دسته: فنی و مهندسی مقاله بررسی انرژی باد (توربین های بادی) در 32 صفحه ورد قابل ویرایش
قیمت فایل فقط 5,000 تومان
مقاله بررسی انرژی باد (توربین های بادی) در 32 صفحه ورد قابل ویرایش
مقدمه
زندگی انسان در تمام ادوار تاریخ به انرژی وابسته بوده است . زمانی كه در غار زندگی می‌كرد فقط از نیروی بازوی خویش كمك می‌گرفت در آن دوران انرژی او محدود بود نیاز او را برطرف می‌كرد ولی امروزه در دورانی زندگی می‌كنیم كه در آن به مقدار زیادی انرژی نیاز داریم. انسان برای حركت ،ماشینها و دستگاهها ووسایل مختلف كه در خدمت اوست به انرژی زیادی احتیاج دارد.
انرژی لازم وسایل و دستگاههای مورد نیاز زندگی انسان از مواد فسیلی نظیر زغالسنگ- نفت وگاز طبیعی تهیه می‌شود. از این رومواد فسیلی را بایستی ركن اساسی گردش چرخ صنعت در این دوران دانست دنیای امروز با بحرانهای اقتصادی كه ناشی از وابستگی به انرژی فسیلی و همچنین غیر اقتصادی بودن استفاده از این گونه انرژی‌هاست، روبروست. از همین رو ضروری به نظر می‌رسد كه انسان به دنبال منابع جدید برای تأمین انرژی ارزان می‌باشد كه از آن قبیل می‌توان استفاده از انرژی خورشید باد زمین گرمایی و آبی را نام برد.
استفاده از انرژی باد وزمین گرمایی در عصر حاضر مورد توجه كشورهای مختلفی قرار گرفته زیرا تقریباً هم ارزان است و هم بدون آلودگی كه در این جا به نحوه تولید برق از طریق این دو انرژی می‌پردازیم.
انرژی باد
از انرژیهای بادی جهت تولید الكتریسته و نیز پمپاژ آب از چاهها و رودخانه‌ها، آرد كردن غلات، كوبیدن گندم، گرمایش خانه و مواردی نظیر اینها می‌توان استفاده نمود.لكن هزینه غیراقتصادی استفاده از این انرژی بخصوص در ماشینهای بادی بكارگیری از این انرژی را محدود ساخته است.
استفاده از انرژی بادی در توربینهای بادی كه به منظور تولید الكتریسته بكار گرفته می‌شوند از نوع توربینهای سریع محور افقی می‌باشند. هزینه ساخت یك توربین بادی با قطر مشخص، در صورت افزایش تعداد پره‌ها زیاد می‌شود. در مكانهائی كه شبكه برق رسانی ضعیف و بارهای محلی در نزدیكی ژنراتورهای بادی موجود می‌باشد استفاده از این حامل انرژی كاربرد بیشتری خواهد داشت.
نطق بادخیز
ایران كشوری با باد متوسط است ولی برخی از مناطق آن باد مناسب و مداومی برای تولید برق دارد. تاكنون در راستای اهداف استفاده از انرژیهای نو، مجموعاً بیش از 4 مگاوات نیروگاههای بادی در منطقه منجیل و رودبار نصب شده است. 11 واحد در منطقه منجیل و رودبار نصب شده است كه قدرت سه واحد آن هر كدام 550 كیلووات و مابقی هر كدام 300 كیلووات قدرت دارد.
در جدول زیر توان قابل بهره برداری باد در چند منطقه بادخیز نشان داده شده است.
جدول : توان قابل بهره برداری باد در مناطق مختلف
طرحهای در دست اجراء جهت اسفتاده از انرژیهای بادی به شرح زیر می‌باشند:
پروژه : 250 مگاواتی
پروژه : 60 مگاواتی ، انتقال تكنولوژی از ژاپن
انتخاب محل منابس ساخت مزرعه توربینهای بادی به ظرفیت 60 مگاوات ثبت آمار لحظه‌ای باد در منطقه رودبار و منجیل
امكانات موجود
انرژی باد از جمله انرژیهای تجدید نظر است كه به علت گستردگی، قدرت بازدهی بالا، اقتصادی بودن و اینكه در مقایسه با دیگر انرژیهای تجدید پذیر در ابعاد وسیع‌تری مورد بهره‌برداری قرار گرفته عملا از جایگاهی ویژه برخودار است.
در حال حاضر نیروگاه بادی منجیل با تعداد 24 واحد جمعا به ظرفیت 9400 كیلوودات و نیروگاه بادی رودبار با تعداد 4 واحد جمعا به ظرفیت 2150 كیلووات نصب و راه اندازی گردیده است. تولید انرژی این نیروگاه‌ها مجموعا حدود 36 میلیون كیلووات ساعت بود كه در مقایسه با سال پیش 7/2 درصد كاهش را نشان می‌دهد. نیروگاههای فوق تحت نظارت سازمان انرژی اتمی قرار دارند.
در ضمن طرز كار توربینهای بادی موتور استفاده به شرح زیر می‌باشد:
توربینهای بادی انرژی باد را توسط دو یا سه تیغه به شكل پروانه‌ای می‌گیرند این تیغه‌ها روی یك روتور نصب می‌شوند و تولید انرژی می‌كنند. این توربینها در بالای برجهایی در ارتفاع 100 فوت بالای سطح زمین قرار می‌گیرند و از بادهای نیرومند و دارای توربالانت پایین انرژی خویش را تأمین می‌كنند.
رفتار یك تیغه بسیار شبیه بال هواپیما می‌باشد. هنگامی كه باد می‌وزد، یك بسته هوای كم فشار، بر روی لبه پائینی تیغه تشكیل می‌شود. سپس بسته هوای كم فشار مذكور تیغه را بسوی آن می‌كشد، و باعث چرخیدن روتور می‌شود.
به عمل برا می‌گویند . در حقیقت نیروی برا بسیار نیرومندتر از نیروی بار مقابل لبه جلویی تیغه می‌باشد، كه بدان پسا می‌گویند. برآیند دو نیروی برا و پسا باعی می‌شود كه روتور مانند یك پروانه بگردد و چرخش شفت سبب تولید الكتریسیته توسط ژنراتور می‌شود.
می‌توان از توربینهای بادی با كاركردهای مستقل استفاده نمود؛ و یا می‌توان آنها را به یك شبكه قدرت تسهیلاتی وصل كرد یا حتی می‌توان با یك سیستم سلول خورشیدی یا فتوولتانیك تركیب كرد.
عموماً از توربینهای مستقل برای پمپاژ آب یا ارتبطات استفاده می‌كنند، هر چند كه در مناطق بادخیز مالكین خانه‌ها و كشاورزان نیز می‌توانند از توربینها برای تولید برق استفاده نمایند.
برای منابع مقیاس كاربردی انرژی باد، معمولاً تعداد زیادی توربین را نزدیك به یكدیگر می‌سازند كه بدین ترتیب یك مزرعه بادگیر را تشكیل می‌دهند. كه امروزه دارای پتانسیل بسیار بالایی می‌باشد و تا سال 1998، 25 واحد تولید را مطابق ذیل راه‌اندازی كرده است.
هشت توربین با تولید كل 4/2 مگاوات
دو توربین با تولید كل یك مگاوات
پانزده توربین با تولید كل 5/4 مگاوات
كاربرد انرژی باد
بخش عمده بادها از ارتفاع 12 كیلومتری از سطح زمین می‌وزد كه موجب جریانهای فوق العاده سریع می‌شود محاسبات آماری نشان می‌دهد كه بیش از 1% انرژی جنبشی فوق الذكر در لایه‌های پایین جو وجود دارد كه میزان توان آنها تقریبا T.W می‌باشد در سال 1981 میلادی انستیو بین المللی سیستم های كاربردی (IIASA) میزان پتانسیل انرژی باد كه از نظر تكنیكی در دسترس وقابل استهمال می‌باشد در معادل STW برآورد نمود كه در این برآورد بخش عمده مناطق قابل استهسال انرژی باد در سطح قاره‌ها می‌باشد.
برای به دست آوردن نیروی الكتریكی از انرژی باد بهترین راه ساخت نیروگاه‌ها با توربین بادی است در بررسی ساده اولیه هزینه انرژی باد را می‌توان با سرمایه‌گذاری اولیه و هزینه تولید برق محاسبه كرد. اما در دیدگاهی وسیع‌تر استفاده از نیروگاه بادی امتیازات زیر را نیز در پی خواهد داشت عدم استفاده دائم از منابع سوختی پایان پذیر مانند نفت، زغال سنگ و .. و ذخیره این منابع برای آیندگان بطور مثال اگر یك توربین بادی یك مقاومی كه 4000 ساعت در طول سال كاركرد داشت باشد می‌تواند باعث ذخیره 1000 تن نفت بشود.
عدم وجود زباله و پسماند در نیروگها بادی كمك شایانی به حفظ محیط زیست خواهد كرد.
ساخت نیروگاه بادی در قدرتهای مختلف این كلان را فراهم می‌كند كه برای مصرف كننده های دور افتاده از شبكه توزیع ها مانند وسعتهای كم جمعیت منابع تأمین انرژی مطلوب فراهم شود.
استفاده از توربینهای بادی به جای نیروگاههای سوخت باعث می‌شود كه از تولید گازهای گلخانه‌ای جلوگیری شده و از تخریب لایه ازن جلوگیری به عمل آید.
در حال حاضر توسعه نیروگاههای برق بادی با موانعی نیز مواجه‌اند كه مهخمترین آنها عوامل اقتصادی می‌باشد این موانع در كشورها با تلاش مسئولین در دست پیگیری می‌باشد كه از موفقیت های بزرگ می‌توان به جلب نظر سرمایه‌گذاران خارجی و كارشناسان برای ساخت و توسعه مزارع برق بادی اشاره نمود.
- سیكل توربین جدا كننده چرخشی
دراین سیكل، سیال پساز خروج از چاه وارد جدا كننده می‌شود (شكل 4) بخار خروجی ازجدا كننده به یك نازل، هدایت شده و توربین را به حركت در می‌آورد. از سوی دیگر آب داغ خروجی از جدا كننده به توربین جدا كننده چرخشی وارد می‌شود كه در آن علاوه بر چرخش توربین ، به دلیل افت فشار، بخشی از آب داغ تبخیر شده، بخار حاصل به سمت توربین مجاور هدایت می‌شود كه البته فشار این بخار از فشار بخار خروجی جدا كننده اول كمتر است. سرانجام آب خروجی از توربین چرخشی به سمت چاههای تزریقی هدایت می‌شود كندانسور مورد استفاده در این سیكل از نوع لوله پوسته‌ای است. این سیكل كه مراحل تكمیلی خود را سپری می‌كند برای نخستین بار در نیروگاهی 9 مگاواتی در صحرای پیك (Peak) در ایالت نوادای آمریكا مورد استفاده قرار گرفت.
3- سیكل دو مداره
از این سیكل برای تولید برق از مخازن زمین گرمایی حرارت پایین استفاده می‌شود. به طور كلی حدود 50 درصد مخازن زمین گرمایی دارای درجه حرارتی بین 150 تا 200 درجه سانتی گراد هستند كه اگر برای تولید برق از آنها از سیكل تبخیر آنی استفاده شود این سیكل بازده بسیار پایینی خواهد داشت. بنابراین به منظور رفع این مشكل از سیكل دو مداره استفاده می‌شود.
در این سیكل از سیال زمین گرمایی به عنوان منبع حرارت در یك سیكل بسته استفاده می‌شود كه این حرارت باعث تبخیر سیال عامل می‌شود. مهمترین ویژگی سیال عامل، پایین بودن نقطه جوش آن است.
سیالهای عاملی كه عمدتاً در نیروگاههای زمین گرمایی بكار می‌روند عبارتد از ایزوبوتان ( با نقطه جوش 10 تا 14 درجه سانتی گراد در فشار اتمسفر) ، فرئون 12 ( با نقطه جوش 6/21 تا 8/29 درجه سانتی گراد در فشار اتمسفر)، آمونیاك و پروپان. شكل (5)طرح شماتیك یك سیكل دو مداره را نشان می‌دهد. در این سیكل ، آب داغ خروجی از چاه پس از گرم كردن سیال عامل در میدان حرارتی به سمت چاههای تزریقی هدایت می‌شود. در مبدل حرارتی ،سیال عامل به بخار مافوق اشباع، تبدیل می‌شود كه در یك سیكل بسته گردش می‌كند. بخار حاصل، توربین را به گردش درآورده و پس از تقطیر در كندانسور سطحی به سوی مبدل حرارتی پمپاژ می‌شود. از جمله مهمترین مزایای این سیكل نبود خوردگی یا رسوب گذاری توسط سیال عامل است. بنابراین در نیروگاههای دو مداره، تجهیزات مهمی مانند توربین و كندانسور از آسیبهای ناشی از خوردگی در رسوبگذاری مصون می‌مانند. مبدل حرارتی این سیكل از نوع «لوله- پوسته‌ای» است كه در آن هیچ ارتباطی بین آب داغ وسیال عامل وجود ندارد.نخستین نیروگاه دو مداره در جهان در سال 1967 در كامچاتكا واقع در روسیه نصب و راه اندازی شد كه قدرت خروجی آن معادل 670 كیلووات بود و در آن از گاز فرئون 12 به عنوان سیال عامل استفاده می شد.
4- سیكل تمام جریان
علی رغم افزایش تعداد مراحل جدایش آب داغ وبخار در سیكلهای تبخیر آنی، باز هم در این دسته از سیكلها، بخشی از انرژی مفید سیال زمین گرمایی به هدر می‌رود. از نظر اصول ترمودینامیكی، انبساط مستقیم سیال از سر چاه به شرایط كندانسور موجب تبدیل قسمت اعظم انرژی پتانسیل به كار مكانیكی می‌شود. بنابراین به هر سیكلی كه در آن تمام جریانی كه از چاه می‌آید تا فشار كندانسور منبسط شود، «سیكل تمام جریان» می‌گویند. درشكل (6) طرح شماتیك سیكل تمام جریان نمایش داده شده است. در این سیكل سیال داغ خروجی از چاه مستقیم به درون توربین هدایت می‌شود. سیال مربوط پس از انجام كار در تورین به سمت كندانسور هدایت شده و پس از تقطیر از طریق چاههای تزریقی به درون مخزن تزریق می‌شود.
سیستم هیبرید فسیلی سوپرهیتر
این سیكل درحقیقت شبیه یك سیكل تبخیر آنی دو مرحله‌ای است كه به آن دو قسمت بازیاب و سوپرهیتر سوخت فسیلی نیز اضافه شده است(شكل7) در این سیكل ، بخار خروجی از جدا كننده اول وارد یك بازیاب شده و توسط یك بخار خروجی از توربین فشار قوی گرم می‌شود خروجی بازیاب وارد یك سوپرهیتر با سوخت فسیلی می‌شود خروجی توربین فشار قوی پس از گرم شدن در بازیابی با بخار خروجی از جدا كننده دوم مخلوط شده ووارد توربین فشار ضعیف می‌شود.درنهایت ، بخار وارد كندانسور شده و پس از تقطیر به زمین تزریق می‌شود.
سیستم هیبرید پیش گرمكن زمین گرمائی
این سیكل تركیبی از سیكلهای متعارف تولید برق و انرژی زمین گرمایی است. به این ترتیب كه در این سیكل حررات حاصل از مخزن زمین گرمایی برای گرم كردن آب تغذیه در یك نیروگاه سوخت فسیلی بكار می‌رود. در این حالت انرژی زمین گرمایی برحسب درجه حرارت سیال می‌تواند جایگزین تعدادی یا حتی تمامی هیترهای فشار ضعیف شود. در این سیكل ،سیال زمین گرمایی وارد یك هیتر بسته شده ، آب تغذیه را گرم كرده و پس از خروج به چاه تزریق می‌شود ، بنابراین در این سیكل نیازی به زیركش (Extraction) توربین فشار ضعیف نیست. استفاده از مخزن زمین گرمایی به عنوان زیركش توربین فشار ضعیف، باعث كاهش مصرف سوخت فسیلی می‌شود.
جهت دریافت فایل مقاله بررسی انرژی باد (توربین های بادی) لطفا آن را خریداری نمایید
قیمت فایل فقط 5,000 تومان
برچسب ها : تحقیق بررسی انرژی باد (توربین های بادی) , پروژه بررسی انرژی باد (توربین های بادی) , مقاله بررسی انرژی باد (توربین های بادی) , دانلود تحقیق بررسی انرژی باد (توربین های بادی) , بررسی انرژی باد (توربین های بادی) , انرژی باد , توربین های بادی