تبليغات
تبلیغات در دانشجو کلوب محک :: موسسه خيريه حمايت از کودکان مبتلا به سرطان ::
جستجوگر انجمن.براي جستجوي مطالب دانشجو کلوپ مي توانيد استفاده کنيد 
برای بروز رسانی تاپیک کلیک کنید
 
امتیاز موضوع:
  • 0 رأی - میانگین امتیازات: 0
  • 1
  • 2
  • 3
  • 4
  • 5

انرژی بادی

نویسنده پیام
  • senior engineer
    آفلاین
  • مدیرکل  سایت
    *******
  • ارسال‌ها: 16,405
  • تاریخ عضویت: مرداد ۱۳۹۰
  • اعتبار: 587
  • تحصیلات:لیسانس
  • علایق:نگاه کردن توی چشم...
  • محل سکونت:خونمون
  • سپاس ها 40812
    سپاس شده 37095 بار در 12451 ارسال
  • امتیاز کاربر: 1,035,949$
  • حالت من:حالت من
ارسال: #1
انرژی بادی
انرژی بادی
منظور از توان بادی تبدیل انرژی باد به نوعی مفید از انرژی مانند انرژی الکتریکی است که این کار به وسیله توربین‌های بادی صورت می‌گیرد. در آسیاب‌های بادی از انرژی باد مستقیماً برای خرد کردن دانه‌ها و یا پمپ کردن آب استفاده می‌شود. در انتهای سال ۲۰۰۶ میزان ظرفیت تولیدی برق بادی در سراسر جهان برابر ۷۳٫۹ گیگاوات بود. گرچه این میزان چیزی در حدود یک درصد از کل انرژی الکتریکی تولیدی در جهان محسوب می‌شد اما در طول بازه زمانی بین سال‌های ۲۰۰۰ تا ۲۰۰۶ تقریباً چهار برابر شده است. در این میان کشورهای دانمارک با ۲۰ درصد، اسپانیا با ۹ درصد و آلمان با ۷ درصد از نظر درصد تولید برق بادی از کل تولید انرژی الکتریکی در جایگاه‌های نخست قرار دارند.

انرژی بادی در مقادیر زیاد در مزارع بادی تولید و به شبکه الکتریکی متصل می‌شود. از توربین‌ها در تعداد کم معمولاً فقط برای تامین برق در مناطق دور افتاده استفاده می‌شود.

اما از جمله دلایل تمایل کشورها برای افزایش ظرفیت تولید برق بادی مزایا بسیار زیاد این روش تولید انرژی الکتریکی است چراکه انرژی بادی فراوان، تجدیدپذیر و پاک است و همچنین در مقایسه با استفاده از انرژی سوخت‌های فسیلی میزان کمتری گاز گلخانه‌ای منتشر می‌کند.

این نوع توربین‌های سه پره از پرکاربردترین طراحی‌ها برای توربین‌های بادی هستند.
۱ انرژی باد
۱.۱ توان پتانسیل توربین
۱.۲ توزیع سرعت باد
۲ ضریب ظرفیت
۳ محدودیت‌های ادواری و نفوذ
۳.۱ پیش‌بینی پذیری
۴ جاگذاری توربین
۵ بهره‌برداری از برق بادی
۶ برق بادی در مقیاس‌های کوچک
۷ آثار زیست محیطی
۷.۱ انتشار CO2 و آلودگی
۷.۲ تاثیرات بوم شناختی
۷.۳ استفاده از زمین
۷.۴ آثار بر روی حیات وحش
۷.۴.۱ پرندگان
۸ بزرگترین توربین بادی جهان
۹ جستارهای دیگر
۱۰ پیوند به بیرون
۱۱ منابع

انرژی باد
منشا باد یک موضوع پیچیده است. از آنجاییکه زمین بطور نامساوی به وسیله نور خورشید گرم می‌شود بنابراین در قطب‌ها انرژی گرمایی کمتری نسبت به مناطق استوایی وجود دارد همچنین درخشکی‌ها تغییرات دما با سرعت بیشتری انجام می‌پذیرد و بنابراین خشکی‌ها زمین نسبت به دریاها زودتر گرم و زودتر سرد می‌شوند. این تفاوت دمای جهانی موجب به وجود آمدن یک سیستم جهانی تبادل حرارتی خواهد شد که از سطح زمین تا هوا کره، که مانند یک سقف مصنوعی عمل می‌کند، ادامه دارد. بیشتر انرژی که در حرکت باد وجود دارد را می‌توان در سطوح بالای جو پیدا کرد جایی که سرعت مداوم باد به بیش از ۱۶۰ کیلومتر در ساعت می‌رسد و سرانجام باد انرژی خود را در اثر اصطکاک با سطح زمین و جو از دست می‌دهد.

یک برآورد کلی اینگونه می‌گوید که ۷۲ تراوات (TW) انرژی باد بر روی زمین وجود دارد که پتانسیل تبدیل به انرژی الکتریکی را دارد و این مقدار قابل ترقی نیز هست.


توان پتانسیل توربین
انرژی موجود در باد را می‌توان با عبور آن از داخل پره‌های و سپس انتقال گشتاور پره‌ها به روتور یک ژنراتور استخراج کرد. در این حالت میزان توان تبدیلی با تراکم باد, مساحت ناحیه جاروب شده توسط پره و مکعب سرعت باد بستگی دارد. به این ترتیب میزان توان قابل تبدیل در باد را می‌توان به این ترتیب به دست آورد:

که در این فرمول P توان تبدیلی به وات، α ضریب بهره‌وری (که به طراحی توربین وابسته است)، ρ تراکم باد بر حسب کیلوگرم بر مترمکعب، r شعاع پره‌های توربین برحسب متر و v سرعت باد برحسب متر بر ثانیه است.

زمانی که توربین انرژی باد را می‌گیرد سرعت باد کم خواهد شد که این خود باعث جدا شدن باد می‌شود. آلبرت بتز (Albert Betz) فیزیکدان آلمانی در ۱۹۱۹ اثبات کرد که یک توربین حداکثر می‌تواند ۵۹ درصد از انرژی بادی را که در مسیر آن می‌وزد را استخراج کند و به این ترتیب α در معادله بالا هرگز بیشتر از 0.59 نخواهد شد.

از ترکیب این قانون با معادله بالا می‌توان اینگونه نتیجه گرفت:

نمودار میزان و پیشبینی استفاده از برق بادی در سال‌های 1997 تا 2010حجم هوایی که از منطقه جاروب شده توسط پره‌ها عبور می‌کند به میزان سرعت باد و چگالی هوا وابسته است. برای مثال در روزی سرد با دمای ۱۵ درجه سانتی‌گراد (۵۹ درجه فارنهایت) در سطح دریا، چگالی هوا برابر ۱٫۲۲۵ کیلوگرم بر متر مکعب است. در این حالت عبور بادی با سرعت ۸ متر بر ثانیه در روتوری به شعاع ۱۰۰ متر تقریباً موجب عبور ۷۷٬۰۰۰ کیلوگرم باد در منطقه جاروب شده توسط پره‌ها خواهد شد.
انرژی جنبشی حجم مشخصی هوا به مجذور سرعت آن وابسته است و از آنجایی که حجم هوای عبور از توربین به صورت خطی با سرعت رابطه دارد، میزان توان قابل دسترسی در یک توربین با مکعب سرعت نسبت مستقیم دارد. مجموع توان در مثال بالا در توربینی با شعاع جاروب ۱۰۰ متر برابر ۲٫۵ مگاوات است که بر طبق قانون بتز بیشترین میزان انرژی استخراج شده از آن تقریباً برابر ۱٫۵ مگاوات خواهد بود.

توزیع سرعت باد
میزان باد دائما تغییر می‌کند میزان متوسط مشخص شده برای یک منطقه خاص صرفاً نمی‌تواند میزان تولید توریبن بادی نصب شده در آن منطقه را مشخص کند. برای مشخص کردن فراوانی سرعت باد در یک منطقه معمولاً از یک ضریب توزیع در اطلاعات جمع‌آوری شده مربوط به منطقه استفاده می‌کنند. مناطق مختلف دارای مشخصه توزیع سرعت متفاوتی هستند. مدل رایلی (Rayleigh model) به طور دقیقی میزان ضریب توزیع سرعت در بسیاری مناطق را منعکس می‌کند.

از آنجاییکه بیشتر توان تولیدی در سرعت بالای باد تولید می‌شود, بیشتر انرژی تولیدی در بازه‌های زمانی کوتاه تولید می‌شود. بر طبق الگوی لی رنچ نیمی از انرژی تولیدی تنها در 15٪ از زمان کارکرد توربین تولید می‌شود و در نتیجه نیروگاه‌های بادی مانند نیروگاه‌های سوختی دارای تولید انرژی پایداری نیستند. تاسیساتی که از برق بادی استفاده می‌کنند باید از ژنراتورهای پشتیبانی برای مدتی که تولید انرژی در توربین بادی پایین است استفاده کنند.
ضریب ظرفیت
تا زمانی که سرعت باد ثابت نباشد تولید سالیانه انرژی الکتریکی توسط نیروگاه بادی هرگز برابر حاصل ضرب توان تولیدی نامی در مجموع ساعت کار آن در یک سال نخواهد شد. نسبت میزان توان حقیقی تولید شده توسط نیروگاه و ماکزیمم ظرفیت تولیدی نیروگاه را ضریب ظرفیت می‌نامند. یک نیروگاه بادی نصب شده در یک محل مناسب در ساحل ضریب ظرفیتی سالیانه‌ای در حدود 35٪ دارد. برعکس نیروگاه‌های سوختی ضریب ظرفیت در یک نیروگاه بادی به شدت به خصوصیات ذاتی باد وابسته است. ضریب ظرفیت در انواع دیگر نیروگاه‌ها معمولا به بهای سوخت و زمان مورد نیاز برای انجام عملیات تعمیر بستگی دارد. از آنجایی که نیروگاه‌های هسته‌ای دارای هزینه سوخت نسبتاً پایینی هستند بنابراین محدویت‌های مربوط به تامین سوخت این نیروگاه‌ها نسبتاً پایین است که این خود ضریب ظرفیت این نیروگاه‌ها را به حدود 90٪ می‌رساند. نیروگاه‌هایی که از توربین‌های گاز طبیعی برای تولید انرژی الکتریکی استفاده می‌کنند به علت پر هزینه بودن تامین سوخت معمولاً تنها در زمان اوج مصرف به تولید می‌پردازند. به همین دلیل ضریب ظرفیت این توربین‌ها پایین بوده و معمولا بین 5-25٪ می‌باشد.

بنا به یک تحقیق در دانشگاه استندورد که در نشریه کاربردی هواشناسی و اقلیم شناسی نیز به چاپ رسیده در صورت ساخت بیش از ده مزرعه بادی در مناطق مناسب و به طور پراکنده می‌توان تقریباً از 3/1 انرژی تولیدی آنها برای تغذیه مصرف کننده‌های دائمی استفاده کرد.

محدودیت‌های ادواری و نفوذ
میزان انرژی الکتریکی تولیدی توسط نیروگاه‌های بادی می‌تواند به شدت به چهار مقیاس زمانی ساعت به ساعت, روزانه و فصلی وابسته باشد. این میزان به تحولات آب و هوایی سالیانه نیز وابسته است اما تغییرات در این مقیاس زیاد محسوس نیستند. از آنجایی که برای ایجاد ثبات در شبکه, میزان انرژی الکتریکی تامین شده و میزان مصرف باید در تعادل باشند از این جهت تغییرات دائم در میزان تولید این ضرورت را به وجود می‌آورد که از تعداد بیشتری نیروگاه بادی برای تولیدی متعادل‌تر در شبکه استفاده شود. از طرفی ادواری بودن طبیعی تولید انرژی باد موجب افزایش هزینه‌های تنظیم و راه اندازی می‌شود و (در سطوح بالا) ممکن است نیازمند اصول مدیریت تقاضای انرژی یا ذخیره‌سازی انرژی باشد.

از ذخیره‌سازی با استفاده از نیروگاه‌های آب تلمبه‌ای یا دیگر روش‌ها ذخیره سازی برق در شبکه می‌توانند برای به وجود آوردن تعادل در میزان تولید نیروگاه‌های بادی استفاده کرد اما در مقابل استفاده از این روش‌ها موجب افزایش 25٪ هزینه‌های دائم اجرای چنین طرح‌هایی می‌شوند. ذخیره‌سازی انرژی الکتریکی موجب به وجود آمدن تعادل بین دو بازه زمانی کم مصرف و پر مصرف خواهد شد و از این جهت میزان صرفه‌جویی عاید از ذخیره‌سازی انرژی هزینه‌های اجرای آن را جبران می‌کند. یکی دیگر از راهکارهای ایجاد تعادل در تولید و مصرف سازگار کردن میزان مصرف با میزان تولید با استفاده از ایجاد تعرفه‌های متفاوت زمانی برای مصرف‌کننده‌هاست.


یک نیروگاه بادی در غرب ایالت تگزاس در آمریکا
پیش‌بینی پذیری
با توجه به تغییرات باد قابلیت پیش‌بینی محدودی (ساعتی یا روزانه) برای خروجی نیروگاه‌های بادی وجود دارد. مانند دیگر منابع انرژی تولید باد نیز باید از قابلیت برنامه ریزی برخوردار باشد اما طبیعت باد این پدیده را ذاتا متغیر می‌کند. گرچه از روش‌هایی برای پیش‌بینی تولید توان این نیروگاه‌ها استفاده می‌شود اما در کل قابلیت پیش‌بینی پذیری این نیروگاه‌ها پایین است. این عیب این گونه نیروگاه‌ها معمولا باستفاده از روش‌های ذخیره سازی انرژی مانند استفاده از نیروگاه‌های آب تلمبه‌ای تا حدودی بر طرف می‌شود.

جاگذاری توربین
نوشتار اصلی را بخوانید: مزرعه بادی
انتخاب مکان مناسب برای نصب نیروگاه بادی و جهت نصب توربین‌ها در محل از نکات حیاتی برای توسعه اقتصادی این گونه نیروگاه‌هاست. گذشته از دسترسی باد مناسب در محل مورد بحث, عوامل مهم دیگری مانند دسترسی به خطوط انتقال, قیمت زمین مورد استفاده, ملاحظات استفاده از زمین و مسائل زیست محیطی ساخت و بهره‌برداری نیز در انتخاب یک محل برای نصب نیروگاه‌ها موثر است. از این رو استفاده از نیروگاه‌های بادی در مناطق دور از ساحل ممکن است هزینه‌های مربوط به ساخت یا ضریب ظرفیت را با استفاده از کاهش هزینه‌های تولید برق جبران کنند.
جهان هزاران توربین بادی در حال بهره‌برداری وجود دارد که ظرفیت تولیدی آنها به 73.904 مگاوات می‌رسد و در این میان اتحادیه اروپا 65٪ از کل توان بادی جهان را تولید می‌کند. تولید برق بادی در میان دیگر روش‌های تولید انرژی الکتریکی دارای بیشتری شتاب رشد در قرن 21 بوده است به طوری که تولید توان بادی جهان در بین سال‌های 2000 تا 2006 چهار برابر شده است. در دانمارک و اسپانیا برق بادی حدود 10٪ یا بیشتر ازکل تولید انرژی الکتریکی را تشکیل می‌دهد. گرچه 81٪ از توان بادی تولید شده در جهان به ایالات متحده و اتحادیه اروپا تعلق دارد اما سهم پنج کشور اول تولید کننده برق بادی از 71٪ در سال 2004 به 55٪ در سال 2005 کاهش یافته است.

انجمن جهانی انرژی بادی پیش‌بینی کرده در سال 2010 ضرفیت تولیدی برق بادی به 160 گیگاوات برسد. با توجه به میزان تولید کنونی 73.9 مگاوات این رقم پیش‌بینی یک رشد 21٪ را در هر سال نشان می‌دهد.

از جمله کشورهایی که سرمایه گذلری زیادی در این زمینه انجام داده‌اند می‌توان به آلمان, اسپانیا, ایالات متحده,هند و دانمارک اشاره کرد. کشور دانمارک یکی از کشورهای برجسته در تولید تجهیزات و استفاده از توان بادی است. دولت دانمارک در دهه 1970 ملزم شد تا تولید انرژی الکتریکی از انرژی باد را به 50٪ کل تولید برق برساند و تا به امروز برق بادی 20٪ (بیشترین میزان تولید برق بادی از نظر درصد تولید) از کل تولید انرژی الکتریکی در این کشور را تشکیل می‌دهد؛ این کشور هچنین پنجمین تولید کننده بزرگ برق بادی محسوب می‌شود (در حالی که دانمارک از نظر میزان مصرف در جهان رتبه 56 را دراست). آلمان و دانمارک دو کشور پیشتاز در زمینه صادرات توربین‌های بزرگ (0.66 تا 5 مگاوات) به حساب می‌آیند.

آلمان یکی از کشورهای پیشتاز در زمینه تولید برق بادی بوده است به طوری که در سال 2006 این کشور 28٪ از کل توان بادی تولید شده در جهان (7.3٪ در آلمان) را به خود اختصاص داده است. این در حالی است که آلمان برنامه دارد تا سال 2010 12.5٪ از کل توان تولیدی خود را از منابع تجدیدپذیر تامین نماید. کشور آلمان دارای حدود 18600 توربین بادی است که بیشتر آنها در شمال آلمان نصب شده‌اند که در این میان سه توربین از بزرگترین توربین‌های جهان نیز وجود دارند.

در سال 2005 دولت اسپانیا قانونی را تصویب کرد که بر طبق آن نصب 20000 مگاوات ظرفیت بادی تا سال 2012 در برنامه دولت قرار گرفت. البته در سال 2006 یارانه‌ها و پشتیبانی دولت از ساخت این ظرفیت‌ها به ناگهان قطع شد. قابل ذکر است که در سال 2005 در هر دو کشور آلمان و اسپانیا تولید انرژی الکتریکی از راه استفاده از نیروگاه‌های بادی از تولید انرژی الکتریکی به وسیله نیروگاه‌های برق آبی بیشتر بود.

در سال‌های اخیر ایالات متحده از هر کشور دیگری بیشتر توربین بادی به شبکه برق خود افزوده است و پیش‌بینی می‌شود که ظرفیت تولیدی این کشور در سال 2007 افزایشی 3 گیگاواتی داشته باشد. تولید برق بادی در ایالات متحده در بازه زمانی بین فوریه 2006 تا فوریه 2007 31.8٪ رشد را نشان می‌دهد. ایالت تگزاس با پیشی گرفتن از کالیفرنیا اکنون بیشترین تولید برق بادی را دربین ایالت‌های مختلف این کشور دارد این ایالت پیش‌بینی کرده که در سال 2007 در مجموع 2 گیگاوات به توان فعلی خود بیفزاید. پیش‌بینی می‌شود که ایالت‌های ايووا و مينه سوتا هر یک در انتهای سال 2007 1 گیگاوات برق بادی تولید کنند.

برق بادی در مقیاس‌های کوچک
تجهیزات تولید برق بادی در مقیاس کوچک (100 کیلووات یا کمتر) معمولا برای تغذیه منازل, زمین‌های کشاورزی یا مراکز تجاری کوچک مورد استفاده قرار می‌گیرد. در برخی از مکان‌های دور افتاده که مجبور به استفاده از ژنراتورهای دیزلی هستند مالکان محل ترجیح می‌دهند که از توربین‌های بادی استفاده کنند تا از ضرورت سوزاندن سوخت‌ها جلوگیری شود. در برخی موارد نیز برای کاهش هزینه‌های خرید برق یا برای استفاده برق پاک از این توربین‌ها استفاده می‌شود.

برای تغذیه منازل دورافتاده از توربین‌های بادی با اتصال به باتری استفاده می‌شود. در ایالات متحده استفاده از توربین‌های بادی متصل به شبکه در رنج‌های 1 تا 10 کیلووات برای تغذیه منازل به طور فزاینده‌ای در حال گسترش است. توربین‌های متصل به شبکه در هنگام کار نیاز به استفاده از برق شبکه را از بین می‌برند. در سیستم‌های جدا از شبکه یا باید از برق به صورت دوره‌ای استفاده کرد و یا از باتری برای ذخیره‌سازی انرژی استفاده کرد.

در مناطق شهری که امکان استفاده از باد در مقیاس‌های زیاد وجود ندارد نیز ممکن است از انرژی بادی در کاربردهای خاصی مانند پارک مترها یا درگاه‌های بی‌سیم اینترنت با استفاده از یک باتری یا یک باتری خورشیدی استفاده شود تا ضرورت اتصال به شبکه از بین برود.

آثار زیست محیطی

انتشار CO2 و آلودگی
توربین‌ها بادی برای راه‌اندازی و بهره‌برداری نیاز به هیچ گونه سوختی ندارند و بنابراین در قبال انرژی الکتریکی تولید آلودگی مستقیمی ایجاد نمی‌کنند. بهره‌برداری از این توربین‌ها دی‌اکسید کربن, دی‌اکسید گوگرد, جیوه, ذرات معلق یا هیچ گونه عامل آلوده کننده هوا تولید نمی‌کند. اما توربین‌ها بادی در مراحل ساخت از منابع مختلفی استفاده می‌کنند. در طول ساخت نیروگاه‌های بادی باید از موادی مانند فولاد, بتن,آلمینیوم و ... استفاده کرد که تولید و انتقال آنها نیازمند مصرف انواع سوخت‌هاست. دی‌اکسید کربن تولید شده در این مراحل پس از حدود 9 ماه کار کردن نیروگاه جبران خواهد شد.
نیروگاه‌های سوخت فسیلی که برای تنظیم برق تولیدی در نیروگاه‌های بادی مورد استفاده قرار می‌گیرند موجب ایجاد آلودگی خواهند شد: بعضی از اوقات به این نکته اشاره می‌شود که نیروگاه‌های بادی نمی‌توانند میزان دی‌اکسید کربن تولیدی را کاهش دهند چراکه برق تولیدی از طریق نیروگاه بادی به دلیل نامنظم بودن همیشه باید به وسیله یک نیروگاه سوخت فسیلی پشتیبانی شود. نیروگاه‌های بادی نمی‌توانند به طور کامل جایگزین نیروگاه‌های سوخت فسیلی شوند اما با تولید انرژی الکتریکی مبنای تولیدی نیروگاه‌های حرارتی را کاهش داده و از تولید آنها می‌کاهند که به این ترتیب میزان انتشار دی‌اکسید کربن کاهش می‌یابد.


تاثیرات بوم شناختی
برخلاف نیروگاه‌های هسته‌ای و نیروگاه‌های سوخت فسیلی که مقدار زیادی آب را برای خنک کردن منتشر می‌کنند, نیروگاه‌های بادی نیازی به باد برای تولید انرژی الکتریکی ندارند.

درباره نشت روغن یا آب سیالی که در نیروگاه‌ها مورد استفاده قرار می‌گیرد حوادث متعددی گزارش شده. در برخی موارد سیال وارد آب شرب مناطق اطراف نیز می‌شود که خسارت‌هایی را بر جای خواهد گذاشت. این سیال‌های معمولا در اثر حرکت در پره توربین موادی را در خود حل کرده و سپس در محیط پراکنده می‌کنند.


استفاده از زمین
توربین‌های بادی باید ده برابر قطرشان در راستای باد غالب و پنج برابر قطرشان در راستای عمودی از هم فاصله داشته باشند تا کمترین تلفات حاصل شود. در نتیجه توربین‌های بادی تقریباً به 0.1 کیلومترمربع مکان خالی به ازای هر مگاوات توان نامی تولیدی نیازمند هستند.
معمولا برای نصب این توربین‌ها نیازی به پاکسازی درختان منطقه نیست. کشاورزان می‌توانند برای ساخت این توربین‌ها زمین‌های خود را به شرکت‌های سازنده اجاره می‌دهند. در ایالات متحده کشاورزان حدود 2 تا 5 هزار دلار به ازای هر توربین در هر سال دریافت می‌کنند. زمین‌ها مورد استفاده قرار گرفته برای توربین‌ها بادی همچنان می‌توانند برای کشاورزی و چرای دام مورد استفاده قرار بگیرند چراکه تنها 1٪ از زمین برای ساخت پی توربین و راه دسترسی مورد استفاده قرار می‌گیرد و به عبارت دیگر 99٪ زمین هنوز قابل استفاده است.

توربین‌های بادی عموما در مناطق شهری نصب نمی‌شوند چراکه ساختمان‌ها جلوی وزش باد را سد می‌کنند و قیمت زمین نیز معمولا زیاد است. با این حال پروژه نمایشی تورنتو اثبات کرد که نصب توربین‌های بادی در چنین مکان‌هایی نیز ممکن است.


آثار بر روی حیات وحش

پرندگان
برخی از توربین‌های بادی موجب کشته شدن پرنده‌ها به ویژه پرنده‌های شکاری می‌شوند البته مطالعات نشان می‌دهد که تعداد پرنده‌های کشته شده توسط توربین‌های بادی در مقابل عوامل انسانی دیگر کشته شدن پرندگان مانند خطوط برق, ترافیک, شکار, ساختمان‌های بلند و به ویژه استفاده از منابع آلوده انرژی تعداد بسیار ناچیزی است؛ برای مثال در انگلستان که در آن چندین هزار توربین گازی وجود دارد تقریباً در هر سال تنها یک پرنده در هر توربین کشته می‌شود در حالی که تنها در اثر آثار مخرب استفاده از خودروها هر سال در حدود 10 میلیون پرنده کشته می‌شوند. در ایالات متحده توربین‌ها هر سال در حدود 70,000 پرنده را می‌کشند که در مقابل 57 میلیون پرنده کشته شده در اثر استفاده از خودروها یا 97.5 میلیون پرنده کشته شده در اثر برخورد با شیشه‌ها مقدار اندکی است. مقاله‌ای در رابطه با طبیعت اظهار داشته که هر توربین به طور متوسط هر سال 0.03پرنده یا به عبارتی 1 پرنده در طول 30 سال می‌کشد.


بزرگترین توربین بادی جهان
بزرگترین توربین بادی جهان درحال حاضر در دریای شمال در فاصله ۲۴ کیلومتری سواحل اسکاتلند نصب شده و در حال آزمایش است. این نخستین باری است که توربین‌هایی به این ابعاد در دریا آزمایش می‌شوند. ژنراتور توربین‌ها در عمق ۴۴ متری سطح دریا کار گذاشته شده است که در نوع خود رکورد جدیدی است. [۱] توربین‌هایی در این ابعاد برای نصب در دریا و دور از ساحل مناسب هستند تا از وزش پیوسته و بدون تلاطم باد بهره‌گیری کنند. انتظار می‌رود این توربین‌ها ۹۶ درصد اوقات شبانه‌روز (۸۴۴۰ ساعت در سال) در حال کار باشند.


توزیع انرژی الکتریکی
مرحله توزیع یکی از مراحل انتهای تحویل انرژی الکتریکی به مصرف کننده‌هاست. این بخش به طور کلی شامل خطوط ولتاژ متوسط (کمتر از ۲۰ کیلوولت), پست‌های ترانسفورمری "pole-mounted" و خطوط ولتاژ پایین (کمتر از ۱۰۰۰ ولت) می‌شود.

تصویر یک پست pole-mounted (این پست‌ها از یک ترانسفورماتور کوچک نصب شده بر روی تیر تشکیل شده‌اند)11 کیلوولت به 230/400 ولت در نیوزلندفهرست مندرجات
۱ تاریخچه
۲ ابداع جریان متناوب
۲.۱ توزیع در اروپا و آمریکای شمالی
۳ توزیع و انواع شبکه‌‌ها
۴ جستارهای وابسته
۵ منابع

تاریخچه
در سال‌های آغازین استفاده از انرژی الکتریکی, ژنراتورهای جریان مستقیم "DC" با همان ولتاژ تولیدی به مصرف کننده‌ها متصل شده بودند و به این صورت تولید و انتقال برق با یک ولتاژ انجام می‌گرفت, چراکه هیچ راهی برای تغییر ولتاژ "DC" به جز تغییر ژنراتورها وجود نداشت. از آنجایی که لامپهای التهابی آن زمان تنها در ولتاژ ۱۰۰ ولت قابل استفاده بوده‌اند تنها راه ممکن تولید برق با این ولتاژ بود. همچنین در ولتاژ پایین نیاز به عایق‌کاری زیاد برای حفظ ایمنی نبود و به این صورت اولید و انتقال با ولتاژ 100 ولت صورت می‌گرفت که موجب به وجود آمدن تلفات قابل توجه در طول خطوط می‌شد.


از همان ابتدا استفاده از مس به عنوان یک هادی بسیار معمول بود و این به دلیل هدایت الکتریکی و قیمت نسبتاً مناسب مس (امروزه با بالا رفتن قیمت مس از صرفه اقتصادی این فلز کاسته شده) نسبت به دیگر فلزات است. برای کاهش دادن جریان و در نتیجه کاهش میزان مصرف مس باید از ولتاژهای بالاتر در طول خطوط استفاده کرد. اما همانطور که گفته شد, هیچ روش قابل استفاده‌‌ای برای تغییر ولتاژ DC موجود در آن زمان وجود نداشت, بنابراین سیستم DC ادیسون به کابل‌های ضخیم و ژنراتورهای محلی نیاز داشت. فاصله آخرین مصرف کننده حداکثر باید 1.5 مایل از محل تولید می‌بود تا نیازی به استفاده از هادی‌های با سطح مقطع بسیار بالا نباشد.


ابداع جریان متناوب
پذیرش جریان الکتریکی متناوب "AC" با تغییرات بنیادی در زمینه برق همراه شد, چراکه ترانسفورماتورهای الکتریکی می‌توانستند ولتاژ را تغییر دهند و این, امکان افزایش طول خطوط انتقال فراهم را می‌کرد. با افزایش ولتاژ در طول خطوط, جریان الکتریکی کاهش یافته و بدین صورت, نیاز به استفاده از کابل‌های با سطح مقطع بالا و مولدهای محلی بر طرف می‌‌شد و در این صورت همچنین امکان تولید انرژی الکتریکی در فواصل دوراز مصرف کننده‌ها نیز فراهم می‌شد.

توزیع در اروپا و آمریکای شمالی
در آمریکای شمالی سیستم‌های توزیع اولیه از ولتاژ ۲۲۰۰ ولت و از سیستم ستاره با سیم نول (corner grounded delta) استفاده می‌کردند. با گذشت زمان این ولتاژ رفته رفته افزایش یافت و به۲۴۰۰ ولت رسید. با گسترش شهرها سیستم ولتاژ به ۴۱۶۰/۲۴۰۰ ولت سه فاز ارتقا یافت. گرچه بعضی از شهرها و شهرک‌ها به استفاده از این ولتاژ ادامه دادند, اما بیشتر شهرها ولتاژ را به تدریج و در مراحل Y7200/12470, Y7620/13200, Y14400/24940 و در نهایت Y19920/34500 افزایش دادند.

در انگلستان و اروپا در گذشته استفاده از سیستم ولتاژ ۳۳۰۰ ولت رایج بوده. با گذشت زمان در انگلستان ولتاژ ابتدا به ۶٫۶kV و سپس به ۱۱kV افزایش یافت.

سیستم‌های توزیع نیز در اروپا و آمریکای شمالی کاملاً متفاوت است. در آمریکای شمالی استفاده از تعداد زیادی ترانسفورماتور توزیع و در فواصل کم با مصرف کننده‌ها رایج‌ تر است. برای مثال در ایالات متحده از یک ترانسفورماتور توزیع «pole-mounted» برای تغذیه ۱ تا ۳ خانه استفاده می‌شود, در حالی که در انگلستان ترانسفورماتورهای توزیع توانی بین ۳۱۵ تا ۱۰۰۰ کیلوولت‌امپر دارند و کل یک محله را تغذیه می‌کنند. این به دلیل استفاده از ولتاژ بالاتر در اروپاست (۴۱۵ ولت به جای ۲۳۰ ولت). چراکه با این ولتاژ امکان انتقال توان الکتریکی با تلفات قابل قبول در مسافت‌های طولانی‌تری وجود دارد. ویژگی سیستم آمریکایی این است که در صورت بروز عیب در ترانسفورماتور فقط تعداد کمی از مصرف کننده‌ها از مدار خارج می‌شوند و ویژگی سیستم انگلیسی در متمرکزتر بودن تراسفورماتورهاست بدین صورت تراسفورماتورها کمتر و بزرگ‌تر هستند و با راندمان بالاتری کار می‌کنند و این تلفات انرژی را کاهش می‌دهد.


توزیع و انواع شبکه‌‌ها
شبکه‌‌های توزیع معمولاً به دو صورت دسته‌‌بندی می‌‌شوند:

شعاعی (Radial)
اتصال یافته (Interconnected)
در شبکه شعاعی خطوط توزیع پس از جدا شدن از پست توزیع به منبع دیگری متصل نمی‌‌شوند. از این روش معمولاً در شبکه‌‌های روستایی با مصرف کننده‌‌های دور افتاده استفاده می‌‌شود. از شبکه‌‌های اتصال یافته معمولاً در شهرها استفاده می‌‌شود. در این شبکه مسیرهای توزیع دارای دو یا چند اتصال به مسیرهای دیگر هستند بنابراین مصرف کننده‌‌ها چندین مسیر برای اتصال به منبع دارند.

نقاط اتصال در شبکه اتصال یافته معمولاً باز هستند. اعمال دستور بسته یا باز شدن اتصال‌‌ها معمولاً به وسیله «دیسپاچینگ» صورت می‌‌گیرد. کارایی این اتصال‌‌ها معمولاً در مواقع بروز مشکل در خط مشخص می‌‌شود. در صورتی که قسمتی از خط به علت خرابی غیر قابل استفاده باشد به وسیله وصل و قطع تعدادی از اتصال‌‌ها می‌‌توان قسمت معیوب را از بقیه قسمت‌‌ها جدا کرده و دیگر قسمت‌‌ها را تغذیه نمود. هر یک از خطوط جدا شده از پست توزیع دارای کلید مدار‌‌شکن (دژنکتور) برای قطع مدار در موقع بروز اشکال هستند.

ممکن است در داخل هر شبکه انواع مختلفی از خطوط مثل خطوط هوایی یا کابلی وجود داشته باشد. البته استفاده از خطوط کابلی در کشورهای پیشرفته درحال افزایش است چراکه در این خطوط کابل‌‌ها در مسیر دیده نمی‌‌شوند و این کمک شایانی به افزایش معیارهای زیبایی به ویژه در شهرهای بزرگ با شبکه‌‌های توزیع درهم پیچیده می‌‌کند. اما با این حال قیمت تمام شده برای ایجاد خطوط کابلی به مقدار قابل توجهی از خطوط هوایی بیشتر است, تکنولوژی احداث آنها بالاست و همچنین این خطوط از نظر قیمت و راحتی تعمیر و نگهداری نیز با خطوط هوایی قابل مقایسه نیستند و این بزرگ‌ترین مانع برای گسترش این خطوط در کشورهای در حال توسعه‌است.

خصوصیات برق تحویلی به مصرف کننده‌‌ها به صورت یک تعهد از طرف تولیدکننده بوده وثابت است. برخی از خصوصیات شبکه عبارت‌اند از:

امروزه تمامی منابع و ژنراتورهای الکتریکی AC هستند. مصرف کننده‌‌هایی که از انرژی الکتریکی به صورت DC و در مقادیر بالا استفاده می‌‌کنند مانند برخی از راه‌‌آهن‌های برقی, مراکز تلفن و یا بعضی صنایع مانند صنایع ذوب آلمینیوم باید از ژنراتورهای DC یا تجهیزات یکسوساز استفاده کنند.
ولتاژ تحویلی شامل تلرانس نیز می‌‌شود(معمولاً حدود ۱۰ درصد)
فرکانس معمول تولیدی ۵۰ یا ۶۰ هرتز است. در حالی که در بعضی خطوط راه‌‌آهن برقی از فرکانس ۱۶-۲/۳ Hz و در بعضی از صنایع و معادن از ۲۵ Hz استفاده می‌‌شود.
پیکره‌‌بندی فازها, که شامل تک فاز و چند فاز (شامل دو یا سه فاز) می‌‌شود.
مصرف کننده‌‌ها نیز باید دارای خصوصیات خاصی در شبکه باشند به طوریکه انحراف از این خصوصیات برای تولید کننده زیانبار است بنابراین برای انحراف از برخی از این خصوصیات جریمه در نظر گرفته شده:

حداکثر بار, که با توجه میزان حداکثر مصرف در دوره‌‌ای مشخص تعیین می‌‌شود.
ضریب بهره خط انتقال (نسبت بار نامی به حداکثر بار در یک دوره زمانی), که نشان دهنده درجه بهروری از تجهیزات خط است(هرچه این ضریب به یک نزدیکتر باشد بهره‌‌وری تجهیزات خط بالاتر است).
ضریب توان بار اتصال یافته که نسبت توان اکتیو مصرف شده توسط بار به توان راکتیو آن است.
سیستم زمین کردن (Earthing) که می‌‌تواند TT, TN-S, TN-C-S یا TN-C باشد.
حداکثر جریان اتصال کوتاه
بیشترین میزان و فرکانس جریان لحظه‌‌ای

صرفه‏جویی در انرژی حرارتی در زمستان یکی از مهم‏ترین ضرورت‏ها است. دانیل استرول 50 قوطی آلومینیومی را طوری روی هم قرار داده است که امکان جریان هوای گرم میان آن‏ها را فراهم کرده است. روی این قوطی‏ها را یک صفحه‏ی پلاستیکی شفاف با ابعاد 4×2 فوت کشیده است و به این وسیله یک پمپ حرارت خورشیدی درست کرده است. از آن جا که فلزات حرارت را زودتر و بیشتر از عناصر دیگر جذب می‏کنند، این حرارت 10 تا 15 درجه بیشتر از حرارت موجود در دیگر اجسام خواهد بود. با قرار دادن یک توربین در مسیر هوای گرمی که در داخل این قوطی‏ها در گردش است و هدایت آن به داخل، می‏توان خانه را در طول روز و هنگام تابش آفتاب در مناطق سردسیر و در زمستان به خوبی گرم کرد.

یادتان باشد، از این پس قوطی‏های فلزی خالی نوشابه‏های خود را به آسانی دور نیاندازید! شما با این کار بخاری‏های خوبی را خواهید داشت.
پنجشنبه 7 تیر ماه سال 1386
کارخانه‏ی انرژی خورشیدی، یک فانوس دریایی درخشان!
مطلب زیر را جناب آقای سید علیرضا حجازی از وبلاگ SCI FI TECH ترجمه کرده اند و در وبلاگ خودشان یعنی مقالات فناوری اطلاعات و ارتباطات درج فرموده اند:

این برج که در پرتوهایی از نور، در تمامی جهات درخشان شده است، می‏تواند به عنوان یک نماد مذهبی به نظر برسد، اما در حقیقت این گونه نیست. این برج یک کارخانه‏ی جدید برق در اسپانیا است که انرژی حاصل از خورشید را با 600 آینه مهار کرده و پیرامون خود را تا چندین مایل روشن کرده است.
این برج‏ 40 طبقه که در منطقه‏ی سویل اسپانیا برپا شده است، یک نیروگاه کاملاً سبز به شمار می‏آید. برج یاد شده 11 مگاوات برق را بدون ایجاد گازهای گلخانه‏ای تولید می‏کند و تنها از خورشید به عنوان منبع نیروزای خود استفاده می‏کند. این برج، نور خورشید بازتاب یافته از آینده‏های پیرامون خود را جذب می‏کند و برای این مقصود، دو طرف برج به عنوان دو سطح جاذب آفتاب عمل می‏کنند. شاید در ظاهر ساختمان برج شگفت‏انگیز به نظر برسد، اما این برج دقیقاً برای جذب انرژی طراحی شده است و دلیل شگفت‏انگیزی ظاهر آن نیز همین است. برج یاد شده به طور کامل، انرژی تابشی خورشیدی را دریافت و آن را برای ایجاد انرژی الکتریکی مهار می‏کند.
معاون وزیر نیرو در امور برق و انرژی گفت: برای ایجاد جاذبه و استقبال سرمایه‌گذاران، تقاضای تجدیدنظر نرخ‌های خرید برق از نیروگاههای حرارتی و بادی بخش خصوصی به معاونت برنامه‌ریزی ریاست جمهوری ارائه شده است.

معاون وزیر نیرو در امور برق و انرژی گفت: برای ایجاد جاذبه و استقبال سرمایه‌گذاران، تقاضای تجدیدنظر نرخ‌های خرید برق از نیروگاههای حرارتی و بادی بخش خصوصی به معاونت برنامه‌ریزی ریاست جمهوری ارائه شده است.
محمد احمدیان در خصوص پیشنهاد تعدیل قیمت خرید برق از نیروگاههای بادی بخش خصوصی اظهار داشت: با توجه به اینكه هزینه‌های احداث نیروگاه به دلیل افزایش جهانی نرخ فلزات افزایش پیدا می‌كند باید در نرخ‌های خرید برق از نیروگاه‌های حرارتی و بادی برای جذب سرمایه‌گذاران تجدیدنظر شود.
وی ادامه داد:‌ در خصوص نیروگاههای بادی بخش خصوصی علاوه براینكه نرخ خرید برق مهم است، سرمایه‌گذاران مایل هستند كه در مورد نحوه تعدیل نرخ خرید انرژی در سالهای آینده هم یك فرمول روشن و از پیش تعیین شده‌ای وجود داشته باشد.
احمدیان گفت: برای نیروگاههای تجدیدپذیر می‌تواند تفاوتی بین نرخ نیروگاههای بادی خورشیدی و زیست توده نیز می‌تواند مطرح باشد، بنابراین مجموعه این پیشنهادات به معاونت برنامه‌ریزی و نظارت راهبردی ریاست جمهوری منعكس شده تا آنها در مراجع مربوطه آنرا مطرح و تصویب كنند.
احمدیان با بیان اینكه نرخ خرید انرژی ارز نیروگاههای بادی در ساعات اوج مصرف ۶۲ تومان و در ساعات غیر اوج ۴۵ تومان است گفت: برای حفظ جاذبیت سرمایه‌گذاری در نیروگاههای تجدیدپذیر تلاش براین است كه با دادن تسهیلاتی به سرمایه‌گذاران ضمن توجیه‌پذیر كردن سرمایه‌گذاری، نرخ‌ها چندان افزایش پیدا نكند.
معاون وزیر نیرو در امور برق و انرژی افزود: وزارت نیرو پیشنهاد دقیقی مبنی بر تعیین رقم و قیمت مشخصی را برای خرید برق ارائه نكرده است اما به هرحال تقاضای تجدیدنظر در نرخ‌های برق و تعیین فرمول تعدیل به معاونت برنامه‌ریزی و نظارت راهبردی رئیس جمهوری ارائه شده است.
● پیشی گرفتن سهم نیروگاه‌های بخش خصوصی از دولتی
احمدیان همچنین در خصوص سهم نیروگاه‌های بخش خصوصی گفت: سهم نیروگاههایی كه توسط بخش خصوصی وارد مدار بهره‌برداری می‌شوند، در حال پیشی گرفتن از نیروگاههای دولتی است.
وی افزود: در سال جاری قبل از پیك مصرف، واحد نیروگاه "رود شور" وارد مدار بهره‌برداری شد و در حال حاضر نیز واحدهایی در "عسلویه" و "فردوسی" مشهد توسط بخش غیر دولتی وارد مدار بهره‌برداری شده است.
معاون وزیر نیرو در امور برق و انرژی اظهار داشت: علیرغم تمام پیچیدگی‌های موجود خوشبختانه حضور بخش خصوصی برای تولید برق حضور امیدواركننده‌ای داشته‌اند.

مطالب مشابه ...







سلام خدمت همه ی عزیزان
من دوباره اومدم...تازه تر از همیشه...
بازم در خدمتتونمKhansariha (214)

۷-۱۰-۱۳۹۰ ۰۷:۵۱ عصر
جستجو یافتن همه ارسال های کاربر اهدا امتیازاهدای امتیاز به کاربر پاسخ پاسخ با نقل قول

برای بروز رسانی تاپیک کلیک کنید


مطالب مشابه ...
موضوع: نویسنده پاسخ: بازدید: آخرین ارسال
  مقاله(مهندسی شیمی): انرژی، احتراق، ایمنی، خوردگی، HSE سکوت تلخ 25 435 ۳-۲-۱۳۹۳ ۰۴:۴۱ عصر
آخرین ارسال: سکوت تلخ
  پروژه شبيه سازي و بهينه سازی مصرف انرژی واحد بازيابي گوگرد | مهندسی شیمی senior engineer 0 414 ۲۷-۹-۱۳۹۱ ۰۹:۴۱ صبح
آخرین ارسال: senior engineer
  منابع انرژی تجدید پذیر 2 ♔ αϻἰг κнаη ♔ 0 194 ۱۳-۷-۱۳۹۱ ۰۹:۵۴ عصر
آخرین ارسال: ♔ αϻἰг κнаη ♔
  [مقاله] منابع انرژی تجدید پذیر ♔ αϻἰг κнаη ♔ 0 543 ۱۲-۷-۱۳۹۱ ۰۲:۱۷ عصر
آخرین ارسال: ♔ αϻἰг κнаη ♔
  [مقاله] آشنایی با بعضی از كاربردهای انرژی هسته ای ♔ αϻἰг κнаη ♔ 0 893 ۱۱-۷-۱۳۹۱ ۰۳:۱۳ عصر
آخرین ارسال: ♔ αϻἰг κнаη ♔
  [مقاله] تاثیر سیستم گرمایش کفی در میزان مصرف انرژی 15ص ♔ αϻἰг κнаη ♔ 0 94 ۲۶-۶-۱۳۹۱ ۰۱:۰۰ عصر
آخرین ارسال: ♔ αϻἰг κнаη ♔
  شبیه سازی و بهینه سازی مصرف انرژی خانوار با استفاده از نرم افزار HOME ♔ αϻἰг κнаη ♔ 0 161 ۲۴-۱۱-۱۳۹۰ ۱۱:۳۶ صبح
آخرین ارسال: ♔ αϻἰг κнаη ♔

پرش به انجمن:

کاربرانِ درحال بازدید از این موضوع: 1 مهمان