انرژی باد چیست؟
مردم هزاران سال است که از نیروی باد استفاده می‌کنند. باد قایق‌ها را در امتداد رودخانه نیل به حرکت درآورده، آب را پمپاژ و غلات را آسیاب کرده، از تولید مواد غذایی پشتیبانی کرده و بسیاری کارهای دیگر. امروزه، انرژی جنبشی و نیروی جریان‌های هوای طبیعی که باد نامیده می‌شوند، در مقیاس وسیع برای تولید برق مهار می‌شوند. یک توربین بادی فراساحلی مدرن می‌تواند بیش از ۸ مگاوات انرژی تولید کند که برای تأمین انرژی پاک تقریباً شش خانه به مدت یک سال کافی است. مزارع بادی ساحلی صدها مگاوات برق تولید می‌کنند و انرژی باد را به یکی از مقرون به صرفه‌ترین، پاک‌ترین و در دسترس‌ترین منابع انرژی در کره زمین تبدیل می‌کنند.
انرژی باد، کم‌هزینه‌ترین منبع انرژی تجدیدپذیر در مقیاس بزرگ و بزرگترین منبع انرژی تجدیدپذیر در ایالات متحده امروز است. نزدیک به ۶۰،۰۰۰ توربین بادی با ظرفیت ترکیبی ۱۰۵،۵۸۳ مگاوات (MW) وجود دارد. این مقدار برای تأمین انرژی بیش از ۳۲ میلیون خانه کافی است!
علاوه بر ایفای نقش حیاتی در تأمین انرژی ما، راهکارهای انرژی بادی به شرکت‌های تجاری نیز کمک می‌کنند تا به اهداف و الزامات انرژی تجدیدپذیر برای انرژی پاک و قابل اعتماد دست یابند.
مزایای انرژی باد:
- توربین‌های بادی معمولاً در کمتر از یک سال، انتشار کربن ناشی از استقرار خود را جبران می‌کنند و سپس تا 30 سال تولید برق تقریباً بدون کربن را فراهم می‌کنند.
- انرژی بادی به کاهش انتشار دی اکسید کربن کمک می‌کند - در سال ۲۰۱۸، از انتشار ۲۰۱ میلیون تن متریک CO2 جلوگیری کرد.
- انرژی بادی برای جوامعی که میزبان پروژه‌ها هستند، درآمد مالیاتی فراهم می‌کند. به عنوان مثال، پرداخت مالیات ایالتی و محلی از پروژه‌های بادی در تگزاس در مجموع ۲۳۷ میلیون دلار بوده است.
- صنعت باد از ایجاد شغل، به ویژه در طول ساخت و ساز، پشتیبانی می‌کند. این صنعت در سال ۲۰۱۸ از ۱۱۴۰۰۰ شغل در سراسر ایالات متحده حمایت کرد.
- انرژی باد یک منبع درآمد ثابت و تکمیلی فراهم می‌کند: پروژه‌های بادی سالانه بیش از ۱ میلیارد دلار به دولت‌های ایالتی و محلی و مالکان خصوصی زمین پرداخت می‌کنند.
یک پروژه انرژی بادی چگونه به نظر می‌رسد؟
یک پروژه یا مزرعه بادی به تعداد زیادی توربین بادی اشاره دارد که نزدیک به هم ساخته می‌شوند و عملکردی بسیار شبیه به یک نیروگاه برق دارند و برق را به شبکه برق می‌فرستند.
پروژه Frontier Wind power I در شهرستان کی، اوکلاهما، از سال ۲۰۱۶ عملیاتی شده است و با پروژه Frontier Wind power II در حال گسترش است. پس از تکمیل، Frontier I و II در مجموع ۵۵۰ مگاوات انرژی بادی تولید خواهند کرد - که برای تأمین برق ۱۹۳۰۰۰ خانه کافی است.
توربین‌های بادی چگونه کار می‌کنند؟
برق از طریق توربین‌های بادی چرخان تولید می‌شود که انرژی جنبشی هوای در حال حرکت را مهار می‌کنند و آن را به برق تبدیل می‌کنند. ایده اصلی این است که توربین‌های بادی از پره‌ها برای جمع‌آوری انرژی پتانسیل و جنبشی باد استفاده می‌کنند. باد پره‌ها را می‌چرخاند که روتور متصل به یک ژنراتور را می‌چرخاند تا انرژی الکتریکی ایجاد کند.
بیشتر توربین‌های بادی چهار بخش اساسی دارند:
- پره‌ها به یک هاب متصل هستند که با چرخش پره‌ها، هاب نیز می‌چرخد. پره‌ها و هاب با هم روتور را تشکیل می‌دهند.
- ناسل، گیربکس، ژنراتور و اجزای الکتریکی را در خود جای داده است.
- این برج، پره‌های روتور و تجهیزات تولید برق را در ارتفاعی بالاتر از سطح زمین نگه می‌دارد.
- یک فونداسیون، توربین را روی زمین نگه می‌دارد.
انواع توربین‌های بادی:
توربین‌های بزرگ و کوچک بر اساس جهت روتور به دو دسته اساسی تقسیم می‌شوند: توربین‌های محور افقی و توربین‌های محور عمودی.
توربین‌های محور افقی امروزه رایج‌ترین نوع توربین بادی هستند. این نوع توربین با پره‌هایی که بسیار شبیه ملخ هواپیما هستند، هنگام تصور انرژی باد به ذهن خطور می‌کند. اکثر این توربین‌ها سه پره دارند و هرچه توربین بلندتر و پره آن بلندتر باشد، معمولاً برق بیشتری تولید می‌شود.
توربین‌های محور عمودی بیشتر شبیه همزن تخم‌مرغ هستند تا ملخ هواپیما. پره‌های این توربین‌ها هم در بالا و هم در پایین یک روتور عمودی متصل شده‌اند. از آنجا که توربین‌های محور عمودی به خوبی همتایان افقی خود عمل نمی‌کنند، امروزه این توربین‌ها بسیار کمتر رایج هستند.
یک توربین چقدر برق تولید می‌کند؟
بستگی دارد. اندازه توربین و سرعت باد از طریق پره‌های روتور، میزان برق تولید شده را تعیین می‌کند.
در طول دهه گذشته، توربین‌های بادی بلندتر شده‌اند که امکان ساخت پره‌های بلندتر و امکان بهره‌برداری از منابع بادی بهتر موجود در ارتفاعات بالاتر را فراهم می‌کند.
برای روشن شدن موضوع: یک توربین بادی با حدود ۱ مگاوات برق می‌تواند سالانه انرژی پاک کافی برای حدود ۳۰۰ خانه تولید کند. توربین‌های بادی مورد استفاده در مزارع بادی زمینی معمولاً از ۱ تا تقریباً ۵ مگاوات برق تولید می‌کنند. برای شروع تولید برق توسط اکثر توربین‌های بادی بزرگ، سرعت باد معمولاً باید تقریباً ۹ مایل در ساعت یا بیشتر باشد.
هر نوع توربین بادی قادر است حداکثر برق خود را در محدوده‌ای از سرعت باد، اغلب بین ۳۰ تا ۵۵ مایل در ساعت، تولید کند. با این حال، اگر باد کمتر بوزد، تولید معمولاً با نرخ نمایی کاهش می‌یابد و به طور کامل متوقف نمی‌شود. به عنوان مثال، اگر سرعت باد به نصف کاهش یابد، میزان انرژی تولید شده هشت برابر کاهش می‌یابد.
آیا باید راهکارهای انرژی بادی را در نظر بگیرید؟
تولید انرژی بادی همچنان در میان منابع انرژی، کمترین میزان انتشار کربن را دارد. این منبع انرژی نقش اساسی در آینده تأمین انرژی کشورمان ایفا می‌کند و از گذار انرژی جهان و تقاضای روزافزون برای منابع انرژی پایدار پشتیبانی می‌کند.
باد همچنین یکی از بهترین روش‌ها برای شرکت‌ها، دانشگاه‌ها، شهرها، شرکت‌های آب و برق و سایر سازمان‌ها است تا به سرعت به انرژی بدون انتشار گازهای گلخانه‌ای در مقیاس بزرگ روی آورند. یک قرارداد خرید مجازی برق (VPPA) می‌تواند ده‌ها تا صدها مگاوات برق خالص صفر را به مدت ۱۰ تا ۲۵ سال تضمین کند. اکثر قراردادها همچنین گزینه اضافی را نیز در نظر می‌گیرند، به این معنی که منابع انرژی پاک جدید جایگزین منابع انرژی قدیمی‌تر و با انتشار گازهای گلخانه‌ای بالاتر می‌شوند.
بهترین مکان برای یک پروژه انرژی بادی کجاست؟
شش ملاحظه اساسی برای پروژه‌های انرژی بادی وجود دارد:
- در دسترس بودن باد و مکان‌های مورد نظر
- تأثیر محیطی
- مشارکت جامعه و نیاز محلی برای تولید انرژی تجدیدپذیر
- سیاست‌های مطلوب در سطوح ایالتی و فدرال
- در دسترس بودن زمین
- قابلیت اتصال به شبکه برق
درست مانند پروژه‌های تجاری خورشیدی فتوولتائیک، قبل از شروع نصب نیروگاه بادی نیز باید مجوزها اخذ شوند. این مرحله حیاتی به تعیین اینکه آیا پروژه از نظر مالی قابل اجرا است و ریسک‌پذیری مطلوبی دارد یا خیر، کمک می‌کند. از این گذشته، هدف این است که پروژه‌های بادی در مقیاس تجاری، الکترون‌ها را برای دهه‌های آینده به شبکه برق تحویل دهند. اطمینان از اینکه سازنده و پروژه از نظر مالی سالم هستند، موفقیت را برای یک نسل یا بیشتر تضمین می‌کند.
زمان ارسال: ۱۶ ژوئن ۲۰۲۱