• خانه
  • |
  • نقشه سايت
  • |
  • ارتباط با ما
  • |
  • کاربران
  • |
  • کاربران
جمعه ، ٣١ مرداد ١٣٩٣|تاريخ آخرين به روز رساني: 8 ساعت و 12 دقيقه پیش| 
   
تهران
منبع: سرویس سازمان هواشناسی
  • برگ نخست
  • بريده جرايد
  • توليد برق از طريق انرژي بادي و فرايند آن در مقايسه با ساير نيروگاههاي با سوخت فسيلي

توليد برق از طريق انرژي بادي و فرايند آن در مقايسه با ساير نيروگاههاي با سوخت فسيلي

آدرس: Wikipedia, the free encyclopedia.htm


انرژي بادي معمولاً به ساير اشكال انرژي مخصوصاً انرژي الكتريكي تبديل مي‌شود. در پايان سال 2006 ظرفيت ژنراتورهاي بادي در سراسر جهان 74223 مگاوات بود. اگرچه هم اكنون بيش از 1 درصد مصرف برق جهان از اين طريق توليد مي‌شود، انرژي بادي تقريباً 20 درصد برق مصرفي در دانمارك، 9 درصد در اسپانيا و 7 درصد در آلمان را تأمين مي‌كند.
جديدترين روش استفاده از نيروي باد توليد انرژي الكتريكي به وسيله تبديل حركت دوراني تيغه‌هاي توربين به جريان برق توسط ژنراتور الكتريكي است. در آسياب‌هاي بادي (فناوري بسيار قديمي) انرژي باد براي چرخش ماشين‌آلات مكانيكي به منظور انجام كار فيزيكي مانند خردكردن گندم يا پمپاژ آب مورد استفاده قرار مي‌گيرد.
نيروي باد در مزارع بادي بزرگ براي تأمين برق شبكه سراسري همچنين براي ساكنين روستاها يا مكان‌هاي جدا از شبكه سراسري در مقياس كوچكتر استفاده مي‌شود. در صورتي كه از انرژي بادي براي توليد برق بجاي سوخت‌هاي فسيلي استفاده مي‌شود انرژي بادي داراي مزيت‌هاي زيادي است. اين مزيت‌ها عبارتند از مقدار فراوان، تجديدپذير بودن، گستردگي توليد، تميزبودن و كاهش دهنده گازهاي سمي و گازهاي گلخانه‌اي در فضا.
انرژي باد حدود 50 تا 100 برابر بيشتر از انرژي زيست توده (بيومس) در جهان وجود دارد. اغلب انرژي بادي در ارتفاعات كه سرعت مداوم باد بيش از 160 كيلومتر در ساعت است وجود دارد. بالاخره انرژي بادي از طريق اصطكاك در سطح كره زمين و آتمسفر به حرارت تبديل مي‌شود. زمين به طور غير يكنواخت در اثر نور خورشيد گرم مي‌شود و در قطب‌هاي شمال و جنوب انرژي خورشيدي كمتري دريافت مي‌كند و در ناحيه استوائي انرژي خورشيدي بيشتري جذب مي‌كند. همچنين زمين خشك سريع‌تر از دريا گرم و خنك مي‌شود. اختلاف حرارت باعث ايجاد سيستم جابجائي جوي مي‌شود و هواي سطح زمين را به طبقه فوقاني جو (از 11 كيلومتر به بالا) انتقال مي‌دهد.

تغييرپذيري باد و قدرت توربين
با وزيدن باد در پره‌هاي توربين و اعمال نيروي گردنده به رتور (قسمت گردنده) از نيروي باد مي‌توان استفاده كرد. مقدار قدرت انتقال با تراكم هوا نسبت مستقيم دارد.
قدرت يا نيروي باد توسط معادله زير بدست مي‌آيد.
        1 
               2
P برحسب وات، آلفا مقدار ثابت راندمان، P تراكم هوا بر حسب كيلوگرم در متر مكعب، r شعاع توربين بادي برحسب متر و v سرعت هوا برحسب متر در ثانيه است. جريان توده هوا كه از طريق توربين بادي حركت مي‌كند با سرعت و تراكم باد تغيير مي‌كند. به عنوان مثال در يك روز خنك با درجه حرارت 15 درجه سانتي‌گراد در سطح دريا، تراكم هوا 225/1 كيلوگرم در متر مكعب است. نسيمي با سرعت 8 متر در ثانيه از روتوري با شعاع 100 تقريباً 77000 كيلوگرم هوا را در هر ثانيه از طريق توربين حركت مي‌دهد. نيروي برق حاصل از نسيم فوق‌الذكر حدود 5/2 مگاوات خواهد بود.
از آنجائي كه سرعت باد ثابت نيست توليد انرژي ساليانه يك ژنراتور بادي هرگز به اندازه ظرفيت اسمي آن نيست. نسبت بهره‌وري واقعي آن در طول سال به حداكثر تئوري آن عامل ظرفيت ناميده مي‌شود. يك ژنراتور بادي كه در جاي مناسب نصب شده باشد از عامل ظرفيتي معادل حدود 35 درصد برخوردار خواهد بود. اين درصد با عوامل ظرفيت 90 درصد براي نيروگاههاي اتمي و 70 درصد براي نيروگاههاي ذغال سنگي و 30 درصد براي ساير نيروگاههاي فسيلي مقايسه مي‌شود. وقتي كه نيروگاههاي بادي را با نيروگاههاي فسيلي مقايسه مي‌كنيم متوجه مي‌شويم كه از نيروگاه بادي 1000 كيلوواتي انتظار مي‌رود در طول يك سال تقريباً معادل 500 كيلووات برق (از نيروگاه ذغال سنگي) توليد شود. اگرچه بازده كوتاه مدت (ساعت يا روز) نيروگاه بادي كاملاً قابل پيش‌بيني نيست، بازده انرژي ساليانه آن فقط چند درصد متغير است.

تعيين محل توربين‌هاي بادي
به عنوان يك قانون كلي ژنراتورهاي بادي جائي كه سرعت باد زياد است (16 كيلومتر در ساعت يا 5/4 متر در ثانيه يا بيشتر). معمولاً محل اجراي نيروگاه بادي براساس اطلس باد تعيين مي‌شود. واضح است هواشناسي در تعيين محل پارك‌هاي (نيروگاههاي) بادي نقش مهمي ايفا مي‌كند. اطلاعات هواشناسي باد معمولاً براي تعيين محل دقيق يك طرح بزرگ نيروگاه بادي كافي نيست. داده‌هاي مخصوص هواشناسي محلي براي تعيين پتانسيل محل اجرا بسيار لازم است. محل ايده‌آل براي يك نيروگاه بادي بايستي داراي جريان تقريباً ثابت و غيرمتلاطم باد در سراسر سال بوده و فاقد تلاطم‌هاي شديد و ناگهاني در طول سال باشد.
مهم‌ترين مرحله در توسعه نيروگاه بادي جمع‌آوري اطلاعات سرعت و مسير دقيق باد و ساير پارامترها است.
به منظور جمع‌آوري اطلاعات مربوط به باد يك برج هواشناسي در محل مورد نظر با تجهيزات اندازه‌گيري كه در ارتفاعات مختلف بر روي آن نصب مي‌شود لازم است. كليه برج‌هاي هواشناسي براي تعيين سرعت باد و جهت باد مجهز به بادسنج و بادنما هستند. بطور كلي ارتفاع برج‌هاي هواشناسي از 30 تا 60 متر است. بعضي از برج‌هاي هواشناسي بسيار بلندتر و دائمي هستند مانند برج هواشناسي Obninsk (ابنينسك) در روسيه كه 315 متر ارتفاع دارد.
برج‌هاي هواشناسي كه براي تعيين امكان‌پذيري محل مزرعه‌هاي بادي استفاده مي‌شوند از سازه‌هاي فولادي لوله‌اي ساخته مي‌شوند و به مدت يك تا دو سال آنها را به حال خود رها مي‌كنند تا در اين مدت اطلاعات لازم را جمع‌آوري كنند و سپس آنها را پياده مي‌كنند. اطلاعات جمع‌آوري شده به سرور (Server) منتقل مي‌شود. اين اطلاعات در آنجا ذخيره و سپس تجزيه و تحليل مي‌شود.
باد در ارتفاعات بالاتر به دليل اصطكاك كمتر با سطح زمين و دريا و چسبناكي كمتر هوا سرعت بيشتري دارد. در نزديكي سطح زمين به دليل وجود پستي بلندي در سطح زمين و موانعي مانند درخت و ساختمان سرعت باد كمتر است.
در مزارع يا پارك‌هاي بادي تعداد زيادي توربين نصب شده است. از آنجائي كه هر توربين مقداري از انرژي باد را دريافت مي‌كند رعايت فاصله كافي بين توربين‌ها براي جلوگيري از اتلاف انرژي بسيار حائز اهميت است.
ژنراتورها، توربين بادي محدوديت بهره‌برداري در حداقل درجه حرارت دارند كه كاربرد آنها را در مناطق سردسير محدود مي‌كند (20- درجه). توربين‌هاي بادي بايستي از جمع‌شدن يخ در اطراف آنها محافظت شود، در غير اينصورت ممكن است به بادسنج آن آسيب وارد شود. بعضي از سازندگان توربين‌هاي بادي، توربين‌هائي را كه مجهز به دستگاه گرم‌كننده داخلي هستند با روغن متفاوت و آلياژهاي مختلف توليد كرده‌اند كه مي‌توان آنها را در نقاط سردسير با درجات پائين‌تر نصب كرد.
توربين‌هائي كه در ارتفاعات و مناطق كوهستاني نصب مي‌شوند عموماً سه كيلومتر يا بيشتر از نزديك‌ترين منطقه ساحلي فاصله دارند. در اين صورت سرعت باد در ارتفاعات بيشتر است، و سرعت‌هاي بيشتر باد باعث مي‌شود انرژي الكتريكي بيشتري توليد شود. درمورد محل انتخاب توربين‌ها بايستي بسيار دقت كرد چون يك تفاوت كوچك (مثلاً 30 متر) مي‌تواند بازدهي توربين را دوبرابر كند. بادهاي محلي را مي‌توان براي مدت يكسال يا بيشتر به وسيله بادسنج و نقشه‌هاي دقيق باد قبل از اينكه ژنراتورها نصب شوند با دقت كنترل كرد.
براي نصب و تعيين محل توربين‌هاي بادي در نيروگاههاي بادي با مقياس كوچك‌تر در مكان‌هائي كه تهيه و جمع‌آوري اطلاعات بسيار گران تمام مي‌شود يا بسيار وقت‌گير است، روش عادي براي پيدا كردن جاي دقيق‌ توربين شناسائي درختان است كه در اثر وزش دائم باد كج شده‌اند. روشي ديگر استفاده از نقشه سرعت باد يا دريافت اطلاعات از ايستگاه هواشناسي محل است، اگرچه اين روش‌ها از قابليت اطمينان كمتري برخوردار هستند.

نصب توربين‌ها نزديك ساحل:
نصب توربين‌ها درآب و نزديك ساحل در منطقه قرار مي‌گيرند كه در روي زمين در فاصله 3 كيلومتري خط ساحلي و در آب در فاصله 10 كيلومتري زمين نصب مي‌شوند.
سرعت باد در اين مكان از مشخصه‌هاي سرعت باد در دو ناحيه دريا و ساحل دريا برخوردار مي‌شود.

نصب توربين‌ها دور از ساحل:
محل نصب توربين‌ها در اين شرايط عموماً حدود 10 كيلومتر يا بيشتر از خشكي فاصله دارد. توربين‌هاي بادي نصب شده در اين مكان كمتر از توربين‌هاي نصب شده در روي خشكي مزاحم هستند چون از فاصله دور صداي آنها كمتر به گوش مي‌رسد. از آنجائي كه ناهمواري‌هاي سطح آب مخصوصاً در ناحيه عميق‌تر بسيار كمتر از پستي و بلندي‌هاي روي زمين است ميانگين سرعت باد در منطقه باز آب به مراتب بيشتر از ميانگين سرعت آن در خشكي است. عوامل ظرفيت در اين نقطه از دريا بسيار بيشتر از محل نصب توربين‌هاي بادي در ساحل و نزديك ساحل است بنابراين مي‌توان براي توربين‌هاي بادي در اين منطقه از برج‌هاي كوتاه‌تري استفاده كرد.

توربين‌هاي هوائي (معلق در هوا)
توربين‌هاي بادي ممكن است در ارتفاع زياد جائي كه سرعت باد بسيار زياد است قرار گيرند. يك شركت در انتاريو كانادا به نام مگن پاور (Magenn Power) سعي مي‌كند توربين‌هاي هوائي را كه با گاز هليوم در هوا معلق هستند بصورت تجاري توليد كند. يك پروژه ايتاليائي به نام كايت گن (Kitegen) به آدرس (http://www.treehugger.com/files/2005/12/ecablogitmassi.php) از يك نمونه توربين بادي با محور عمودي استفاده مي‌كند. اين پروژه يك برنامه ابتكاري است (هنوز در دست ساخت مي‌باشد) كه شامل يك مزرعه بادي با يك محور عمودي است و براي بهره‌گيري از بادهاي ارتفاعات زياد از تعدادي كايت (بادبادك) بنام ژنراتورهاي بادي كايت (KWG) يا kitegen استفاده مي‌كند. در اين پروژه مسئولين اجراي آن ادعا مي‌كنند كه كليه مسائل استاتيكي و ديناميكي كه مانع افزايش نيروي قابل دريافت از طريق ژنراتورهاي توربين بادي با محور افقي مي‌شد از بين مي‌رود.
تعداد بسيار زيادي توربين بادي با ظرفيت كل 74223 مگاوات اكنون در جهان در حال بهره‌برداري است كه 65 درصد از اين مقدار متعلق به اروپا است. ميانگين يك مگاوات نيروي باد معادل ميانگين مصرف 160 خانوار آمريكايي است. نيروي باد سريع‌ترين روش در حال رشد توليد برق در سال‌هاي اخير است و بين سال‌هاي 1995 تا 2005 ظرفيت توليد برق از طريق انرژي باد در جهان چهار برابر شده است.

كل ظرفيت نصب شده نيروگاههاي بادي به مگاوات
رتبه      كشور      سال 2005       سال 2006       اخيراً
1         آلمان        18415           20622         21283
2         اسپانيا       10028           11615         12801 
3         آمريكا       9149           11603         12634
4         هند         4430           6270         7113
5         دانمارك       3136           3140 
6         چين        1260           2604         2956
7         ايتاليا        1718           2123
8         انگلستان      1332           1963         2186
9         پرتغال       1022           1716         1874
10         فرانسه         757            1567    
11          هلند          1219           1560 
12      كانادا        683            1459          1588
13      ژاپن        1061           1394   
14      اطريش       819            965    
15      استراليا       708            817    
16      يونان        573            746           753   
17      ايرلند        496            745           866    
18      سوئد        510            572   
19      نروژ        267            314    
20      برزيل        29             237   
21      مصر        145            230           580    
22      بلژيك       167            193   
23      تايوان       104            188    
24      كره جنوبي     98             173   
25      نيوزلند       169            171    
26      لهستان       83             153           216    
27      مراكش       64             124    
28      مكزيك       3              88   
29      فنلاند       82             86    
30      اكراين       77             86     
31      كستاريكا      71             74       
32      مجارستان     18             61    
33      ليتواني       6              55   
34      تركيه        20             51   
35      جمهوري چك   28             50   
36      ايران        23             48   
37      بقيه اروپا      129            163   
38      بقيه آمريكا     109            109   
39      بقيه آسيا      38             38   
40   بقيه‌آفريقاوخاورميانه   31             31    
41      بقيه اقيانوسيه    12             12   
81 درصد تاسيسات نيروگاههاي بادي در آمريكا و اروپا است، ولي سهم پنج كشور بالاي فهرست مذكور از نظر تاسيسات جديد از 71 درصد در سال 2004 تا 55 درصد در سال 2005 مي‌باشد. سازمان انرژي بادي جهان انتظار دارد 160 گيگاوات تا سال 2010 و 9/73 گيگاوات در پايان سال 2006 با نرخ رشد بيش از 21 درصد در سال ظرفيت نصب شده نيروگاه بادي در سراسر جهان وجود داشته باشد.
كشورهاي آلمان،‌اسپانيا، آمريكا، هند و دانمارك براي توليد برق بيشترين مبلغ سرمايه‌گذاري را در زمينه توسعه انرژي بادي اختصاص داده‌اند. دانمارك در ساخت و استفاده از توربين‌هاي بادي بسيار تسلط دارد به طوريكه در دهه 1970 بخش عمده برق خود را از طريق نيروگاه بادي تامين كرد. كشور دانمارك بيش از 20 درصد برق مصرفي خود را از انرژي بادي تامين مي‌كند و از نظر توليد برق پنجمين كشور جهان به شمار مي‌رود. كشورهاي دانمارك و آلمان بزرگ‌ترين صادركننده توربين‌هاي بزرگ (66/0 تا 5 مگاوات) هستند. باد يك درصد از كل توليد برق را در سطح جهان (2005) به خود اختصاص داده است. آلمان با توليد كننده برجسته برق از طريق انرژي باد 28 درصد كل ظرفيت برق در جهان در سال 2006 (3/7 درصد برق آلمان) را به خود اختصاص داده است. هدف اين كشور اين است كه تا سال 2010، انرژي تجديدپذير 5/12 درصد نيازهاي برق خود را تأمين كند. مي‌توان پيش‌بيني كرد كه كشور آلمان حتي زودتر از تاريخ مذكور به هدف خود برسد. كشور مذكور 18600 توربين بادي در اختيار دارد كه اغلب در شمال آن نصب شده است.
اسپانيا و آمريكا از نظر ظرفيت نصب در مقام بعدي قرار مي‌گيرند. در سال 2005، دولت اسپانيا برنامه ملي جديدي را براي ظرفيت نيروگاه بادي نصب شده به مقدار 20000 مگاوات تا سال 2012 تصويب كرد. طبق گزارش سازمان انرژي بادي آمريكا، انرژي بادي 4/0 درصد برق (6/1 ميليون خانوار) كل آمريكا را در سال 1999 توليد كرد. در سال 2005 دو كشور آلمان و اسپانيا از نيروگاههاي بادي بيشتر از نيروگاههاي برق آبي، برق توليد كردند. مطالعات سازمان انرژي آمريكا نتيجه‌گيري كرده است از پنجاه ايالت فقط سه ايالت توانسته‌اند از طريق انرژي بادي برق كافي براي همه مردم توليد كنند. رشد نيروگاههاي بادي در آمريكا در سال 2006 را تا 50 درصد تخمين زده‌اند و ظرفيت نصب آن به 11603 مگاوات رسيد. در سال‌هاي اخير آمريكا از هر كشور ديگري انرژي بادي بيشتري را به شبكه برق خود اضافه كرده است و اين ظرفيت به نظر مي‌رسد در سال 2007 حدود 3 گيگاوات (3000 مگاوات) رشد داشته باشد. ايالت تگزاس اولين توليدكننده برق از طريق انرژي باد است و از اين لحاظ از كاليفرنيا سبقت گرفته است. در سال 2007 تگزاس انتظار دارد 2 گيگاوات به ظرفيت كنوني خود اضافه كند و ظرفيت كل برق از طريق انرژي بادي خود را به 5/4 گيگاوات افزايش دهد. آيوا (Iowa) و مينسوتا (Minnesota) به نظر مي‌رسد ظرفيت انرژي بادي خود را به 1 گيگاوات تا پايان سال 2007 افزايش دهند. توليد برق از طريق انرژي باد در آمريكا از فوريه 2006 تا فوريه 2007 به 31 درصد رسيد.
هندوستان با ظرفيت توليد برق از طريق انرژي باد 6270 مگاوات در سال 2006 چهارمين كشور جهان به شمار مي‌رود. انرژي بادي 3 درصد از كل توليد برق هندوستان را تشكيل مي‌دهد. كنفرانس جهاني انرژي باد در دهلي‌نو نوامبر 2006 صنايع انرژي بادي هندوستان را تشويق كرده و انگيزه‌هاي جديدي را به اين زمينه اختصاص داده است. مزرعه بادي در نزديكي Muppandal هندوستان براي يك روستاي فقير ايجاد شغل كرده است. كارخانه Suzlon Energy هندي يكي از بزرگترين كارخانجات توربين بادي‌سازي جهان است.
در دسامبر 2003 جنرال الكتريك بزرگ‌ترين توربين‌هاي بادي نصب شده دور از ساحل دريا را در ايرلند نصب كرد، و براي توسعه اينگونه تأسيسات درساحل غربي اين كشور برنامه‌هائي از جمله استفاده از توربين‌هاي شناور در دست اقدام دارد.
در 15، آگوست 2005، چين اعلام كرد يك مزرعه بادي 1000 مگاواتي در هبي Hebei كه در سال 2020 به بهره‌برداري مي‌رسد خواهد ساخت. طبق گزارش دريافتي كشور چين براي توليد 20000 مگاوات توليد برق از طريق منابع انرژي تجديدپذير تا سال 2020 هدف‌گذاري كرده است و اعلام مي‌كند برق از طريق انرژي باد مي‌تواند تا 253000 مگاوات در اين كشور توليد شود.
پيرو كنفرانس جهاني انرژي بادي در نوامبر 2004 كه توسط كشور چين و سازمان جهاني انرژي بادي برگزار شد، قانون انرژي تجديدپذير چين پذيرفته و تصويب شد. در اواخر سال 2005، دولت چين هدف انرژي بادي در سال 2020 را از 20 گيگاوات به 30 گيگاوات افزايش داد.
مكزيك اخيراً پروژه توليد برق از طريق انرژي باد به نام Venta II را به عنوان اقدام مهمي در جهت كاهش مصرف سوخت‌هاي فسيلي شروع كرده است. اين پروژه 88 مگاواتي كه در نوع خود در مكزيك اولين پروژه است 13 درصد نيازهاي برقي ايالت Oaxaca را تأمين خواهد كرد و تا سال 2012 ظرفيتي معادل 3500 مگاوات خواهد داشت. بازار در حال رشد ديگر كشور برزيل است كه از 143 گيگاوات پتانسيل انرژي بادي جهت توليد برق برخوردار مي‌باشد. دولت فدرال به منظور ساخت نيروگاه با ظرفيت توليد 3300 مگاوات انرژي تجديدپذير كه 1422 مگاوات آن از طريق انرژي بادي تأمين مي‌شود براي سال 2008 برنامه تشويقي تدارك ديده است.
اين برنامه در جهت توليد 10 درصد نيروي برق برزيل از طريق منابع تجديدپذير تهيه شده است. برزيل در سال 2004، 320 تراوات ساعت برق توليد كرد. كشور فرانسه اخيراً از ظرفيت 12500 مگاوات نيروگاه نصب شده تا سال 2010 خبر داد. كشور كانادا از سال 2000 تا 2006 نزديك به 7 سال رشد سريع ظرفيت انرژي بادي را با افزايش ظرفيت نصب شده 137 مگاوات به 1451 مگاوات با نرخ رشد 38 درصد تجربه كرد.

نيروگاههاي بادي كوچك
نيروگاههاي بادي كوچك كه حدود 100 كيلووات يا كمتر ظرفيت دارند معمولاً به منظور تأمين برق مصرفي خانه، مزرعه و حرفه‌هاي كوچك مورد استفاده قرار مي‌گيرند. مردم به منظور كاهش يا حذف صورت حساب‌هاي برق و اجتناب از پرداخت هزينه‌هاي غيرقابل پيش‌بيني گاز طبيعي اين سيستم‌ها را خريداري مي‌كنند. توربين‌هاي بادي براي توليد برق خانگي به صورت ذخيره باطري در نقاط دوردست سالها مورد استفاده قرار گرفته است ولي در آمريكا مصرف‌كنندگان ترجيح مي‌دهند براي مصرف برق خانگي خود توربين‌هاي يك تا 10 كيلووات را كه با بيش از يك كيلووات ظرفيت اكنون در چندين كشور جهان و كليه ايالت‌هاي آمريكا موجود است را مورد استفاده قرار دهند.
در مناطق شهري يا جائيكه دسترسي به مقدار زياد و قابل پيش‌بيني انرژي بادي كار مشكلي است براي بهره‌برداري از لوازم برقي كوچك و كم مصرف مي‌توان از سيستم‌هاي كوچك‌تر استفاده كرد. برق توليدي از توربين‌هاي بادي كوچك كه بر روي پشت‌بام خانه‌ها نصب مي‌شوند مي‌تواند مسائل توزيع برق را تا حدي حل كند. برق مصرفي تجهيزاتي نظير پارك متر يا ورودي‌هاي شبكه اينترنت ممكن است توسط يك توربين بادي كه باطري كوچكي را شارژ مي‌كند تأمين شود.
در حاليكه توربين‌ بادي كوچك را مي‌توان روي بام‌ خانه‌ها با موفقيت نصب كرد ولي چندين موضوع ذاتي در مورد نصب اين توربين‌ها وجود دارد: آيا بام خانه يا ساختمان مي‌تواند وزن توربين را تحمل كند، تا چه اندازه ساختمان مي‌تواند ارتعاشات رتور توربين را تحمل كند. توربين‌هاي كوچك مخصوص مناطق مسكوني در بازار وجود دارند. اين توربين‌ها هر كدام حدود 7 فوت (2 متر) تا 25 فوت قطر دارند و حدود 900 تا 10000 وات برق توليد مي‌كنند. بعضي از اين توربين‌ها بسيار سبك وزن هستند يعني حدود 16 كيلوگرم طراحي مي‌شوند و در مقابل باد به سرعت عمل مي‌كنند و نصب آنها به راحتي نصب آنتن تلويزيون است گفته مي‌شود صداي اين نوع توربين‌ها حتي از فاصله چند فوت زير آنها به گوش نمي‌رسد.
سازمان انرژي بادي چندين مورد مطالعه درمورد بازار توربين‌هاي بادي كوچك را در آمريكا و ساير كشورها فاش كرده است كه نشان دهنده اين واقعيت است كه آمريكا در حال پيشرفت در صنعت نيروگاههاي بادي كوچك است. براساس اعلام يك سازمان ديگر يعني سازمان جهاني انرژي بادي تخمين تعداد كل و ظرفيت كل توربين‌هاي بادي كوچك كار مشكلي است ولي در كشور چين به تنهايي 300000 توربين بادي كوچك وجود دارد كه در حال بهره‌برداري هستند.
مدل شايع در بازار مخصوصاً در آمريكا نوع پروانه‌اي شكل با محور افقي است كه مشابه توربين‌هاي بزرگ مزارع بادي مي‌باشد. مدل ديگر محور عمودي دارد و در شكل‌هاي مختلف مي توان آنرا طراحي كرد. پيشرفت‌هاي اخير در توربين‌هاي بادي كه براي استفاده در خانه‌ها مي‌توان نام برد به قرار زير هستند:
- توربين با محور عمودي آئروتكچر
- طرح انرژي بادي آئروويرنومت آركيتكچرال (Aero Vironnent Architectural)
- طرح آسياب بادي
- توربين بادي خانگي سويفت (Swift)
- توربين بادي موتورويو ميكرو (Motorwav Micro)

رشد و روند هزينه
ارقام شوراي انرژي بادي جهاني (GWEC) نشان مي‌دهد كه در سال 2006 افزايش ظرفيت نصب‌شده‌ معادل 15197 مگاوات است. در سال 2006 ظرفيت كل انرژي بادي نصب شده 74223 مگاوات و ظرفيت كل آن در سال 2005 به ميزان 59091 مگاوات ثبت شده است. با وجود موانعي كه براي توربين‌هاي بادي وجود داشت،‌بازار انرژي بادي با نرخ 32% افزايش پس از سال 2005 به رشد خود ادامه داد كه در اين سال رشد آن به 41 درصد رسيد.
از نظر ارزش اقتصادي بخش انرژي بادي با ارزش تجهيزات نصب شده جديد توليد در سال 2006 حدود 18 ميليارد يورو يا 23 ميليارد دلار يكي از ايفاگران مهم نقش در بازار انرژي شده است.
كشورهائي كه از بالاترين ظرفيت نصب برخوردار هستند عبارتند از آلمان با ظرفيت 20621 مگاوات، اسپانيا با ظرفيت 11615 مگاوات، آمريكا با ظرفيت 11603 مگاوات،‌هند با ظرفيت 6270 مگاوات و دانمارك با ظرفيت 3136 مگاوات. سيزده كشور در سراسر جهان اكنون بيش از 1000 مگاوات ظرفيت بادي دارند. براساس ظرفيت نصب شده در سال 2006، آمريكا از بالاترين ظرفيت يعني 2454 مگاوات برخوردار است و پس از آن آلمان، هند، اسپانيا، چين و فرانسه به ترتيب داراي ظرفيت‌هاي 2233 مگاوات، 1840 ، 1587، 1347 و 810 مگاوات هستند. در سال 2004 هزينه انرژي بادي يك پنجم دهه 1980 بود و بعضي افراد انتظار ادامه سير نزولي براي هزينه توربين‌هاي بزرگ‌تر با ظرفيت بيشتر را داشتند. بهرحال هزينه تأسيسات در سال‌هاي 2005 و 2006 افزايش يافته است و طبق برآورد گروه بازرگاني صنايع انرژي بادي آمريكا ميانگين هزينه هر كيلووات 1600 دلار است كه با 1200 دلار براي هر كيلووات چند سال قبل قابل مقايسه است.
اغلب روش‌هاي مهم توليد برق سرمايه‌بر هستند يعني آنها در آغاز اجراي پروژه به سرمايه‌گذاري كلان نياز دارند و براي ادامه به هزينه كمتري احتياج دارند (هزينه‌هاي سوخت و نگهداري)، اين شرايط درمورد توليد برق از طريق انرژي باد و برق آبي كاملاً صادق است و هزينه‌هاي سوخت آنها نزديك به صفر بوده و هزينه نگهداري آنها بسيار ناچيز است.

ذخيره انرژي
يك روش احتمالي افزايش مقدار انرژي بادي قابل استفاده در يك سيستم برق استفاده از سيستم‌هاي ذخيره انرژي بادي است. انرژي بادي مازاد بر مصرف را مي‌توان به شكل قابل استفاده يعني سيستم برقآبي تلمبه ذخيره‌اي ذخيره كرد. تعداد زيادي از فناوري‌هاي متفاوت براي ذخيره‌كردن برق از جمله فناوري‌هاي بالاست هوا و باطري وجود دارد. براي شبكه‌هاي بزرگ انرژي روش تلمبه ذخيره‌اي هيدروالكتريك در مقياس بزرگ اجرا شده است. اغلب فناوري‌هاي ذخيره برق از نظر تجاري در مقياس زياد هم اكنون به اثبات نرسيده است و اغلب به اعتبارات زيست محيطي دولت و يارانه انرژي تجديدپذير وابسته هستند. روشي كه هم اكنون در مزارع بادي آزمايش مي‌شوند استفاده از باطري‌هاي قابل شارژ است.

اكولوژي (شناخت محيط زيست) و آلودگي توليد گاز Co2 و آلودگي محيط زيست
گفته مي‌شود انرژي بادي به دليل اينكه طبيعت قطع وصل دارد و لازم است به وسيله نيروگاههاي فسيلي حمايت شود باعث كاهش آلودگي هوا و كاهش گاز Co2 نمي‌شود. توربين‌هاي بادي جانشين ظرفيت توليد برق نيروگاههاي فسيلي نمي‌شوند ولي انرژي بادي مي‌تواند باعث كاهش مصرف سوخت فسيلي و بنابراين كاهش گاز CO2 شود. براي توليد برق از طريق انرژي بادي هيچگونه سوختي مصرف نمي‌شود و توليد گاز آلوده كننده با توليد برق از طريق انرژي بادي ارتباط مستقيم ندارد. بهرحال براي ساخت نيروگاههاي بادي بايستي از ساير منابع استفاده شود. توليد برق از انرژي بادي ممكن است از طريق ساير تأسيسات توليد در آلودگي هوا تأثير غير مستقيم داشته باشد و ممكن است در راندمان تأسيساتي كه براي ايجاد تعادل در عرضه و تقاضا مورد استفاده قرار مي‌گيرند تأثيرگذار باشند مخصوصاً در صورتي كه اين تأسيسات سوخت‌هاي فسيلي مصرف كنند.
براساس مطالعه شبكه سراسري برق ايرلند اعلام شد كه توليد برق از طريق باد باعث كاهش مصرف سوخت‌هاي فسيلي مي‌شود. بنابراين باعث كاهش آلودگي هوا و كاهش گاز CO2 از 59/0 تن در هر مگاوات ساعت به 33/0 تن در مگاوات ساعت خواهد شد. نيروي باد يك منبع تجديدپذير است يعني استفاده از آن باعث تخليه كردن ذخيره سوخت‌هاي فسيلي نمي‌شود. باد همچنين يك منبع انرژي تميز است و بهره‌برداري از آن باعث توليد دي‌اكسيدكربن، دي اكسيد گوگرد، جيوه يا ساير مواد آلوده‌كننده هوا نمي‌شود.
توليد نيروي برق فقط بخشي (حدود 39 درصد در آمريكا) از استفاده از انرژي يك كشور را تشكيل مي‌دهد بنابراين نيروي باد اثرات منفي استفاده از انرژي را تخفيف مي‌دهد. از آنجائيكه باد مي‌تواند براي توليد برق جايگزين سوخت شود نيروي باد مي‌تواند باعث كاهش گرماي كره زمين شود.
توربين‌هاي بادي ممكن است باعث كشتن پرندگان شود و نيروگاههاي فسيلي نيز از طريق تغيير آب وهوا، باران اسيدي و آلودگي محيط زيست در حيات جانداران اثرات زيان باري دارند. برخلاف نيروگاههاي فسيلي يا هسته‌اي كه براي خنك كردن تأسيسات حجم زيادي از آب را در سيستم خود به چرخش درمي‌آورند و باعث تبخير آن مي‌شوند توربين‌هاي بادي براي توليد برق نيازي به آب ندارند.

تأثير نيروگاههاي بادي در حيات وحش
مطالعات مربوط به توربين‌هاي نصب شده در ساحل يا نزديك ساحل دريا نشان مي‌دهد كه تعداد پرندگاني كه در اثر توربين‌هاي بادي كشته مي‌شوند در مقايسه با تعدادي كه در نتيجه ساير فعاليت‌هاي انسان‌ها كشته مي‌شوند مانند ترافيك، شكار، خطوط انتقال برق و ساختمان‌هاي مرتفع و مخصوصاً اثرات زيست محيطي استفاده از منابع توليد (برق) آلوده‌كننده، قابل اغماض است. مثلاً در انگلستان كه صدها توربين بادي وجود دارد براي هر توربين در سال يك پرنده كشته مي‌شود و 10 ميليون پرنده در سال در اثر برخورد با اتومبيل كشته مي‌شوند. در آمريكا در اثر برخورد با توربين‌هاي بادي نصب شده در ساحل يا نزديكي ساحل 70 هزار پرنده در سال كشته مي‌شوند كه اين تعداد را با 57 ميليون پرنده كه در اثر برخورد با اتومبيل كشته مي‌شوند مي‌توان مقايسه كرد. جامعه سلطنتي حمايت از پرندگان انگلستان (RSPB) نتيجه‌گيري كرد كه شواهدي موجود است كه نشان مي‌دهد مزارع بادي كه بطور صحيح تعيين محل شده‌اند براي پرندگان خطرناك نيستند. اين جامعه از مزرعه‌هاي بادي و ساير روش‌هاي توليد انرژي تجديدپذير حمايت مي‌كند.
بعضي از توربين‌هاي بادي ساحلي و نزديك ساحل باعث كشته شدن پرندگان مي‌شوند. در مطالعات اخير براي تعيين محل نصب توربين‌هاي بادي الگوهاي مسير شناخته شد. پرواز پرندگان مورد توجه قرار مي‌گيرد، ولي بعضي از مسيرهاي مهاجرت پرندگان مخصوصاً پرندگاني كه هنگام شب پرواز مي‌كنند ناشناخته هستند. مطالعات انجام شده توسط كميسيون انرژي كاليفرنيا در سال 2004 نشان داد كه توربين‌هاي ساحلي ساليانه بين 1766 و 4721 پرنده را كشته است. مطالعات انجام شده از طريق رادار در شرق آمريكا درمورد توربين‌هاي ساحلي و نزديك به ساحل نشان داده است كه پرندگان آوازخوان مهاجر در مجاورت تيغه‌هاي توربين‌هاي بادي مدرن بزرگ در حال پرواز هستند. طبق گزارش جامعه سلطنتي محافظت از پرندگان در بريتانيا، مزرعه‌هاي بادي ساحلي و نزديك ساحل در نروژ عقاب‌هاي دريائي را از بين برده است. جامعه مذكور اعلام كرد پره‌هاي توربين‌ها بادي در طول مدت 10 ماه تعداد 9 پرنده را كشت. كشور نروژ مهمترين مكان عقاب‌هاي دم سفيد است. تعداد خفاش‌هاي كشته شده در تأسيسات توربين‌هاي بادي ساحلي و نزديك ساحل حتي كاركنان صنايع محلي را دچار مشكل كرده است. طبق مطالعات انجام شده در سال 2004 حدود 2200 خفاش به وسيله 63 توربين ساحلي در دو محل در شرق آمريكا در طول مدت شش هفته كشته شدند. اين مطالعات نشان مي‌‌دهد بعضي از پروژه‌هاي ساحلي و نزديك ساحل مخصوصاً براي خفاش‌ها بسيار خطرناك است و در اين مورد تحقيقات بيشتر لازم است.
در صورتي كه تعداد مزرعه‌هاي بادي دور از ساحل در عمق آب افزايش يابد اين سوال مطرح مي‌شود كه آيا صداي اقيانوس به دليل حركت مكانيكي توربين‌هاي بادي و ساير ارتعاشات از طريق برج‌هاي ساخته شده درون آب در حدي است كه بتواند پستانداران دريائي را آزار دهد؟ آزمايش‌هاي انجام شده در دانمارك درمورد تأسيسات كم عمق نشان داد اين موضوع فقط تا چندصد متر حائز اهميت است. بهرحال صداي تزريق شده در قسمت عميق‌تر احتمالاً در جانوران بزرگ‌تر مانند وال (نهنگ) كه از فركانس‌هاي پائين‌تر استفاده مي‌‌كنند تأثيرگذار خواهد بود.
درمورد امنيت نيروگاههاي بادي سازمان انرژي بادي بريتانيا اعلام كرد: انرژي بادي ايمن‌ترين فناوري‌هاي انرژي است و از بهداشت و ايمني زياد برخوردار است. در مدت بيش از 20 سال تجربه بهره‌برداري و بيش از 50000 دستگاه نصب شده در سراسر جهان در اثر عملكرد و بهره‌برداري از توربين‌هاي بادي هيچكس آسيب نديده است.
براي طراحي و بهره برداري از پروژه‌هاي انرژي بادي همچنين همكاري نزديك صنايع با هيات‌هاي قانون‌گذاري در كشورهائي كه انرژي بادي در حال پيشرفت مي‌باشد استاندارد مهمي تعيين شده است.
تجربه‌هاي ثبت شده نشان مي‌دهد كه توربين‌هاي نصب شده در ساحل يا نزديكي ساحل با ايجاد صدا و از نظر ديد باعث مقاومت مردم در برابر ساخت اين نيروگاه‌ها شده است. نصب اين توربين‌ها دور از ساحل (10 كيلومتر يا بيشتر) درون دريا اين مسئله را حل خواهد كرد، ولي هزينه ساخت مزرعه‌هاي بادي درون دريا و دور از ساحل بيشتر است و در بسياري موارد انتقال برق به ساحل مشكلاتي به همراه دارد.
بعضي از ساكنين نزديك به توربين‌هاي بادي ساحلي يا نزديك ساحل از سايه اين توربين‌ها در منطقه مسكوني خود شكايت دارند. براي اجتناب از اين مسئله، هنگام تعيين محل توربين‌هاي بادي ساحلي و نزديك ساحل اقدامات لازم به عمل خواهد آمد.
برج‌هاي بادي بزرگ در ساحل و نزديكي ساحل به چراغ‌هاي اخطار براي هواپيما احتياج دارند. اين چراغ‌ها در هنگام شب آلودگي نور به وجود مي‌آورد كه باعث آزار مردم و آسيب زدن به اكوسيستم خواهد شد. سازمان FAA براي اين منظور در بعضي نقاط حدودي را تعيين مي‌كند.
اقدامات به عمل آمده در جهت پيشرفت در طراحي پره‌ها و ساير تجهيزات توربين باعث بي‌صداشدن توربين‌هاي مدرن شده است تا حدي كه زير آنها مي‌توان به راحتي صحبت كرد.


  • منبع : ماهنامه بولتن بين الملل
  • تاريخ چاپ : سه شنبه ، ١٣٨٦-٠٦-٢٠
  • شماره چاپ : 103