1393/08/04

درس واره شماره 12- انرژی باد

اشتراک گذاری

انرژی باد از دیرباز مورد توجه بشر بوده و در عرصه های مختلف  زندگی و به شیوه هایی گوناگون از آن بهره برده است. بیش از پنج هزارسال پیش، مصریان باستان از نیروی باد برای راندن کشتی های خود روی رود نیل استفاده کردند. بعد از آن، انسان آسیاب بادی را برای آسیاب محصولات خود ساخت. قدیمی ترین آسیاب بادی متعلق به ایران است. این آسیاب شبیه پاروهای بسیار بزرگ بود. قرن ها بعد، مردم هلند طرح پایه آسیاب بادی را بهبود دادند. آن ها تیغه های پروانه مانند، ساخته شده از پره های نو را به آسیاب بادی اضافه و روشی برای تغییر جهت آن مطابق با جهت باد ابداع کردند. آسیاب های بادی به هلندی ها کمک کرد که در قرن 17 صنعتی ترین کشور جهان باشند. در ایران و برخی از کشورهای خاورمیانه، غیر از آسیاب های بادی، عناصری چون بادگیرها و بادخان ها و... نیز از جمله روش های استفاده از انرژی باد بوده اند. در دنیای امروز توجه به انواع انرژی های تجدیدشونده و سبز، جایگاه بسیار مهم و شایان توجهی پیدا کرده است.





تقید و تعهد به پیمان کیوتو و امتناع از گسترش آلودگی در جهان امروز، به دامنه این تلاش ها افزوده است. در این میان انرژی باد یکی از دسترس ترین انواع انرژی است که در گوشه گوشه جهان، با قدرت های متفاوت، یافت می شود. باد به واقع سریع ترین منبع رو به رشد انرژی در دنیا، پس از خورشید است. کمیته جهانی انرژی باد GWEC اعلام کرده است که تا سال 2020 رشد استفاده از این انرژی به 9/7 گیگاوات خواهد رسید که تقریبا معادل 2/8 درصد از کل انرژی الکتریسیته مورد نیاز جهان است. 




توربین های بادی امروزی در حال بزرگ شدن بوده و کارایی شان نیز درحال گسترش است. پیشرفت ابزارهای گوناگون در زمینه دانش مکانیک، فن آوری های الکتریکی و الکترونیکی و فهم آیرودینامیکی بهتر توربین ها، باعث گسترش بهره وری بسامان تر از این سیستم ها شده است. همچنین تولید انبوه و متنوع در سراسر جهان سعی در اقتصادی تر کردن این انرژی را دارد.

 مراحل عملکرد یک توربین بادی، کاملا عکس عملکرد یک پنکه است. به گونه ای که در توربین های بادی چرخش پره ها انرژی جنبشی باد را به انرژی مکانیکی تبدیل می کنند. سپس این انرژی توسط محور اصلی توربین به ژانراتور منتقل شده و برق متناوب تولید می شود. توربین ها متناسب با نوع چرخش محورها به دو نوع افقی و عمودی دسته بندی می شوند. در حال حاضر 58 نوع توربین بادی با ظرفیت های مختلف در جهان وجود دارد. کشورهایی چون دانمارک، آلمان، پرتغال، اسپانیا و ایرلند از پیشتازان صنعت تولید انرژی از باد دردنیا هستند.




از زمانی نه چندان دور (سال 1931) استفاده از سیستم های فعال انرژی باد توسط توربین های بزرگ عمودی به ارتفاع متوسط تا 30 متر با توجه به پتانسل منطقه و در خارج شهرها، روی سطح خشکی و آبها مورد توجه قرار گرفت. درایران نیز تصاویری آشنا از آن چه ذکر شد، در منجیل و خراسان قابل مشاهده است. اما امروزه استفاده از این نوع انرژی نه تنها در مقیاس بزرگ نیروگاهی، بلکه در مقیاس کوچک برای هر نوع کاربری، به خصوص مسکونی ممکن است، اعم از خانه های ویلایی، ردیفی، آپارتمانی، بلند مرتبه و... که با انواع توربین های بادی کوچک افقی و عمودی می توانند تا حداقل 30 درصد برق مورد نیاز خود را بدون نیاز اتصال به شبکه برق شهری تامین کنند. ایده استفاده از توربین های بادی امروزی به لحاظ شکل و نحوه عملکرد، بسیار نزدیک آسیاب های بادی در شهرهای قدیم است. 




در تعدادی از ساختمان های بلندمرتبه امروزی المان های عمودی در بطن بنا به چشم می خورد که بسیار شبیه بادگیرهای معماری سنتی عمل می کنند، به گونه ای که علاوه بر ایجاد اثر دودکش و جابه جایی هوا یا در بعضی موارد ترکیب با افشانک هایی شبیه برج های خنک کن امروزی، برق متناوب موردنیاز ساکنان برج را نیز تولید می کنند. امروزه مبحث انرژی باد و استفاده از آن بیش از پیش درمباحث مورفولوژی شهرسازی خصوصا شهرسازی با رویکرد اکولوژیکی و پایدار مورد توجه قرار گرفته است .

توربین های بادی قابل نصب روی سقف ساختمان هستند. از آن جا که مهم ترین مشکلات توربین های بزرگ بادی، ایجاد میدان مغناطیسی شدید و نویز است، سعی شده در توربین های کوچک به صورت قابل توجهی از این معضل کاسته شود. حتی استفاده از انواع توربین ها در کنار بزرگراه ها و فضاهای شهری نیز برای تامین روشنایی شب به چشم می خورد .




نمونه ای از سیستم توربین بادی که توسط شرکت زنا در ژاپن طراحی شده دارای 6 وجه است که مانند بادگیرهای مشابه قادر است باد را در تمام زوایا و جهات و در هر سرعتی جذب کند. سپس باد با فشار به سمت انتهای برج و ژنراتورهایی که در زیرزمین تعبیه شده اند، هدایت می شود. سپس انرژی تولیدی در سیستم ذخیره سازی برج با عنوان E.A.S که در آن برای جلوگیری از انتقال حریق به طبقات، از ترکیب آب خالص و عنصر وانادیوم استفاده می شود، ذخیره می شود. 



استفاده از انرژی باد در ساختمان های بلند، به علت ارتفاع زیاد این بناها و سرعت و شدت بالای باد در ارتفاع، نسبت به بناهای کوتاه کارایی بالاتری دارد. استفاده از این انرژی در تهویه طبیعی ساختمان های بلند (آتریوم) و در تولید الکتریسیته به وسیله توربین های بادی از جمله راهکارهایی است که در این بناها در جهت پایداری استفاده می شود.






برگرفته از:
گلابچی، محمود، 1392، "مبانی طراحی ساختمان های بلند"، انتشارات دانشگاه تهران.
قدسی، مهرنوش، اسفند ماه 1390، "تاملی در ظرفیت های انرژی باد"، ماهنامه همشهری معماری، شماره 13.
www.c2st.org
www.houstonrenewableenergy.org
www.kimroybailey.com

نظرات

نظری وجود ندارد، اولین نفری باشید که نظری ثبت می کنید.