انرژی بادی چیست ؟ مزایای انرژی باد و معایب آن را بشناسید

باد یک منبع انرژی تجدیدپذیر پاک، رایگان و در دسترس است. هر روزه در سرتاسر جهان، توربین‌های بادی نیروی باد را جذب کرده و آن را به برق تبدیل می‌کنند. تولید برق از طریق انرژی بادی نقش بسیار مهمی برای سیاره زمین در تامین انرژی به شیوه ای پاک و پایدار ایفا می کند. اما انرژی باد چگونه ایجاد می شود؟ توربین های بادی به ما این امکان را می دهند که از نیروی باد استفاده کرده و آن را به انرژی تبدیل کنیم. هنگامی که باد می وزد، پره های توربین در جهت عقربه های ساعت می چرخند و انرژی را جذب می کنند. این باعث می شود که شفت اصلی توربین بادی که به یک جعبه دنده در داخل محفظه ای متصل است، بچرخد. گیربکس، انرژی باد را به ژنراتور می فرستد و آن را به برق تبدیل می کند. سپس برق به یک ترانسفورماتور جهت تطابق سطوح ولتاژ با شبکه، انتقال می یابد.

انرژی بادی چیست؟

باد همان حرکت هوا است که در اثر گرم شدن غیرهمسان زمین توسط خورشید ایجاد می شود. باد، اجزای قابل لمس یا مشاهده ای ندارد، اما می توانید نیروی آن را احساس کنید. می تواند لباس های شما را در تابستان خشک کند و در زمستان شما را تا حد استخوان خنک کند. به اندازه کافی قدرتمند است که می تواند کشتی های بادبانی را در سراسر اقیانوس به حرکت وا دارد و درختان بزرگ را از زمین بیرون بیاورد. باد یک اکولایزر ( همسان کننده) عالی در جو زمین است که گرما، رطوبت، آلاینده ها و گرد و غبار را در فواصل زیادی در سراسر جهان منتقل می کند. تفاوت در فشار اتمسفر باعث ایجاد باد می شود.

خورشید در استوا، آب و خشکی را بیشتر از سایر نقاط کره زمین گرم می کند. هوای گرم استوایی به سمت جو زمین بالا می رود و به سوی قطب ها حرکت می کند. این جبهه، یک سیستم کم فشار است . در همان زمان، هوای خنک تر و متراکم تر روی سطح زمین، به سمت استوا حرکت می کند تا جایگزین هوای گرم شده شود. این جبهه، یک سیستم پر فشار است . بادها معمولاً از مناطق پرفشار به مناطق کم فشار می وزند.

نیروی باد یا انرژی باد فرآیندی را توصیف می کند که طی آن از باد برای تولید نیروی مکانیکی یا الکتریسیته استفاده می شود. توربین های بادی، انرژی جنبشی باد را به نیروی مکانیکی تبدیل می کنند. این توان مکانیکی می تواند برای کارهای خاص استفاده یا توسط ژنراتور به برق تبدیل شود.

مزایای استفاده از انرژی بادی

نیروی بادی به دلیل مزایای فراوانی که دارد یکی از منابع انرژی با رشد سریع در جهان است. انرژی بادی همچنین از طریق پروژه‌های تحقیق و توسعه (R&D) ، بخشی از چالش های اصلی تامین انرژی در جای جای جهان را بررسی و حل می نماید. در ادامه به بررسی مزایای انرژی باد می‌پردازیم:

֎ ارزان بودن انرژی بادی

انرژی باد در بسیاری از مناطق مقرون به صرفه است. استفاده از بادی که از سوی دریا به سمت خشکی می وزد (onshore) یکی از ارزان‌ترین منابع انرژی موجود امروزی است. از آنجایی که برق مزارع بادی با قیمت ثابتی در یک بازه زمانی طولانی (مثلاً 20 سال) فروخته می شود و منبع تولید آن رایگان است، انرژی باد عدم اطمینان و ثبات قیمتی را که هزینه سوخت اولیه (مانند سوخت های فسیلی) به منابع سنتی انرژی اضافه می کند، کاهش می دهد.این صنعت در برخی مناطق که تامین انرژی از طریق سایر روش ها، اقتصادی تر به نظر میرسد و نیروی بادی نیاز به رقابت با سایر منابع انرژی را دارد، از طریق پروژه های تحقیق و توسعه خود در سراسر جهان، راه حل هایی را برای کاهش هزینه تولید انرژی برقی از طریق باد ایجاد نماید.

پیشنهاد می‌کنیم مقاله انواع توربین های بادی را مشاهده کنید.

֎ تمام نشدن انرژی باد

باد یک منبع انرژی بومی است. ذخایر باد در مناطق مختلف جهان، فراوان و تمام نشدنی است. برای مثال در طول 10 سال گذشته، ظرفیت استفاده از نیروی بادی ایالات متحده رشد 15 درصدی در سال داشته و باد در حال حاضر بزرگترین منبع انرژی تجدیدپذیر در ایالات متحده است.

֎ تمیز بودن منبع 

باد یک منبع سوخت تمیز است؛ انرژی بادی مانند نیروگاه‌هایی که به احتراق سوخت‌های فسیلی همچون زغال‌سنگ یا گاز طبیعی که ذرات معلق، اکسیدهای نیتروژن و دی‌اکسید گوگرد را منتشر می‌کنند متکی هستند، هوا را آلوده نمی‌کند و در نتیجه به اقتصاد و سلامتی آسیبی وارد نمیکند و از این طریق به کشورها کمک می‌کند تا به اهداف کاهش انتشار گازهای گلخانه ای خود دست یابند و با تغییرات آب و هوایی مبارزه کنند. انرژی باد فراوان است، به راحتی در دسترس است و بهره مندی از نیروی آن، باعث مصرف منابع ارزشمند طبیعی نمیگردد.

توربین های بادی با عدم انتشار گازهای گلخانه ای و آلاینده های جوی، باعث باران اسیدی و وقوع مه دود نمی شوند.  در واقع، یک مزیت زیست محیطی برای انرژی باد ، توانایی آن در مقابله با اثرات مضر تغییرات آب و هوایی است. چشم انداز جهانی انرژی بادی پیش بینی می کند که تا سال 2030 ، 2.5 میلیارد تن کربن در سال از طریق استفاده از انرژی بادی جبران می شود.

֎ پایدار بودن انرژی بادی

از سوی دیگر، منبع باد پایدار است.  باد در واقع نوعی انرژی خورشیدی است که در اثر گرم شدن جو توسط خورشید، چرخش زمین و بی نظمی های سطح زمین ایجاد می شود. انرژی ناشی از آن می تواند  برای ارسال نیرو به سراسر شبکه استفاده شود .

֎ اشتغال زایی 

راه اندازی  نیروگاه های بادی شغل ایجاد می کند. برای مثال در بخش نیروگاه های بادی ایالات متحده بیش از 100،000 نیروی کار مشغول می باشند و شغل تکنسین توربین بادی یکی از مشاغل جدیدی است که به سرعت در حال رشد است. بر اساس گزارش  Wind Vision ، صنعت باد، توانایی پشتیبانی از بیش از 600،000 شغل در بخش های تولید، نصب، نگهداری و خدمات پشتیبانی را تا سال 2050 دارد.

֎ رشد صنعت با انرژی بادی

باد باعث رشد صنعت در کشورها می شود. برای مثال پروژه های جدید بادی بیش از 10 میلیارد دلار سرمایه گذاری سالانه در اقتصاد ایالات متحده دارند.

توربین های بادی را می توان در مزارع یا زمین های موجود ساخت.  این مسئله، به شدت برای توسعه اقتصاد در مناطق روستایی که بهترین مکان‌ها برای استفاده از باد هستند، سودآور است. کشاورزان و دامداران می توانند همچنان به کار بر روی زمین های کشاورزی ادامه دهند؛ زیرا توربین های بادی تنها از بخش کوچکی از زمین استفاده می کنند. صاحبان نیروگاه های بادی برای استفاده از زمین، اجاره بها را به کشاورز یا دامدار پرداخت می کنند و این اجاره بها، درآمد اضافی را برای صاحبان زمین فراهم می کند.

معایب انرژی بادی چیست ؟

در حال حاضر، نیروی بادی همچون گذشته در رقابت با منابع تولید متعارف بر اساس هزینه ، چند گام عقب تر است. علی رغم کاهش هزینه برق بادی در چند دهه گذشته، پروژه های بادی باید بتوانند از نظر اقتصادی با کم هزینه ترین منابع تولید برق رقابت کنند. از سوی دیگر عدم امکان استفاده از برخی از مناطق در جهت استفاده از نیروی باد ممکن است به مقرون به صرفه نبودن این مسئله دامن بزند. سایت‌های باد مستقر در زمین های خوب اغلب در مکان‌های دورافتاده، دور از شهرهایی که به برق مورد نیاز است، قرار دارند.

یکی از چالش های حاضر، ساخت خطوط انتقال جهت رساندن برق مزرعه بادی به شهر می باشد. این در حالی است که برخی از مکان‌های مناسب برای احداث مزارع بادی، مناطق دورافتاده‌ای هستند که در ساخت و ساز و لجستیک انتقال برق چالش‌هایی را ایجاد می‌کنند. پیشرفت فناوری در زمینه هایی مانند تیغه های دو تکه و ساختار مدولار ، به غلبه بر چنین چالش هایی کمک می کند.

توسعه منابع بادی ممکن است سودآورترین روش استفاده از زمین نباشد.  زمین مناسب برای نصب توربین بادی باید با کاربری های جایگزین برای زمین رقابت کند که ممکن است ارزش بیشتری نسبت به تولید برق داشته باشند.

֎ آلودگی صوتی انرژی بادی

توربین ها ممکن است باعث آلودگی صوتی و بصری شوند. اگرچه نیروگاه‌های بادی در مقایسه با نیروگاه‌های معمولی تأثیر نسبتا کمی بر محیط‌زیست دارند، نگرانی در مورد سر و صدای تولید شده توسط پره‌های توربین و تأثیرات بصری بر چشم‌اندازها همچنان وجود دارد.

֎ ضرر برای حیات وحش

تجهیزات نیروگاه های بادی می توانند بر حیات وحش محلی تأثیر منفی بگذارند. برای مثال پرندگان با پرواز در پره های چرخان توربین کشته می شوند؛ هرچند بسیاری از این مشکلات از طریق توسعه فناوری یا با مکان یابی مناسب نیروگاه های بادی حل شده اند یا تا حد زیادی کاهش یافته اند  . خفاش ها نیز توسط پره های توربین کشته می شوند و تحقیقات برای توسعه و بهبود راه حل هایی برای کاهش تاثیر توربین های بادی بر این گونه ها ادامه دارد. مانند همه منابع انرژی، پروژه های بادی می توانند زیستگاهی را که در آن ساخته شده اند تغییر دهند، و این مسئله ممکن است مناسب بودن آن زیستگاه برای گونه های خاص را تحت الشعاع قرار دهد.

پیشنهاد می‌کنیم مقاله معماری سبز را مطالعه کنید.

کاربرد انرژی بادی چیست؟

• حرکت روی سطح آب: انرژی باد برای به حرکت درآوردن قایق های بادبانی در رودخانه ها و دریاها برای انتقال انسان و بار از یک مکان به مکان دیگر استفاده می شود.
• تولید انرژی الکتریکی: از طریق استفاده از توربین های بادی، انرژی جنبشی باد می تواند به انرژی مکانیکی و سپس به وسیله این انرژی، به انرژی الکتریکی تبدیل شود.
• پمپاژ آب: از انرژی بادی می توان برای استخراج آب از زمین با استفاده از پمپ های بادی استفاده کرد. این پمپ ها توربین هایی هستند که می توانند تا ششصد لیتر در ساعت پمپاژ آب را انجام دهند که این میزان آب، برای رفع نیازهای یک مزرعه کوچک کافی است.
• تولید هیدروژن تجدید پذیر: انرژی باد برای تولید جریان الکتریکی پیوسته مورد نیاز برای تولید هیدروژن تجدید پذیر استفاده می شود. این نوع هیدروژن به عنوان مثال برای تولید سوخت های مصنوعی یا سوخت های زیست محیطی استفاده می شود

چه کسی نیروی باد را اختراع کرد؟

گفته می شود اولین توربین بادی شناخته شده در اسکاتلند، انگلستان ساخته شده است. این توربین که توسط پروفسور جیمز بلیت از کالج اندرسون در گلاسکو (دانشگاه استراثکلاید کنونی) ساخته شد، 10 متر ارتفاع داشت و در ابتدا در باغ خانه تعطیلات بلیت نصب شد.

بلیت از این توربین برای شارژ باتری های ساخته شده توسط مهندس شیمی Camille Alphonse Faure استفاده کرد تا روشنایی کلبه تعطیلات خود را تامین کند. این بدان معنی بود که کلبه کوچک بی ادعای بلیت اولین خانه در جهان بود که برق خود را با انرژی بادی تامین می کرد!

بلیت پیشنهاد داد که این برق را با همسایگانش به اشتراک بگذارد، اما آنها مشکوک بودند و معتقد بودند که برق “کار شیطان” است.

از آن زمان، نحوه نگرش ما به برق بسیار تغییر کرده است (خدا را شکر!)، و ما هر روز از آن برای تامین برق خانه های خود استفاده می کنیم. ما آن الکتریسیته را از طریق استفاده از باد، خورشید، آب و گرمای تولید شده به طور طبیعی در زمین ایجاد می‌کنیم، و این منابع انرژی تجدیدپذیر و پایدار هستند که باید روی آن تمرکز کنیم تا سیاره‌ای تمیزتر ایجاد کنیم.

انرژی باد در کجا یافت می شود؟

امروزه از نیروی باد در سراسر جهان استفاده می شود. می‌توان از آن برای کارهای خاصی مانند پمپاژ آب یا آسیاب غلات، یا ژنراتوری که این انرژی را به برق تبدیل می‌کند و برق خانه‌ها، مشاغل، ساختمان‌های عمومی مانند کتابخانه‌ها، مدارس و بیمارستان‌ها را تامین می‌کند، استفاده کرد.

نیروی باد منبع انرژی را به ما ارائه می دهد که عبارتند از:

• ثابت است، زیرا باد همیشه می وزد
• تمیز است، زیرا منجر به سوزاندن سوخت های فسیلی نمی شود
• ارزان است، زیرا انرژی بادی نوسان ندارد و به شرکت های انرژی سبز اجازه می دهد قراردادهای ثابت و بلندمدت ارائه دهند.
• تقاضا برای منابع انرژی تجدیدپذیر مانند نیروی بادی در حال افزایش است و بیشتر کشورها متعهد می شوند در چند دهه آینده بی طرفی کربن را هدف قرار دهند.

سخن پایانی

انرژی بادی به عنوان یک منبع انرژی غیر متعارف، در دهه‌های گذشته بسیار حائز اهمیت بوده است. باد این ظرفیت را دارد که به عنوان یک منبع تجدیدپذیر و پایدار انرژی، به نفع انسان عمل کرده و در عین حال تاثیر بسیار کمتری بر محیط زیست نسبت به استفاده از سوخت های فسیلی داشته باشد. اگر چه استفاده از انرژی باد توسط انسان برای مواردی همچون آسیاب های بادی یا ایجاد حرکت در کشتی ها به وسیله فشار وارده بر بادبان ها، به هزاران سال قبل باز میگردد اما کاربردهای امروزی آن، انرژی باد را به عنوان سریع ترین منبع انرژی در حال رشد در جهان تبدیل کرده است. با توسعه فناوری، انرژی باد ممکن است در 10 تا 20 سال آینده به اقتصادی ترین و دوستدار محیط زیست ترین منبع برق در بسیاری از کشورها تبدیل شود.