برای تامین تمامی برق مورد نیاز جهان با توربینهای بادی، تقریبا به چند توربین نیاز داریم؟
انرژی بادی از آن دسته از منابع پایدار انرژی است که چندان جدی گرفته نمیشود. با اینکه ایالات متحده در سال گذشته بالغ بر ۱.۴ میلیارد دلار بر روی پروژههای مربوط به انرژی بادی سرمایهگذاری کرده است، اما آن طور که انجمن انرژی بادی آمریکا (AWEA) برآورد کرده، تنها ۴ درصد از کل انرژی مورد نیاز این کشور از نیروگاههای بادی تامین میشود. گفته میشود که این آمار در سطح جهانی نیز مشابه است. محققان دانشگاه هاروارد تخمین زدهاند که نیروگاههای بادی خارج از شهر، پتانسیل این را دارند که تا ۴۰ برابر برق مورد نیاز دنیا را تامین کنند. اما جهانی که تمام برق آن از طریق انرژی باد تامین شود چگونه خواهد بود؟
استیو ساویر (Steve Sawyer)، دبیرکل انجمن جهانی انرژی بادی محاسبات مربوط را انجام داده است: ۲۱هزار تراوات-ساعت برق که میانگین مصرف سالانهی جهانی برق است، تقسیم بر ۰.۰۰۵۲۵۶ تراوات-ساعت خروجی سالانهی یک توربین بادی برابر است با ۳,۹۹۵,۴۳۴ توربین بادی نصب شده در خشکی.
برای نصب این تعداد توربین در زمین، آن طور که ساویر میگوید، به مساحتی برابر نیمی از آلاسکا نیاز خواهد بود، البته در صورتی که توربینها نزدیک به هم نصب شوند. توربینهای بادی در سراسر جهان بسته به شرایط محیطی، دارای نسبت فاصلهی متفاوتی هستند، فاصلهی توربینها میتواند از یک کیلومتر مربع در هر مگاوات تا نیم کیلومتر مربع در هر مگاوات متفاوت باشد. درصورتی که فاصلهی توربینها از یکدیگر بیشتر باشد، مساحت مورد نیاز برای گنجاندن ۳.۹ میلیون توربین از مساحت کشور اسپانیا کمی کوچکتر خواهد بود.
ساویر برای انجام محاسبات خود فرض کرده است که خروجی هر توربین بادی در سطح جهانی برابر با ۲ مگاوات و دارای ضریب کارآمدی ۰.۳ باشد. با توجه به اینکه توربینهای بادی بسته به میزان وزش باد، همیشه فعال نیستند و همچنین به تعمیرات دورهای نیاز دارند، این میزان راندمان پیشنهاد شده است. از سوی دیگر محدودیتهای شبکهی برق نیز در نظر گرفته شده است، زیرا درصورتی که میزان برق تولیدی در نیروگاههای بادی بیش از میزان در نظر گرفته شده برای ورود به شبکهی برق باشد، مدیران شبکه، بعضی از توربینها را خاموش میکنند.
جان هنسلی (John Hensley) همان طور که قبلا اشاره کرده بود، راندمان ۳۰ درصدی توربینهای بادی را بسیار مطلوب میداند. این را باید در نظر گرفت که راندمان نیروگاههای خورشیدی در حدود ۲۰ درصد و راندمان نیروگاههای فسیلی ۴۰ تا ۶۰ درصد گزارش میشود.
اگر شما میزان تولید برق هر توربین را به صورت میانگین ۲ مگاوات در نظر بگیرید و راندمان سالانه را ۳۰ درصد و تعداد ساعات فعالیت را ۸,۷۶۰ فرض کنید، به تخمین آقای ساویر در مورد کل برق تولیدی یک توربین در یک سال میرسید که برابر با ۵,۲۶۵ مگاوات و یا ۰.۰۰۵۲۶۵ تراوات است.
با توجه به این که توربینهای بزرگتر، برق بیشتری تولید میکنند، ممکن است در حالت کلی به توربینهای کمی نیاز باشد. اگر بتوانیم از توربینهای کارآمدتر، با تولید ۴ مگاوات و راندمان ۴۰ درصدی استفاده کنیم، تنها با ۱.۴۹ میلیون توربین میتوانیم برق مصرفی دنیا را تامین کنیم. در نتیجهی پیشرفتهای تکنولوژی در زمینهی تولید توربین بادی، هزینهی ساخت توربینهای بادی تا ۹۰ درصد نسبت به دههی ۱۹۸۰ کاهش پیدا کرده است.
هنسلی میگوید امروزه میتوانیم توربینهای بزرگتر و بلندتری بسازیم که قادر هستند انرژی بیشتری از باد تولید کنند. توربینهای بادی که در دریا نصب میشوند، با توجه به این که وزش باد در دریا بسیار بیشتر از خشکی است، تا سه برابر بیشتر از توربینهای نصب شده در خشکی میتوانند برق تولید کنند. رسیدن به اجماع جهانی در مورد لزوم نصب میلیونها توربین بادی حتی به رغم کاهش چشمگیر هزینهی تولید آنها، دور از ذهن به نظر میرسد، اما وابستگی کمتر به انرژی فسیلی، هدفی است که ارزش تمام هزینهها را خواهد داشت.
دانش > فناوری - همشهری آنلاین:
انرژی باد در دسته انرژیهای پایداری است که چندان جذی گرفته نمی شود، و اگرچه کشورهای مختلف برای بهرهبرداری از این انرژی سرمایهگذاریهای میلیاردی انجام دادهاند، اما نیروگاههای بادی تنها چهار درصد از حجم انرژی کشوری مانند آمریکا را تامین میکند.
براساس گزارش بیزینس اینسایدر، این آمار در سطح جهان نیز مشابه است. محققان دانشگاه هاروارد تخمین زدهاند که نیروگاههای بادی غیرشهری از قابلیت تکنیکی تولید 40 درصد از برق مصرفی جهان را دارند.
حال برای اینکه کل برق مورد نیاز جهان توسط توربینهای بادی تامین شود، به سه میلیون و 995 هزار و 434 توربین بادی نیاز خواهد بود. این محاسبه توسط دبیر کل شورای جهانی نیروی باد، استیو ساویر انجام گرفتهاست: 21 هزار تراوات بر ساعت برق، میانگین مصرف سالانه جهانی برق، تقسیم بر 0.005256 تراوات بر ساعت خروجی سالانه یک توربین بادی برابر است با 3995434 توربین بادی.
برای اینکه بتوان این حجم از توربینها را در روی زمین نصب کرد به محوطهای برابر نیمی از آلاسکا نیاز خواهد بود به شرطی که توربینها در فاصلهای نزدیک از یکدیگر قرار بگیرند.
نیروگاههای بادی در گوشه و کنار جهان متناسب با موقعیتی که دارند از نسبت فاصله متفاوتی برخوردارند: فاصله توربینها میتواند از یک کیلومتر مربع در هر مگاوات تا نیم کیلومتر مربع در هر مگاوات متفاوت باشد. درصورتی که فاصله توربینها از یکدیگر بیشتر باشد، مساحت مورد نیاز برای گنجاندن آنها برابر کل کشور اسپانیا خواهد بود.
ساویر برای انجام این محاسبه میانگین تولید برق هر توربین بادی را دو مگاوات و میزان بهرهوری توربینها را با توجه به همیشگی نبودن جریان باد و غیرفعال شدن دورهای نیروگاههای بادی برای انجام تعمیرات، 30 درصد درنظر گرفت. در این درصد بهرهوری میزان محدودیتهای شبکه برق نیز درنظر گرفته شدهاست زیرا درصورتی که از سوی نیروگاههای بادی برق بیش از اندازه روانه شبکه برق شود، اوپراتور شبکه توربینهای اضافی را خاموش میکند.
درصورتی که ابعاد و بهرهوری توربینها افزایش پیدا کنند،توربینهای بزرگتر برق بیشتری تولید میکنند،برای تامین برق کل جهان تنها به 1.49 میلیون توربین نیاز خواهدبود. همچنین توربینهای بادی دریایی توانایی تولید سه برابر برق بیشتر از توربینهای زمینی دارند زیرا میزان وزش باد در سطح آب بیشتر از سطح زمین است.
با اینهمه و باوجود کاهش 90 درصدی هزینههای ساخت و نصب توربینهای بادی از دهه 1980 تا به امروز، دستیابی به یک توافق جهانی برای نصب میلیونها توربین بادی در سرتاسر جهان پروژهای بعید و دور از ذهن به نظر میآید.
وب سایت کلیک: به تازگی توربین بادی دریایی جدیدی ساخته شده است که واقعاً عظیم الجثه است و می تواند تنها در یک روز برق مورد نیاز ۷۲۰۰ خانه برای ۲۴ ساعت را تأمین کند.
این توربین توسط شرکت دانمارکی MHI Vestas Offshore Wind ساخته است و V164 نام دارد. شرکت سازنده این توربین به تازگی توان تولیدی برق توسط آن را به ۹ مگاوات افزایش داده است که افزایش قابل توجهی است؛ زیرا میزان برق تولید شده توسط سایر توربین های بادی دریایی مشابه، ۴ تا ۶ مگاوات است. این توربین برای نخستین بار در کشور دانمارک مورد آزمایش قرار گرفت و قرار است به زودی در سراسر اروپا به کار گرفته شود.
این توربین سال گذشته برای نخستین بار مورد آزمایش قرار گرفت و این آزمایش را با موفقیت پشت سر گذارند. هم اکنون شرکت سازنده این توربین قصد دارد آن را به شبکه برق رسانی متصل کند و آن را به صورت رسمی مورد استفاده قرار دهد.
توربن لارسن، مدیر عامل شرکت سازنده اذعان کرد که این توربین ۹ مگاواتی آماده استفاده است و این توربین می تواند نقش بسزایی در کاهش هزینه تولید انرژی برق توسط صنعت دریایی داشته باشد.
در حال حاضر اندازه توربین های بادی و میزان برق تولید شده توسط آن ها، به تدریج در حال افزایش است. این مسأله باعث می شود از یک سو کارایی این توربین ها در تولید برق افزایش پیدا کند و از سویی دیگر هزینه ای که برای استفاده از این نوع انرژی تجدیدپذیر صرف می شود، کاهش پیدا کند.
ناحیه ای که توسط پره های V164 اشغال می شود، بسیار وسیع است و مساحت آن ۲۱،۱۲۴ متر مربع است که بیشتر از که فضایی است که توسط میله ها و اتاقک های چرخ و فلک چشم لندن اشغال شده است! طول هر یک از پره ها ۸۰ متر است و وزن هر کدام از آن ها ۳۵ تن است. ارتفاع کلی این توربین ۲۲۰ متر است که تقریبا دو سوم ارتفاع برج ایفیل است.
طول عمر این توربین جدید نیز بسیار زیاد است. این توربین می تواند برای بیست و پنج سال مورد استفاده قرار گیرد و پس از پایان یافتن عمر آن، ۸۰ درصد از اجزای آن می توانند بازیافت شوند.
شرکت های تأمین کننده انرژی قبلا اعلام کرده اند که علاقه مند هستند از توانایی های بالقوه V164 بهره مند شوند و قطعا روزی توربینی و یا حتی توربین هایی تولید خواهند شد که رکورد تولید انرژی برق توسط این توربین را خواهند شکست. محققان تخمین زده اند که افزایش کارایی توربین های بادی در تولید انرژی برق از طریق انرژی باد، باعث کاهش یک چهارم هزینه های صرف شده در این زمینه تا سال ۲۰۳۰ می شود.
گزارشات جدید نشان دهنده این است که هزینه تولید برق با استفاده از انرژی بادی در آمریکا به میزان کمی کاهش یافته است و در کشورهای عضو اتحادیه اروپا نیز میزان برق تولید شده توسط مزارع بادی تا حد زیادی به میزان برق تولید شده توسط نیروگاه های قدیمی که نیروی آن ها توسط گاز و زغال سنگ تأمین می شود، نزدیک شده است.
با وجود اینکه ممکن است استفاده از توربین های بادی در مناطقی که وزش باد در آن ها کمتر است، راه حل مناسبی برای استفاده از انرژی های تجدیدپذیر نباشد؛ اما در حال حاضر بسیاری از مناطق جهان در حال استفاده از این انرژی رایگان برای تأمین برق مورد نیاز خود هستند. محققان دانشگاه هاروارد تخمین زده اند که فناوری هایی که از انرژی باد برای تولید برق استفاده می کنند، قادر هستند بیش از ۴۰ برابر برقی را که در حال حاضر در سراسر جهان مورد استفاده قرار می گیرد، تولید کنند.
ارائه تمام این گزارشات و تخمین ها به معنای این است که توربین V164 و تمام توربین های مدرن بادی که پس از آن ساخته خواهند شد، می توانند در سال های آینده رکوردهای جدیدی برای تولید برق از طریق انرژی بادی را به نام خود ثبت کنند.
انرژی بادی یک منبع قابل اعتماد برای تولید برق است و استفاده از آن نیز هزینه زیادی ندارد. بدون تردید به زودی افراد زیادی این موضوع را بدون چون و چرا خواهند پذیرفت.
لازم به ذکر است که استفاده از انرژی بادی برای تولید برق نیز در حال حاضر معایب و محدودیت های خود را دارد؛ به عنوان مثال در حال حاضر هزینه روزانه استفاده از انرژی باد برای تولید برق، کمتر از تولید برق با استفاده از سوخت های فسیلی نیست. از سویی دیگر برای استفاده حداکثری از نیروی باد، توربین ها باید در محل دقیق و حساب شده ای نصب شوند؛ اما در صورتی که توربین V164 بتواند عملکرد خوب خود را ثابت کند؛ بدون تردید آینده صنعت استفاده از نیروی بادی برای تولید برق تغییر خواهد کرد.
دانش > فناوری - همشهری آنلاین:
طرح جدیدی برای توربینهای بادی که از طبیعت الهام گرفته شدهاست، میتواند به صنعت تولید انرژی باد در مقیاس بزرگ و کوچک جهتی تازه دهد.
براساس گزارش دیسکاوری، شرکتی در آفریقای شمالی با الهام از بالهای مرغ مگسخوار، فناوری توربین بادی با قابلیت تغییر الگوی چرخش ارائه دادهاست که به نظر زیباترین توربین بادی است که تاکنون ساخته شدهاست.
این توربینها که توسط شرکتی به نام تایر ویند در تونس ساخته شدهاست، از اصولی بهره بردهاست که عملکرد مکانیکی بال مرغهای مگسخوار را تقلید میکند.
این طرح کاملا متفاوت از توربینهای بادی موتوردار است زیرا به جای تبدیل کردن حرکت خطی، وزش باد،به حرکت مدور، چرخش پرههای توربین، حرکت خطی را به الگویی به شکل عدد 8 تبدیل میکند، درست همان الگویی که بال مرغ های مگسخوار در حین پرواز دارند و در عین حال این شکل از چرخش در ضربههای رو به بالا و رو به پایین انرژی تولید میکنند.
شرکت تولید کننده این توربینها هنوز اطلاعاتی درباره خروجی برق این توربینها اعلام نکردهاست،اما به گفته این شرکت،این سیستم هنوز در مراحل اولیه آزمایش است و به گونهای طراحی شده تا بتواند در سیستمهای مصرفی کوچک و نیروگاههای صنعتی بزرگ کارایی داشتهباشد.
به گفته این شرکت، فناوری به کار گرفته شده در توربینهای بادی جدیداز قابلیت استفاده در پمپهای مکانیکی، موتورهای احتراقی و زیردریاییها برخوردار است.