از به حرکت در آمدن هوا ایجاد می شود. وقتی نورخورشید به شکل نامساوی به پستی و بلندی ها ی زمین می رسد باعث تغییر دما و فشار می شود که این تغییرات باعث تولید باد می شود. عامل دیگر ی که باعث تولید باد می شود، حرکت وضعی زمین است که گرما از مناطق گرم به مناطق قطبی منتقل می شود و این عاملی برای تولید باد می شود. به عنوان مثال جریان اقیانوسی می تواند باعث انتقال حرارت همه جهان باشد. به این ترتیب جریانات اتمسفری می توانند یک عامل موثر برای انتقال حرارت و گرما باشند.
انرژی بادی چگونه تولید می شود؟
با استفاده از جریان باد که توسط توربین های بادی به حرکت در می آیند و قادرند انرژی مکانیکی را به انرژی الکتریکی تبدیل کنند انرژی بادی تولید می شود. انرژی بادی به دلیل تجدید پذیری، فراوانی، توزیع یکپارچه، حذف آلودگی و پاک بودن، بدون انتشار گازهای گلخانه ای در طی عملیات، بدون نیاز به مصرف آب وبه دلیل قابلیت اجرا در فضا ها ی کوچک از اهمیت ویژه ای برخوردار می باشد.
بسیاری از کشورها از آسیاب بادی برای آسیاب کردن گندم و ذرت، پمپ کردن آب یا قطع کردن درختان استفاده میکردند. اوایل قرن بیستم اولین توربین های بادی پیشرفته و سریع ساخته شدند. در حال حاضر کشورهای آلمان، ایتالیا، آمریکا، دانمارک و هند از این فناوری استفاده می کنند.
مزایای استفاده از انرژی بادی:
- توربین های بادی نیازی به سوخت ندارند و به این ترتیب درمصرف سوخت فسیلی صرفه جویی می شود.
- انرژی باد بدون هزینه و رایگان می باشد.
- با این روش قسمتی از انرژی برق جهت متقاضیان فراهم می شود.
- میزان هزینه ای که از باد حاصل می شود نسبت به سایر منابع انرژی کمتر می باشد.
- این انرژی می تواند به صورت پایدار باشد و قابلیت تبدیل شدن به منابع انرژی دیگر را داشته باشد.
- این منبع انرژی نیازی به آب ندارد
- برای نصب توربین نیازی به زمین زیادی نداریم
- با این روش امکان اشتغال برای افراد زیادی ایجاد می شود.
- آلودگی زیست محیطی در این زمینه بسیار کمتر از سایر نیروگاه ها می باشد.
- قابل مصرف برای مناطق روستایی و عشایری که به برق شبکه سراسری دسترسی ندارند، می باشد.
- باعث بالا بردن ولتاژ خروجی توسط مدارهای الکترونیکی می شود.
معایب استفاده از توربین بادی:
- به اعتقاد عده ای ظاهر ناخوشایند و صدای زیاد توربین ها یکی از معایب انرژی بادی می باشد. البته در مقایسه با مولدهای سوخت ذغال سنگ صدای کمتری دارد. تولید صدا توسط توربین های بادی به دلیل اجزا مکانیکی و آیردوینامیکی ایجاد می شود. میزان آیرودینامیکی صدای تولید شده وابسته به سرعت باد می باشد. این توربینها معمولا در خارج از مناطق شهری می باشند و در حال حاضر به کمک مولد های فناوری چرخ دنده ها و توربین های سه تیغه کنترل می شوند.
- حرکت توربین های بادی ممکن است به پرندگان آسیب برساند.گاهی برخورد پرندگان با برج یا پره های روتو باعث بهم خوردگی محل زندگی پرندگان یا تولید مثل پرنده ها می شود.
- توربین های بادی با امواج الکتریستی یا مخابراتی دچار تداخل می شوند و باعث انعکاس یا پخش و شکسته شدن امواج مخابراتی راه دور می شوند
- از نظر ایمنی توربین های بادی کمترین مشکلات گزارش شده را به خود اختصاص داده اند و در صورتی که حوادث غیر مترقبه رخ دهد تکنسین ها به سرعت توربین را متوقف می کنند.
توربین های بادی به دو نوع تقسیم می شوند:
توربین بادی با محور افقی و توربین بادی با محور عمودی
توربین بادی خانگی :
شامل یک موتور، یک ژنراتور و یک دنباله می شود. هنگامی که باد از روی پره ها و روتورعبور می کند انرژی جنبشی باد گرفته شده و تبدیل به حرکت چرخشی می شود. بنابراین ژنراتور به حرکت در می آید. روتور می تواند دارای 2 یا 3 پره باشد. میزان انرژی حاصل از توربین بستگی به قطر روتور دارد.
اسکلت توربین شامل یک میله محوری مستحکم می باشد که روتور ، ژنراتور و دنباله بر روی آن نصب شده است. نقش دنباله این است که توربین را همواره در مسیر باد قرار دهد. باید دانست که توربین بادی یک کیلو واتی قادر است نیاز های یک ساختمان با مصرف 300 کیلو وات ساعت در ماه را با توجه به منطقه ای که سرعت متوسط باد در طول سال برابر با 22/5 کیلومتر بر ساعت باشد را فراهم کند.
کارکرد های توربین بادی:
توربین بادی را می توان به شکل مستقل یا به شبکه قدرت تسهیلاتی متصل کرد و یا با ترکیب سیستم خورشیدی همزمان استفاده کرد. از توربین های مستقل برای امور کشاورزی و پمپاژ آب یا ارتباطات استفاده کرد. در صورتی که منطقه بادخیز باشد می توان برای تامین برق از توربین استفاده کرد.
کاربرد توربین های بادی شامل
کاربرد غیر نیروگاهی :
مانند پمپ های بادی آبکش برای تامین آب آشامیدنی حیوانات در مناطق دور و آبیاری برای زمین های کشاورزی کوچک، تامین آب کم عمق جهت پرورش آبزیان و تامین آب مصرفی قابل شرب می باشد.
کاربرد توربین های بادی جهت تامین برق:
شارژ باتری، نیروگاه های به صورت انفرادی جهت تامین انرژی الکتریکی واحد های مسکونی، صنعتی، کشاورزی ( برای تامین قسمتی از تقاضای انرژی الکتریکی و برق شبکه) و تجاری می باشد.
مکان مناسب برای بهره برداری از انرژی باد:
- انرژی بادی ساحلی که از منابع انرژی الکتریکی گران می باشد اما درمقایسه با انرژی سوخت زغالی و گازی کم هزینه تر می باشد.
- انرژی بادی دور از دریا که در زمین های بادخیز قرار گرفته است و تاثیر زیادی دارد اما هزینه نصب ، راه اندازی، تعمیر و نگهداری آن بالا می باشد. معمولا زمین های باد خیز کوچک می توانند انرژی الکتریکی تولید شده را خارج از شبکه به مکانی دیگر انتقال دهند.
مصرف انرژی بادی چه ویژگی هایی دارد؟
انرژی باد انرژی ارزشمندی است که به عنوان یک منبع برق قابل اعتماد شناخته شده است. به این ترتیب می توانیم با توسعه این فناوری میزان برق تولید شده به وسیله انرژی باد را افزایش دهیم.
در صورت کمبود باد چه باید کرد؟
استفاده از روش های مدیریتی انرژی مانند داشتن ظرفیت اضافی، استفاده از توربین جغرافیای توزیع، نیروگاه برقی آبی، صادرات و واردات برق به نواحی مجاور، استفاده از بهره برداری استراتژیک اتوماتیک و کاهش تقاضا در هنگام کم شدن باد می تواند ما را در این زمینه یاری دهد. امروزه بررسی وضع هوا برای بهبود شرایط می تواند موثر باشد تا شبکه برق به درستی عمل کرده و با مشکل مواجه نشود.