جهت تولید انرژی بادی (موضوع هفتگی)

فناوری تولید انرژی از باد، فناوری‌ای است که انرژی باد را به انرژی الکتریکی تبدیل می‌کند. این کار از طریق توربین‌های بادی انجام می‌شود؛ باد باعث چرخش پره‌های توربین می‌شود و سپس از طریق گیربکس، سرعت چرخش افزایش یافته تا ژنراتور بتواند برق تولید کند. پس، وضعیت فناوری تولید انرژی از باد و جهت‌های توسعه آینده آن چگونه است؟
ویژگی‌های اساسی تولید انرژی از باد:
۱. تصادفی بودن انرژی باد
انرژی باد، نوعی تغییرات انرژی خورشیدی است؛ سرعت باد به دلیل تغییرات دما، فشار هوا و سایر عوامل، دستخوش تغییرات زیادی می‌شود. این امر باعث می‌شود که انرژی باد وارد شده به بلبرینگ‌های توربین‌های بادی نیز تصادفی و غیرقابل کنترل باشد؛ در نتیجه، توان مکانیکی ورودی به ژنراتور نیز تا حدی غیرقابل کنترل خواهد بود. 　　۲. چگالی انرژی باد کم است. به دلیل چگالی پایین هوا، برای به دست آوردن توان بیشتر، قطر چرخ‌های بادی باید بسیار بزرگ باشد و در نتیجه سیستم‌های چرخ‌های بادی بسیار حجیم می‌شوند. 　　۳. جرم چرخشی توربین بادی زیاد است. به دلیل قطر بزرگ چرخ باد، بال‌های بزرگ روتور، باعث می‌شود توربین بادی دارای جرم چرخشی بالایی باشد. 　　۴. اتصال انعطاف‌پذیر بین توربین بادی و ژنراتور
سرعت چرخش روتور توربین بادی معمولاً خیلی بالا نیست و تفاوت زیادی با سرعت چرخش ژنراتور دارد؛ بنابراین امکان اتصال مستقیم بین آن‌ها وجود ندارد. برای انتقال حرکت، لازم است از یک جعبه دنده با نسبت تغییر سرعت مناسب استفاده شود. به این ترتیب، سختی اتصال بین ژنراتور و توربین بادی کاهش می‌یابد؛ یعنی اتصال بین آن‌ها انعطاف‌پذیر است. 　　۵. انتخاب ژنراتورهای بادی
در حال حاضر، سیستم‌های تولید انرژی بادی در کشور ما از ژنراتورهای ناهمزمان برای اتصال مستقیم به شبکه استفاده می‌کنند. تغییرات سرعت باد باعث تغییرات در توان مفید و غیرمفیدی می‌شود که توسط ژنراتورهای بادی به شبکه وارد می‌گردد؛ این امر منجر به نوسانات ولتاژ در خطوط شبکه می‌شود. برای رفع این مشکل و با پیشرفت فناوری الکترونیک قدرت، می‌توان از ژنراتورهای با القای متناوب استفاده کرد؛ این کار باعث می‌شود سیستم‌های تولید انرژی بادی دارای ویژگی‌های پویا و استاتیکی بهتری باشند. 　　فناوری‌های پرکاربرد در تولید انرژی بادی امروزی
سیستم‌های مدرن تولید انرژی بادی از ژنراتورهای بادی، دستگاه‌های کنترل، دستگاه‌های نمایش و اندازه‌گیری تشکیل شده‌اند. ژنراتورهای بادی نیز از چرخ‌های بادی و ژنراتورهای الکتریکی تشکیل شده‌اند و وظیفه تبدیل انرژی را بر عهده دارند. روش‌های کارکرد توربین‌های بادی عبارتند از کارکرد مستقل، کارکرد متصل به شبکه و کارکرد مشترک. از نظر روش‌های کنترل توان خروجی توربین‌های بادی، ژنراتورهای بادی امروزی عمدتاً از دو روش استفاده می‌کنند: یکی کنترل از دست رفتن سرعت در فاصله ثابت و دیگری کنترل تغییر زاویه بال. فناوری‌های رایج تولید انرژی بادی در کشورهای مختلف، عمدتاً شامل موارد زیر هستند:
۱. فناوری توربین‌های بادی با تنظیمات مبتنی بر سرعت پره‌ها
اصل کارکرد این فناوری، استفاده از ویژگی‌های خاص پره‌ها در شرایط لغزش است؛ یعنی هنگامی که سرعت باد بالاتر از حد مشخص شده باشد، زاویه کار جریان هوا به حد لغزش می‌رسد و در نتیجه جریان‌های گردابی روی سطح پره‌ها ایجاد می‌شود که باعث کاهش کارایی توربین می‌گردد؛ این روش به منظور محدود کردن توان تولیدی استفاده می‌شود. مزیت این روش، قابلیت تنظیم قابل اعتماد و سادگی کنترل است؛ اما معایب آن عبارتند از فشار زیاد بر قطعات اصلی مانند پره‌ها، و تغییر توان تولیدی با تغییر سرعت باد. این فناوری عمدتاً در توربین‌های بادی کوچک و متوسط با توان چند صد کیلووات استفاده می‌شود. 　　۲. فناوری توربین‌های بادی با تنظیم زاویه بال‌ها
توربین‌های بادی با تنظیم زاویه بال‌ها، از طریق تنظیم کننده‌های مربوط به زاویه بال‌ها، زاویه قرارگیری بال‌ها را در اثر تغییر سرعت باد تغییر می‌دهند؛ این کار به منظور کنترل میزان انرژی بادی جذب شده انجام می‌شود. در سرعت‌های باد کمتر از حد مشخص، این توربین‌ها مانند توربین‌های بادی با زاویه بال ثابت عمل می‌کنند؛ اما در سرعت‌های باد بالاتر از حد مشخص، سیستم تنظیم زاویه بال‌ها فعال شده و زاویه بال‌ها را تنظیم می‌کند تا توان خروجی ژنراتور در محدوده مجاز باقی بماند. سرعت شروع کار توربین‌های بادی با تنظیم زاویه بال‌ها، کمتر از توربین‌های بادی با زاویه بال ثابت است؛ همچنین، در هنگام توقف، شدت ضربه‌های ناشی از مکانیزم‌های انتقال نیرو نسبتاً کمتر است. 　　۳. فناوری تنظیم فعال زاویه پره‌ها برای توربین‌های بادی: این فناوری ترکیبی از دو فناوری قبلی است؛ ویژگی اصلی آن، تغییر زاویه پره‌ها در حین کار است. به این ترتیب، توربین در شرایط مختلف با پارامترهای بهینه کار می‌کند؛ در سرعت باد استاندارد، راندمان تولید انرژی بالاتری دارد، و هنگام کار در سرعت‌های بالاتر از استاندارد، دچار بارزیاد نمی‌شود. لذا نیازی به ژنراتورهایی با توانایی تحمل بار زیاد نیست. اما عیب این روش، نیاز به سیستم پیچیده‌ای برای تنظیم زاویه پره‌ها است. فناوری تنظیم فعال زاویه پره‌ها، برخی از مزایای دو فناوری قبلی را در خود جای داده است؛ اما در مقایسه، فناوری توربین‌های بادی با سرعت متغیر اما فرکانس ثابت، بهترین روش تنظیم است. 　　روند توسعه فناوری تولید انرژی بادی مدرن، به سمت فناوری‌های پیشرفته، پیچیده و با کیفیت بالا حرکت می‌کند؛ هدف از این کار، استفاده حداکثری از منابع بادی و پیشبرد فعالیت‌های مربوط به تولید انرژی بادی است. این روند عمدتاً شامل موارد زیر است:
۱) جایگذاری نیروگاه‌های بادی از مناطقی با بادهای قوی به مناطقی با بادهای ضعیف، تا منابع بادی قابل استفاده گسترش یابد. 　　۲) محل‌یابی نیروگاه‌های بادی از سرزمین‌های خشکی به مناطق ساحلی و جزایر منتقل شده است. 　　۳) محل‌یابی نیروگاه‌های بادی از مناطق مسطح به مناطق پیچیده منتقل شده است. 　　۴) سیستم‌های پمپاژ بزرگ و کوچک به طور همزمان توسعه خواهند یافت و تکمیل‌کنندگی یکدیگر بیشتر خواهد شد. 　　۵) همزمان به سمت عملکرد در شبکه بزرگ و عملکرد متمرکز خارج از شبکه توسعه می‌یابد. 　　۶) حذف مکانیزم افزایش سرعت؛ برقی‌سازی موتورهای دوجهتی بدون برس، جهت اصلی توسعه در آینده است. 　　جهت‌گیری‌های اصلی در توسعه سیستم‌های تولید انرژی بادی امروزه، کاهش وزن، داشتن ساختاری انعطاف‌پذیرتر، راندمان مستقیم و فرکانس ثابت با تغییر سرعت است. در مورد ظرفیت هر واحد نیز، الزامات در شرایط مختلف متفاوت است؛ اما هدف مشترک، داشتن ساختاری ساده‌تر، سازگاری و پایداری بهتر، کاهش هزینه‌ها و کارهای نگهداری، و افزایش کارایی است.

پاسخ به ۱# ایستادن در سمت شرق: ابتدا باید اهمیت قابل توجه انرژی بادی در فناوری‌های تولید برق پاک را تأیید کنیم؛ این حوزه در سال‌های اخیر رشد سریعی داشته است. همگان احتمالاً از سفارش بسیار بزرگی که شرکت «دونگفانگ دیانی» با هند امضا کرده، آگاه هستند؛ این موضوع نشان می‌دهد که سطح توسعه انرژی بادی در کشور ما به تدریج در حال بهبود است و چندین شرکت بزرگ داخلی نیز وارد صنعت انرژی بادی شده‌اند. علاوه بر این، فناوری محرک مستقیم نیز روز به روز بهبود یافته است. اما صنعت انرژی بادی در نهایت هنوز در مراحل اولیه خود قرار دارد و بازدهی آن قطعاً فرآیندی بسیار طولانی خواهد بود. ظرفیت واحدهای تولید انرژی بادی کم است، الزامات آن به محیط طبیعی زیاد است و ناکامل بودن برخی فناوری‌ها نیز قطعاً یک چالش برای این صنعت خواهد بود. از نظر **سیاستی، توسعه این فناوری آینده‌ی بسیار روشنی دارد؛ اما در مقایسه با نیروگاه‌های زغال‌سوز یا هسته‌ای، دوره‌ی بازگشت سرمایه برای آن بسیار طولانی است. همچنین، بالقوه‌بودن فناوری مربوطه می‌تواند منجر به بروز مشکلات ناشناخته‌ای در توسعه‌های بعدی آن شود.** علاوه بر این، در مورد الزامات مربوط به مواد و غیره، من فکر می‌کنم که فناوری کشور ما در حال حاضر قادر به ساخت تجهیزات بزرگتر برای تولید انرژی بادی نیست؛ تنها راه افزایش مقیاس آن، افزایش تعداد این تجهیزات است. همه‌اش حرف‌های توخالی است، اما امروزه وضعیت انرژی بادی نسبت به سایر روش‌ها بهتر است. از آنجایی که چندین گروه برقی در بازارهای خارجی بزرگی فعالیت می‌کنند، ممکن است پروژه‌هایی در خارج از کشور داشته باشند؛ در این صورت درآمد آن‌ها نسبتاً بالاتر خواهد بود، فقط باید مدام در کشورهایی مانند هند یا بنگلادش بمانند. .

پس از فاجعه نشت هسته‌ای در ژاپن، ایمنی به مهم‌ترین عامل در ساخت پروژه‌های انرژی تبدیل شد و شرکت‌های بیشتری سرمایه بیشتری را در پروژه‌های انرژی‌های پاک مانند انرژی خورشیدی و بادی سرمایه‌گذاری می‌کنند. بزرگترین نیروگاه بادی دریایی جهان که در دریای ایرلند، نزدیک به شهرهای بارو و فرنسیس تأسیس شده است، اخیراً وارد مدار عملیاتی شده است. این پروژه، برق کافی را برای ۳۲۰ هزار نفر از ساکنان فراهم خواهد کرد؛ ۱۰۲ توربین بادی به ارتفاع ۱۱۸ متر، مجموعاً ۳۶۷ میلیون وات برق تولید خواهند کرد. این توربین‌ها از طریق کابل‌های نوری با طول تقریبی ۲۰ هزار متر که در زیر زمین قرار دارند، به مناطق داخلی متصل می‌شوند. انرژی بادی سه روش کارکرد دارد: اول، روش کارکرد مستقل؛ در این روش، یک توربین بادی کوچک برق لازم را برای یک یا چند خانوار تأمین می‌کند و از باتری‌ها برای ذخیره انرژی استفاده می‌کند تا در زمان عدم وجود باد نیز بتوان از برق استفاده کرد ； دوم، ترکیب تولید انرژی بادی با سایر روش‌های تولید انرژی (مانند تولید انرژی با موتورهای دیزلی) برای تأمین برق به یک واحد، یک روستا یا یک جزیره ； سوم این است که تولید انرژی از طریق باد، وارد شبکه برق معمولی می‌شود و برق را به شبکه بزرگتر تأمین می‌کند؛ اغلب در یک پارک بادی، ده‌ها یا حتی صدها توربین بادی نصب می‌شود. این، جهت‌گیری اصلی توسعه تولید انرژی از طریق باد است. دو جزء اصلی در سیستم‌های تولید انرژی از باد، توربین بادی و ژنراتور هستند. توربین‌های بادی به سمت فناوری تنظیم زاویه پره‌ها و ژنراتورها به سمت فناوری تولید انرژی با سرعت متغیر اما فرکانس ثابت در حرکت هستند؛ این‌ها روندهای توسعه فناوری تولید انرژی بادی بوده و همچنین فناوری‌های کلیدی این حوزه در دنیای امروز محسوب می‌شوند.

آخرین بار این پست توسط «ایستاده در شرق» در تاریخ ۳۰-۳-۲۰۱۲ ساعت ۰۸:۲۷ ویرایش شد. در حال حاضر، مسئله ظرفیت تولید انرژی از طریق باد نیز مورد بررسی قرار گرفته است؛ زیرا ظرفیت بالای تولید انرژی از باد، فشار زیادی بر شبکه برق وارد می‌کند. در حال حاضر، روش ترکیبی استفاده از انرژی بادی و خورشیدی تشویق می‌شود؛ همچنین یکی دیگر از راه‌حل‌ها، استفاده از انرژی بادی برای گرمایش یا سرمایش است که در حال بررسی است. البته بحث‌های زیادی در این زمینه وجود دارد؛ زیرا برخی از روش‌های گرمایش الکتریکی را پشتیبانی نمی‌کنند. اما انرژی بادی دارای ویژگی‌های خاص خود است؛ بنابراین آینده این روش بستگی به سیاست‌های مربوطه خواهد داشت!

اخیراً باید شبکه‌های هوشمند برق به طور گسترده توسعه یابند؛ اگر این امر محقق شود، ممکن است مشکلات حل شوند.

آخرین بار توسط «ایستاده در شرق» در تاریخ ۳۱-۳-۲۰۱۲ ساعت ۱۴:۳۳ ویرایش شد. مکان‌های کمی برای ساخت وجود دارد، سرمایه‌گذاری نیز زیاد است و برق نیز پایدار نیست؛ اما تولید انرژی از طریق باد واقعاً پاک است

آخرین بار، این پست توسط «ایستاده در شرق» در تاریخ ۳۱-۳-۲۰۱۲ ساعت ۱۴:۳۴ ویرایش شد. در حال حاضر، چین توانایی توسعه شبکه‌های برق هوشمند در مقیاس گسترده را ندارد؛ شبکه‌های برق هوشمند نیازمند روش‌های پایش دقیق و اتصالات مناسب بین شبکه‌های برق است، همچنین لازم است که کاربران نیز راهنمایی شوند. اجرای این امر در حال حاضر بسیار دشوار است.

مدتی پیش دیدم که **در دوره «دوازدهم»، توسعه شبکه‌های هوشمند به طور گسترده‌ای در دست اقدام است. شاید این هم یک فرصت باشد.

آخرین بار، این پست توسط «ایستاده در شرق» در تاریخ ۳۱-۳-۲۰۱۲ ساعت ۱۵:۵۵ ویرایش شد. مشکل رها کردن انرژی بادی در کشورمان روز به روز جدی‌تر می‌شود. آمارهای اولیه نشان می‌دهد که در سال ۲۰۱۱، در برخی از استان‌ها و شهرستان‌های کشورمان، میزان انرژی بادی هدر رفته حدود ۲۰ درصد بوده است؛ در برخی مناطق غنی از منابع بادی در منطقه «سه شمال»، این میزان حتی می‌توانست بیش از ۳۰ درصد باشد. بنابراین، در گزارش کاری امسال، عبارت «جلوگیری از گسترش بی‌رویه صنایعی مانند انرژی خورشیدی و بادی» به «جلوگیری از گسترش بی‌رویه ظرفیت تولید تجهیزات انرژی خورشیدی و بادی» تغییر یافته است. اما در حال حاضر باید نسبت به تولید تجهیزات بادی، رویکردی غیرحمایتی اتخاذ شود. بنابراین می‌توان گفت که در حال حاضر هم در تولید تجهیزات بادی و هم در بهره‌برداری از نیروی بادی در چین مشکلات بزرگی وجود دارد. اگرچه رشد نیروی بادی رو به بهبود است، اما باید برنامه‌ریزی منطقی صورت گیرد تا این رشد با مدیریت مناسب هدایت شود.

لطفاً توضیح دهید، «رد کردن انرژی بادی» یعنی چه؟