انرژی سولار (Solar technology) و ساير انرژی های تجديد شدنی

[boomba]

انرژي فتو ولتائيك و بررسي جاذبيت آن براي ايران

نيروگاه‌ خورشيدي از نوع سيستم‌هاي فتوولتائيك

1- مقدمه

انرژي خورشيدي بطور رايگان و بدون هيچگونه محدوديتي در همه نقاط جهان دريافت مي‌شود. واضح‌ترين و ساده‌ترين روش استفاده از انرژي خورشيدي تبديل آن به انرژي حرارتي از طريق گردآورنده‌هاي حرارتي خورشيدي است. بنابراين قابل درك است كه بسط و توسعه اوليه سيستم‌هاي انرژي خورشيدي بر روي تأمين انرژي لازم براي گرم كردن فضاي ساختمان‌ها و تأمين آب گرم مورد نياز، متمركز شده بود. با اين حال، تبديل مستقيم نور خورشيد به الكتريسيته نظر بسياري از دانشمندان را برانگيخت، نه تنها بخاطر اينكه اين تكنولوژي مي‌توانست به طور مؤثر از سانتراله كردن سيستم‌هاي توليد برق بكاهد، بلكه همچنين توليد برق از انرژي خورشيدي با هزينه اندك و با راندمان بالا همواره از خواست‌هاي بشر بوده است.
اغلب قمرهاي مصنوعي و ماهواره‌هائي كه از دهه 1950 ميلادي تاكنون به فضا فرستاده شده‌اند، قدرت مورد نياز خود را از پانل‌هاي متشكل از سلول‌هاي خورشيدي دريافت داشته‌اند. سيستم‌هاي فتوولتائيك مي‌تواند يكي از مهمترين روش‌هائي باشد كه برق مورد نياز روستاها و مناطق دور افتاده كشور را تأمين نمياند، زيرا بدليل صعب العبور بودن اغلب اين مناطق، تغذيه آنها از طريق شبكه‌هاي سراسري برق، بسيار پرهزينه و گاه غير ممكن مي‌باشد. اگرچه هنوز هم نسبت به تكنولوژي متداول توليد برق، گران‌تر مي‌باشند ولي يكي از بهترين روش‌هائي خواهد بود كه براي توليد برق، از انرژي پايان ناپذير خورشيدي بهره مي‌گيرد. بر اساس آمارهاي موجود، در طول 5 سال گذشته، سالانه 17 درصد بر فروش محصولات سيستم‌هاي فتوولتائيك افزوده شده است. با پيشرفت تكنولوژي ساخت سيستم‌هاي فتوولتائيك، بطور مستمر از هزينه آنها كاسته شده و اميد مي‌رود در دهه 1990 توليد برق از آنها با سيستم‌هاي متداول، قابل رقابت گردد. [شبابي، شيوا و مسعود سلطان حسيني، 1376]


2- سيستم‌هاي فتوولتائيك

سيستم فتوولتائيك سيستمي است كه در آن انرژي خورشيدي مستقيماً به الكتريسيته تبديل شده و به سيستم واسطه نياز ندارد.
بطور كلي مدول‌هاي فتوولتائيك از چندين سلول خورشيدي تشكيل مي‌شوند و معمولاً داراي مساحت كمتر از يك متر مربع بوده و قادر به تأمين تواني حدود 50 تا 150 وات الكتريسيته مي‌باشند.راندمان سلول‌هاي خورشيدي عبارت است از نسبت انرژي تابيده شده به انرژي الكتريكي توليد شده که برحسب جنس سلول و طراحي آن متغير مي‌باشد.روش‌هاي افزايش راندمان سلول‌هاي خورشيدي را مي‌توان در نكات زير خلاصه نمود.
·اتصالات الكتريكي سلول‌ها چنان طراحي شوند كه حداكثر نور به نيمه هادي‌ها برسد.
·استفاده از مواد مختلف براي ايجاد ترازهاي متفاوت بصورتيكه مجموعه سلولي بوجود آمده قادر به جذب طيف‌هاي مختلف نور خورشيد بوده و به مجموعه بدست آمده دستگاه اتصال چند گانه مي‌گويند.
·استفاده ازموادي كه جذب كننده مناسبي براي نور خورشيد باشند، بدينوسيله برخورد مؤثر فوتون صورت گرفته و امكان آزادسازي الكترون حداكثر مي‌گردد.
بنابراين براي افزايش راندمان سلول فتوولتائيك راه‌هاي مختلفي وجود دارد كه با قيمت تمام شده سلول رابطه مستقيم دارد. براي مثال گاليم ارسنايد داراي راندمان بالاتري نسبت به سيليكون، براي دستگاه‌هاي تك كريستاله است و جذب كننده خوبي نيز مي باشد، اما قيمت تمام شده آن بسيار بالاتر از سلول‌هاي سليكوني است. به همين ترتيب اگرچه تك كريستاله سيليكون داراي راندمان بالاتري، حدود 10 الي 13 درصد، نسبت به، 3 الي 5 درصد، راندمان سيليكون بي‌شكل مي‌باشد اما قيمت تمام شده سيليكون بي‌شكل بسيار ارزان‌تر است.[ بررسي و تحقيق در نيروگاه‌هاي خورشيدي،1372 ]


2-1- اجزاء سيستم‌هاي فتوولتائيك

يك سيستم فتوولتائيك از اجزاء لازمي تشكيل شده است كه براي توليد قدرت الكتريكي معيني، مورد نياز مي‌باشند. اجزاي اصلي سيستم عبارتند از: (1) مدول‌ها، مدول‌هاي فتوولتائيك از سلول‌هاي خورشيدي به وجود مي‌آيند. (2) آرايه‌ها، (3) رگولاتور ولتاژ و كنترل كننده‌ها و (4) باطري ذخيره‌ساز انرژي الكتريكي.[بررسي و تحقيق در نيروگاه‌هاي خورشيدي، 1372]

2-1-1- سلول‌هاي خورشيدي

يك سلول خورشيدي[1] وسيله‌ايست كه از يك نيمه هادي با اتصال الكتريكي تشكيل شده و انرژي پرتوهاي خورشيد را جذب كرده و مستقيماً به انرژي الكتريكي
تبديل مي‌كند. جذب پرتوهاي نوري موجب آزادسازي باندهاي كووالانت كه نماينده بهم پيوستگي شيميائي اتم‌ها در نيمه هادي‌ها مي‌باشد، مي‌گردد. در اين فرآيند يونيزه شدن هر دو نوع بارهاي متحرك در يك شبكه نيمه هادي با الكترون‌هاي منفي آزاد و حفره‌هاي مثبت آزاد، توليد مي‌شوند. در نتيجه، بارهاي منفي به يك طرف و بارهاي مثبت به طرف ديگر روانه مي‌گردند. در اثر جدا شدن بارها، پتانسيل الكتريكي v در بين دو طرف قطعه نيمه هادي ايجاد مي‌شود. با گذاشتن الكترودهائي در دو طرف نيمه هادي، جريان الكتريكي I را مي‌توان توسط يك بار خارجي از آن دريافت نمود.قدرت الكتريكي P=I*V كه از اين طريق بدست مي‌آيد، به بار داده مي‌شود.
سلول‌هاي خورشيدي را بايد از فتوسل‌ها كه با استفاده از خواص رسانائي نوري مواد، ميزان شدت نور را اندازه‌گيري مي‌كنند، متمايز نمود. فتوسل‌ها نسبت به نور بسيار حساس بوده و رسانائي آنها در نتيجه تغيير بسيار جزئي شدت نور، چندين برابر تغيير مي‌كند. فتوسل‌ها در دوربين‌هاي عكاسي براي اندازه‌گيري نور مورد استفاده قرار مي‌گيرند. آنها ولتاژي ايجاد نمي‌كنند و بهمين دليل بهره‌برداري از آنها تنها با وجود باطري ممکن است.
اولين وسيله و كوچكترين واحد مستقل تمامي سيستم‌هاي فتوولتائيك، سلول خورشيدي مي‌باشد. اندازه آن مي‌تواند با توجه به كاربرد مورد نظر به نحو مطلوب انتخاب گردد. اندازه سلول از چندين ميليمتر مربع براي كاربردهاي الكترونيكي مصرفي از قبيل ماشين‌ها محاسبه جيبي، ساعت مچي و غيره تا اندازه استاندارد فعلي 10 ´ 10 سانتي متر مربع تغيير مي‌كند.
شكل سلول مربع مستطيل مي‌باشد، ولي شكل‌هاي ديگري همچون دايره، نيم دايره و يا ساير اشكال كه داراي هزينه ساخت كمتري را دربر داشته باشند، نيز توليد شده است. نكته مهم اينست كه سلول‌هاي خورشيدي را مي‌توان در شكل‌هاي فيزيكي متفاوت ساخته و توليد نمود ولي بخاطر اينكه بسيار نازك هستند، خاصيت شكنندگي پيدا كرده و در نتيجه از نظر اندازه داراي محدوديت مي‌باشند. سلول‌هاي خورشيدي از زمره دستگاه‌هاي بسيار نازك مي‌باشند. به طور مثال ضخامت سلول 3/0 ميلي متر يعني حدود ضخامت چند صفحه كاغذ معمولي مي‌باشد. در حال حاضر تحقيق و توسعه براي هرچه نازك تر ساختن سلول‌هاي خورشيدي به منظور به حداقل رساندن مصرف مواد نيمه هادي ودر نتيجه هزينه ساخت آنها، در مراكز تحقيقاتي دنيا در جريان است.
يك سلول خورشيدي از يك لايه بسيار نازك (حدود چند ميكرون) از سيليكون نوع N و لايه ضخيم‌تري از سيليكون نوع P تشكيل يافته است. اغلب سلول‌هاي خورشيدي از تك بلور سيليكون ساخته مي‌شوند، ولي از نيمه هادي‌هاي ديگر از جمله سيليكون آمورف، سيليكون چند بلوره، آرسنيد گاليم، سولفيد كادميوم و تركيبات ديگر كه از سيليكون تك بلور ارزان‌تر مي‌باشد، نيز در ساخت سلول‌هاي خورشيدي استفاده مي‌گردد. شايان ذكر است كه هرقدر ميزان خلوص سيليكون در سلول بيشتر باشد، راندمان آن هم افزايش مي‌يابد. يك سلول خورشيدي با اندازه 10 سانتي متر در 10 سانتي متر چنانچه مستقيماً در معرض تابش مستقيم خورشيد قرار گيرد، قدرتي نزديك به 5/1 ولت مي‌تواند توليد نمايد. اگرچه سليكون عنصر فراواني است و درصد زيادي از پوسته زمين را تشكيل مي‌دهد، ولي سلول‌هاي سليكوني قيمت بالائي دارند واين بخاطر فرآيند ساخت و خالص سازي سيليكون مي‌باشد.
به‌منظور طراحي سيستم‌هاي فتوولتائيك، آگاهي از مشخصات و رفتار سلول‌هاي خورشيدي مورد نياز از اهميت ويژه‌اي برخوردار مي‌باشد. با افزايش شدت تابش پرتوهاي خورشيدي، مقدار قدرت الكتريكي خروجي نيز افزايش مي‌يابد. در محاسبات هندسي معمولاً ميزان شدت تابش پرتوهاي خورشيدي بر سطح كره زمين، 1kw/m2و يا 100mw/cm2كه واحد مناسب‌تري در رابطه با سلول‌هاي كوچك خورشيدي مي‌باشد، در نظر گرفته مي‌شود. ضمناً با افزايش دما، قدرت خروجي از سلول كاهش پيدا مي‌كند. اين امر يكي از محدوديت‌هاي مهم سلول‌هاي خورشيدي بوده و بايد در طراحي كاربردهاي مختلف، مورد توجه مهندسين قرار گيرد. به منظور كاهش اين محدوديت، معمولاً از روش‌هاي متداول مهندسي براي دفع گرماي توليدي در سلول استفاده مي‌گردد. براي بهره‌وري بيشتر از سلول‌هاي خورشيدي، از متمركز كننده‌هائي كه پرتوهاي خورشيدي را برروي سلول‌ها متمركز ‌مي‌سازنند، استفاده مي‌گردد. در اين موارد دماي سلول‌ها نيز افزايش محسوسي يافته ودر نتيجه اثر معكوس بر قدرت الكتريكي خروجي خواهد داشت، لذا لازم است تا از تكنيك‌هاي دفع گرما استفاده گردد.
يكي از معيارهاي مهم توسعه و ساخت يك سلول خورشيدي به حداكثر رساندن راندمان تبديل نور خورشيد به الكتريسيته مي‌باشد. در سلول‌هاي خورشيدي مكانيزم‌هاي مختلف افت انرژي وجود دارد كه بعضي از آنها غير قابل اجتناب بوده و ذاتاً در سلول وجود دارند ولي برخي ديگر قابل كنترل مي‌باشند و مي‌توان آنها را به حداقل رسانيد و يا بكلي خذف كرد. با توجه به اين امر راندمان ايده‌آل يك سلول در حدود 30 درصد مي‌باشد. راندمان سلول‌هاي خورشيدي تجاري تحت تابش مستقيم خورشيد، در حدود 12 الي 14 درصد مي‌باشد، ولي در سطح آزمايشگاهي به راندمان‌هاي بالاتري نيز دست يافته‌اند. مثلاً راندمان سلول‌هاي خورشيدي منفرد از نوع كريستال‌هاي سيليكون به 23 درصد و راندمان سلول‌هائي كه پرتوهاي خورشيدي بر روي آنها متمركز مي‌شوند تا 32 درصد گزارش شده است.
به منظور كاهش هزينه ساخت سلول‌هاي خورشيدي كه در سطوح مسطح قرار مي‌گيرند، يك روش، توسعه و تعبيه سيستم‌هاي موثر متمركز كننده مي‌باشد. متمركز سازي پرتوهاي خورشيدي، دانسيته قدرت نور خورشيد بر روي سلول‌ها را افزايش داده و بنابراين سطح مورد نياز سلول‌هاي خورشيدي را براي توليد قدرت خروجي كاهش مي‌دهد.
سيستم‌هاي متمركز كننده بايد خورشيد را رديابي كرده تا پرتوهاي آن‌را بر روي يك خط (در مورد ردياب‌هاي يك محوره) و يا بر روي يک نقطه (در مورد ردياب‌هاي دو محوره) متمركز سازند. از آنجائيكه سيستم‌هاي متمركز كننده ردياب آفتاب تنها در مورد تابش مستقيم آفتاب كارائي دارند، بنابراين اين سيستم‌ها براي شرايط آب و هواي مناطقي كه داراي ساعات طولاني تابش مستقيم نور خورشيد مي‌باشند، مناسب هستند.
ميزان متمركز كنندگي پرتوهاي خورشيدي به واحد ”خورشيد (sun)“ سنجيده مي‌شود. هر ”خورشيد“ معادل شدت تابش 100mw/cm2بوده و بنابراين 10 خورشيد برابر با شدت تابش 1000mw/cm2 مي‌باشد.
سلول‌هاي خورشيدي متمركز شده، معمولاً با توجه به كاربردهاي مشخص از قبيل ميزان متمركز كنندگي، دماي بهره‌برداري پيش‌بيني شده، سيستم متمركز كنندگي خطي و يا نقطه‌اي و يكنواختي نورهاي متمركز شده، طراحي مي‌گردند. در اين رابطه از متمركز كننده‌هاي مختلف از قبيل آينه‌هاي سهموي، بشقاب‌هاي سهموي و غيره با توجه به ميزان متمركز سازي مورد نياز استفاده مي‌گردد.

2-1- 2- مدول‌ها

ساختار اوليه گردآوردنده‌هاي[2] پرتوهاي خورشيدي در سيستم‌هاي فتوولتائيك، مدول‌ها مي‌باشند. هر مدول فتوولتائيك از تعدادي سلول خورشيدي تشكيل
گرديده كه به طور الكتريكي بيكديگر اتصال داشته و در داخل يك قاب نگهدارنده جاسازي و محافظت مي‌گردد. يك مدول معمولاً از 20 الي 40 سلول خورشيدي كه به صورت سري و موازي بيكديگر متصل شده‌اند، ساخته مي‌شوند. تعداد سلول‌هاي مورد نياز در هر مدول با توجه به قدرت الكتريكي درخواستي، مشخص و در داخل يك قاب فلزي كه كاملاً نفوذناپذير است، قرار مي‌گيرند. در حال حاضر مدول‌هاي از نوع سلول‌هاي خورشيدي كريستال سيليكون، در ولتاژ و جريان‌هاي الكتريكي متفاوت و در اندازه‌هاي فيزيكي 200 تا 800 سانتي متر مربع ساخته‌شده است. يك مدول ميتواند متشكل از 32 سلول خورشيدي با قطر 5/7 سانتيمتري داراي مشخصات الكتريكي: ولتاژ نامي 12 ولت، جريان نامي 2/1 آمپر، قدرت پيك 18 وات، ‌باشد.
راندمان مدول‌ها با توجه به راندمان سلول‌هاي خورشيدي و برخي افت‌هاي ديگر از قبيل جاسازي سلول‌ها در سطح مدول‌ و اتصال الكتريكي آنها، حدود 7 الي 11 درصد در دماي 28 درجه سانتي گراد و شدت تابش نور خورشيد 100 mw/cm2،كه به نام شرايط استاندارد خوانده مي‌شود، مي‌باشد.


2-1-3- آرايه‌ها

آرايه‌هاي[3] فتوولتائيك عبارت از مجموعه مدول‌هاي فتوولتائيك و اسكلت نگهدارنده خود ايستائيست كه روي آن مدول‌ها به طريقي مكانيكي و الكتريكي سوار
مي‌شوند. مدول‌هاي فتوولتائيك به صورت موازي و سري بيكديگرمتصل شده تا ولتاژ و جريان الكتريكي مورد نياز سيستم را تشکيل دهند. قطعاتي كه براي تهيه تركيب نگهدارنده استفاده مي‌شود معمولاً از جنس فولاد گالوانيزه، آلومينيوم و يا چوب‌هاي مقاوم شده به طريق شيميائي مي‌باشند.
براي زيرسازي و فونداسيون آرايه‌ها معمولاً از بتن استفاده مي‌گردد. طراحي اسكلت نگهدارنده مدول‌ها بايد به نحوي انجام گيرد تا آرايه‌ها بتوانند در برابر حداكثر نيروهاي باد كه در منطقه محل استقرار پيش‌بيني مي‌شوند، مقاومت نمايند. در رابطه با بهره‌گيري از آرايه‌هاي فتوولتائيك، موارد زير بايد مدنظر قرار گيرند:




الف) استفاده از يكي از دونوع آرايه‌هاي ردياب آفتاب يا آرايه‌هاي ثابت:
انتخاب آرايه‌ها بصورت ثابت و يا ردياب[4] آفتاب از جمله مسائلي است كه طراحي سيستم‌هاي فتوولتائيك از ابتداء با آن روبروست. آرايه‌هاي ردياب به نحوي تنظيم مي‌گردند كه آرايه‌ها همواره بر خط فرضي تابش پرتوهاي خورشيد، عمود بوده و در كليه زمان‌ها بالاترين شدت تابش خورشيد را دريافت دارند. براي نيل به اين منظور، حركت بطئي زاويه‌اي آرايه‌ها، بايد توسط مكانيزم‌هاي متحرك كنترل شوند. اين آرايه‌ها معمولاً نسبت به آرايه‌هاي ثابت از پيچيدگي بيشتري برخوردار مي‌باشند. آرايه‌هاي ثابت معمولاً در جهت شرقي- غربي نصب مي‌شوندو از نظر مكانيكي ساده‌تر از آرايه‌هاي ردياب مي‌باشند.
براساس مطالعات و آزمايش‌هائي كه انجام گرفته، پيش‌بيني مي‌گردد كه آرايه‌هاي ردياب بالغ بر 30 درصد بيشتز ار آرايه‌هاي ثابت انرژي الكتريكي توليد كنند. گرچه اين مطالعات بر روي تعداد كمي از سلول‌هاي خورشيدي انجام گرفته ولي احتمالاً نتايج حاصله مستقل از اندازه آرايه‌ها مي‌باشد. بنابراين در طراحي سيستم‌هاي فتوولتائيك بايد درنظر داشت كه بكارگيري مكانيزم‌هاي متحرك و كنترل آنها در آرايه‌هاي ردياب و يا افزايش تعداد آرايه‌هاي ثابت به منظور توليد همان مقدار انرژي الكتريكي، كدام يك مقرون به صرفه است. با توجه به كاهش روز افزون هزينه ساخت سلول‌هاي خورشيدي و نظر به ساده‌تر بودن آرايه‌هاي ثابت، به نظر مي‌رسد بكارگيري آرايه‌هاي ثابت و افزودن بر تعداد مدول‌هاي خورشيدي، لاجرم مفيدتر و اقتصادي‌تر خواهد بود.
ب) طراحي آرايه‌ها:
طراحي آرايه‌ها به دو صورت زير انجام مي‌گردد:
1ـ آرايه‌هاي مسطح[5] كه در آنها سلول‌هاي خورشيدي با استفاده از مواد مناسب و معمولاً غير شكننده، بيكديگر متصل مي‌گردند.
2ـ آرايه‌هاي متمركزكننده[6] كه در آنها با استفاده از روش‌هاي مناسبي از جمله عدسي‌ها، آينه‌هاي سهموي و غيره، پرتوهاي خورشيدي بر روي سلول‌هاي فتوولتائيك متمركز مي‌گردد.
در حال حاضر استفاده از آرايه‌هاي مسطح نسبت به آرايه‌هاي متمركز كننده رواج بيشتري دارد ولي تحقيق در كاربرد آرايه‌هاي متمركز كننده و افزايش بهره وري آنها در مراكز تحقيقاتي دنيا در حال پيگيري است.

2-1-4- اسكلت نگهدارنده آرايه‌ها

به‌منظور طراحي اقتصادي سيستم‌هاي توليد قدرت فتوولتائيك، انتخاب اسكلت[7] مناسب نگهدارنده آرايه‌ها بسيار حائز اهميت مي‌باشد. در اين راستا مطالعات و
تحقيقات گسترده‌اي صورت گرفته و نگهدارنده‌هاي مختلفي در تأسيسات گوناگون مورد آزمايش قرار گرفته‌اند.


2-1-5- اينورترها


نظر به اينكه برق توليدي آرايه‌هاي فتوولتاوئيك از نوع جريان مستقيم (DC) مي‌باشد، بنابراين لازم است تا خروجي مزبور به برق با جريان غير متناوب و با ولتاژ، فركانس و فاز مناسب براي اتصال به شبكه برق و يا بار محلي، تبديل گردد. آماده سازي برق مفيد توسط دستگاهي بنام اينورتر انجام مي‌گيرد.

2-1 -6- تنظيم ولتاژ و كنترل سيستم


در صورت تغيير شدت تابش پرتوهاي خورشيدي در دماي محيط، ولتاژ خروجي از آرايه‌هاي فتوولتائيك نيز تغيير مي‌كند. بنابراين لازم است در سيستم‌هائي كه داراي ذخيره‌سازي باطري مي‌باشند. ولتاژ خروجي از آرايه‌ها تنظيم گرديده تا از شارژ شدن بيش از حد باطري جلوگيري به عمل آيد. در اين مورد از مبدل ‌يا كنورتر استفاده مي‌‌گردد.

2-1- 7- ذخيره‌سازي انرژي الكتريكي در باطري‌ها


بخاطر وجود تغيير در ميزان شدت تابش پرتوهاي خورشيدي در طول روز و در فصول مختلف، يك باطري به منظور ذخيره كردن انرژي الكتريكي توليدي توسط آرايه‌هاي فتوولتائيك و به عنوان يك عامل واسط بين آرايه‌هاي خورشيدي و مصرف كننده انرژي الكتريكي براي بهره‌وري بيشتر مورد نياز مي‌باشد. يك سيستم فتوولتائيك خورشيدي، در طول روز كه تابش خورشيد وجود دارد، پرتوهاي خورشيدي را گردآورده و به انرژي الکتريکي تبديل مي کند، ولي زمانيکه انرژي خورشيدي در حد اعلاي خود موجود مي‌باشد، بندرت اتفاق مي‌افتد كه دقيقاً منطبق با زماني باشد كه به انرژي الكتريكي نيز نياز وافر باشد. پديدار گشتن ابرها در آسمان نيز براي سيستم‌هاي فتوولتائيك مشكل ايجاد مي‌كند و چنانچه ابري بودن آسمان چندين روز به درازا بكشد، انرژي الكتريكي در مقايسه با روزهاي صاف آفتابي كه خورشيد شدت تابش بالائي دارد، ميزان قابل ملاحظه‌اي كاهش پيدا خواهد كرد. واضح است در چنين روزهائي مي‌توان از انرژي‌اي كه در روزهاي صاف آفتابي توليد و ذخيره شده‌، استفاده كرده و انرژي الكتريكي متمركزي را توليد نمود بنابراين، اضافه كردن تجهيزات ذخيره‌سازي در سيستم‌هاي فتوولتائيك مي‌تواند موجب افزايش قابليت اعتماد سيستم براي تأمين مستمر انرژي الكتريكي گردد.معمولاً براي ذخيره‌سازي برق توليدي در سيتم‌هاي فتوولتائيك با ظرفيت 3 كيلووات به بالا از باطري استفاده مي‌گردد ولي برخي از سيستم‌هاي كوچك‌تر مانند پمپ‌كننده‌هاي كوچك، بدون ذخيره سازي باطري طراحي مي‌شوند.

2-2- كاربردهاي سيستم‌هاي فتوولتائيك


امروزه سيستم‌هاي فتوولتائيك فراواني وجود دارند كه با توجه به كاربردهاي آنها از نظر اقتصادي مقرون به صرفه مي‌باشند. سيستم‌هاي توليد قدرت فتوولتائيك ثابت كرده‌اند كه قابل اعتماد بوده و با توجه به تجربياتي كه بدست آمده، چه از نظر بهره برداري و چه از نظر هزينه سرويس و نگهداري، توجيه پذير مي‌باشند. براساس مطالعات و بررسي‌هائي كه دپارتمان انرژي آمريكا (DOE) به عمل آورده، احداث يك سيستم فتوولتائيك براي توليد برق، اغلب بسيار ارزان‌تر از تأمين برق مزبور با كشيدن خط جديدي از شبكه سراسري و نگهداري آن‌ است. [حاج سقطي، اصغر، 1376]

2-2-1-كاربردهاي مستقل خود اتكاء براي مناطق دوردست


بيشترين سيستم‌هاي فتوولتائيك كه امروزه در نقاط مختلف دنيا به فروش مي‌رسند براي توليد قدرت در نقاط دور افتاده، مستقل از شبكه سراسري و يا براي كاربردهاي خود اتكاء مانند مخابرات، سرد نگهداشتن واكسن‌ها، روشنائي چراغ‌هاي راهنمائي، شارژ كردن باطري‌ها و پمپاژ آب، طراحي شده‌اند.
اين سيستم‌ها معمولاً از اجزائي كه در شكل (3-1) نشان داده شده است تشكيل يافته‌اند. طراحي اين سيستم‌ها بسيار ساده بوده و هر يك از اجزاء آنرا مي‌توان با توجه بهخواست‌ها و نيازهاي كاربر محاسبه كرده و اندازه مورد نياز را تعيين نمود. تكنولوژي ساخت، نصب، ارتباط سيستمي، بهره برداري و تعيين ميزان انرژي اين سيستم‌ها كاملاً مشخص مي‌باشد. بر اساس تجربياتي كه از بيش از 2700 سيستم فتوولتائيك در 45 كشور از 5 نوع كاربرد مختلف از قبيل پمپاژ آب، مخابرات، سرد كردن واكسن‌ها، روشنائي و تأمين برق منازل و سيستم‌هاي با كاربردهاي چند گانه، بدست آمده، نشان داده است كه اين سيستم‌ها، كاملاً مورد قبول كاربران قرار گرفته‌اند.

[1] Solar cell


[2] Collectors


[3] Arrays


[4] Tracer


[5] Flat arrays


[6] Intenser arrays


[7] Frame

__________________

[boomba]

ساخت بزرگترین نیروگاه انرژی خورشیدی دنیا در استرالیا

نخست وزیر استرالیا از ساخت بزرگترین ایستگاه انرژی خورشیدی دنیا در این کشور خبر داد.

]
استرالیا برای این نیروگاه 1000 مگاواتی، 4/1 میلیارد دلار استرالیا (05/1 میلیارد دلار آمریکا) سرمایه گذاری می‏کند.
کوین راد، نخشت وزیر استرالیا گفت که این نیروگاه سه برابر بیشتر از بزرگترین نیروگاه برق خورشیدی کنونی جهان که در کالیفرنیا است، برق تولید خواهد کرد.
هدف از این پروژه، بهره گیری از انرژی خورشید در استرالیا است که از آن به عنوان بزرگترین منبع طبیعی این کشور یاد می‏شود.
استرالیا قصد دارد با کمک این پروژه، به کشور پیشرویی در زمینه انرژی قابل جایگزین تبدیل بشود.
سرمایه گذاری 4/1 میلیارد دلاری این پروژه، بخشی از برنامه 65/4 دلار برنامه انرژی پاک دولت استرالیا محسوب می‏شود.

[boomba]

آغاز به کار بزرگ ترین نیروگاه انرژی خورشیدی در اسپانیا زیر چتر خورشید

نیروگاه بزرگ انرژی خورشیدی جهان با نام برج انرژی خورشیدی PS20 که در نزدیکی سویل اسپانیا قرار دارد به تازگی کارش را آغاز کرد. ظرفیت تولید این نیروگاه 20 مگاوات است و می تواند با این مقدار انرژی برق مصرفی 10 هزار خانه را فراهم کند

به گفته کارشناسان تولید انرژی این نیروگاه در دوره سه روزه تولید آزمایشی حتی از مقدار پیش بینی شده نیز بیشتر بود و به این ترتیب توانست بر این نظریه که انرژی خورشیدی مزیت های فراوانی برای تامین انرژی دارد، مهر تایید بزند.
سانتیاگو سیگه مدیرعامل این نیروگاه می گوید؛ «تولید انرژی بیش از مقدار پیش بینی شده در مرحله آزمایش اهمیت بسیار دارد. ما با دستاوردهای فناورانه و همچنین تجربه توانستیم در ساخت برج های خورشیدی گام بزرگی به پیش برداریم.»

نیروگاه انرژی خورشیدی PS20 که دومین نیروگاه بزرگ تجاری در حال کار جهان است، نسبت به PS10 که اولین نیروگاه تجاری است، از لحاظ فناوری مزیت های بسیاری دارد.
گفتنی است برج انرژی خورشیدی PS10 که در نزدیکی شهر آفتابی سویل در جنوب اسپانیا واقع است، 11 مگاوات انرژی تولید می کند. این نیروگاه 624 آینه بزرگ متحرک دارد که به آنها هلیوستات می گویند. این آینه ها موتوری دارند که آنها را همیشه رو به خورشید نگه می دارد.
ظرفیت تولید PS20 دو برابر نیروگاه قبلی است. بازده گیرنده های این نیروگاه بیشتر است. سیستم های مدیریت و کاربری آن نیز نسبت به PS10 پیشرفته تر است و سیستم ذخیره انرژی حرارتی بهتری دارد.
نیروگاه PS20 از یک میدان خورشیدی تشکیل شده است که 1255 آینه هلیوستات دارد. سطح هر هلیوستات 120 مترمربع است که نور خورشید رسیده به آن را به سمت گیرنده ها بازتاب می دهد. این گیرنده ها در ارتفاع 162 متری برج نصب شده است. این انرژی خورشیدی که از بازتاب نور خورشید در 1255 آینه حاصل می شود، در یک نقطه متمرکز می شود، آب را بخار می کند و بخار آب با چرخاندن توربین انرژی تولید می کند.
با آغاز به کار PS20 از انتشار حدود 12 هزار تن گاز گلخانه یی کربن دی اکسید جلوگیری می شود. در صورت استفاده از سوخت های فسیلی برای تولید انرژی، این مقدار گاز گلخانه یی در هر سال تولید می شود. قرار است این نیروگاه تا سال 2013 با استفاده از روش های مختلف از جمله فناوری برج خورشیدی، ناوه های خورشیدی، فناوری سلول های فتوولتایی و... 300 مگاوات انرژی تولید کند. در این صورت برق مصرفی 153 هزار خانه تامین می شود و از انتشار 185 هزار تن کربن دی اکسید در هر سال پیشگیری می شود. به گفته کارشناسان، این نیروگاه می تواند در دوره فعالیت خود از انتشار چهار میلیون تن گاز گلخانه یی جلوگیری کند. نیروگاه در زمینی به مساحت 800 هکتار و هزینه یی حدود 2/1 میلیارد یورو ساخته شده است و می تواند برای 300 نفر شغل دائم ایجاد کند. شرکت سازنده این نیروگاه علاوه بر ساخت نیروگاه در اسپانیا در الجزیره، مراکش و ایالات متحده نیز نیروگاه هایی می سازد.
شرکت سازنده این نیروگاه پیش از این نیروگاه برنده دو طرح پژوهش و توسعه در حوزه متمرکزسازی نیروی خورشیدی شده است. مبلغ کل این جایزه 14 میلیون دلار و حامی مالی آن دپارتمان انرژی امریکاست.
شرکت سازنده این نیروگاه قصد دارد در یکی از این طرح ها فناوری های تازه برای کاهش قیمت 20 تا 25 درصدی ذخیره انرژی حرارتی در سیستم های متمرکزکننده، انرژی خورشیدی در ناوه های سهمی شکل ارائه دهد. این شرکت پیش از این نیز در دسامبر 2007، برنده سه مناقصه دپارتمان انرژی برای ابداع ناوه های سهمی شکل کاراتر شده بود. این شرکت در مناقصه سهمی شکل سوم خود، به پژوهش در مورد فناوری های نو، برای تلفیق سیستم های ذخیره انرژی گرمایی با سیستم های برج انرژی می پردازد.
سیگه می گوید؛ «با توجه به تلاش های صورت گرفته در دو سوی اقیانوس اطلس می توانیم هرروزه راه حل های جدیدی برای تامین انرژی عرضه کنیم که تمیزتر و کاراتر باشد.»

مزیت های نیروگاه های خورشیدی
نیروگاه های خورشیدی علاوه بر آنکه با استفاده از یک منبع انرژی رایگان و دائم (خورشید) انرژی فراهم می کنند، مشکلات متداول در دیگر نیروگاه های معمول (همانند نیروگاه های هسته یی یا سوخت های فسیلی) را نیز ندارند. در ادامه به مهم ترین مزیت های نیروگاه های خورشیدی نگاهی داریم.
1- تولید انرژی بدون مصرف سوخت؛ نیروگاه های خورشیدی برخلاف نیروگاه های فسیلی (که نفت می سوزانند و قیمت برق تابع قیمت نفت و در نتیجه متغیر است) از انرژی رایگان خورشیدی استفاده می کنند و در نتیجه بهای انرژی تولیدشده عددی ثابت است.
2- حفظ محیط زیست؛ نیروگاه های فسیلی با مصرف نفت و گاز یا زغال سنگ هوا و محیط اطراف خود را به شدت آلوده می کنند. نیروگاه های اتمی نیز به رغم داشتن مزیت های بسیار زباله های هسته یی تولید می کنند که بسیار خطرناک هستند و دفع آن بسیار دشوار و هزینه بر است، اما نیروگاه های خورشیدی هیچ گونه آلودگی ندارند و از این لحاظ با محیط زیست سازگارند.
3- امکان ساخت نیروگاه های کوچک و منطقه یی؛ نیروگاه های متداول به خطوط انتقال برق فشار قوی نیاز دارند که با توجه به طولانی بودن مسیر، هزینه های زیادی برای احداث این گونه شبکه ها مصرف می شود، اما نیروگاه های خورشیدی هم می توانند برق منطقه یی کوچک را تامین کنند و هم به شبکه برق سراسری متصل شوند.
4- عمر نیروگاه های فسیلی به دلیل استهلاک زیاد، کم است و بین 15 تا 30 برآورد می شود، اما نیروگاه های خورشیدی به دلایل فنی از جمله کم بودن استهلاک طول عمر زیادی دارند.
5- عدم نیاز به متخصص؛ نیروگاه های فسیلی و اتمی به متخصصانی در رده های بالا نیاز دارند و در عین حال باید پیوسته از آنها مراقبت کرد، اما نیروگاه های خورشیدی چندان به متخصص نیاز ندارد و می توان از آنها در حإإالت خودکار استفاده کرد.
علاوه بر موارد نامبرده شده برای استفاده از انرژی خورشیدی در نیروگاه های خورشیدی، انرژی خورشید کاربردهای غیرنیروگاهی بسیاری دارد که از بین آنها می توان به ساخت آبگرمکن های خورشیدی، حمام های خورشیدی، آب شیرین کن های خورشیدی، خشک کن های خورشیدی، اجاق و کوره های خورشیدی و خانه های خورشیدی (گرمایش و سرمایش و تهویه مطبوع ساختمان ها) اشاره کرد. با توجه به اینکه کشور ما نیز در منطقه یی از جهان واقع شده که در طول سال انرژی خورشیدی در آن فراوان است، امید می رود استفاده از این فناوری در ایران نیز گسترش یابد.

اعتماد ۳ خرداد ۱۳۸۸ ۱۲:۰۹

[boomba]

انرژی های نو

طبق آمارهای به ثبت رسیده طی 30 سال گذشته احتیاجات انرژی جهان به مقدار قابل ملاحظه ای افزایش یافته است. در سال 1960 مصرف انرژی جهان معادل 3/3Gtoe بوده است.در سال 1990 این رقم به 8/8Gtoe بالغ گردید ، که دارای رشد متوسط سالانه 3/3 درصد می باشد و در مجموع 166 در صد افزایش نشان می دهد و در حال حاضر مصرف انرژی جهان 10Gtoe/Year بوده و پیش بینی می شود این رقم در سالهای 2010 و 2020 به 12 و 14 Gtoe/Year افزایش یابد . این ارقام نشان می دهند که میزان مصرف انرژی جهان در قرن آینده بالا می باشد و بالطبع این سوال مهم مطرح می باشد که آیا منابع انرژی های فسیلی در قرنهای آینده، جوابگوی نیاز انرژی جهان برای بقا، تکامل و توسعه خواهند بودیا خیر؟

حداقل به دو دلیل عمده پاسخ این سوال منفی است و باید منابع جدید انرژی را جایگزین این منابع نمود. این دلایل عبارتند از:

محدودیت و در عین حال مرغوبیت انرژی های فسیلی چرا که این سوختها از نوع انرژی شیمیایی متمرکز بوده و مسلماً کاربردهای بهتر از احتراق دارند.
مسایل و مشکلات زیست محیطی بطوری که امروزه حفظ سلامت اتمسفر از مهمترین پیش شرطهای توسعه اقتصادی پایدار جهانی به شمار می آید. از این رو است که دهه های آینده بعنوان سالهای تلاش مشترک جامعه انسانی برای کنترل انتشار کربن، کنترل محیط زیست و در واقع تلاش برای تداوم انسان بر روی کره زمین خواهد بود
بنابراین استفاده از منابع جدید انرژی به جای منابع فسیلی امری الزامی است. سیستمهای جدید انرژی در آینده باید متکی به تغییرات ساختاری و بنیادی باشد که در آن منابع انرژی بدون کربن نظیر انرژی خورشیدی و بادی و زمین گرمایی و کربن خنثی مانند انرژی بیوماس مورد استفاده قرار می گیرند. بدون تردید انرژی های تجدیدپذیر با توجه به سادگی فن آوریشان در مقابل فن آوری انرژی هسته ای از یک طرف و نیز بدلیل عدم ایجاد مشکلاتی نظیر زباله های اتمی از طرف دیگر نقش مهمی در سیستمهای جدید انرژی در جهان ایفا می کنند. در هر حال باید اذعان داشت که در عمل عوامل متعددی بویژه هزینه اولیه و قیمت تمام شده بالا، عدم سرمایه گذاری کافی برای بومی نمودن و بهبود کارآیی تکنولوژیهای مربوطه ، به حساب نیامدن هزینه های خارجی در معادلات اقتصادی، نبود سیاستهای حمایتی در سطح جهانی، منطقه ای و محلی، نفوذ و توسعه انرژی های نو را بسیار کند و محدود ساخته است. ولی پژوهشگران و صنعتگران همواره تلاش خود را جهت رفع این مشکلات مبذول می دارند.
بطور کلی عمده فعالیتهای مربوط به احداث پایلوتهای سازگار با محیط زیست با بکار بردن منابع انرژی های تجدیدپذیر و اجرای پروژه های مهندسی و انجام خدمات مشاوره ای و مدیریت بر طرحها، در چهار بخش ذیل متمرکز شده است:

• انرژی های خورشیدی
• انرژی باد و امواج
• انرژی زمین گرمایی
• فن آوری هیدروژن، پیل سوختی و زیست توده

که در اینجا به توضیح اجمالی هر یک می پردازیم:

1- انرژی خورشیدی
جالب است بدانید که تابش خورشید بزرگترین منبع تجدید پذیر انرژی روی کره زمین می باشد و اگر فقط یک درصد از صحراهای جهان با نیروگاه های حرارتی خورشیدی به کار گرفته شوند، همین مقدار برای تولید برق سالانه مورد تقاضای جهان کافی خواهد بود.
برای سود جستن از انرژی خورشیدی دو راه وجود دارد :
استفاده مستقیم از نور خورشیدو تبدیل آن به الکتریسیته از طریق سلولهای فتوولتائیک
استفاده مستقیم از انرژی خورشیدی و تبدیل آن به انواع انرژی های دیگر و یا استفاده مستقیم از آن (کاربردهای نیروگاهی و غیر نیروگاهی خورشیدی)
یک نیروگاه خورشیدی شامل تاسیساتی است که انرژی تابشی خورشید را جمع کرده و با متمرکز کردن آن، درجه حرارتهای بالا ایجاد می کند. انرژی جمع آوری شده از طریق مبدلهای حرارتی، توربین ژنراتورها و یا موتورهای بخار به انرژی الکتریکی تبدیل خواهد شد. نیروگاه های خورشیدی بر اساس نوع متمرکز کننده ها به سه دسته تقسیم می شوند:

نیروگاه سهموی خطی (Parabolic Trough Collectors)
نیروگاه دریافت کننده مرکزی(C.R.S)
نیروگاه دیش استرلینگ( این تکنولوژی در نیروگاه های خورشیدی مورد استفاده کمتری دارد و در کاربردهای غیر نیروگاهی بیشتر استفاده می شوند.)

نیروگاه سهموی خطی 250 کیلووات شیراز

از انرژی حرارتی خورشید علاوه بر استفاده نیروگاهی، می توان در زمینه های زیر بصورت صنعتی، تجاری و خانگی استفاده کرد:
گرمایش آب مصرفی( آب گرمکنهای خورشیدی برای منارل، ساختمانها، کارخانجات و استخرها)
گرمایش فضای داخلی ساختمانها
سرمایش فضای داخلی ساختمانها و یخچالهای خورشیدی
آب شیرین کنهای خورشیدی (در اندازه های خانگی و صنعتی)
خشک کنهای خورشیدی ( برای خشک کردن مواد غذایی و محصولات کشاورزی)
خوراک پزهای خورشیدی

2- انرژی باد و امواج
به منظور شناخت دقیق محدودیتها، موانع و امکانات موجود در جهت استفاده از منابع انرژی در کشور، ضرورری است .میزان بهره برداری از پتانسیلهای موجود انرژی و روند تحولات حاملهای انرژیهای تجدیدپذیر در کشور نیز به روش علمی و دقیق محاسبه و ارزیابی گردد.
کشور ایران از لحاظ منابع مختلف انرژی یکی از غنی ترین کشورهای جهان محسوب می گردد، چرا که از یک سو دارای منابع گسترده سوختهای فسیلی و تجدید ناپذیر نظیر نفت و گاز است و از سوی دیگر دارای پتانسیل فراوان انرژیهای تجدید پذیر از جمله باد می باشد.
با توسعه نگرشهای زیست محیطی وراهبردهای صرفه جویانه در بهره برداری از منابع انرژیهای تجدید ناپذیر، استفاده از انرژی باد در مقایسه با سایر منابع انرژی مطرح در بسیاری از کشورهای جهان رو به فزونی گذاشته است. استفاده از تکنولوژی توربینهای بادی به دلایل زیر می تواندیک انتخاب مناسب در مقایسه با سایر منابع انرژی تجدید پذیر باشد.
قیمت پایین توربینهای برق بادی در مقایسه با دیگر صور انرژیهای نو

کمک در جهت ایجاد اشتغال در کشور
عدم آلودگی محیط زیست در کشورهای پیشرفته نظیر آلمان، دانمارک، آمریکا،اسپانیا، انگلستان، و بسیاری کشورهای دیگر، توربینهای بادی بزرگ و کوچک ساخته شده است و برنامه هایی نیز جهت ادامه پژوهشها و استفاده بیشتر از انرژی باد جهت تولید برق در واحدهایی با توان چند مگاواتی مورد مطالعه می باشد.
در ایران نیز با توجه به وجود مناطق بادخیز طراحی و ساخت آسیابهای بادی از 2000 سال پیش از میلاد مسیح رایج بوده و هم اکنون نیز بستر مناسبی جهت گسترش بهره برداری از توربینهای بادی فراهم می باشد.مولدهای برق بادی می تواند جایگزین مناسبی برای نیروگاه های گازی و بخاری باشند. مطالعات و محاسبات انجام شده در زمینه تخمین پتانسیل انرژی باد در ایران نشان داده اند که تنها در 26 منطقه از کشور( شامل بیش از 45 سایت مناسب) میزان ظرفیت اسمی سایتها، با در نظر گرفتن یک راندمان کلی 33%، در حدود 6500 مگاوات می باشد و این در شرایطی است که ظرفیت اسمی کل نیروگاه های برق کشور، (در حال حاضر) 34000 مگاوات می باشد. در توربینهای بادی، انرژی جنبشی باد به انرژی مکانیکی و سپس به انرژی الکتریکی تبدیل می گردد.
استفاده فنی از انرژی باد وقتی ممکن است که متوسط سرعت باد در محدوده 5/ الی 25/ باشد. پتانسیل قابل بهره برداری انرژی باد در جهان 110 اگاژول (هر اگاژول معادی 1018ژول) برآورد گردیده است که از این مقدار 40 مگاوات ظرفیت نصب شده تا اواخر سال 2003 میلادی(1382 ه.ش.) در جهان می باشد.
از مزایای استفاده از این انرژی عدم نیاز توربین بادی به سوخت، تامین بخشی از تقاضاهای انرژی برق، کمتر بودن نسبی انرژی باد نسبت به انرژی فسیلی در بلند مدت، تنوع بخشیدن به منابع انرژی و ایجاد سیستم پایدار انرژی، قدرت مانور زیاد در بهره برداری( از چند وات تا چندین مگاوات) ، عدم نیاز به آب و نداشتن آلودگی محیط زیست می باشد.

توربین 600 کیلو وات واقع در روستای بابائیان منجیل

توربینهای بادی کوچک
از توربینهای بادی کوچک جهت تامین برق جزیره های مصرف و یا مناطقی که تامین برق از طریق شبکه سراسری برق مشکل می باشد استفاده می شود. این توربینها تا قدرت 10 کیلووات توان تولید برق را دارا می باشند.

توربینهای بادی متوسط
عموماً تولید این توربینها بین 250-10 کیلووات است. از این توربینها جهت تامین مصارف مسکونی، تجاری، صنعتی و کشاورزی استفاده می شود.

توربینهای بادی بزرگ( مزارع بادی)

این نوع توربینها معمولاً شامل چند توربین بادی متمرکز با توان تولیدی 250 کیلووات به بالا می باشند که به صورت متصل به شبکه و یا جدا از شبکه طراحی می گردند.

3- انرژی زمین گرمایی

مرکز زمین( به عمق تقریبی 6400 کیلومتر)که در حدود 4000 درجه سانتیگراد حرارت دارد، به عنوان یک منبع حرارتی عمل نموده و موجب تشکیل و پیدایش مواد مذاب با درجه حرارت 650 تا 1200 درجه سانتیگراد در اعماق 80 تا 100 کیلومتری از سطح زمین می گردد. بطورمیانگین میزان انتشار این حرارت از سطح زمین که فرایندی مستمر است معادل 82 میلی وات در واحد سطح است که با در نظر گرفتن مساحت کل سطح زمین(10*1/5 متر مربع) ، مجموع کل اتلاف حرارت از سطح آن، برابر با 42 ملیون مگاوات است. در واقع این میزان حرارت غیر عادی، عامل اصلی پدیده های زمین شناسی از جمله فعالیتهای آتشفشانی، ایجاد زمین لرزه ها، پیدایش رشته کوه ها( فعالیتهای کوه زایی) و همچنین جابجایی صفحات تکتونیکی می باشد که کره زمین را به یک سیستم دینامیک تبدیل نموده و پیوسته آن را تحت تغییرات گوناگون قرار می دهد.
امروزه با بهره گیری از فنآوریهای موجود، تنها بخش کوچکی از این منبع سرشار مهار شده و بطور اقتصادی قابل بهره برداری است.
بنابراین انرژی زمین گرمایی، همان انرژی حرارتی قابل استحصال از پوسته جامد زمین است. انرژی زمین گرمایی بر خلاف سایر انرژی های تجدیدپذیر منشاء یک انرژی پایدار با فاکتور دسترسی 100% است که بطور شبانه روزی در طول سال قابل بهره برداری است.

خروج بخار از یک چاه زمین گرمایی

از انرژی زمین گرمایی در دو بخش کاربردهای نیروگاهی( غیر مستقیم) و غیر نیروگاهی ( مستقیم) استفاده می شود. تولید برق از منابع زمین گرمایی هم اکنون در22 کشور جهان صورت میگیرد که مجموع قدرت اسمی کل نیروگاههای تولید برق از این انرژی بیش از 8000 مگاوات می باشد. این در حالی است که بیش از 64 کشور جهان نیز با مجموع ظرفیت نصب شده بیش از 15000 مگاوات حرارتی از این منبع انرژی در کاربردهای غیر نیروگاهی بهره برداری می نمایند.

نیروگاه زمین گرمایی تبخیر آنی

در این نیروگاه ها سیالی که معمولاً به حالت دوفاز مایع و بخار از اعماق زمین واز طریق چاه های زمین گرمایی استخراج می شود به مخزن جدا کننده هدایت شده و بدینوسیله فاز بخار از فاز مایع جدا می شود.بخار جدا شده وارد توربین شده و باعث چرخش پره های توربین می شود.پره ها نیز به نوبه خود محور توربین و در نتیجه محور ژنراتور رابه حرکت وا می دارند که باعث بوجود آمدن قطبهای مثبت و منفی در ژنراتور شده و در نتیجه برق تولید می شود.

نیروگاه زمین گرمایی با چرخه دو مداره(باینری)

در این نوع نیروگاه ها نیاز به مخزن جداکننده در تجهیزات نیروگاه وجود ندارد زیراآب گرم استخراج شده وارد مبدل حرارتی شده و حرارت خود را به سیال عامل دیگری که معمولاً ایزوپنتان می باشد و نقطه جوش پایینتری نسبت به آب دارد منتقل میکند. در این فرآیند ایزوپنتان به بخار تبدیل شده و به توربین منتقل می شود که در اینجا توربین و ژنراتور طبق توضیحات فوق می توانند برق تولید کنند.
از کاربردهای مستقیم انرژی زمین گرمایی میتوان به مواردی همچون احداث مراکز آب درمانی و تفریحی-توریستی ، گرمایش انواع گلخانه، احداث مراکز پرورش آبزیان و طیور، پیش گیری از یخ زدگی معابر در فصل سرما، تامین گرمایش و سرمایش ساختمانها توسط پمپهای حرارتی زمین گرمایی اشاره نمود.


4- فن آوری هیدروژن، پیل سوختی و زیست توده
مصرف گسترده و کلان انرژی حاصل از سوختهای فسیلی اگرچه رشد سریع اقتصادی جوامع پیشرفته صنعتی را به همراه داشته است اما بواسطه انتشار مواد آلاینده حاصل از احتراق و افزایش دی اکسید کربن در جو و پیامدهای آن، جهان را با تغییرات روز افزونی آماده ساخته است که افزایش دمای زمین، تغییرات آب و هوایی، بالا آمدن سطح آب دریاها و در نهایت تشدید منازعات بین المللی از جمله این پیامدها محسوب می شوند. از سوی دیگر اتمام قریب الوقوع منابع فسیلی و پیش بینی افزایش قیمتها بیش از پیش بر اهمیت و لزوم جایگزینی سیستم انرژی فعلی اهمیت دارد.
در سال 1997 میلادی کنوانسیون تغییرات آب و هوایی با هدف تثبیت غلظت گازهای گلخانه ای در اتمسفر، پروتکل کیوتو را مطرح نمود که به موجب این پروتکل کشورهای صنعتی ملزم به کاهش انتشار گازهای گلخانه ای شده اند و هدف اصلی از این کنوانسیون دستیابی به تثبیت غلظت گازهای گلخانه ای در اتمسفر تا سطحی است که مانع تداخل خطرناک فعالیتهای بشری با سیستم آب و هوایی گردد و چنین سطحی در چهارچوب زمانی مناسب قابل اجرا خواهد بود تا اکوسیستمها بطور طبیعی خود را با تغیییر آب و هوایی تطبیق دهند و اطمینان حاصل شود که امنیت غذایی تهدید نمی شود و توسعه اقتصادی بطور پایدار ایجاد می گردد. از سوی دیگر مجموعه انرژیهای تجدید پذیر روز به روز سهم بیشتری را در سیستم تامین انرژی جهان بعهده می گیرد؛ لذا در برنامه ها و سیاستهای بین المللی، نقش مهمی به منابع تجدید پذیر انرژی محول گردیده است.

اما سازگار نمودن این منابع با سیستم فعلی مصرف انرژی جهانی هنوز با مشکلاتی همراه است که بررسی و حل آنها حجم وسیعی از تحقیقات علمی جهان را در دهه های اخیر به خود اختصاص داده است.
تقریباً همه منابع انرژی تجدید پذیر بصورت تناوبی در دسترس هستند و بخودی خود قابل حمل یا ذخیره سازی نیستند و به همین دلیل نمی توانند بصورت سوخت به ویژه در حمل و نقل مورد استفاده قرار گیرند.
سوختهای پاک دارای خواص فیزیکی و شیمیایی هستند که آنها را پاکتر از بنزین با ساختار و ترکیب فعلی در عمل احتراق می نمایند. این سوختها در حین احتراق مواد آلاینده کمتری تولید می کنند، در ضمن استفاده از این سوختها شدت افزایش و انباشته شدن دی اکسید کربن که موجب گرم شدن زمین می گردد را نیز کاهش می دهد. هیدروژن بعنوان یک سوخت پاک می تواند جایگزین مناسبی برای سایر سوختهای متداول گردد و در آینده بعنوان یک حامل انرژی مطرح گردد. فراوانی سهولت تولید از آب، مصرف تقریباً منحصر بفرد و سودمندی زیست محیطی ذاتی هیدروژن از جمله ویژگیهایی است که آنرا در مقایسه با سایر گزینه های مطرح سوختی متمایز می کند. هیدروژن را می توان با استفاده از انواع منابع انرژی اولیه تولید کرد و در تمام موارد و کاربردهای سوختهای فسیلی مورد استفاده قرار داد. هیدروژن به ویژه منابع تجدید پذیر انرژی را تکمیل می کند و آنها را در هر محل و هر زمان، بصورت مناسبی در دسترس قرار داده و در اختیار مصرف کننده می گذارد. سیستم انرژی هیدروژنی بدلیل استقلال از منابع اولیه انرژی، سیستمی دائمی، پایدار، فنا ناپذیر، فراگیر و تجدید پذیر می باشد. از اینرو پیش بینی می شود که در آینده ای نه چندان دور، تولید و مصرف هیدروژن به عنوان حامل انرژی به سراسر اقتصاد جهانی سرایت کرده و اقتصاد هیدروژن تثبیت شود.
معرفی سوختهای جایگزین و مطالعه در خصوص امکان استفاده و بهره برداری از آنها با توجه به ملاحظات فنی-اقتصادی و منابع گسترده موجود در ایران، همچنین بدلیل روند رو به رشد مصرف سوختهای مایع هیدروکربوری در کشور که هر ساله موجب ضرر و زیان هنگفت به بودجه عمومی و محیط زیست کشور می شود، از اهمیت قابل توجهی برخوردار گردیده است.


سازمان توسعه برق ایران

[boomba]

پرواز اولين هواپيماي خورشيدي به دور دنيا

اولين هواپيماي خورشيدي جهان قرار است در سال 2011 به دور دنيا پرواز كند.

به گزارش موج به نقل از نيويورك تايمز، هواپيماي مذكور كه فقط با انرژي خورشيدي كار مي‏كند و هيچ گونه گاز خروجي ندارد، قرار است سفر دور دنيا را در سال 2011 و طي 30 روز انجام بدهد و در طول پرواز، در هر قاره از جهان يك فرود داشته باشد.
قرار است نمونه‏اي از هواپيماي خورشيدي مذكور در26 ژوئن سال جاري (پنجم تير ماه) در حضور رسانه‏هاي مختلف و در فرودگاه دوبن دورف در نزديكي زوريخ (سوئيس) رونمايي شود.
اين هواپيما كه از 12 هزار سلول فتوالكتريك برخوردار است، داراي پهناي بالي بالغ بر 4/63 متر، يعني نزديك به پهناي بال هواپيماي ايرباس A340 است و حدود يك هزار و ششصد كيلوگرم وزن دارد كه برابر وزن يك خودرو مي‏باشد.
طبق گزارشات موجود، اين هواپيما قادر است با سرعتي بالغ بر 70 كيلومتر در ساعت پرواز كند.
اين هواپيماي خورشيدي در واقع بخشي از پروژه‏اي به همين نام است كه هدف از اجراي آن، افزايش و تقويت انرژي‏هاي پايدار در جهان و كمك به ظرفيت و آينده انرژي‏هاي پاك و انرژي خورشيدي در جهان است.

[boomba]

انرژِی امواج و باد

به منظور شناخت دقيق محدوديتها، موانع و امکانات موجود در جهت استفاده از منابع انرژي در کشور، ضرورري است. ميزان بهره برداري از پتانسيلهاي موجود انرژي و روند تحولات حاملهاي انرژيهاي تجديدپذير در کشور نيز به روش علمي و دقيق محاسبه و ارزيابي گردد.
کشور ايران از لحاظ منابع مختلف انرژي يکي از غني ترين کشورهاي جهان محسوب مي گردد، چرا که از يک سو داراي منابع گسترده سوختهاي فسيلي و تجديد ناپذير نظير نفت و گاز است و از سوي ديگر داراي پتانسيل فراوان انرژيهاي تجديد پذير از جمله باد مي باشد.

با توسعه نگرشهاي زيست محيطي وراهبردهاي صرفه جويانه در بهره برداري از منابع انرژيهاي تجديد ناپذير، استفاده از انرژي باد در مقايسه با ساير منابع انرژي مطرح در بسياري از کشورهاي جهان رو به فزوني گذاشته است.
استفاده از تکنولوژي توربينهاي بادي به دلايل زير مي توانديک انتخاب مناسب در مقايسه با ساير منابع انرژي تجديد پذير باشد.
قيمت پايين توربينهاي برق بادي در مقايسه با ديگر صور انرژيهاي نو کمک در جهت ايجاد اشتغال در کشور عدم آلودگي محيط زيست در کشورهاي پيشرفته نظير آلمان، دانمارک، آمريکا،اسپانيا، انگلستان، و بسياري کشورهاي ديگر، توربينهاي بادي بزرگ و کوچک ساخته شده است و برنامه هايي نيز جهت ادامه پژوهشها و استفاده بيشتر از انرژي باد جهت توليد برق در واحدهايي با توان چند مگاواتي مورد مطالعه مي باشد.
در ايران نيز با توجه به وجود مناطق بادخيز طراحي و ساخت آسيابهاي بادي از 2000 سال پيش از ميلاد مسيح رايج بوده و هم اکنون نيز بستر مناسبي جهت گسترش بهره برداري از توربينهاي بادي فراهم مي باشد.مولدهاي برق بادي مي تواند جايگزين مناسبي براي نيروگاه هاي گازي و بخاري باشند. مطالعات و محاسبات انجام شده در زمينه تخمين پتانسيل انرژي باد در ايران نشان داده اند که تنها در 26 منطقه از کشور( شامل بيش از 45 سايت مناسب) ميزان ظرفيت اسمي سايتها، با در نظر گرفتن يک راندمان کلي 33%، در حدود 6500 مگاوات مي باشد و اين در شرايطي است که ظرفيت اسمي کل نيروگاه هاي برق کشور، (در حال حاضر) 34000 مگاوات مي باشد.
در توربينهاي بادي، انرژي جنبشي باد به انرژي مکانيکي و سپس به انرژي الکتريکي تبديل مي گردد. استفاده فني از انرژي باد وقتي ممکن است که متوسط سرعت باد در محدوده 5/ الي 25/ باشد. پتانسيل قابل بهره برداري انرژي باد در جهان 110 اگاژول (هر اگاژول معادي 1018ژول) برآورد گرديده است که از اين مقدار 40 مگاوات ظرفيت نصب شده تا اواخر سال 2003 ميلادي(1382 ه.ش.) در جهان مي باشد.
از مزاياي استفاده از اين انرژي عدم نياز توربين بادي به سوخت، تامين بخشي از تقاضاهاي انرژي برق، کمتر بودن نسبي انرژي باد نسبت به انرژي فسيلي در بلند مدت، تنوع بخشيدن به منابع انرژي و ايجاد سيستم پايدار انرژي، قدرت مانور زياد در بهره برداري( از چند وات تا چندين مگاوات) ، عدم نياز به آب و نداشتن آلودگي محيط زيست مي باشد.

توربينهاي بادي کوچک:
از توربينهاي بادي کوچک جهت تامين برق جزيره هاي مصرف و يا مناطقي که تامين برق از طريق شبکه سراسري برق مشکل مي باشد استفاده مي شود. اين توربينها تا قدرت 10 کيلووات توان توليد برق را دارا مي باشند.

توربينهاي بادي متوسط:
عموماً توليد اين توربينها بين 250-10 کيلووات است. از اين توربينها جهت تامين مصارف مسکوني، تجاري، صنعتي و کشاورزي استفاده مي شود.

توربينهاي بادي بزرگ( مزارع بادي):
اين نوع توربينها معمولاً شامل چند توربين بادي متمرکز با توان توليدي 250 کيلووات به بالا مي باشند که به صورت متصل به شبکه و يا جدا از شبکه طراحي مي گردند.

[boomba]

The Rising World Demand for Energy
The world demand for energy is forecast to increase by 50% in the next 20 years according to the International Energy Agency. The IEA says it could even double or triple by the middle of this century.
Two major factors driving this growth in energy demand are (a) world population growth and (b) world economic growth.
Expert analysts say that the world population is presently growing at around 3% per year. The world population has doubled to around 6.5 billion people over the last 40 years and United Nations experts predict a world population of 9 billion by mid century.
Population growth is especially high in the Indian sub-continent, the Middle East, South East Asia, Equatorial Africa and South America creating a massively growing demand for energy in these areas.
The world economic growth required just to feed this growing population is huge and the economic growth required to raise people out of poverty and give them access to basic amenities like clean drinking water, electricity and access to basic health services is also huge.
Simple charting shows that the world's demand curve for energy resources is steeper than the world's population growth curve and a huge amount of more energy will be required to meet the predicted huge future world demand for energy and power.
As economies grow, many people become more wealthy and look to improve their lives by eating better food, acquiring better housing, buying more, better appliances and traveling more.
All of this population growth and economic growth demands more and more energy.
Where is this extra energy going to come from ?
We know that the world production has practically peaked in petroleum oil and the burning fossil fuels like coal, oil and gas is believed to be contributing to global warming.
Climate change is also changing much of the environment in many ways and is now arguably changing the nature of the planet in a negative way in many places.
The answer may be to go for renewable energy and especially Solar Energy, in particular.
Solar Energy comes from the sun and as sunlight and heat energy. Solar Energy can be converted into heating energy and electricity by thermal and photovoltaic means using a range of natural and man made techniques and devices.
Measurements indicate that there is more than enough of the sun's energy reaching the earth to power all of mankind's energy needs for the next 600 years or more.
The challenge is to harness this power as harmlessly and economically as possible for the benefit of mankind.

Robert McMahon
Mr Solar Energy

__________________

[boomba]

SOLARUTIONS INTERNATIONAL is a collection of energy saving and money saving ideas from around the world compiled by Robert McMahon and presented to you for your information and enjoyment.
Over the next 12 days, Robert will bring more energy saving information tips and ideas to you to help you save money and help save the planet.


Energy is Power, Force & Vigour
Energy is power, force and vigor and is the fuel of life.
Energy derived from the sun keeps plants and animals alive.
The sun's energy creates light and heat and is fundamental to the creation of fossil fuels derived from living matter.
Energy can be transformed into mechanical and electrical energy to operate all kinds of equipment and devices including transportation vehicles. Motor transport uses a large portion of the total energy consumed by modern man.
An overwhelming majority of scientific opinion believes that burning energy dense relatively cheap fossil fuels such as wood, oil, coal and gas for heat, power and motorized transport releases excessive amounts of Carbon Dioxide and other pollutants into the atmosphere contributing to global warming.
Great natural sinks or receptacles for carbon are the earth itself, the oceans of the world and all plant life and trees which absorb carbon to make them grow.
Some scientists argue that the natural warming and cooling process of the earth have a greater impact on global warming than man made activities. However, whether or not you agree with the majority of the scientists about the causes of global warming, few can deny the economic benefits of saving energy to conserve the resources of the world and switching to using more renewable energy is not good for mankind.
The Real Cost of Appliances
Today's tip is when you are thinking about new home appliances and equipment for business, office or recreational use, think of the two price tags:
(a) = The cost price
(b)= The running cost over the life of the equipment. Add the two together to get the real costs
= (a)+(b) = (c)
(c)= The real cost to you and remember that money saved has the same dollar value in your pocket as money earned and if you pay tax on money earned, your money saved may be tax free.

Whilst saving (or making) money for yourself, you could also be helping to make a difference towards saving energy, saving the environment and saving the planet.
Robert McMahon
Mr Solar Energy

__________________

[boomba]

انرژي باد، انرژي حاصل از هواي متحرك

باد هواي در حال حركت است. باد به وسيلة گرماي غير يكنواخت كه سطح كرة زمين كه حاصل عملكرد خورشيد است، بوجود مي‌آيد. از آنجائيكه سطح زمين از سازنده‌هاي خشكي و آبي قنوعي تشكيل شده‌اند، اشعة خورشيد را بطور غيريكنواخت جذب مي‌كند. وقتي خورشيد در طول روز مي‌تابد، هواي روي سرزمين‌هاي خشكي سريعتر از هواي روي سرزمين‌هاي آبي گرم مي‌شود. هواي گرم روي خشكي ضبط شده و بالا مي‌رود و هواي خنك تر و سنگين تر روي آب جاي آنرا مي‌گيرد كه اين فرآيند بادهاي محلي را مي‌سازد. در شب، از آنجا كه هوا روي خشكي سريعتر از هواي روي آب خنك مي‌شود، جهت باد برعكس مي‌شود.
به همين طريق بادهاي بزرگ جوي كه زمين را دور مي‌زنند به علت اينكه هواي سطحي نزديك استوا در اثر گرماي خورشيد بيشتر از هواي قطب شمال و جنوب گرم شده، بوجود مي‌آيند. از آنجا كه باد تا زمانيكه خورشيد به زمين مي‌تابد، بطور پيوسته توليد خواهد شد، آنرا منبع انرژي تجديد شونده مي‌نامند. امروزه، انرژي بادي عمدتاً براي توليد برق بكار برده مي‌شود.
تاريخچة باد
در طي تاريخ، انسانها باد را به شيوه‌هاي مختلف به كار بردند. بيش از پنج هزار سال پيش، مصريان باستان از نيروي باد براي راندن كشتي‌هاي خودروي رود نيل استفاده كردند. بعد از آن، انسان آسياب بادي را براي آسياب كردن بذر خود ساخت. جديدترين آسياب بادي متعلق به ايران است. اين آسياب شبيه به پاروهاي بسيار بزرگ بوده.
قرن‌ها بعد، مردم هلند طرح پاية آسياب بادي را بهبود دادند. آنها تيغه‌هاي پروانه مانند ساخته شده از پره‌هاي نو به آسياب بادي اضافه كردند و روشي براي تغيير جهت آن مطابق با جهت باد ابداع كردند. آسياب‌هاي بادي به هلندي‌ها كمك كردند كه در قرن 17 صنعتي ترين كشور جهان باشند.

برخي از كشورها آسياب‌هاي بادي را براي آسياب گندم و ذرت، پمپ كردن آب و قطع درختان به كار مي‌بردند. در سال 1920 در كشورهاي توسعه يافته از آسيابهاي كوچك براي توليد برق روستايي بدون خدمات برق به كار بردند. در سال 1930 زمانيكه خطوط نيرو شروع به انتقال برق از نواحي روستايي كرد، آسيابهاي محلي كمتر و كمتر شدند، اگرچه در حال حاضر نيز مي‌توان آنها را ديد.
ذخاير نفت در سال 1970 تصوير انرژي را براي كشورهاي جهان عوض كرد. اين امر محيطي بازتر براي منابع جايگزين انرژي خلق كرد و راه را براي ورود مجدد آسياب‌هاي بادي به چشم انداز آمريكايي در توليد برق هموار كرد.
مكانيسم‌هاي آسياب‌هاي بادي
آسيابهاي بادي چون سرعت باد را كم مي‌كنند، مي‌توانند كار كنند. باد روي تيغه‌هاي ورقه مانند نازكي جريان يافته و آنها را بلند مي‌كند و باعث چرخش آنها مي‌شوند (مانند تأثير باد روي بالهاي هواپيما) تيغه‌ها به ميلة هدايت متصل است و آن نيز يك مولد برق را چرخانده و الكتريسيته توليد مي‌كند.
مكانيسم‌هاي بادي نو

مكانيسم‌هاي بادي امروزه از لحاظ فني بسيار پيشرفته‌تر از انواع قديمي هستند. در اين مكانيسم همچنان براي جمع‌آوري انرژي حركتي باد از تيغه‌ها استفاده مي‌شود اما اين تيغه‌ها كه از فايبرگلاس يا هر مادة محكم ديگر ساخته شده‌اند.
مكانيسم‌هاي بادي مدرن هنوز با مشكلاتي دست و پنجه نرم مي‌كند، مثلاً اينكه وقتي باد نمي‌وزد بايد چه كرد. توربين‌هاي بزرگ به شبكة نيرويي خدماتي متصل شده‌اند. برخي از آنها هنگامي كه بادي نمي‌وزرد، جمع مي‌شوند. توربين‌هاي كوچك گاهي اوقات به مولدهاي الكتريكي ـ ديزلي متصلند و يا گاهي اوقات داراي باتري براي ذخيرة برق اضافي جمع آوري شده در هنگام وزش بادهاي شديد، هستند.
انواع آسيابهاي بادي
امروزه عموماً دو نوع مكانيسم بادي استفاده مي‌شود، محور افقي با تيغه‌هاي شبيه به پرة هواپيما و محور عمودي كه شبيه به فرفره است.

مكانيسم بادي محور افقي به علت اينكه مواد كمتري براي يك واحد برق نياز دارد، بيشتر مورد استفاده است. حدود 95 درصد مكانيسم‌هاي بادي افقي محور هستند. ماشين بادي افقي ويژه‌اي داراي ارتفاعي به اندازة يك ساختمان 20 طبقه و سه تيغه دارد كه قطر چرخش آن 200 متر است. بزرگترين ماشين‌هاي بادي دنيا تيغه‌هايي بزرگتر از يك زمين فوتبال دارند! ماشينهاي بادي براي اينكه باد بيشتري را به دام بيندازند، بلند و عريض هستند.
ماشين‌هاي آسياب بادي افقي
ماشينهاي بادي با محور قائم تنها پنج درصد ماشينهاي بادي بكار برده شده در دنياي امروز را به خود اختصاص داده است. نوع نمونه آن 100 متر طول و 50 متر پهنا دارد.
هر ماشين باري امتيازات و ايرادات خود را دارد. ماشينهاي با محور افقي نياز به روشي براي نگهداشتن گرداننده رو به باد دارد. اين كار با يك دم روي ماشينهاي كوچك انجام مي‌گيرد. در ماشينهاي بزرگ، يا يك گردانند در بخش پاييني برج قرار دارد كه كاري شبيه به بادنماي هواشناسي را انجام مي‌دهد و يا يك موتور هدايت كننده به كار برده مي‌شود، ماشينهاي با محور قائم مي‌توانند باد را در هر جهتي قبول كنند.
دستگاههاي نيروي بادي
دستگاههاي نيروي بادي يا فراري بادي، سري ماشينها بادي است كه براي توليد برق بكار برده مي‌شوند. يك مزرعة بادي معمولاً داراي چندين ماشين پخش شده در ناحية وسيعي است. دستگاههاي هسته‌اي يا ذغالي و بسياري از دستگاههاي بادي غالباً به شركت‌هاي با منافع عمومي داده نمي‌شوند. در عوض آنها توسط تاجراني كه برق توليد شده از مزرعة بادي را براي خدمات رفاهي مي‌فروشند، اداره و مديريت مي‌شود. اين شركت‌هاي خصوصي به عنوان «توليد كننده‌هاي مستقل نيرو» شناخته مي‌شوند.
به كار اندازي يك دستگاه نيروي بادي كار آساني نيست و مالكان آن بايد براي تعيين موقعيت نصب آن به دقت برنامه ريزي كنند. آنها بايد ميزان وزش باد، شرايط هواشناسي محلي، نزديكي خطوط انتقال برق و كدهاي منطقه‌بندي محلي را در نظر بگيرند.
دستگاههاي بادي به زمين‌هاي زيادي نياز دارند. يك ماشين بادي حدوداً به دو جريب زمين نياز دارد. يك دستگاه نيروي بادي صدها جريب زمين نياز دارد. از طرف ديگر، كشاورزان مي‌توانند در اطراف ماشينهاي بادي محصولات خود را به بار آورده و يا به چراي گله‌هاشان بپردازند.
وقتي يك دستگاه شناخته شد، هنوز هزينه‌هايي باقي مي‌ماند. در برخي حالات، هزينه‌هاي باقيمانده با بخشش‌هاي مالياتي كه به منابع تجديدپذير انرژي داده مي‌شود، حيران مي‌شوند. دستگاه سياليست‌هاي منظم منافع عمومي يا PURPA هم براي خريداري برق از توليد كننده‌هاي مستقل نيرو با قيمت‌هاي منصفانه به شركت‌هايي نياز دارد.
منابع بادي
بهترين محل براي نصب يا ساخت دستگاه بادي كجاست؟ ميانگين سرعت باد براي به صرفه بودن تبديل انرژي باد به برق حدود 23 كيلومتر در ساعت است. ميانگين سرعت باد در برخي از كشورها16 كيلومتر در ساعت است. به علت دسترسي آسان به باد با دوام و هميشگي، برخي شركت‌ها نصب ماشينها را در مناطق و دور از ساحل مدنظر دارند

آنمومتر

دانشمندان از وسيله‌اي به نام آنمومتر (anemometer) براي اندازه‌گيري سرعت باد استفاده مي‌كنند. آنمومتر شبيه يك بادنماي هواشناسي است با ظاهري مدرن. اين وسيله سه پرده با فنجان‌هايي در سد آنها و روي ميلة چرخاني كه با وزش باد مي‌چرخد دارد. اين وسيله به متري وصل است كه سرعت باد را نشان مي‌دهد. يك بادنما جهت باد را نشان مي‌دهد اما سرعت باد را نشان نمي‌دهد. براساس يك قانون طبيعي سرعت باد در نواحي پهناور و بدون وقفه در وزش باد، با عرض جغرافيايي افزايش مي‌يابد. مكانهايي مناسب براي دستگاههاي بادي بالاي تپه‌هاي گرد و صاف، دشت يا سواحل باز و فواصل كوهي كه مثل قيف عمل مي‌كنند، هستند .
توليد باد
چقدر مي‌توانيم از باد انرژي بدست آوريم؟ دو اصطلاح وجود دارد كه توليد پاية برق را توضيح مي‌دهد. عامل كارايي و عامل گنجايش.
كارايي به اين موضوع بر مي‌گردد كه چقدر مي‌توان انرژي مفيد (در اين مورد، برق) از منبع انرژي كسب كرد. يك ماشين انرژي صد درصد كارا، مي‌تواند تمام انرژي را به انرژي مفيد تبديل كند و هيچ انرژي را هدر نمي‌دهد هيچ ماشين با كارايي يا بهره وري صد درصد وجود ندارد. بعضي انرژي‌ها هميشه وقتيكه شكلي از انرژي به شكل ديگر تبديل مي‌شود، از دست مي‌روند. انرژي هدر رفته معمولاً به شكل گرماي پراكنده شده در هوا است و نمي‌توان از آن بهرة اقتصادي مجدد برد. ماشين‌هاي بادي چقدر كارايي دارند؟ ماشينهاي بادي تنها به اندازة دستگاههاي ديگر مانند دستگاههاي زغال بهره وري دارند. ماشين‌هاي بادي 30 تا 40 درصد انرژي متحرك باد را به برق تبديل مي‌كند، يك دستگاه مولد نيروي زغال سوز، حدود 30 تا 35 درصد انرژي شيميايي زغال را به الكتريسيتة قابل استفاده تبديل مي‌كند

واژة گنجايش به توانايي دستگاه نيرو در توليد برق بر مي‌گردد. يك دستگاه نيرو با گنجايش صد درصد تمام روز و هر روز هفته با تمام نيرو كار مي‌كند. در چنين شرايطي هيچ وقتي براي تعمير يا سوختگيري صرف نمي‌شود كه اينچنين چيزي براي هر دستگاهي غيرممكن است. مشخصاً دستگاههاي زغالي اگر تمام روزهاي سال و بطور شبانه روزي كار كنند، داراي ظرفيت 75 درصد خواهند بود.
دستگاههاي نيروي باد متفاوت از دستگاههاي مولد نيروي سوخت سوز هستند. بهره‌وري آنها به ميزان باد و ميزان سرعت باد بستگي دارد. بنابراين ماشين‌هاي بادي نمي‌توانند در طول سال بطور 24 ساعته كار كنند. يك توربين بادي در يك مزرعة بادي شاخص در 65 تا 80 درصد زمان كار مي‌كند، اما معمولاً كمتر از گنجايش كامل خود، زيرا سرعت باد هميشه در بيشترين مقدار خود نيست. بنابراين عامل گنجايش 30 تا 35 درصد است. علم اقتصاد نيز بخش عظيمي از گنجايش را داشته باشند، اما اين امر خود اقتصادي نيست. تصميم در اين مورد براساس خروجي الكتريسيته در هر دلار سرمايه‌گذاري است.
يك ماشين بادي مي‌تواند 5/1 تا 4 ميليون كيلو وات ساعت (kWh) برق در سال توليد كند. اين ميزان برق براي 150 تا 400 خانه در سال كافي‌ست. در اين كشور، ماشينهاي بادي 10 ميليارد كيلو وات ساعت انرژي در سال توليد مي‌شود. انرژي بادي حدود 1/0 درصد برق ملت را كه مقدار كمي هست تأمين مي‌كند. اين ميزان برق براي كارهاي خانگي يك ميليون خانه كه به اندازة شهرهاي شيكاگو و ايلي نويز است، كافي‌ست. كاليفرنيا بيشترين برق بادي را نسبت به ساير ايالت‌ها توليد مي‌كند و تگزاس، منيسوتا و آيوا بعد از آن قرار دارند، 1300 ماشين بادي موجود بيشتر از يك درصد برق كاليفرنيا كه حدود نصف ميزان برق توليدي در يك دستگاه نيروي هسته‌اي است را توليد مي‌كند.
در سه سال گذشته گنجايش باد كل جهان بيش از دو برابر شده است. متخصصان انتظار دارند در چند سال بعد، توليد انرژي از ماشينهاي بادي، سه برابر شود. هند و بسياري از كشورهاي اروپايي در حال برنامه‌ريزي براي تأسيس صنايع بادي جديد هستند. بسياري از طرحهاي جديد باد به علت عدم كنترل قانوني صنعت برق به تعويق درآورند. شركت‌هاي خدماتي رفاهي و اجتماعي اطمينان نداشتند كه چقدر عدم كنترل (deregulation) روي تكنولوژي‌هاي جديد تأثير مي‌گذارد. آيا دولت هنوز شركت‌هاي خدمات رفاهي براي سرمايه‌گذاري روي طرحهاي انرژي‌هاي تجديدپذير تشويق مي‌كند؟ آيا بازاري براي انرژي توليد شده وجود دارد؟ چنين سئوالاتي هنوز بي‌جواب مانده. با اين وجود سرمايه گذاري روي انرژي بادي به علت هزينة كم و تكنولوژي در حال پيشرفتش در حال افزايش است. باد در حال حاضر يكي از رقابتي‌ترين منابع براي توليد است.
نشانة اميدوار كنندة ديگر براي صنعت بادي تقاضاي مصرف كننده براي انرژي‌هاي سبز انرژي‌هايي كه به محيط زيست آسيبي نمي‌رسانند) است. بسياري از شركت‌هاي خدماتي به تازگي به مصرف كنندگان اجازه داده كه به طور داوطلبانه براي برق توليد شده از منابع تجديدپذير پول بيشتري بدهند. صنعت بادي براي برگشت به حالت تعويق يا موازنه درآمده است.



اقتصاد انرژي باد

از لحاظ اقتصادي، خبرهاي خوب زيادي براي انرژي بادي وجود دارد، اولين خبر اينكه يك دستگاه بادي بسيار ارزان تر از دستگاه انرژي موسوم از نظر ساخت ساخته شده است. دستگاههاي باد مي‌توانند به ماشينهاي بادي به راحتي اضافه كردند بطوريكه تقاضاي برق تقاضا پيدا مي‌كند. دومين خبر اينكه هزينة توليد برق از باد در دو دهة گذشته بطور برجسته‌اي كاهش يافته است. برق توليد شده توسط باد در سال 1975، 30 سنت براي هر كيلو وات ساعت بود، اما حالا به كمتر از 5 سنت رسيده است. توربين‌هاي جديد قيمت را كمتر هم خواهند كرد.



باد و محيط زيست

در سال 1970، ذخاير نفت بر توسعة منابع جايگزين انرژي فشار آورد. در سال 1990، از ديدگاه تجديدپذيري محيط زيست، در برابر مطالعة دانشمندان كه نشاندهندة تغييرات بالقوة آب و هواي جهاني درصورت افزايش استفادة مداوم از سوخت‌هاي فسيلي فشاري نيز بوجود آمد. انرژي بادي يك گزينة اقتصادي و راهبردي براي دستگاههاي نيروي سنتي در بسياري از نواحي كشور ارائه مي‌دهد، باد سوخت پاكي است و مزاع بادي از آنجا كه هيچ سوختي را نمي‌سوزانند، هيچ آلودگي آبي با هوايي نيز ايجاد نمي‌كنند.
جدي ترين آسيب زيست محيطي ماشينهاي بادي شايد تأثير منفي آنها روي جمعيت پرندگان وحشي و بر خود ديداري غيرطبيعي در چشم انداز محيط زيست باشد، براي برخي افراد، برق زدن تيغه‌هاي آسيابهاي بادي در افق مي‌تواند آزار دهنده باشد و براي برخي ديگر آنها جايگزين زيبايي براي دستگاههاي نيروي سنتي هستند.

استفاده بهينه از باد
با تيغه‌هايي كه حدود 87 متر قطر دارند، توربين Vestas V44-600 بزرگترين توربين بادي در حال فعاليت است. اين توربين كه در 96 متري روي برجي در غرب شهر تراورس (Traverse) ميشيگان قرار داد، كمتر از يك درصد روشنايي و نيروي خروجي مجموع شركت‌ها را فراهم مي‌كند. اما اين تعداد براي حدود 200 مصرف كننده ساكن در شهر كافي‌ست. اين دسته از مردم كه تمام برق خود را از نيروي باد به دست مي‌آورند، با پرداخت حدود 20 درصد بيشتر به عنوان بهاي برق به منظور حمايت از اين طرح موافقند. توربين در دانمارك ساخته شد. تيغه‌ها طوري طراحي شده‌اند كه بيشترين انرژي را از بادها بگيرد و سرعت مولد و موتور چرخاننده مي‌تواند براي يكنواخت كردن نوسانات نيرو كمي تغيير كند. در بادهاي متوسط 24 تا 25، ساليانه از توربين بادي بين 1/1 تا 2/1 ميليون كيلو وات ساعت تخمين زده مي‌شود.

توربين Vestas V44-600

وارپ (WARP)
سيستم متفاوت مبدل انرژي باد به برق بوسيله يك مهندس هوانورد در كنتاكي طراحي شدن بسكوي چرخان شدت يافته بود انكو (Eneco) يا همان WARP (Wind Amplified Rotor Platform) از تيغه‌هاي بزرگ استفاده نمي‌كند هر مدل يك جفت توربين پر ظرفيت سوار شده روي هردو سطح كانال مدل تشديد كنندة هواي مقعر دارد. سطوح مقعر كانال هوا، باد را به سمت توربين‌ها هدايت كرده و سرعت آن را 50 درصد افزايش مي‌دهند. انكو، براي بازاريابي تكنولوژي نيروي سكوهاي نفتي دور از ساحل و سيستم‌هاي ارتباطات بي سيم از راه دور برنامه ريزي مي‌كند. بنابراين در آينده طرح انكو مي‌تواند با توليد نيروي براي خدمات رساني رفاهي مردم بكار برده شود. نواحي WARP عظيم مي‌تواند با برج‌هاي چندين متري كه هركدام چندين مگاوات برق توليد مي‌كند، ساخته شود. حتي توربين‌ها مي‌توانند براي تهيه نيروي ساكنين يك ساختمان، با ساختمان يكي شود

[boomba]

منابع انرژی باد


امروز ، مردم متوجه می شوند قدرت باد "یکی از امیدوار کننده ترین منابع انرژی جدید" است که می تواند برق به عنوان جایگزینی برای سوخت های فسیلی تولید شده. As of 1999, global wind energy capacity topped 10,000 megawatts, which is approximately 16 billion kilowatt-hours of electricity. همانطور که از سال 1999 ، ظرفیت جهانی انرژی باد صدر 10000 مگاوات است که حدود 16 میلیارد کیلووات ساعت ، برق. That's enough to serve over 5 cities the size of Miami, according to the American Wind Energy Association. کافی است به میامی در خدمت بیش از 5 شهرستانها اندازه ، به گفته انجمن انرژی باد آمریکا. Five Miamis may not seem significant, but if we make the predicted strides in the near future, wind power could be one of our main sources of electricity. پنج Miamis ممکن است به نظر می رسد قابل توجه است ، اما اگر ما را گام های پیش بینی شده در آینده ای نزدیک ، قدرت باد می تواند یکی از منابع اصلی ما از برق است.

"With today's technology, wind energy could provide 20% of America's electricity (or about the amount nuclear power provides) with turbines installed on less than 1% of its land area. And within that area, less than 5% of the land would be occupied by wind equipment-the remaining 95% could continue to be used for farming or ranching." "با فن آوری امروز ، انرژی باد می تواند ارائه می دهند 20 ٪ امریکا از برق (و یا در مورد هسته ای مقدار قدرت فراهم می کند با توربین نصب شده در کمتر از 1 درصد از مساحت آن ، و در آن منطقه ، کمتر از 5 ٪ از زمین خواهد بود اشغال شده توسط باد تجهیزات - 95 ٪ باقی مانده می تواند برای ادامه و یا دام داری کشاورزی مورد استفاده قرار گیرد. " By the year 2010, 10 million average American homes may be supplied by wind power, preventing 100 million metric tons of CO2 emissions every year. با سال 2010 ، 10 میلیون آمریکایی به طور متوسط خانه ممکن است قدرت عرضه شده توسط باد ، جلوگیری از 100 میلیون تن گاز CO2 در هر سال است. Lessening our dependence on fossil fuels is critical to the health of all living things, and wind energy can do just that. کاهش وابستگی ما به سوخت های فسیلی است انتقادی به سلامت همه موجودات زنده ، و انرژی باد را فقط می توان گفت.

"The 3 billion kWh of electricity produced by America's wind machines annually displace the energy equivalent of 6.4 million barrels of oil and avoid 1.67 million tons of carbon emissions, as well as sulfur and nitrogen oxide emissions that cause smog and acid rain." "میلیارد kWh 3 برق تولید شده توسط باد در امریکا سالانه ماشین آلات ، جابجایی انرژی معادل 6.4 میلیون بشکه نفت و اجتناب از 1،670،000 تن کربن تولید گازهای گلخانه ای و همچنین گوگرد و اکسید نیتروژن تولید گازهای گلخانه ای که باعث مه دود و باران اسیدی". In other words, "more wind power means less smog, acid rain, and greenhouse gas emissions." به عبارت دیگر ، "قدرت بیشتر به معنی باد کمتر مه دود ، باران اسیدی ، و انتشار گازهای گلخانه ای".

Windmills may have been around for almost 1500 years, but it was not imagined that wind power would become affordable enough to compete with fossil fuels. آسیابهای بادی ممکن است در سراسر سال است که تقریبا برای 1500 ، اما تصور نیست که قدرت باد را مقرون به صرفه شود به اندازه کافی به سوخت های فسیلی رقابت با. Indeed it has. در واقع آن را دارد. In fact, many utility services around the world offer wind-generated electricity at a premium of 2 to 3 cents per kWh. در واقع ، بسیاری از خدمات برق در سراسر جهان را تولید شده برق بادی در حق بیمه از 2 تا 3 سنت در هر kWh. If a household used wind power for 25% of its needs, it would spend only $4 or $5 dollars per month for it and the price is still dropping. اگر خانواده نیاز دارد مورد استفاده قرار باد قدرت برای 25 ٪ از آن ، آن را در ماه صرف تنها 4 دلار یا 5 دلار در هر دلار برای آن قیمت است هنوز هم انداختن.

Compare this to 4.8 to 5.5 cents per kWh for coal or 11.1 to 14.5 cents per kWh for nuclear power. مقایسه این به 4.8 - 5.5 سنت در هر kWh برای ذغال سنگ و یا 11.1-14.5 سنت در هر kWh قدرت هسته ای است. Wind energy is therefore "cheaper than any other new electric generation except natural gas.[which] emits one pound of greenhouse gases for every kilowatt-hour of electricity it generates." انرژی باد است بنابراین "ارزان تر از هر نسل جدید برق دیگر به جز گاز طبیعی است. [که] را منتشر می کند یک پوند از گازهای گلخانه ای برای هر کیلووات ساعت برق تولید می آن." The success of this energy is in part due to the fact that its costs have gone "down by more than 80% since the early 1980s." موفقیت این انرژی در بخشی به دلیل این واقعیت است که هزینه های خود را رفته اند "از طرف بیش از 80 ٪ از اوایل 1980s." Even lower prices are expected, as "industry analysts see the cost dropping by an additional 20 percent to 40 percent by 2005." حتی کاهش قیمت ها انتظار می رود ، به عنوان "تحلیلگران صنعت مراجعه حذف هزینه های اضافی 20 درصد به 40 درصد در سال 2005".