ظرفيت توليد 15هزار مگاوات برق بادي در كشور

يوسف آرمودلي در گفت‌وگو با ايسنا، با بيان اين‌كه به ازاي هر مگاوات نيروگاه بادي 15 فرصت شغلي ايجاد مي‌شود تصريح كرد:‌ با به‌كارگيري 10هزار مگاوات ظرفيت توليد انرژي از طريق توربين‌هاي بادي، فرصت شغلي بسياري فراهم مي‌شود.

وي با تاكيد بر اين‌كه توسعه مهندسي و ساخت توربين‌هاي بادي جزو اهداف اصلي وزارت نيرو است، گفت: تاكنون 128 مگاوات نيروگاه بادي نصب كرده‌ايم البته براساس سياست‌هاي اصل 44، ديگر اجازه احداث نيروگاه در بخش دولتي را نداريم بنابراين بخش خصوصي بايد وارد عرصه شود.

رييس سازمان‌ انرژي‌هاي نو ايران با اعلام خبر ساخت توربيني با ظرفيت توليد 660 كيلووات انرژي در كشور اظهار كرد: كشورهاي اروپايي براي توليد 20درصد از انرژي مورد نياز خود از طريق انرژي‌هاي تجديدپذير هدف‌گذاري كرده‌اند. امكان تامين انرژي مورد نياز از طريق انرژي‌هاي تجديدپذير در كشور ما هم وجود دارد.

آرمودلي با تاكيد بر برنامه وزارت نيرو براي توليد سه درصد (پنج هزار مگاوات) از انرژي كشور توسط انرژي‌هاي تجديدپذير، تاكيد كرد: توليد 20 درصد از انرژي مورد نياز از طريق انرژي‌هاي نو بستگي به اين دارد كه چگونه حركت كنيم، چون ايران كشوري نفتي است و گاز داريم، سرعت به‌كارگيري انرژي‌هاي نو در كشور مانند سرعت حركت كشورهايي مانند آلمان نيست.

وي در پايان با بيان اين‌كه استفاده از انرژي‌هاي تجديدپذير باعث كاهش مصرف انرژي فسيلي مي‌شود، اظهار كرد: نمي‌توان گفت كه هدف توليد انرژي مورد نياز از انرژي‌هاي تجديدپذير چه زماني محقق مي‌شود؛ اين موضوع بستگي به برنامه‌هاي آينده در كشور دارد ولي ظرفيت اين مقدار توليد انرژي الكتريكي وجود دارد.

انرژي باد از كجا مي‌آيد؟

با تابش تشعشعات خورشيد، زمين تقريبا 700 هزار ميليارد كيلو وات قدرت دريافت مي‌كند؛ اين انرژي باعث گرم‌شدن هواي جو و در نهايت بالا رفتن هوا مي‌شود. شدت گرمايش زمين در استوا بيشتر از هواي اطراف دو قطب شمال و جنوب است. دانسيته (جرم مخصوص هوا) هوا با افزايش دما کاهش پيدا کرده و باعث مي‌شود كه هواي سبکتر استوا به سمت بالا برود و در اطراف پخش شود. بالا رفتن و پخش شدن هوا باعث افت فشار در منطقه شده و موجب مي‌شود كه هواي سرد از دو قطب به سمت استوا جذب شود.

بايد توجه داشت كه در طول روز، هواي روي سرزمين‌هاي خشک سريع‌تر از هواي روي درياها و آب‌ها گرم مي‌شود. با بالارفتن هواي گرم بر روي خشکي، هواي خنک‌تر كه سنگين‌تر است، بر روي آب جاي هواي گرم را مي‌گيرد؛ اين فرآيند دليل توليد بادهاي محلي است. همچنين در روز از سمت دريا به سمت ساحل باد مي وزد اما در شب، به دليل سرعت بيشتر خنك شدن هوا روي خشکي نسبت به از دست دادن دماي هوا روي آب، جهت وزش باد برعکس مي‌شود.

با تابش غير يکنواخت خورشيد به سطح زمين در اثر گراديان فشار (اختلاف فشار بين دو مركز فشار) باد به وجود مي‌آيد؛ در حال حاضر از انرژي باد عمدتا براي توليد برق استفاده مي‌كنند.

از آسياب تا برق

براي نخستين بار در جهان و در حدود 200 سال قبل از ميلاد مسيح، ايرانيان از انرژي باد بوسيله آسياب‌هاي بادي براي آردکردن غلات استفاده کرده‌اند و آثار آن در نواحي خواف و تايباد در شرق کشور مشاهده مي‌شود. مصريان باستان نيز براي راندن کشتي هاي خود روي رودخانه نيل از باد استفاده مي‌کردند و مردم هلند در قرن هفدهم ميلادي، با بهبود طراحي پايه آسياب‌هاي بادي گام بزرگي در اين مسير برداشتند.

اوايل استفاده از انرژي باد، آسياب هاي بادي براي آسياب گندم و ذرت، پمپ کردن آب و قطع درختان ساخته شد اما امروزه از اين انرژي بيشتر براي توليد برق استفاده مي‌كنند. بر اين اساس براي توليد برق از انرژي باد، براي نخستين بار در آغاز قرن بيستم توربين‌هاي بادي ساخته شدند. كشورهايي چون آلمان، ايتاليا، آمريکا، دانمارک و هند فعال‌ترين كشورها در اين زمينه محسوب مي‌شوند.

كاركرد توربين هاي بادي

به كمك توربين هاي بادي انرژي جنبشي باد، به توان مکانيکي تبديل مي‌شود سپس توان مکانيکي از طريق شفت به ژنراتور انتقال پيدا کرده و در نهايت انرژي الکتريکي توليد مي‌شود. اصل كار توربين هاي بادي بسيار ساده است، بدين گونه كه انرژي باد، دو يا سه پره‌اي را که به دور روتور توربين بادي قرار گرفته‌اند را به چرخش در مي آورد و توسط ژنراتور برق توليد مي‌شود.

دو دسته توربين وجود دارد؛ يك دسته توربين‌هايي با محور چرخش عمودي هستند و دسته ديگر شامل توربين‌هايي با محور چرخش افقي مي‌شوند كه كاربرد فراواني دارند.

توربين‌ها كاربردهاي نيروگاهي و غير نيروگاهي دارند. در بخش غيرنيروگاهي توربين‌هاي بادي به صورت پمپ‌هاي بادي آبكش (براي تامين آب آشاميدني حيوانات در مناطق دورافتاده، آبياري در مقياس کم، آبکشي از عمق کم براي پرورش آبزيان و تأمين آب مصرفي خانگي) توربينهاي بادي کوچک (براي توليده برق در مجتمع‌هاي مسکوني) و براي شارژ باتري كاربرد دارند.

از سوي ديگر در بخش نيروگاهي، توربين‌هاي بادي در نيروگاههاي بادي منفرد (تأمين انرژي الکتريکي واحدهاي مسکوني، تجاري، صنعتي و يا کشاورزي) و مزارع برق بادي (براي تأمين بخشي از تقاضاي انرژي برق شبکه) به كار برده مي‌شوند.

شرايط رسيدن برق به شبكه

با عبور باد از داخل پره‌ها و سپس انتقال گشتاور پره‌ها به روتور يک ژنراتور، انرژي باد استخراج مي‌شود و ميزان توان تبديلي بستگي به تراکم باد، مساحت ناحيه جاروب شده توسط پره ومکعب سرعت باد دارد. براي محاسبه توان تبديلي برحسب وات مولفه‌هايي چون ضريب بهره‌وري که به طراحي توربين وابسته‌است، تراکم باد بر حسب کيلوگرم بر مترمکعب، شعاع پره‌هاي توربين برحسب مترو سرعت باد برحسب متر بر ثانيه‌مدنظر قرار مي‌گيرد.

بر اساس تحقيقات آلبرت بتز ـ فيزيك‌دان آلماني ـ در سال 1919 مشخص شد كه توربين بادي در نهايت فقط توان استخراج 59 درصد از انرژي باد را دارد بنابراين ضريب بهره‌وري توربين هرگز بيش از 59 درصد نخواهد شد.

پس از اين‌كه از انرژي باد، برق توليد شد، اين برق توليدي تحت شرايطي مي‌تواند به شبکه هاي محلي مستقر در نزديکي مزارع بادي تزريق شود. لازم است كه توان توليدي بين 50تا 60هرتز باشد؛ شبكه‌هاي الكتريكي برق محلي بايد از كيفيت قابل قبولي برخوردار باشند؛ قدرت شبكه بايد به اندازه‌اي باشد كه در مقابل انرژي الكتريسيته توليدي از انرژي باد، تحمل بالايي داشته باشد.

حائز اهميت است كه ميزان عرضه و تقاضا در خطوط شبكه برق مقايسه شوند. همچنين سيستم عرضه برق داراي يك توليدكننده اصلي و چند مكمل است. براي انتخاب توليد‌كننده اصلي بايد از سيستم‌هاي توليدي‌اي استفاده شود كه علي‌رغم هزينه سرمايه‌گذاري بالاي اوليه، هزينه‌هاي جاري پاييني داشته باشند بنابراين مي‌توان گفت كه به خاطر واجد شرايط بودن توربين‌هاي بادي، مي‌توان از آن‌ها به عنوان تامين‌كننده اصلي استفاده كرد.

محدوديت‌هاي پيش رو

ميزان انرژي الکتريکي توليدي توسط نيروگاه‌هاي بادي به شدت به چهار مولفه مقياس زماني ساعت به ساعت، روزانه و فصلي وابسته است، در همين راستا گرچه تغييرات در مقياس تحولات آب و هوايي زياد محسوس نيست اما اين تحولات نيز روي ميزان انرژي‌هاي توليدي توسط نيروگاه بادي تاثير مي‌گذارند.

از سوي ديگر به خاطر اين‌كه توليد انرژي باد دوره‌اي است، هزينه‌هاي تنظيم و راه‌اندازي افزايش پيدا مي‌كند و در شكل گسترده‌تر، احتمال مي‌رود لازم به ذخيره‌سازي انرژي باشد.

گرچه از نيروگاه‌هاي آب تلمبه‌اي و يا ديگر روش‌هاي ذخيره‌سازي برق مي‌توان براي به وجود آوردن تعادل در ميزان توليد نيروگاه‌هاي بادي استفاده کرد اما اين روش‌ها باعث افزايش 25 درصدي هزينه‌هاي دائمي اجراي طرح‌ها مي‌شود البته با توجه به‌اين‌كه ذخيره‌سازي انرژي الكتريكي بين دو بازه زماني کم مصرف و پر مصرف تعادل ايجاد مي‌كند، ميزان صرفه‌جويي حاصل از ذخيره‌سازي انرژي، هزينه‌هاي اجراي آن را جبران مي‌کند.

از سوي ديگر براي متعادل‌سازي ميزان توليد و مصرف، مي‌توان از طريق ايجاد تعرفه‌هاي متفاوت زماني براي مصرف‌کننده‌ها اقدام به سازگاركردن مقدار مصرف با ميزان توليد كرد.

تكيه بر باد

با توجه به عدم ثبات باد، پيش‌بيني درباره ميزان خروجي نيروگاه بادي در حوزه محدودي به صورت ساعتي يا روزانه صورت مي‌گيرد؛ با اين وجود كه مانند ساير منابع انرژي، استفاده از انرژي باد نيز بايد با برنامه‌ريزي همراه باشد گرچه ماهيت باد اين امكان را نمي‌دهد. در همين راستا براي پيش‌بيني توليد توان نيروگاه بادي، از روش هاي گوناگوني استفاده مي‌شود اما ميزان پيش‌بيني در اين حوزه بسيار كم است بنابراين براي پوشش عيب مذكور، از ذخيره سازي انرژي (بوسيله استفاده از نيروگاه‌هاي آب تلمبه‌اي و يا ...) استفاده مي‌شود.

براي نصب نيروگاه بادي بايد درنظر داشت كه توجه به انتخاب مکان مناسب براي نصب نيروگاه و جهت نصب توربين‌ها در محل نكات حياتي براي توسعه اقتصادي هستند. همچنين لازم است كه به دسترسي به خطوط انتقال، قيمت زمين مورد استفاده، ملاحظات استفاده از زمين، مسائل زيست محيطي ساخت و بهره‌برداري در انتخاب يک محل براي نصب نيروگاه‌ها توجه شود.

بر اين اساس نصب نيروگاه‌هاي بادي در مناطق دور از ساحل، ممکن است هزينه‌هاي مربوط به ساخت يا ضريب ظرفيت را با استفاده از کاهش هزينه‌هاي توليد برق جبران کند.

نيروگاه‌هاي بادي برخلاف نيروگاه‌هاي هسته‌اي و نيروگاه‌هاي سوخت فسيلي، نيازي به آب براي توليد انرژي الکتريکي ندارد. البته درباره نشت روغن يا آب سيالي که در نيروگاه‌ها مورد استفاده قرار مي‌گيرد حوادث متعددي گزارش شده است و در برخي موارد سيال‌هايي كه در اثر حرکت در پره توربين، موادي را در خود حل مي‌كنند، وارد آب شرب مناطق اطراف نيز مي‌شود که خسارت‌هايي را بر جاي مي‌گذارد.

براي كاهش حداكثري تلفات انرژي توربين‌هاي بادي، اين توربين‌ها بايد ده برابر قطرشان در راستاي باد غالب و پنج برابر قطرشان در راستاي عمودي از هم فاصله داشته باشند بنابراين تقريبا به 0.1 کيلومترمربع مکان خالي به ازاي هر مگاوات توان نامي توليدي براي نصب توربين‌هاي بادي لازم است.

يكي از ويژگي‌هاي توربين‌ها اين است كه براي نصب آن‌ها نيازي به پاکسازي درختان منطقه نيست بنابراين کشاورزان مي‌توانند براي ساخت اين توربين‌ها زمين‌هاي خود را به شرکت‌هاي سازنده اجاره مي‌دهند.

به خاطربالابودن قيمت زمين و مانع شدن ساختمان‌ها از جريان طبيعي باد، عموما از نصب توربين‌هاي بادي در مناطق شهري جلوگيري مي‌شود البته امكان نصب توربين بادي در شهر غيرممكن نيست و پروژه نمايشي تورنتو اين موضوع را اثبات کرده است.

يك توربين بادي از پره، رتور، گام، ترمز، شفت كم سرعت، گيربكس، ژنراتور، كنترل‌كننده، بادسنج، پرده بادنما، ناسل (قسمت اصلي توربين بادي که روتور به آن متصل است)، شفت سرعت بالا، درايو انحرافي، موتور انحرافي و برج تشكيل شده است.