انرژی باد و محیط زیست

گسترش روزافزون نیاز به انرژی و محدودیت منابع فسیلی، افزایش آلودگی محیط زیست ناشی از سوزاندن این منابع، بحث گرم شدن هوا و اثرات پدیده گلخانه‌ای، ریزش باران های اسیدی و ضرورت متعادل نمودن نشر CO2 همگی لزوم صرفه جویی در مصرف سوخت های فسیلی و توجه مضاعف به استفاده از منابع انرژی تجدید پذیر را ایحاب می کند.

 

 

گستردگی نیاز انسان به منابع انرژی همواره از مسائل اساسی مهم در زندگی بشر بوده و تلاش برای دستیابی به یک منبع تمام نشدنی انرژی از آرزوهای دیرینه انسان بوده است، از نقوش حک شده بر دیوار غارها می توان دریافت که بشر اولیه تواتشته بود نیروی ماهیچه ای را به عنوان یک منبع انرژی مکانیکی به خوبی شناخته و از آن استفاده کند. ولی از آنجایی که این نیرو بسیار محدود و ضعیف است انسان همواره در تصورات خود نیرویی تمام نشدنی را جستجو می کرد که همواره در هر زمان و مکان در دسترس باشد. این موضوع را می توان در داستان های مختلف که ساخته تخیل و ذهن بشر نخستین بوده، به خوبی دریافت. کم کم با پیشرفت تمدن بشری، چوب و پس از آن ذغال سنگ، نفت و گاز وارد بازار انرژی گردید. اما به دلیل افزایش روزافزون نیاز به انرژی و محدودیت منابع فسیلی از یک سو افزایش آلودگی محیط زیست ناشی از سوزاندن این منابع از سوی دیگر اسبفاده از انرژی های تجدیدپزیر را روز به روز با اهمیت تر و گسترده تر نموده است.

 

 

انرژی باد یکی از انواع اصلی انرژی های تجدیدپذیر می باشد که از دیر باز ذهن بشر را به خود معطوف کرده بود به طوری که وی همواره به فکر کاربرد این انرژی در صنعت بوده است. بشر از انرژی باد برای به حرکت درآوردن قایق و کشتی های بادبانی و آسیاب های بادی استفاده می کرده است. در شرایط کنونی نیز با توجه به موارد ذکر شده و توجیه پذیری اقتصادی انرژی باد در مقایسه با سایر منابع انرژی های نو، پرداختن به انرژی باد امری حیاتی و ضروری به نظر می رسد. در کشور ما ایران قابلیت ها و پتانسیل های مناسبی جهت نصب و رها اندازی توربین های برق بادی وجود دارد، که با توجه به توجیه پذیری آن و تحقیقات، مطالعات و سرمایه گذاری که در این زمینه صورت گرفته، توسعه و کاربرد این تکنولوژی چشم آنداز روشنی را فراروی سیاست گذاران بخش انرژی کشور در این زمینه قرار داده است.

 

 

کلیاتی درباره انرژی باد:

انرژی باد نظیر سایر منابع انرژی تجدبدپذیر از نظر جغرافیایی گسترده و در عین حال به صورت پراکنده و غیر متمرکز و تقریبا همیشه در دسترس می باشد. انرژی باد طبیعتی نوسانی و متناوب داشته و وزش دائمی ندارد. هزاران سال است که انسان با استفاده از آسیاب های بادی تنها جز بسیار کوچکی از آن را استفاده می کند.

 

 

این انرژی تا پیش از انقلاب صنعتی به عنوان یک منبع انرژی، به طور گستوره ای مورد بهره برداری قرار می گرفت و لی در دوران انقلاب صنعتی، استفاده از سوخت های فسیلی به دلیل ارزانی و قابلیت اطمینان بالا جایگزین انرژی باد شد. در این دوره توربین بادی قدیمی دیگر از نظر اقتصادی قابل رقابت با بازار انرژی های نفت و گاز نبودند. تا این که در سال های 1973و 1978 دو شوک بزرگ نفتی ضربه بزرگی به اقتصاد انرژی های حاصل از نفت و گاز وارد آورد. به این ترتیب هزیته انرژی تولید شده به وسیله توربین های بادی در مقایسه با نرخ جهانی قیمت انرژی بهبود یافت. پس از آن مراکز و موسسات تحقیقاتی و آزمایشگاهی متعددی در سراسر دنیا به بررسی تکنولوژی های مختلف جهت استفاده از انرژی باد به عنوان یک منبع بزرگ انرژی پرداختند. به علاوه این بحران باعث ایجاد تمایلات جدیدی در زمینه کاربرد تکنولوژی انرژی باد جهت تولید برق متصل به شبکه پمپاژ آب، و تامین انرژی الکتریکی نواحی دور افتاده شد. همچنین در سال های اخیر، مشکلات زیست محیطی و مسائل مربوط به تغییر آب و هوای کره زمین به علت استفاده از منابع انرژی فسیلی بر شدت این تمایلات افزوده است. از سال 1975 پیشرفت های شگرفی در زمینه توربین های بادی در جهت تولید برق به عمل آمده است. در سال 1980 اولین توربین برق بادی متصل به شبکه سراسری نصب گردید. بعد از مدت کوتاهی اولین مزرعه برق بادی چند مگاواتی در امریکا نصب و به بهره برداری رسید.

 

 

در پایان سال 1990 ظرفیت توربین های برق بادی متصل به شبکه در جهان به 200 MW رسید که توانایی تولید سالانه 3200 Gwh برق را داشته که تقریبا تمام این تولید مربوط به ایالت کالیفرنیا آمریکا و کشور دانمارک بود. امروزه کشورهای دیگر نظیر هلند، آلمان، بریتانیا، ایتالیا و هندوستان برنامه های ملی و ویژه ای را در جهت توسعه و عرضه تجاری باد آغاز کرده اند. در طی دهه گذشته، هزینه تولید انرژی به کمک توربین های بادی به طور قابل ملاحظه ای کاهش یافته است.

 

 

 ر حال حاضر توربین های بادی از کارآیی و قابلیت اطمینان بیشتری در مقایسه با 15 سال پیش برخوردارند. با این همه استفاده وسیع از سیستم های مبدل انرژی باد ( WECS ) هنوز آغاز نگردیده است. در مباحث مربوط به انرژی باد، بیشتر تاکیدات بر توربین های بادی مبدل برق جهت اتصال به شبکه است. زیرا این نوع از کاربرد انرژی باد می تواند سهم مهمی در تامین برق مصرفی جهان داشته باشد. بر اساس برنامه سیاست های جاری ( CP ) تخمین زده می شود که سهم انرژی باد در تامین انرژی جهان در سال 2020 تقریبا برابر با 375Twh در سال خواهد بود. این میزان انرژی با استفاده از توربین های بادی به ظرفیت مجموع 180 GW تولید خواهد گردید.

 

اما در قالب برنامه ضرورت های زیست محیطی ( ED) سهم این انرژی در سال 2020 بالغ بر 970 Twh در سال خواهد بود. که با استفاده از توربین های بادی به ظرفیت مجموع 470 GW تولید خواهد شد. به طور کلی با استفاده از انرژی باد، به عنوان یک منبع انرژی در دراز مدت می توان دو برابر مصرف انرژی الکتریکی فعلی جهان را تامین کرد.
در بین انرژی های تجدیدپذیر، انرژی باد یکی از اقتصادی ترین روش های تولید برق است که آلودگی محیط زیست را در پی نداشته و پایان پذیر نیز نیست. طبق آمار موجود تولید هر کیلو وات ساعت انرژی الکتریکی از باد می تواند از انتشار حدود یک کیلوگرم CO2 در مقایسه با نیروگاه های سوخت فسیلی جلوگیری نماید. به طور کلی با جایگزینی انرژی برق بادی به جای انرژی برق تولیدی از نیروگاه سوخت فسیلی می توان از انتشار گازهای گلخانه ای کاست. به عنوان نمونه در منجیل هر توربین 500 کیلووات در سال حداقل 1500000 کیلووات ساعت انرژی برق تولید می نماید که باعث کاهش آلاینده های محیط زیست به مقدار زیر خواهد گردید:

 

 

CO2 1275000 Kg

SO2 4350 Kg

NOx 3900 Kg

خاک 150 Kg

خاکستر 82500 Kg

 

 

 

در زمانی که برق مورد نیاز شبکه توسط توربین های برق بادی تزریق می شود برق تولیدی سایر نیروگاه ها کاهش یافته از این رو در مصرف سوخت فسیلی این نیروگاه ها صرفه جویی می گردد که با توجه به میزان تزریق برق بادی به شبکه، از انتشار آلاینده های محیط زیست کاسته خواهد شد.

از طرف دیگر می توان به جاذبه های طبیعی و چشم انداز سیستم های انرژی بادی که در معرض دید افراد قرار می گیرند اشاره کرد که نمایی از انرژی پاک برای مردم تلقی می شود. در ضمن از سطح زمینی که برای احداث مزرعه برق بادی اختصاص می یابد 99% آن قابل استفاده می باشد. گرچه پره های توربین های بادی نوعا بیشتر از 10 متر !! قطر دارند اما از آنجا که در ارتفاع بالاتر از 20 متری قرار دارند، اجازه فعالیت های کشاورزی و دامپروری تا کنار برج توربین ها همچنان فراهم است و شواهد موید این است که حیوانات اهلی و وحشی اطراف مزارع بادی نیز متحمل اثر سوئی نمی گردند. هم چنین مطالعات در کشورهای پیشرو در این تکنولوژی نشان می دهد که تنها 1% از کل سطح مزارع بادی توسط خود این توربین ها اشغال می شوند. در نتیجه با توجه به موارد فوق انرژی بادی در کاهش هزینه های اجتماعی در مقایسه با نیروگاه های سوخت فسیلی که در برگیرنده اثرات برون زایی منفی می باشند توجیه پذیر می باشد و برق حاصل از آن می تواند به عنوان یک انرژی پایدار در توسعه اقتصادی، اجتماعی و فرهنگی کشور مورد استفاده قرار گیرد.