انرژی بادی

انرژی بادی مانند سایر منابع انرژی تجدید پذیر به طور پراكنده روی كره زمین وجود دارد این انرژی قبل از انقلاب صنعتی به عنوان یك منبع انرژی مورد استفاده قرار می گرفت در طی انقلاب صنعتی ، سوخت های فسیلی به سبب فراوانی ، ارزانی و بخصوص قابلیت حمل آنها ،‌جای انرژی بادی را گرفتند .

بحران نفتی سال 1937 میلادی سبب گردید تا دوباره به انرژی بادی روی آورند و از برق حاصل از آن برای اتصال به شبكه برق ، پمپ كردن آب و سرانجام تامین برق نواحی دور افتاده استفاده كنند .
در سالهای اخیر مشكلات زیست محیطی و مسئله تغییر آب و هوای كره زمین به سبب استفاده زیاد از حد انرژی های فسیلی ،‌استفاده از انرژی بادی را افزایش داده است .
 
 
برای کامل خواندن متن به ادامه مطلب مراجعه کنید.
 

باد هوایی است كه حركت دارد و جا به جا می شود . باد از نسیم ملایم گرفته تا توفان ،‌بر اثر اختلاف فشار هوا بین دو منطقه به وجود می آید . این اختلاف فشار در نتیجه اختلاف دماست .
چون فشار گرم حركت می كند و باد به وجود می آید . گردش زمین به دور خود نیز بر جهت باد تاثیر می گذارد .
سطح زمین مقداری از انرژی گرمایی تابش خورشید را جذب می كند و مقداری را به جو مبر می گرداند . هر اندازه پرتوهای خورشید نسبت به سطح زمین عمودی تر باشد ، میزان جذب انرژی زمین بیشتر خواهد بود . بنابراین مقدار انرژی ای كه در منطقه استوایی جذب می وشد نسبت به قطب ها بیشتر است . این انرژی هوای منطقه استوایی را گرم و سبك و فشار آن را كم می كند بنابراین هوای گرم و سبك بالا می رود و در سطح زمین منطقه ای كم فشار ایجاد می كند .
در مناطق قطبی پرتوهای خورشید نسبت به سطح زمین مایل و میزان جذب انرژی كمتر است بنابراین هوای این مناطق سرد ، متراكم و پرفشار است .
 
توربین های بادی و مشخصات آنها
1- تقسیم بندی توربین های بادی
موضوع استفاده از نیروی باد به قرنها پیش بر می گردد كشتی ها و آسیابهای بادی هلندی ها و اسپانیایی ها گویای این امر است اگر چه تاكنون تغییرات زیادی در طرح توربین های بادی داده شده است ، ولی به طور كلی می توان آنها را به دو دسته مهم زیر تقسیم كرد :
الف : توربین های كه دارای روتوری با محور قائم هستند.
ب: توربین هایی كه روتوری با محور افقی دارند .
مدارك و شواهد نشان می دهند ایرانیان اولین كسانی بوده اند كه در حدود 200 سال قبل از میلاد مسیح برای آرد كردن غلات از آسیاب های بادی با محور قائم استفاده می‌كردند .
آسیاب بادی با محور افقی حدود قرن دوازدهم میلادی در اروپا ساخته شد و مورد استفاده قرار گرفت .
اگر منظور ،‌تبدیل انرژی مكانیكی باد به انرژی الكتریكی باشد ، در توربین های با محور قائم می توان ژنراتور برق را همراه جعبه دنده داخل محفظه ای در قسمت پایین توربین نصب كرد .
در مورد توربین های بادی با محور افقی ، جعبه دنده و ژنراتور برق در محفظه ای بلافاصله بعد از توربین نصب می شوند .
توربین های بادی با محور افقی ، جعبه دنده و ژنراتور برق در محفظه ای بلافاصله بعد از توربین نصب می شوند .
توربین های بادی با محور افقی بازده بهتری دارند و نصب ژنراتور برق این توربین ها در بالای برج آسانتر از توربین های با محور قائم است .
2- توربین بادی چگونه كار می كند .
به طور كلی یك مولد انرژی بادی وقتی به وسیله نیروی باد به حركت در آید قدرت به وسیله روتور آن به خارج داده می شود .
یكی از كاربردهای انرژی باد پمپ كردن آب است در دهه 60-1950 كه پمپ های موتوری به بازار عرضه شده ، به سبب قیمت انرژی های فسیلی كاهش ناگهانی در مورد استفاده از پمپ های بادی به وجود آمد . در حال حاضر پمپ های بادی به طور عمده در چین ، افریقای جنوبی ، آرژانتین و آمریكا به كار مشغولند .
پمپ های آب بادی به وسیله توربین های پرپره كلاسیك با دور كم و ترك بالا كار می كنند .
به طور كلی در مورد استفاده از انرژی بادی ، تاكید بر توربین های بادی مولد برق برای اتصال به شبكه خواهد بود ، زیرا این كاربرد انرژی بادی می تواند سهم مهمی در تامین برق مصرفی جهان داشته باشد .
تخمین زده می شود در سال 2020 میلادی سهم انرژی بادی در تامین انرژی جهان با قدرت مجموع توربین های بادی GW 180 حدود TWh 375 در سال باشد . در قالب ضرورت های زیست محیطی این سهم ممكن است در سال 2020 به حدود Twh 900 با قدرت مجموع توربین های بادی GW 470 افزایش یابد .
استعداد نهایی انرژی بادی به عنوان یك منبع انرژی دراز مدت تقریبا دو برابر مصرف انرژی فعلی جهان تخمین زده می شود .
 
تلمبه های بادی
تامین آب مورد نیاز دام در مراتع كشور از عواملی است كه نقش مهمی در پراكندگی صحیح دام داشته و می تواند از راه پیمایی احشام برای دستیابی به آب كه سبب كاهش وزن دام می شود جلوگیری كند .
استفاده از تلمبه های بادی برای تهیه و ذخیره كردن آب یكی از روش های ساده و اقتصادی است به همین منظور سازمان جنگل ها و مراتع كشور در سال 1348 اقدام به خرید یك دستگاه تلمبه بادی از كارخانه «سورترن كراس » استرالیا كرد كه در سال 1349 در منطقه زرند ساوه نصب گردید .
این سازمان در سال 1350 اقدام به نصب سه دستگاه دیگر از این تلمبه ها در منطقه فارس نمود . برای نصب و بهره برداری از این تلمبه های بادی تعدادی از كارشناسان و كمك كارشناسان سرجنگلداری ها آموزش عملی را فرا گرفتند و از آن تاریخ تعدادی از این تلمبه ها در نقاط مختلف كشور توسط كادر دفتر فنی مرتع نصب گردیده است .
بعد از انقلاب اسلامی به منظور قطع وابستگی و حمایت از صنعتگران ایرانی ، با پیگیری دفتر فنی مرتع ، تلمبه های بادی 8 فوتی ( قطره دایره گردش 8 فوت معادل 4/2 متر ) كه قادر است آب را از عمق 30 متری بالا بكشد ، در ایران ساخته شده و مورد بهره برداری قرار گرفته است .
 
توربین بادی برای مزارع
یكی از انواع تلمبه هایی كه مستقیما با نیروی باد در مزارع كار می كند ، در شكل 99 نشان داده شده است . چنانكه ملاحظه می شود یك توربین بادی پرپره روی برج مرتفعی نصب شده است و نیروی مكانیكی خود را به وسیله یك محور قائم به پیستون تلمبه برای كشیدن آب از چاه منتقل می كند آب این چاه به مصرف منازل روستایی و آبیاری و نیز ذخیره كردن برای مواقع ضروری خواهد رسید .
1- دم این توربین به شكل باله است و برای در جهت باد قرار دادن توربین به كار می رود در بادهای شدید برای جلوگیری از خسارت دیدن توربین ،‌این باله به طور خودكار كج شده و سطح آن موازی سطح چرخش پره ها قرار می گیرد و سبب می شود توربین اصلی در بالای برج حول محور قائم چرخیده و سطح چرخش پره ها موازی جهت باد قرار گیرد . در این حالت پره های توربین نیرویی از باد نگرفته و توربین در وضع OFF ، SHUT یعنی توقف است .
انتخاب توربین های بادی برای كارهای مختلف
الف : آبكشی از چاه – ضریب یكپارچگی
شكل 99 یك توربین بادی را كه بیشتر در مزارع برای آبكشی مورد استفاده قرار می‌گیرد.
دیسك پره های توربین مزرعه ای تقریبا یكپارچه پوشیده از پره هاست (پرپره ) نسبت سطح پره های توربین بادی به سطحی كه توسط این پره ها هنگام چرخش جارو می‌شود ،‌ضریب یكپارچگی نام دارد . این ضریب برای دو نوع توربینی كه ذكر شد نزدیك به 1 است .
ضریب یكپارچگی =
سطح پره های توربین بادی تقسیم بر
سطح جارو شده توسط پره های توربین بادی
تولید برق ضریب سرعت نوك
نیروی باد را می توان به نیروی برق تبدیل كرد . ژنراتورهای برق به این ترتیب كار می كنند كه مغناطیسی را مقابل سیم پیچی به حركت در می آورند . در حال حاضر دو روش برای تولید الكتریسیته وجود دارد .
-        حركت دادن یك مغناطیس قوی با سرعت كم از مقابل یك سیم پیچ بزرگ.
-        حركت دادن یك مغناطیس با سرعت زیاد از مقابل یك سیم پیچ كوچك .
بیشتر ژنراتورهای امروزی با این دو روش تواماً كار می كنند . برای اینكه ژنراتوری كه مغناطیس آن حدود 300 پوند (136 كیلوگرم ) وزن داشته باشد . همین مقدار برق را می توان با ژنراتور كوچكی كه حدود 50 پوند (5/22 كیلوگرم ) وزن دارد ، با 2000 دور در دقیقه ( سرعت زیاد ) تولید نمود . روی این اصل می بینیم یك توربین بادی كم پره با وزن كم و در نتیجه قیمت ارزان ، با ضریب یكپارچگی كوچك و سرعت زیاد مقدار قابل توجهی برق تولید می كند .
در توربین های بادی نسبت سرعت محیطی نوك پروانه گردان ( سرعت خطی ) به سرعت باد ، « ضریب سرعت نوك » نام دارد . اگر سرعت باد 20 مایل در ساعت (32 كیلومتر درساعت ) و سرعت خطی نوك پروانه گردان توربین نیز 20 مایل در ساعت باشد «          ریب سرعت نوك » برابر 1 خواهد بود .
فرض كنیم سرعت محیطی نوك پروانه توربین بادی 200 مایل در ساعت (320 كیلومتر در ساعت ) و سرعت بادی كه این توربین را به حركت در می آورد 20 مایل در ساعت باشد « ضریب سرعت نوك » در این مورد برابر 10 خواهد شد . توربین های بادی با « ضریب یكپارچگی » كوچك دارای « ضریب سرعت نوك » بزرگتر از 1 هستند و این ضریب برای آنها معمولا بین 5 تا 10 است .
اكنون دیده می شود ارتباطی بین « ضریب سرعت نوك » كه معیاری از سرعت توربین (R.P.M) است با « ضریب یكپارچگی» آن وجود دارد .
 
كاربرد توربین های بادی پر پره :
1- پمپ های بادی آبكشی جهت تامین آب آشامیدنی حیوانات در مناطق دور افتاده
2- آبیاری در مقیاس كم
3- آبكشی از عمق كم جهت پرورش آزیان
4- تامین آب مصرفی خانگی
5- كاربرد توربین های بادی كوچك به عنوان تولید كننده برق
6- تامین برق جزیره های مصرف
7- شارژ باطری
 

نوشته شده در تاریخ سه شنبه 8 شهریور 1390    | توسط: Parviz Omidi    |    | نظرات()
ارسال به ارسال به 100 درجه کلوب دات کام