انرژی باد چگونه تولید می شود و کاربردهای آن چیست؟

نوشته شده توسط

۵ اسفند ۱۳۹۸

تحقیق استفاده از انرژی بادی و توربین های بادی — تحقیق کوتاه در مورد استفاده از انرژی بادی

انرژی باد چگونه تولید می شود؟ | کاربردهای انرژی باد | فواید استفاده از انرژی باد چیست؟ | معایب انرژی باد | انرژی باد در ایران

انرژی باد چیست؟

انرژی باد از منابع انرژی تجدید پذیر است و نوعی انرژی خورشیدی به شمار می رود. کلمه انرژی بادی در واقع فرایندی را توصیف می کند که طی آن از باد برای تولید نیروی مکانیکی یا الکتریکی استفاده می شود.

توربین های بادی انرژی جنبشی موجود در باد را به انرژی مکانیکی تبدیل کرده و از آن برای انجام کارهای خاص مانند آسیاب کردن غلات یا پمپاژ آب استفاده می کنند، این انرژی از طریق ژنراتور به انرژی الکتریکی یا برق نیز تبدیل می شود.

انرژی باد از گذشته تاکنون در زمینه های مختلف استفاده می شده و در این مطلب قصد داریم با برخی از مهم ترین کاربردهای آن و این که از انرژی باد در کجا استفاده می شود آشنا شویم. با ما همراه باشید.

انرژی باد چگونه تولید می شود؟

باد در واقع به دلیل تفاوت فشار هوا بین مکان های مختلف ایجاد می شود، برای درک این مسئله یک بادکنک را در نظر بگیرید، همان طور که می دانید فشار هوای داخل بادکنک باد کرده بیشتر از فشار هوای اطراف آن است، اگر سوراخی روی بادکنک ایجاد کنیم هوا از داخل (ناحیه پر فشار) به بیرون آن (ناحیه کم فشار) جریان می یابد و باعث ایجاد باد می شود.

میزان گرمای خورشید در قسمت های مختلف کره زمین متفاوت است، برخی نواحی گرم تر و برخی سردتر هستند و همان طور که می دانید هوای گرم سبک تر و کم فشارتر از هوای سرد است، این تفاوت فشار و حرکت هوا از نواحی پر فشار یعنی سردتر به نواحی کم فشار یعنی گرم تر باد تولید می کند.

دقت داشته باشید وزش باد که در اثر اختلاف فشار در ناحیه بزرگ (بیش از حدود 100 کیلومتر) ایجاد می شود مستقیما – مانند مثال بادکنک – از ناحیه با فشار زیاد به ناحیه کم فشار جریان نمی یابد بلکه وزش باد در اطراف نواحی کم فشار در نیمکره شمالی در خلاف جهت عقربه های ساعت و در نیمکره جنوبی در جهت عقربه های ساعت می باشد.

این مسئله به دلیل چرخش زمین است که نیرویی به نام کوریولیس ایجاد کرده و باد را از مسیر خود منحرف می کند، این انحراف در نیمکره شمالی به سمت راست و در نیمکره جنوبی به سمت چپ می باشد.

کاربردهای انرژی باد

1. تولید برق

یکی از مهم ترین کاربردهای انرژی باد تولید برق است. برای این کار از توربین بادی استفاده می شود که انرژی باد را به کنترل خود در آورده و با حرکت پره های توربین، یک ژنراتور شروع به چرخش کرده و برق تولید می کند.

محبوبیت انرژی باد به خصوص از زمانی که اولین توربین مولد برق ساخته شد دو چندان شد. اولین توربین بادی برای تولید برق در سال 1887 توسط جیمز بیلی ساخته شد، او از برق تولید شده از این طریق برای روشن کردن ویلای تعطیلات خود استفاده کرد.

امروزه در مزارع زیادی در نقاط مختلف دنیا از توربین های بادی برای تامین برق میلیون ها خانه استفاده می شود.

2. حمل و نقل

یکی دیگر از کاربردهای مهم انرژی باد در حمل و نقل است. همان طور که می دانید هزاران سال است که در تمدن های مختلف از انرژی باد برای قایق رانی استفاده می شده و محققان بر این باورند که قایق رانی از 5 هزار سال قبل از میلاد وجود داشته است.

امروزه نیز کشتی های بزرگ و کوچک و قایق های زیادی هستند که دارای بادبان بوده و با نیروی باد حرکت می کنند.

شاید تعجب کنید اما طی سال های اخیر بعضی از کمپانی های کشتی رانی مدرن دوباره به استفاده از انرژی باد روی آورده اند و استفاده از این انرژی در سفرهای طولانی برخی کشتی ها باعث کاهش 30 درصدی مصرف سوخت شده است.

3. ورزش های بادی

یکی از لذت بخش ترین کاربردهای انرژی باد در برخی فعالیت های ورزشی از جمله باد سواری، قایق رانی، قایق رانی روی زمین، کایتینگ و کایت باگی است که همگی به قدرت باد متکی هستند.

ممکن است تصور کنید ورزش هایی مانند چتربازی نیز از انرژی باد استفاده می کنند اما این طور نیست، این ورزش ها به عنوان ورزش های هوایی دسته بندی شده اند که لزوما از انرژی باد برای حرکت استفاده نمی کنند.

4. تولید مواد غذایی

در گذشته از انرژی باد به طور سنتی برای تولید مواد غذایی استفاده می شده که از آن جمله می توان به تهیه آرد اشاره کرد.

قبل از انقلاب صنعتی آسیاب های بادی در نقاط مختلف جهان به صورت گسترده برای آسیاب کردن غلات و تولید آرد نان استفاده می شدند، اگرچه امروزه با پیشرفت تکنولوژی و با کمک برق و موتورهای مخصوص دیگر نیاز به سازه هایی همچون آسیاب بادی نمی باشد.

5. پمپاژ آب

شاید تاکنون نشنیده باشید اما از انرژی باد و با کمک یک پمپ بادی برای پمپاژ آب استفاده می شود. پمپ های بادی ظاهری شبیه آسیاب های بادی سنتی دارند اما به جای آسیاب کردن غلات آب را پمپاژ می کنند و همچنین در طول تاریخ برای زه کشی زمین کاربرد داشته اند.

مانند آسیاب های بادی، پمپ های بادی نیز با آمدن موتورهای برقی از رونق افتادند.

مزایای انرژی بادی چیست؟

انرژی بادی علاوه بر کاربردهای ذکر شده مزایای مختلفی نیز دارد، از جمله:

انرژی باد مقرون به صرفه است و از آن جا که برق حاصل از مزارع بادی در طول سال های متمادی – حتی 20 سال – به یک قیمت ثابت فروخته می شود انرژی باد نوسانات شدید قیمت را کاهش می دهد.
باد باعث ایجاد شغل می شود، به عنوان مثال در سال 2016 بیش از 100 هزار کارگر در بخش انرژی بادی ایالات متحده استخدام شدند و تخصص تکنسین توربین های بادی یکی از رو به رشد ترین شغل های آمریکا در دهه گذشته بوده است. گفته شده احتمالا تا سال 2050 انرژی باد می تواند بیش از 600 هزار شغل در زمینه های مختلف تولید، نصب، نگهداری و پشتیبانی از دستگاه های بادی ایجاد کند.
انرژی بادی یک منبع سوختی پاک است. انرژی باد مانند سوخت های فسیلی همچون زغال سنگ یا گاز طبیعی باعث انتشار ذرات، اکسید نیتروژن و دی اکسید گوگرد و آلوده شدن هوا نمی شود، در حالی که این سوخت ها خسارات زیادی به سلامت انسان و اقتصاد وارد می کنند، به علاوه توربین های بادی گازهای گلخانه ای یا باران اسیدی تولید نمی کنند.
این انرژی یک منبع انرژی بومی و پایدار است و تا زمانی که خورشید در آسمان می درخشد می توان از آن استفاده کرد.
توربین های بادی را می توان در مزارع قرار داد، این مسئله به خصوص در مناطق روستایی که بهترین مکان های وزش باد هستند برای اقتصاد مفید بوده زیرا کشاورزان و دامداران می توانند به کار خود در مزارع ادامه دهند در حالی که توربین های بادی هم بخشی از زمین آن ها را اشغال کرده و صاحبان نیروگاه های بادی اجاره بهای آن را به کشاورزان پرداخت می کنند.

معایب انرژی باد

اگرچه هزینه انرژی باد طی 10 سال گذشته کاهش چشمگیری یافته است اما این فناوری به سرمایه گذاری اولیه بالاتری نسبت به سوخت های فسیلی نیاز دارد.
مراکز بادی خوب اغلب در مزارع دور افتاده و به دور از شهرهایی که برق آن ها را تامین می کنند قرار دارند، برای انتقال این برق از مزرعه بادی به شهر باید خطوط انتقال احداث شود اگرچه با روش هایی می توان این هزینه را کاهش داد.
توسعه منابع بادی در زمین های کشاورزی ممکن است سود آورترین روش برای کشاورزان نباشد، گاهی کشاورزان می توانند از زمین خود برای مواردی با ارزش تر از تولید برق استفاده کنند.
توربین ها ممکن است باعث سر و صدا شوند، اگرچه نیروگاه های بادی در مقایسه با نیروگاه های معمولی تاثیر نسبتا کمتری روی محیط زیست می گذارند اما آلودگی صوتی ایجاد شده و اثر منفی روی چشم انداز محیط از معایب آن ها محسوب می شود.
پره های توربین ممکن است به حیات وحش محلی آسیب برساند، مثلا پرندگان با پرواز در اطراف این توربین های چرخنده کشته می شوند، اگرچه بسیاری از این مشکلات با توسعه فناوری یا احداث درست نیروگاه های بادی تا حدی برطرف شده یا کاهش یافته است.