تحقیق مقاله منابع انرژی

منابع انرژی

مقدمه

 گستردگی نیاز انسان به منابع انرژی همواره از مسائل اساسی مهم در زندگی بشر بوده و تلاش برای دستیابی به یک منبع تمام نشدنی انرژی از آرزوهای دیرینه انسان بوده است، از نقوش حک شده بر دیوار غارها می توان در یافت که بشر اولیه توانسته بود نیروی ماهیچه ای را به عنوان یک منبع انرژی مکانیکی به خوبی شناخته و از آن استفاده کند. ولی از آنجایی که این نیرو بسیار محدود و ضعیف است انسان همواره در تصورات خود نیرویی تمام نشدنی را جستجو می کرد که همواره در هر زمان و مکان در دسترس باشد. این موضوع را می توان در داستانهای ختلف که ساخته تخیل و ذهن بشر نخستین بوده، به خوبی دریافت، کم کم با پیشرفت تمدن بشری، چوب و پس از آن زغال سنگ، نفت و گاز وارد بازار انرژی گردیده اند. اما به دلیل افزایش روز افزون نیاز به انرژی و محدودیت منابع فسیلی از یک سو افزدایش آلودگی محیط زیست ناشی از سوزاندن این منابع از سوی دیگر استفاده از انرژیهای تجدیدپذیر را روز به روز با اهمیت تر و گسترده تر نموده است.

 انرژی باد یکی از انواع اصلی انرژیهای تجدید پذیر می باشد که از دیرباز ذهن بشر را به خود معطوف کرده بود به طوری که وی همواره به فکر کاربرد این انرژی در صنعت بوده است. بشر از انرژی باد برای به حرکت درآوردن قایقها و کشتی های بادبانی ئ آسیابهای بادی استفاده می کرده است. در شرایط کنونی نیز با توجه به موارد ذکر شده و توجیه پذیری اقتصادی انرژی باد در مقایسه با سایر منابع انرژیهای نو، پرداختن به انرژی باد امری حیاتی و ضروری به نظر می رسد. در کشور ما ایران – قابلیتها و پتانسیل های منابی جهت نصب و راه اندازی توربین های برقی بادی وجود دارد، که با توجه به توجیه پذیری آن و تحقیقات، مطالعات و سرمایه گذاری که در این زمینه صورت گرفته، توسعه و کاربرد این تکنولوژی چشم انداز روشنی را فرا روی سیاست گذاران بخش انرژی کشور در این زمینه قرار داده است.

 کلیاتی در باره انرژی باد

 انرژی باد

 انرژی باد نظیر سایر منابع انرژی تجدیدپذیر از نظر جغرافیایی گسترده و در عین حال به صورت پراکنده و غیرمتمرکز و تقریباً همیشه در دسترس می باشد، انرژی باد طبیعتی نوسانی و متناوب داشته و وزش دائمی ندارد. هزاران سال است که انسان با استفاده از آسیابهای بادی، تنها جزء بسیار کوچکی از آن را استفاده می کند. این انرژی تا پیش از انقلاب صنعتی به عنوان یک منبع انرژی، به طور گسترده ای مورد بهره برداری قرار می گرفت، ولی در دوران انقلاب صنعتی، استفاده از سوختهای فسیلی به دلیل ارزانی و قابلیت اطمینان بالا، جایگزین انرژی باد شد. در این دوره، توربینهای بادی قدیمی دیگر از نظر اقتصادی قابل رقابت با بازار انرژیهای نفت و گاز نبودند. تا اینکه در سالهای 1973 و 1978 دو شوک بزرگ نفتی، ضربه بزرگی به اقتصاد انرژیهای حاصل از نفت و گاز وارد آورد. به این ترتیب هزینه انرژی تولید شده به وسیله توربینهای بادی، در مقایسه با نرخ جهانی قیمت انرژی بهبود یافت. پس از آن مراکز و موسسات تحقیقاتی و آزمایشگاهی متعددی در سراسر دنیا به بررسی تکنولوژیهای مختلف جهت استفاده از انرژی باد به عنوان یک منبع بزرگ انرژی پرداختند. به علاوه این بحران باعث ایجاد تمایلات جدیدی در زمینه کاربرد تکنولوژی انرژی باد جهت تولید برق متصل به شبکه، پمپاژ آب و تامین انرژی الکتریکی نواحی دور افتاده شد. همچنین در سالهای اخیر، مشکلات زیست محیطی و مسائل مربوط به تغییر آب و هوای کره زمین به علت استفاده از منابع انرژی فسیلی بر شدت این تمایلات افزوده است. از سال 1975 پیشرفتهای شگرفی در زمینه توربینهای بادی در جهت تولید برق به عمل آمده است. در سال 1980 اولین توربین برق بادی متصل به شبکه سراسری نصب گردید. بعد از مدت کوتاهی اولین مزرعه برق بادی چند مگاواتی در آمریکا نصب و به بهره برداری رسید.

 تاریخچه استفاده از انرژی باد

 بشر از زمانهای بسیار دور به نیروی لایزال باد پی برده و سالها بود که از این انرژی برای به حرکت درآوردن کشتی ها و آسیابهای بادی بهره می گرفت.

 طی سالیان دراز ثابت شده است که می توان انرژی باد را به انرژی مکانیکی و یا انرژی الکتریکی تبدیل کرد و مورد استفاده قرار داد. منابع تاریخی نشان می دهند که ساخت آسیابها در ایران، عراق، مصر و چین قدمت باستانی داشته و در این تمدنها، از آسیابهای بادی برای خرد کردن دانه ها و پمپاژ آب استفاده می شده است. چنانچه از شواهد تاریخی برمی آید، در قرن 17 قبل از میلاد، هامورابی پادشاه بابل طراحی ارائه داده بود تا بتوان به کمک آن دشت حاصلخیز بین النهرین را توسط انرژی حاصل از باد آبیاری نمود. آسیابهایی که در آن زمان ساخته می شدند از نوع ماشینهای محور قائم وشبیه به آنهایی هستند که امروزه آثار آنها در نواحی خواف و تایباد ایران به چشم می خورد. ایرانیان اولین کسانی بودند که در حدود 200 سال قبل از میلاد مسیح برای آرد کردن غلات از آسیابهای بادی با محور قائم استفاده کردند. مثلاً در کتابهای قدیمی نوشته اند: دیار سیستان دیار باد و ریگ است و همان شهری است که گویند باد آنجا آسیابها را گرداند و آب از چاه کشد و باغها را سیراب کند و در همه دنیا شهری نیست که بیشتر از آنجا از باد سود ببرد. و نیز نوشته اند که در سیستان بادهای سخت مدام می وزد و به همین دلیل در آنجا آسیابهای بادی برای آرد کردن گندم ساخته اند. از دیگر استانهای دارای قدمت کاربرد انرژی باد می توان به کرمان، اصفهان و یزد اشاره نمود که در این مکانها در زمانهای قدیم برای خنک کردن منازل از کانالهای مخصوص جهت هدایت باد استفاده می کردند. بعد از ایران کشورهای عربی و اروپایی پی به قدرت باد در تبدیل انرژی بردند.

در قرن سوم قبل از میلاد، یک محقق مصری که در زمینه نیروی هوای فشرده تحقیق می کرد، آسیاب بادی چهار پره ای را با محور افقی طراحی نمود که از هوای فشرده آن جهت نواختن یک ارگ استفاده می کرد. با توجه به شواهد موجود می توان ادعا کرد که زادگاه ماشینهای بادی از نوع محور قائم، حزه شرقی مدیترانه و چین بوده است.

 منشاء باد

 هنگامی که تابش خورشید به طور نامساوی به سطوح ناهموار زمین می رسد سبب ایجاد تغییرات در دما و فشار می گردد و در اثر این تغییرات باد به وجود می آید.

 همچنین اتمسفر کره زمین به دلیل حرکت وضعی زمین، گرما را زا مناطق گرمسیری به مناطق قطبی انتقال می دهد که این امر نیز باعث به وجود آمدن باد می گردد. جریانات اقیانوسی نیز به صورت مشابه عمل نموده و عامل 30% انتقال حرارت کلی در جهان می باشند. در مقیاس جهانی این جریانات اتمسفری به صورت یک عامل قوی جهت انتقال حرارت و گرما عمل می نمایند. دوران کره زمین نیز می تواند در برقراری الگوهای نیمه دائم جریانات سیاره ای در اتمسفر، انرژی مضاعف ایجاد نماید.

 پس همانطور که عنوان شد باد یکی از صورتهای مختلف انرژی حرارت خورشیدی می باشدکه دارای یک الگوی جهانی یمه پیوسته می باشد.

 تغییرات سرعت باد، ساعتی، روزانه و فصلی بوده و متاثر از هوا و توپوگرافی سطح زمین می باشد. بیشتر منابع انرژی باد در نواحی ساحلی و کوهستانی واقع شده اند.

مزایای بهره برداری از انرژی باد

 انرژی باد نیز مانند سایر منابع انرژی تجدید پذیر از ویژگیها و مزایای بالاتری نسبت به سایر منابع انرژی برخوردار است که اهم این مزایا عبارتند از:

1 ) عدم نیاز به توربینهای بادی به سوخت که در نتیجه از میان مصرف سوختهای فسیلی می کاهد.

2 ) رایگان بودن انرژی باد

3 ) توانایی تامین بخشی از تقاضای انرژی برق

4 ) کمتر بودن نسبی قیمت انرژی حاصل از باد نسبت به انرژیهای فسیلی

5 ) کمتر بودن هزینه های جاری و هزینه های سرمایه گذاری انرژی باد در بلند مدت

 6 ) تنوع بخشیدن به منابع انرژی و ایجاد سیستم پایدار انرژی

 7 ) قدرت مانور زیاد، جهت بهره برداری در هر ظرفیت و اندازه (از چند وات تا چندین مگا وات)

 8 ) هدم نیاز به آب

 9 ) عدم نیاز به زمین زیاد برای نصب

 10 ) نداشتن آلئدگی محیط زیست نسبت به سوختهای فسیلی

 11 ) افزایش قابلیت اطمینان در تولید انرژی برق

 12 ) ایجاد اشتغال

 انرژی باد و محیط زیست

 گسترش روز افزون نیاز به انرژی و محدویت منابع فسیلی، افزایش آلودگی محیط زیست ناشی از سوزاندن این منابع، بحث گرم شدن هوا و اثرات پدیده گلخانه ای ، ریزش بارانهای اسیدی و ضرورت متعادل نمودن نشر 2CO همگی لزوم صرفه جویی در مصرف سوختهای فسیلی و توجه مضاعف به استفاده از منابع انرژی تجدیدپذیر را ایجاب می کند. در بین انرژیهای تجدیدپذیر، انرژی باد یکی از اقتصادی ترین روشهای تولید برق است که آلودگی محیط زیست را در پی نداشته و پایان ناپذیر نیز می باشد. طبق آمار موجود تولید هر کیلووات ساعت انرژی الکتریکی از باد می توان از انتشار حدود یک کیلوگرم 2CO در مقایسه با نیروگاههای سوخت فسیلی جلوگیری نماید.

 از طرف دیگر می توان به جاذبه های طبیعی و چشم انداز سیستم های انرژی بادی که در معرض دید افراد قرار می گیرند اشاره کرد که نمادی از انرژی پاک برای مردم تلقی می گردند. در ضمن از سطح زمینی که برای احداث مزرعه برق بادی اختصاص می یابد 99% آن قابل استفاده می باشد. گرچه پره های توربینهای بادی نوعاً بیشتر از 10 متر قطر دارند اما از آنجا که در ارتفاع بالاتر از 20 متری قرار می گیرند، اجازه فعالیتهای کشاورزی و دامپروری تا کنار برج توربینها همچنان فراهم است و شواهد موید این است که حیوانات اهلی و وحشی اطراف مزارع بادی نیز متحمل اثر سوئی از جانب این مزارع نمی گردند.