انرژی بادی

انرژی بادی

اسلاید 1: انرژی بادیتهیه و تنظیم :میر میثم رجایی صدیقاستاد راهنما :دکتر مرتضی خلیلیاندانشکده فنی مهندسی دانشگاه ارومیه

اسلاید 2: فهرست مقدمهمنشاء بادتاریخچه انرژی بادی توربین بادی تولید برق از انرژی باد انرژی باد و محیط زیست مزایا انرژی باد مضرات انرژی باد آمار انرژی بادی در دنیاآمار انرژی بادی در ایران

اسلاید 3: مقدمهبا توجه به پایان پذیر بودن منابع تجدید ناپذیر و همچنین خطراتی که استفاده از سوخت های فسیلی برای کره زمین ، انسان ها و حیوانات دارد ،وهمچنین منابع تجدید پذیردارای مزایای بیشتری نسبت به سوخت های فسیلی دارد، باعث به کار گیری منابع تجدید پذیر شده است . باد نیز یکی از منابع تجدید پذیرو رایگان به حساب می آید که از آن برای تولید برق در مناطقی که میزان وزش باد زیاد است مورد استفاده قرار می گیرد.

اسلاید 4: منشاء باد هنگامی که تابش خورشید بطور نامساوی به سطوح ناهموار زمین میرسد سبب ایجاد تغییرات در دما و فشار می گردد و در اثر این تغییرات باد بوجود می اید هم چنین اتمسفر کره زمین به دلیل حرکت وضعی زمین گرما را از مناطق گرمسیری به مناطق قطبی انتقال می دهد که این امر باعث بوجود آمدن باد می گردد. جریانات اقیانوسی و دوران کره زمین نیز میتواند با ایجاد پدیده هائی باد تولید نمایند. پس همانطور که گفته شد باد یکی از صورت های مختلف انرژی حرارتی خورشیدی است که دارای یک الگو جهانی نیمه پیوسته می باشد.

اسلاید 5: تاریخچه انرژی باد احتمالا نخستین ماشین بادی به توسط ایرانیان باستان ساخته شده است و یونانیان برای خرد کردن دانه‌ها و مصریها ، رومی‌ها و چینی‌ها برای قایقرانی و آبیاری از انرژی باد استفاده کرده‌اند. بعدها استفاده ار توربینهای بادی با محور قائم سراسر کشورهای اسلامی معمول شده و سپس دستگاههای بادی با محور قائم با میله‌های چوبی توسعه یافت و امروزه نیز ممکن است در برخی از کشورهای خاورمیانه چنین دستگاههایی یافت شوند.

اسلاید 6: در قرن 13 این نوع توربینها به توسط سربازان صلیبی به اروپا برده شد و هلندیها فعالیتزیادی در توسعه دستگاههای بادی مبذول داشتند، بطوری که در اواسط قرن نوزدهم در حدوود 9 هزاز ماشین بادی به منظورهای گوناگون مورد استفاده قرار می‌گرفته است. در زمان انقلاب صنعتی در اروپا استقاده از ماشینهای بادی رو به کاهش گذاشت. استفاده از انرژی باد در ایالات متحده از سال 1854 شروع شد. از این ماشینها بیشتر برای بالا کشیدن آب از چاههای آب و بعدها برای تولید الکتریسیته استفاده شد.بزرگترین ماشین بادی در زمان جنگ جهانی دوم توسط آمریکائیها ساخته شد.

اسلاید 7: توربین بادیانواع توربینهای بادی : اگرچه طراحی های مختلفی برای توربین بادی موجود می باشد ولی به طور عمده به دو دسته کلی بر اساس جهت محور چرخش تقسیم بندی می شوند: محور افقی: (Horizontal Axis Wind Turbines(HAWTS که نوع رایج آن می باشد. محور عمودی: (Vertical Axis Wind Turbines(VAWTSجریان هوا بر روی هر سطحی دو نوع نیروی ایرودینامیکی با نام های درگ و لیفت به وجود می آورد که نیروی درگ در جهت جریان باد است و نیروی لیفت عمود بر جریان باد می باشد. یکی از این نیروها یا هر دو می توانند نیروی مورد نیاز برای چرخش پره های توربینهای بادی را تامین نمایند.

اسلاید 8: توربینهای محور افقی ویژگی روتورهای توربینهای محور افقی جدید بسیار شبیه ملخ هواپیما می باشد. جریان هوا روی مقطع ایرودینامیکی شکل پره هاحرکت میکند و نیروی لیفت را به وجود آورده که باعث چرخش روتور میگردد. ناسل توربینهای محور افقی محلی برای گیربکس و ژنراتور می باشد.

اسلاید 9: توربینهای محور عمودی توربینهای محور عمودی بسیار نزدیک به زمین قرار می گیرند که از مزیتهای آن قرار دادن تجهیزات سنگین آن از جمله گیربکس و ژنراتور نزدیک به سطح زمین می باشد، هرچند که شدت باد در سطح زمین کمتر است و در نتیجه برق کمتری تولید خواهد نمود. از دیگر مزایای این نوع توربینها می توان به نیاز نداشتن سیستم یاو اشاره کرد چراکه این نوع توربینها، باد را از هر جهت مهار می کنند و این مزیت برتری بسیاری نسبت به کمبودهای آن دارد. از کمبودهای آن می توان به این مورد اشاره نمود که این نوع توربینها به طور خودکار مانند توربینهای محور افقی شروع به کار نمی کنند.

اسلاید 10:

اسلاید 11:

اسلاید 12: ضريب قدرت توربين ها بادي    

اسلاید 13:  

اسلاید 14: سنسور هاي اندازه گيري: شامل دو سنسور سرعت سنج و جهت نما مي باشند که اولي سرعت باد و دومي جهت باد را به طور دقت مشخص مي کند و اطلاعات حاصل را به بخش کنترل مي دهد.بر اساس اين اطلاعات زمان کار توربين زاويه چرخ انحراف مشخص مي شود.که اين چرخ ، توربين را دقيقا در جهت وزش باد قرار مي دهد. موتور انحراف: يک سيستم ترکيبي الکتريکي مکانيکي است، هدايت اين سيستم توسط واحد کنترل انجام مي شود .براساس اطلاعات رسيده از قسمت اندازه گيري، واحد کنترل جهت باد قالب را تعيين کرده و به موتور انحراف فرمان مي دهد که اين موتور توربين را در راستاي مناسب بچرخاند.اين سيستم فقط در توربين هاي بزرگ متصل به شبکه کاربرد دارد.در توربين هاي بادي سايز کوچک به جاي چرخ انحراف از بالچه استفاده مي کننند.اين بالچه ، توسط جريان باد خود به خود توربين را در راستاي مناسب قرار مي دهد.بخش کنترل: بخش کنترل،توربين را هنگامي که سرعت باد بين 4 تا 25 متر بر ثانيه است بکار مي اندازد و هنگامي که سرعت باد به بالاتر از 25متر بر ثانيه مي رسد ان را متوقف مي کند.توربين ها نمي توانند در سرعت هاي بيشتر از 25 متر بر ثانيه به کار خود ادامه دهند در سرعت بالاي 30 متر بر ثانيه امکان سقوط برج ها نيز وجود دارد .

اسلاید 15:

اسلاید 16: کشور های تولید کننده توربین های بادی

اسلاید 17: تولید برق از انرژی بادی نیروگاه بادی بر اساس تبدیل انرژی جنبشی باد به حرکت دورانی، کار می کند. : پره های توربین بادی انرژی جنبشی باد را به انرژی دورانی درسیستم انتقال تبدیل می کنند و در قدم بعدی ژنراتور، انرژی توربین را به شبکه برق منتقل می نماید. بطور معمول از سه نوع ژنراتور در توربینهای بادی استفاده می شود. - ژنراتور جریان مستقیم - آلترناتور یا ژنراتور سنکرون - ژنراتور القایی یا آسنکرونتیغه های توربین متصل به توپی (توپی چرخ) بوده که در روی یک شافت (میله) در حال چرخش ، نصب شده است. این شافت از جعبه انتقال دنده، که در آن سرعت چرخش افزایش می یابد، عبور می کند. افزایش سرعت شافت باعث چرخش ژنراتور و در نتیجه تولید برق میشود.اگر وزش باد بسیار زیاد باشد ، توربین دارای ترمزی است که از چرخش سریع تیغه‌ها و در نتیجه آسیب دیدگی آنها جلوگیری می کند..برای اینکه یک توربین بادی به نحو احسن کارکند، سرعت باد معمولاً باید بیش از ۱۲ تا ۱۴ مایل در ساعت باشد. برای چرخش سریع توربین ها و در نتیجه تولید برق ، داشتن چنین سرعتی برای باد ضروری است. معمولاً هر یک از توربین ها ، برقی در حدود ۵۰ تا ۳۰۰ کیلو وات تولید می کنند. هر کیلو وات برابر با ۱۰۰۰ وات است. با ۱۰۰۰ وات برق می توان ۱۰ لامپ ۱۰۰ واتی را روشن نمود. بنابراین یک توربین بادی ۳۰۰ کیلو واتی (۳۰۰۰۰۰ وات) می تواند ۳۰۰۰ لامپ ۱۰۰ واتی را روشن کند.

اسلاید 18: باد و محیط زیستدر سال ۱۹۷۰، ذخایر نفت بر توسعة منابع جایگزین انرژی فشار آورد. در سال ۱۹۹۰، از دیدگاه تجدیدپذیری محیط زیست، در برابر مطالعة دانشمندان که نشاندهندة تغییرات بالقوة آب و هوای جهانی درصورت افزایش استفادة مداوم از سوخت‌های فسیلی فشاری نیز بوجود آمد. انرژی بادی یک گزینة اقتصادی و راهبردی برای دستگاههای نیروی سنتی در بسیاری از نواحی کشور ارائه می‌دهد، باد سوخت پاکی است و مزاع بادی از آنجا که هیچ سوختی را نمی‌سوزانند، هیچ آلودگی آبی با هوایی نیز ایجاد نمی‌کنند.جدی ترین آسیب زیست محیطی ماشینهای بادی شاید تأثیر منفی آنها روی جمعیت پرندگان وحشی و بر خود دیداری غیرطبیعی در چشم انداز محیط زیست باشد.

اسلاید 19: مزایا انرژی باد ۱- عدم نیاز توربین های بادی به سوخت که در نتیجه از مصرف سوخت های فسیلی کاسته میشود۲- رایگان بودن انرژی باد۳- توانائی تامین بخشی از انرژی برق۴- کمتربودن نسبی قیمت انرژی حاصل از باد نسبت به انرژی های فسیلی۵- کمتر بودن هزینه های سرمایه گذاری انرژی باد در بلند مدت۶- تنوع بخشیدن به منابع انرژی و ایجاد سیستم پایدار انرزی۷- قدرت مانور زیاد جهت بهره برداری در هر ظرفیت و اندازه از چند وات تا چندین مگاوات۸- عدم نیاز به آب و زمین زیاد برای نصب۹- نداشتن الودگی محیط زیست نسبت به سوخت های فسیلی

اسلاید 20: مضرات انرژی بادبا این وجود، مضراتی نیز در مورد این انرژی وجود دارد که ممکن است از محبوبیت آن بکاهد. با وجود اینکه هزینه ی تولید این انرژی بسیار پایین است، حتی امروز هم توربین های متعددی باید ساخته شود تا بتواند مقدار مناسبی از انرژی بادی را تولید کند. با وجود اینکه نیروی باد، آلودگی تولید نمی کند اما توربین های آن صدای زیادی تولید می کنند، که در حقیقت منجر به آلودگی صوتی می شود.باد هیچ وقت قابل پیش بینی نیست. تا زمانی که انرژی باد نیاز به دانش آب و هواشناسی و شرایط باد در طولانی مدت است حتی پیشرفته ترین ماشین ها نیز نمی توانند پیش بینی محصول را انجام دهند. (میزان باد تولیدی). اما در جاهایی که انرژی باد بیش از حد مورد نیاز باشد این امر قدری نا ممکن است چرا که نمی توان به طور قطع روی آن حساب کرد.بسیاری از زمین های مستعد برای این کار، یعنی جایی که انرژی باد می تواند در ابعاد وسیع تولید شود، بسیار دور تر از مکان هایی است که امکان بیشترین تولید باد وجود دارد. لذا ممکن است قضیه اقتصادی بودن آن با ساخت ایستگاههای فرعی و خطوط انتقال دچار تردید شود.

اسلاید 21: نیروی باد غیر قابل ارسال است لذا همین مسئله باعث می شود در نام بردن آن به عنوان ابتدایی ترین تهیه کننده انرژی شک و تردید ایجاد شود. انرژی باد بستگی به نحوه وزش باد در مناطق بادگیر دارد پس یکی از منابع ناپایدار است و تولید باد به فاکتورهای متعددی نظیر سرعت باد و رفتار توربین ها دارد. برخی منتقدان بر این باورند که انرژی باد در مواردی که تقاضا بالاست، پیشنهاد مناسبی نیست

اسلاید 22: تولید برق از انرژی بادی به لحاظ آماری در دنیا تا سال2011 در طول سال 2011، در حدود 40 گیگاوات ظرفیت انرژی بادی عملیاتی گردید و ظرفیت جهانی انرژی بادی را تقریبا 20 درصد افزایش داده و به میزان کل 238 گیگاوات رسانیده است. این میزان افزایش ظزفیت در این سال نسبت به دیگر تکنولوژی های تجدیدپذیر بیشتر بوده است. در طول سال 2011 حدود 50 کشور ظرفیت خود را در این زمینه اضافه نموده اند و حداقل 68 کشور گزارشی مبنی بر افزایش بیش از 10 مگاوات داشته اند که 22 کشور از آنها از مرز 1 گیگاوات گذشته اند و 10 کشور برتر نزدیک به 87% ظرفیت کل جهانی را به خود اختصاص داده اند. درطول بازه زمانی انتهای سال 2006 تا انتهای سال 2011 نرخ رشد ظرفیت تجمعی انرژی بادی به میانگین 26 درصد رسیده است. به عنوان مثال در سال 2010 بیشتر ظرفیت توربینهای جدید در کشورهای در حال توسعه بوده و بازارهای نوظهور بیشتر در کشورهای OECD بوده اند. کشورهای پیشرو در زمینه نصب های جدید به ترتیب کشورهای چین، آمریکا، هند، آلمان و انگلستان بوده اند که کشور کانادا با فاصله کمی از آنها قرار دارد. اتحادیه اروپا 23% از بازار جهانی و 41% از ظرفیت کل جهانی را به خود اختصاص داده است

اسلاید 23: کشور چین در حدود 17.6 گیگاوات ظرفیت نصب شده داشته و 44% از بازار جهانی را در دست داشته است. کشور چین ظرفیت تجمعی خود را به میزان 62.4 گیگاوات تا انتهای سال 2011 رسانیده که بیشاز یک چهارم ظرفیت کل جهانی است و بیش از 24 برابر ظرفیت نصب شده، تنها در 5 سال قبل خود می باشد. کشورآمریکا بیش از 6.8 گیگاوات در سال 2011 به ظرفیت انرژی بادی خود اضافه نموده است که برای 2 میلیون خانه آمریکائی کافی بوده است و در نهایت ظرفیت کل خود را به 47 گیگاوات رسانیده است. اتحادیه اروپا در سال 2011 در حدود 9.6 گیگاوات ظرفیت نصب شده داشته که میزان کل ظرفیت نصب شده این منطقه را به 94 گیگاوات رسانیده است.( این میزان معادل کل ظرفیت جهانی نصب شده انرژی بادی در سال 2007 بوده است). در سال 2010 ظرفیت نصب شده انرژی بادی در مقام سوم قرار گرفته بود(21.4%) که مقام اول مربوط به سیستمهای فتوولتائیک و مقام دوم مربوط به گاز طبیعی بوده است.

اسلاید 24:

اسلاید 25: وضعيت انرژي باد در ايرانميزان انرژي باد در مناطق مختلف ايران

اسلاید 26: نمودار سرعت باد در نقاط مختلف ايران

اسلاید 27: نيروگاه بادي منجيلساختار و مشخصات توربينهاي بادي نصب شده در نيروگاه منجيلظرفيت 100 مگاواتتعداد توربين ها : 127میزان برق تولیدی: 300 میلیونکیلووات ساعت در سال

اسلاید 28: مکان تعداد و ظرفیت نصب شدهنوع توربینردیفسایت نیروگاهی منجیل27 (8100 کیلووات)300 کیلووات1 سایت نیروگاهی منجیل2 (1000 کیلووات)500 کیلووات2 سایت نیروگاهی منجیل18 (9900 کیلووات)550 کیلووات3 سایت نیروگاهی منجیل1 (600 کیلووات)600 کیلووات4 سایت نیروگاهی منجیل 70 (46200 کیلووات)660 کیلووات5 سایت نیروگاهی منجیل9 (5940 کیلووات)660 کیلووات6 سایت نیروگاهی بینالود43 (28380 کیلووات)660 کیلووات7 زابل سیستان1 (660 کیلووات)660 کیلووات8 باباکوهی شیراز1 (660 کیلووات)660 کیلووات9 عون ابن علی تبریز3 (1980 کیلووات)660 کیلووات10 سرعین(اردبیل)1 (660 کیلووات)660 کیلووات11 اصفهان1 (660 کیلووات)660 کیلووات12 ماهشهر1 (660 کیلووات)660 کیلووات13 خواف (خراسان رضوی)1 (1.5 مگاووات)1.5 مگاوات14 خواف (خراسان رضوی)1 (2.5 مگاووات)2.5 مگاوات15 جمع کل ظرفیت به مگا وات 109.4 109.4 16 تعداد و ظرفیت توربین های بادی در ایران

اسلاید 29: پایان