عرضه و تقاضاي انرژي در جهان به صورت يكي از مهمترين مسائل روز درآمده است . به طوري كه جهان تا پايان قرن بيستم و حتي بعد از آن بطور جدي درگير آن خواهد بود. انرژي هاي فسيلي مانند نفت ، گاز و زغال سنگ سرانجام روزي به پايان خواهد رسيد و با پايان گرفتن آنها تمدن بشري كه بستگي مستقيم به انرژي دارد دچار يك چالش جديد بزرگ خواهد شد. اين امر سبب شده است كه كشورهاي توسعه يافته صنعتي با جديت هرچه تمامتر استفاده از ساير انرژي هاي موجود در طبيعت و بخصوص انرژي هاي نو را مورد توجه قرار دهند. در اين بين انرژي باد نظير ساير منابع انرژي تجديدپذير از نظر جغرافيايي گسترده و در عين حال به صورت پراكنده و غيرمتمركز و تقريبا هميشه در دسترس است . انرژي باد طبيعتي نوساني و متناوب داشته و وزش دايمي ندارد. هزاران سال است كه انسان با استفاده از آسياب هاي بادي ، تنها از جزء كوچكي از آن استفاده مي كند. اين انرژي تا پيش از انقلاب صنعتي به عنوان يك منبع انرژي ، بطور گسترده يي مورد بهره برداري قرار مي گرفت ولي در دوران انقلاب صنعتي ، استفاده از سوخت هاي فسيلي به دليل ارزاني و قابليت اطمينان بالا، جايگزين انرژي باد شد. در اين دوره توربين هاي بادي قديمي ديگر از نظر اقتصادي قابل رقابت با بازار انرژي هاي نفت و گاز نبودند. تا اينكه در سال هاي 1973 و 1978 دو شوك بزرگ نفتي ، ضربه بزرگي به اقتصاد انرژي هاي حاصل از نفت و گاز وارد آورد. به اين ترتيب هزينه انرژي توليد شده به وسيله توربين هاي بادي ، در مقايسه با نرخ جهاني قيمت انرژي بهبود يافت . پس از آن مراكز و موسسات تحقيقاتي و آزمايشگاهي متعددي در سراسر دنيا به بررسي تكنولوژي هاي مختلف جهت استفاده از انرژي باد به عنوان يك منبع بزرگ انرژي پرداختند.
به علاوه اين بحران باعث ايجاد تمايلات جديدي در زمينه كاربرد تكنولوژي انرژي باد جهت توليد برق متصل به شبكه ، پمپاژ آب و تامين انرژي الكتريكي نواحي دورافتاده شد. همچنين در سال هاي اخير، مشكلات زيست محيطي و مسائل مربوط به تغييرات آب و هوايي كره زمين به علت استفاده از منابع انرژي فسيلي بر شدت اين تمايلات افزوده است . از سال 1975 پيشرفت هاي شگرفي در زمينه توربين هاي بادي در جهت توليد برق به عمل آمده است . در سال 1980 اولين توربين برق بادي نصب به شبكه سراسري متصل گرديد، بعد از مدت كوتاهي اولين مزرعه برق بادي چند مگاواتي در امريكا نصب و به بهره برداري رسيد. در پايان سال 1990 ظرفيت دوربين هاي برق بادي متصل به شبكه در جهان به ذث 200 رسيد كه توانايي توليد سالانه ع نپ3200 برق را داشته كه تقريبا تمام اين توليد مربوط به ايالت كاليفرنيا امريكا و كشور دانمارك بود. امروز كشورهاي ديگر نظير هلند، آلمان ، بريتانيا، ايتاليا و هند برنامه هاي ملي و ويژه يي را در جهت توسعه و عرضه تجاري انرژي باد آغاز كرده اند. در طي دهه گذشته ، هزينه توليد انرژي با كمك توربين هاي بادي بطور قابل ملاحظه يي كاهش يافته است . در حال حاضر توربين هاي بادي از كارايي و قابليت اطمينان بيشتري در مقايسه با 15 سال پيش برخوردارند. با اين همه استفاده وسيع از سيستم هاي مبدل انرژي باد هنوز آغاز نگرديده است . در مباحث مربوط به انرژي هاي باد، بيشتر تاكيدات بر توربين هاي بادي مولد برق جهت اتصال به شبكه است ، زيرا اين نوع از كاربرد انرژي باد مي تواند سهم مهمي در تامين برق مصرفي جهان داشته باشد. براساس برنامه سياست هاي جاري ، تخمين زده مي شود كه سهم انرژي باد در تامين انرژي جهان در سال 2020 تقريبا برابر با ع نخ375 در سال خواهد بود. اين ميزان انرژي با استفاده توربين هاي بادي ، به ظرفيت مجموع ننپ180 توليد خواهد گرديد. اما در قالب برنامه ضرورت هاي زيست محيطي سهم اين انرژي در سال 2020 بالغ بر ع نخ 970 در سال خواهد بود، كه با استفاده از توربين هاي بادي به ظرفيت مجموع ذپ470 توليد خواهد شد. بطور كلي با استفاده از انرژي باد، به عنوان يك منبع انرژي در درازمدت مي توان دو برابر مصرف انرژي الكتريكي فعلي جهان را تامين كرد، به علاوه بازار تامين انرژي يك بازار رقابتي است كه در آن توليد برق از نيروگاه هاي بادي در مقايسه با نيروگاه هاي سوخت فسيلي برتري هاي جديدي را پيش روي دست اندركاران بخش انرژي قرار داده است . همچنين فعاليت هاي گسترده تعدادي از كشورهاي جهان براي توليد الكتريسيته از انرژي باد، سرمشقي براي ديگر كشورهايي است كه در اين زمينه راه درازي در پيش دارند. بسياري از منابع اقتصادي در حال رشد، در منطقه آسيا واقع شده اند. اقتصاد روبه رشد كشورهاي آسيايي از جمله ايران باعث شده تا اين كشورها بيش از پيش به توليد الكتريسيته احساس نياز كرده و اقدام به توليد الكتريسيته از منابع غيرفسيلي كنند. افزون بر اين موارد، نبود شبكه برق سراسري در بسياري از بخش هاي روستايي در كشورهاي آسيايي ، مهر تاييد بر سيستم هاي توليد الكتريسيته از انرژي باد زده است . در خصوص دورنماي آينده اقتصادي استفاده از انرژي باد در ايران مي بايست گفت استفاده از اين انرژي موجب صرفه جويي فرآورده هاي نفتي به عنوان سوخت مي شود. صرفه جويي حاصله در درجه اول موجب حفظ فرآورده هاي نفتي گشته كه امكان صادرات و مهمتر اينكه تبديل آن را به مشتقات بسيار زياد پتروشيمي با ارزش افزوده بالا فراهم مي سازد. در درجه دوم توليد الكتريسيته از اين انرژي فاقد هرگونه آلودگي زيست محيطي بوده كه همين عامل كمك شاياني به حفظ محيط زيست بشري نموده و در نتيجه مسير براي نيل به توسعه پايدار اقتصادي اجتماعي فراهم مي گردد.
اولین کشوری که در دنیا از انرژی باد برای مصارف کشاورزی استفاده کرد ایران بود که در این زمینه سابقه ای بیش از 2500 تا 3000 سال دارد استفاده از این انرژی بعداً از طریق ایران به دیگر سرزمین های اسلامی راه یافت و سپس اروپا و قاره امریکا و سایر نقاط جهان انرژی باد را مورد استفاده قرار دادند که در مصارف مختاف مانند پمپاژ آب وآبیاری ـ آسیاب نمودن غلات ـ تولید الکتریسیته ـ استفاده مکانیکی نظیر ارّه نمودن چوب و صنایع دستی و غیره به خدمت گرفته شد و بطور وسیعی مورد بهره برداری قرار گرفت.
کشور هلند در قرن 14 پیشرفته ترین کشور در این زمینه بود و از این انرژی جهت آبیاری استفاده می نمود اما دانمارکی ها اولین ملتی بودند که در زمینه تولید الکتریسیته از انرژی باد اقدام نمودند. این کشور در سال 1890 از یک دستگاه توربین بادی جهت تولید الکتریسیته استفاده می نمود.
با اغاز قرن بیستم اندیشه استفاده از انرژی باد و تبدیل آن به انرژی الکتریکی قوت گرفت و کشورهایی نظیر فرانسه ـ انگلیس ـ آلمان و امریکا و روسیه کوشش زیادی جهت توسعه توربین های بادی به عمل آوردند. در مباحث مربوط به انرژی باد بیشتر تاکیدات بر توربین های بادی مولد برق جهت اتصال به شبکه است؛ زیرا این نوع از کاربرد انرژی بادمی تواند سهم مهمی در تامین برق مصرفی جهان داشته باشد. تخمین زده می شود که سهم انرژی باد در تامین انرژی جهان در سال 2020 تقریباً برابر با Twh 375 درسال خواهد بود این میزان انرژی با استفاده از توربین های بادی به ظرفیت مجموع Gw 180 (گیگا وات) تولید خواهد بود . بطور کلی با استفاده از انرژی باد بعنوان یک منبع انرژی در دراز مدت می توان دو برابر مصرف انرژی الکتریکی فعلی را تامین کرد.
منشاء باد چیست و چگونه به وجود می آید؟
هنگامی که تابش خورشید بطور نامساوی به سطوح ناهموار زمین می رسد سبب ایجاد تغییرات در دما و فشار می گردد و در اثر این تغییرات باد بوجود می اید هم چنین اتمسفر کره زمین به دلیل حرکت وضعی زمین گرما را از مناطق گرمسیری به مناطق قطبی انتقال می دهد که این امر باعث بوجود آمدن باد می گردد. جریانات اقیانوسی و دوران کره زمین نیز می تواند با ایجاد پدیده هائی باد تولید نمایند. پس همانطور که گفته شد باد یکی از صورت های مختلف انرژی حرارتی خورشیدی است که دارای یک الگو جهانی نیمه پیوسته می باشد. در بازار توربین های بادی 58 مدل توربین وجود دارد که از این 58 مدل فقط 4 مدل آن بدون گیربکس هستند.
مزایای بهره برداری از انرژی باد
انرژی باد نیز مانند سایر منابع انرژی تجدیدپذیر از ویژگی ها و مزایای بالاتری نسبت به سایر منابع انرژی برخوردار است اهم این مزایا عبارت است از:
1- عدم نیاز توربین های بادی به سوخت که در نتیجه از مصرف سوخت های فسیلی کاسته میشود
2- رایگان بودن انرژی باد
3- توانائی تامین بخشی از انرژی برق
4- کمتربودن نسبی قیمت انرژی حاصل از باد نسبت به انرژی های فسیلی
5- کمتر بودن هزینه های سرمایه گذاری انرژی باد در بلند مدت
6- تنوع بخشیدن به منابع انرژی و ایجاد سیستم پایدار انرزی
7- قدرت مانور زیاد جهت بهره برداری در هر ظرفیت و اندازه از چند وات تا چندین مگاوات
8- عدم نیاز به آب و زمین زیاد برای نصب
9- نداشتن الودگی محیط زیست نسبت به سوخت های فسیلی
دورنمای اقتصادی استفاده از انرژی باد در ایران امیدبخش و در حال توسعه است زیرا استفاده از این انرژی موجب صرفه جویی فرآورده های نفتی می شود. در طی دهه گذشته در بسیاری از کشورها مطالعاتی جهت تخمین منابع انرژی باد در دسترس در هر منطقه انجام گرفته که خوشبختانه با تلاش سازمان انرژی های نو تهیه اطلس باد کشور به عنوان یکی از مهمترین پروژه های جاری آن سازمان در حال اجرا است که در انتخاب محل نصب توربین های بادی با راندمان بالا به سرمایه گذاران در این صنعت کلکهای اقتصادی قابل توجهی می نماید.
همچنین با بالا رفتن نرخ خرید برق از منابع انرژی های تجدیدپذیر از بخش خصوصی در ساعت اوج مصرف از 650 ریال به هزار وسیصد ریال در ساعت کم بار از 450 ریال به 900 ریال افزایش یافته که سرمایه گذاران این صنعت سود لازم را کسب خواهند نمود. در مولدهای بادی باید روشی ابداع شود که بتوان انرژی تولید شده را در مواقعی که تولید بیشتر از حد مصرف است را برای استفاده از ساعات اوج مصرف ذخیره کرد به عبارت دیگر جریان متغییر باد را به یک منبع ثابت و همیشگی انرژی تبدیل ساخت. امروزه ذخیره کردن انرژی باد از طریق استفاده از باطری خانه صورت میگیرد و بطرق دیگری هم می توان این انرژی را ذخیره نمود.
مزارع بادی
معمولاً به چندین توربین بادی متمرکز در فضای وسیعی که با محاسباتی کنار هم قرار میگیرند و جهت تامین انرژی که از طریق شبکه برق توزیع می شود طراحی شده اند مزارع بادی گفته می شود. توربین های بادی منفرد بمنظور تامین انرژی مصرفی بار الکتریکی در محل طراحی می گردند که اندازه معمولی این توربین ها بین 50 تا 500 کیلو وات است و 650 کیلو واتی این توربین ها در ایران نصب گردیده. در امریکا ـ دانمارک ـ هلند ـ آلمان به افراد اجازه داده می شود که توربین های بادی در تملک خود را به شبکه وصل نموده و تولید اضافی خود را به سازمان برق محلی بفروشند.
ظرفیت توربین های بادی نصب شده در دنیا به بیش از 74223 مگا وات رسیده است و کشورهای آلمان ـ اسپانیا و امریکا حائز رتبه اول تا سوم نصب بیشترین توربین های بادی در دنیا هستند کشور ما به لحاظ شمار مناطق باد خیز رتبه اول را بین کشورهای منطقه بخود اختصاص داده است . منجیل گیلان ـ دیزباد و بینالود خراسان رضوی و جرندق قزوین و برخی مناطق دیگر از مناطق بادخیز شناخته شده ایران هستند با مطالعات انجام شده میزان برق قابل استحصال از انرژی باد در ایران بیش از 10000 مگا وات تخمین زده شده است. به دلیل پتانسیل بالای کشور در وزش باد و هم سو با دیگر کشور ها تعریف و اجرای پروژه های بادی در دستور کار سازمان انرژی های نو ایران قرار گرفته است. اولین نیروگاه بادی کشور در منطقه منجیل با ظرفیت نصب شده بیش از صد مگا وات هدف به دست آوردن دانش فنی و تولید برق از انرژی باد و ایجاد بازار داخلی توربین های بادی تعریف شده است. تا کنون بیش از صد واحد توربین بادی در سایت نیروگاهی منجیل شامل منجیل ـ پسکولان ـ هرزویل ـ رودبار و بابائیان نصب و مورد بهره برداری قرارگرفته است توربین ها با توان های مختلف از 300 تا 650 کیلو وات می باشند.
