وبلاگ

ای برای آغاز انقلاب صنعتی بود، دست یافت و با استفاده از سایر انرژی های فسیلی (نفت و گاز) در سالهای بعد، شرایط لازم را برای توسعه صنعت، احداث شهر های بزرگ و… به دست آورد. وابستگی شدید جوامع صنعتی به منابع انرژی به خصوص سوخت های فسیلی و به کارگیری و مصرف بی رویه آنها، منابع عظیمی را که طی قرون متمادی در لایه های زیرین زمین تشکیل شده است تخلیه می نماید.

 

با توجه به این که منابع انرژی زیرزمینی، با سرعت فوق العاده ای مصرف می شوند و درآینده ای نه چندان دور چیزی از آنها باقی نخواهد ماند، لذا نسل فعلی وظیفه دارد به آن دسته از منابع انرژی که دارای عمر و توان زیادی می باشند روی آورده و دانش خود را برای بهره برداری از آنها گسترش دهد. منابع جدید انرژی که قابلیت تجدیدپذیری نیز دارند بسیار متنوع و زیاد هستند. انرژی باد، انرژی زمین گرمایی، انرژی زیستی، انرژی امواج، انرژی حرارتی دریاها و انرژی آب چند نمونه از این منابع جدید انرژی هستند. البته تمام این منابع انرژی از زمان های قدیم نیز وجود داشتند، ولی رشد و توسعه علم و فناوری، بشر را قادر به مهار این انرژی ها نموده است.

 

اما با روند روز افزون صنعتی شدن اکثر کشورهای درحال توسعه و افزایش جمعیت در جهان، نیاز به انواع مختلف انرژی مخصوصاً انرژی الکتریکی روز به روز در حال افزایش است. با وجود پیشرفت فناوری های نوین که استفاده از انرژی های نو و تجدیدپذیر را مقدور می سازند، هنوز سوخت های فسیلی جزء منابع انرژی هستند که بیشترین نیاز صنعت را فراهم می سازند. سهم انرژی های نو در تأمین انرژی مورد نیاز جهان در حال حاضر بسیار اندک است. علت عدم استقبال از منابع انرژی تجدیدپذیر با تمامی مزایا و محاسن مشهود آنها، به وفور و ارزانی سوخت های فسیلی باز میگردد. اما همانطور که می دانیم سوخت های فسیلی دو مشکل پایان پذیر بودن و همچنین آلودگی زیست محیطی در هنگام استفاده را دارا می باشند.

 

بهینه سازی مصرف انرژی های فسیلی و نیز استفاده از انرژی های نو یا تجدید پذیر راه حل های پیشنهادی برای اصلاح محیط زیست و خارج شدن از بحران انرژی است. استفاده از انرژی های خدادادی موجود درطبیعت، همیشه مورد نظر انسان بوده است. همان طور که می دانیم، انرژی ها قابل تبدیل به یکدیگرند. مثلاً انرژی مکانیکی را می توان به انرژی الکتریکی تبدیل کرد. به همین ترتیب انرژی شیمیایی و حرارتی را و برعکس. مطالعات گوناگونی برای تغییر شکل انرژی، به طوری که به کارگیری آن ساده باشد، صورت گرفته است. حاصل این کوشش ها، انرژی الکتریکی است که از تبدیل سایر انرژی ها به دست  می آید.

امروزه نسل بشر برای تولید انرژی الکتریکی مورد نیاز خود به منابع مختلفی روی آورده است که با عنایت به اتمام پذیری وآلایندگی منابع فسیلی انرژی های تجدیدپذیر از اهمیت زیادی برخوردار شده اند. در یک تقسیم بندی کلی دیگر می توان انواع منابع انرژی به منظور تولید برق را به دو گروه زیر تقسیم نمود:

 

منابع انرژی تجدید ناپذیر که شامل سوخت های فسیلی، سوخت اتمی (هسته ای)، و منابع انرژی تجدید پذیر شامل انرژی خورشیدی، انرژی بادی، انرژی زمین گرمائی، انرژی زیستی، انرژی های اقیانوسی و آبی و انرژی هیدروژن و پیل سوختی (فتوحی و همکاران، 1380).

 

2-3-1- انرژی باد و انرژی فسیلی

 

انرژی برای سال های متمادی توجه بسیاری از برنامه ریزان و سیاستگزاران را به خود معطوف کرده است؛ به طوری که، توسعه و پیشرفت بسیاری از جوامع حاضر، به ویژه کشورهای در حال توسعه، به میزان قابل توجهی متأثر از آن خواهد بود. در این راستا، اتمام قریب الوقوع منابع فسیلی و پیش بینی افزایش قیمت ها، بیش از پیش بر اهمیت و لزوم جایگزینی سیستم انرژی فعلی تأکید دارد.

 

در حال حاضر، بیش از نیمی از کل انرژی مصرفی در جهان را سوخت های فسیلی تشکیل می دهند. در پالایشگاه های مدرن و پیشرفته، از نفت خام محصولاتی بنیادی به دست می آید که در تنوع کلی شامل تولید مواد زیر می باشد: بنزین، نفت های مختلف، سوخت جت، روغن های روان، قیر، پارافین جامد، گاز تقطیری، نفتالین و غیره. اهمیت محصولات فوق هریک به تنهایی مشخص کننده ارزش این منابع می باشد و استفاده از این ثروت را برای تولید حرارت جهت راه اندازی توربینهای بخار تولید کننده انرژی الکتریکی عاقلانه و اقتصادی نمی داند. از سوی دیگر، فناوری مشتقات نفتی در اوج پیشرفت قرار دارد که متأسفانه مشکل جهانی آلودگی محیط زیست را بلای عظیم زندگی سالم کرده است و بدتر از آن، دارندگان صنایع و کشورهای پیشرفته که بیشترین سودها را نصیب خود کرده اند و در آلودگی محیط زیست و نابودی حیات در کره زمین بزرگترین سهم را دارند، در تأمین مالی برنامه های اجرایی زیست محیطی نیز تعلل می کنند (کاظمی، 1384).

به طور کلی می توان گفت، رشد اقتصادی و توسعه صنعتی هر کشور به عنوان پایه های اصلی پیشرفت فناوری در رسیدن به اقتدار سیاسی، استقلال و شکوفائی فرهنگی تا اندازه زیادی با انرژی ارتباط دارد. از همین رو انرژی در بازارهای جهانی به صورت یک کالای گرانبها درآمده است و برای کشورهایی که از آن برخوردارند سرچشمه درآمدهای بزرگ و سرشاری به شمار می رود.

 

با توجه به روند کنونی افزایش جمعیت و طبعاً افزایش مصرف منابع انرژی در آینده های نه چندان دور، جهان با بحران های شدید اقتصادی- اجتماعی و حتی زیست محیطی از قبیل کاهش منابع انرژی، هزینه بالای حامل های انرژی، افزایش آلودگی ها، تغییرات آب و هوای کره زمین و مسائل امنیتی که از مهمترین چالش های انرژی محسوب می شوند، روبرو کرده است. به همین دلیل کشورهای پیشرفته جهان به ویژه آن هایی که از لحاظ منابع انرژی به سایر کشورها وابسته اند، از چند دهه گذشته تلاش های فراوانی در جهت جایگزینی سوخت های فسیلی با منابع انرژی تجدیدپذیر، مانند انرژی بادی، خورشیدی و زمین گرمائی انجام داده اند. درکشورهائی که سرشار از منابع انرژی هستند، وجود منابع غنی زیرزمینی و ظرفیت های بالای طبیعی عرضه انرژی (برق، گاز، بنزین) با قیمت هائی پائین تر از نرخ جهانی، باعث وارد آمدن خسارات جبران ناپذیری بر اقتصاد این کشورها شده است. به نحوی که زمینه را برای ایجاد فرصت هایی چون استفاده از منابع متنوع تأمین انرژی از قبیل انرژی هسته ای و انرژی های تجدیدپذیر فراهم می سازد. به همین علت توجه به مسئله تولید و مصرف پایدار، توجه به ارزشگذاری زیست محیطی طرح های توسعه، اعمال مدیریت سبز، استفاده از منابع انرژی تجدیدپذیر و … از جمله مواردی هستند که می توانند از  بحران های ملی، منطقه ای و جهانی در بخش انرژی جلوگیری نمایند (عباسپور، 1386).

 

2-4- مکانیسم تشکیل باد و تاریخچه استفاده از انرژی باد

 

یکی از عناصر بسیار مهم و تأثیر گذار در طبیعت، باد است. باد حرکت افقی هواست که موجب می شود تا اختلافات مربوط به دما، رطوبت و فشار که در جهات افقی وجود دارند، از بین بروند و هوا به حالت تعادل درآید (علیزاده و همکاران 1383).

 

به صورت دقیق تر می توان گفت تشعشعات دریافتی خورشید توسط زمین، موجب گرم شدن هوای اتمسفر شده و به همین دلیل هوا به سمت بالا حرکت می کند. شدت این گرمایش در استوا؛ جایی که خورشید عمود می تابد؛ بیشتر از هوای اطراف قطبین؛ جایی که زاویه تابش خورشید تند می باشد؛ خواهد بود و هوای اطراف قطبین نسبت به هوای استوا کمتر گرم می گردد .دانسیته هوا با افزایش دما کاهش پیدا کرده و بنابراین هوای سبکتر استوا به سمت بالا حرکت کرده و در اطراف پخش می گردد. این عمل موجب افت فشار در این ناحیه گردیده و موجب می گردد هوای سرد از قطبین به سمت استوا جذب گردند.

 

همچنین وقتی خورشید در طول روز می‌تابد، هوای روی سرزمین‌های خشک سریعتر از هوای روی دریاها و آب ها گرم می‌شود. هوای گرم روی خشکی بالا رفته و هوای خنک تر و سنگین تر روی آب جای آن را می‌گیرد که این فرآیند بادهای محلی را می‌سازد. این به آن معناست که روز از سمت دریا به سمت ساحل باد می وزد. در شب، از آنجا که هوا روی خشکی سریعتر از هوای روی آب خنک می‌شود، جهت باد برعکس می‌شود. بنابراین باد به علت گرادیان فشار به وجود آمده از تابش غیر یکنواخت خورشید به سطح زمین به وجود می آید (سانا 1390).

 

دو خصیصه مهم باد یکی “سرعت” و دیگری ” جهت” آن است. اصولاً باد در طبیعت به عنوان نیرویی قوی عمل می کند و می تواند طبیعت را تحت تأثیر قرار دهد. هنگامی که بر شدت و تداوم این نیرو افزوده می شود، می تواند اثر تخریبی در محیط داشته باشد. اما در بسیاری مناطق طبیعی دنیا، باد به عنوان ابزاری مناسب، توسط انسان به خوبی مورد بهره برداری قرار گرفته است (شایان، 1390).

 

استفاده از انرژی بادی، دارای سابقه طولانی است و بشر در مسیر تکاملی تمدن خویش توانسته است با آگاهی و اطلاع از قانون مندی حاکم بر طبیعت این انرژی عظیم را به استخدام درآورده و از آن به عنوان وسیله مطمئن و دائمی در راه رسیدن به اهداف خود استفاده کند.

 

نیروی حاصل از انرژی باد برای سه هزار سال مورد استفاده قرار گرفته است. تا اوایل قرن بیستم انرژی باد برای فراهم کردن نیروی مکانیکی لازم برای پمپاژ آب یا آسیاب کردن غلات مورد استفاده قرار گرفته است. باشروع صنعتی شدن مدرن، کاربرد انرژی باد کاهش یافت و به وسیله موتورهای سوخت فسیلی یا شبکه الکتریکی جایگزین شد. اما به تدریج و با افزایش تقاضا برای انرژی، انرژی های تجدیدپذیر مجالی برای فراهم نمودن انرژی کافی و ایمن فراهم می کنند.

 

استفاده از انرژی باد برای تخستین بار توسط ایرانیان با ساخت آسیاب های بادی در 200 سال پیش از میلاد مسیح صورت گرفت. ایده استفاده از این آسیاب های بادی در قرون 12 و 13 به اروپا و سپس قاره آمریکا انتقال یافت و سال ها در آنجا مورد استفاده قرار گرفت. نمونه هایی از این آسیابها هنوز در مناطق خواف (استان خراسان رضوی) و نهبندان (استان خراسان جنوبی)، وجود دارند که در حال حاضر مورد استفاده قرار می گیرند. در بسیاری از مراجع آمده است که در استان های شرقی ایران برای بالا کشیدن آب از چاه و آسیاب کردن غلات از آسیاب های بادی استفاده می شده است. مشاهدات و تحقیقات نشان می هد که در تابستان و گاهی در ماه های پائیز در اغلب نواحی خشک و بی آب ایران، که احتیاج به آب بیشتر   می باشد، شدت وزش باد عامل مهمی در بکارگیری انرژی باد بوده است. تا قبل از سال 1319 در منطقه منجیل، از انرژی باد برای پمپاژ آب و روشنائی استفاده می شده است.

 

در اوایل قرن حاضر با پیشرفتی که در طرح و ساخت انواع پره و اصولاَ سطوح آیرومکانیک پدید آمد و با تکامل قوانین مکانیک سیالات، آسیاب های قدیمی مورد بررسی علمی قرار گرفت و به موازات آن طرح هایی برای استفاده از مبدل های انرژی باد به صورت های دیگر پیشنهاد و اجرا گردید. بدین ترتیب در دهه های اول قرن بیستم، اغلب توربین های بادی، در انواع مختلف با بکارگیری قوانین آیرودینامیک و فناوری جدید ساخته شدند.

 

ایجاد نیروگاه های بادی و تبدیل انرژی الکتریکی با استفاده از توربین هایی با ظرفیت بالا، پس از جنگ جهانی دوم، با وجود نیاز شدیدی که صنایع رو به توسعه کشورهای مترقی به منابع انرژی داشتند، تولید نیروگاه های بادی و حتی تحقیق درباره آن ها، به علت در دسترس بودن سوخت فسیلی ارزان قیمت متوقف گردید. اما با بروز بحران انرژی به سبب کاهش ذخائر هیدروکربورهای جهان و نتیجتاَ افزایش فرآورده های نفتی و همچنین افزایش روز افزون تقاضای انرژی و بیم و وحشت از توسعه آلودگی، موجب شد تا توجه دانشمندان به منابع دیگر از جمله انرژی باد که می تواند به طور مناسبی در مناطق بادخیز مورد استفاده قرار گیرد، معطوف و فعالیت دامنه داری از سال 1970 میلادی در این زمینه آغاز گردید ( ایمانی، 1390).

 

: Energy Information Administration

 

سازمان انرژی نو ایران