مطالعات امکان‌سنجی احداث نیروگاه بادی

مطالعه امکان سنجی اولین گام در احداث مزارع بادی است که هدف نهایی آن ارزیابی امکان پذیر بودن تاسیس یک نیروگاه بادی به لحاظ فنی، اقتصادی، زیر ساخت های مورد نیاز و غیره در یک سایت مشخص و استفاده از توربین‌های معین می‌باشد. برآورد انرژی تولید سالیانه نیروگاه، چگونگی اتصال به شبکه سراسری یا محلی و مشخصات شبکه از مواردی می‌باشد که باید در گزارش امکان سنجی دقیقا مشخص گردد.

الف – برآورد انرژی تولیدی سالیانه نیروگاه

بدلیل تاثیر عوامل متعدد پیچیده بر میزان وزش باد، برآورد انرژی تولیدی سالیانه نیروگاه که قویا با سرعت و جهت وزش باد رابطه دارد، نیازمند محاسبات پیچیده و خاص خود می‌باشد. در نتیجه به منظور برآورد انرژی تولیدی از نرم افزارهای متداول نظیر WindFarmer, WindPro,GH, Wasp و سایر نرم افزارهای معتبر استفاده می‌گردد.

ب- مطالعات احداث

  • بررسی منطقه از نظر وضعیت راه ها و محدودیت ترافیکی
  • بررسی منطقه از نظر وضعیت و امکان اتصال به شبکه و محدودیت ظرفیت شبکه که باید قبل از هر اقدامی جهت انجام مطالعات امکان سنجی از وزارت نیرو استعلام گردد.
  • مطالعه منطقه از نظر نداشتن منع قانونی، زیست محیطی، فرهنگی و غیره
  • مطالعه منطقه از نظر زلزله خیزی و خاک شناسی.

ج- بررسی های اقتصادی

  • مطالعه هزینه های احداث
  • برآورد هزینه های عمرانی شامل : هزینه های زمین مورد نیاز، آماده سازی راه، آماده سازی زمین، احداث فونداسیون توربین و هزینه نصب تجهیزات مکانیکی
  • برآورد هزینه عملیات برقی شامل : هزینه اتصال به شبکه و هزینه نصب تجهیزات الکتریکی
  • برآورد هزینه توربین و هزینه حمل و نقل به سایت
  • برآورد هزینه های خدمات مهندسی
  • برآورد هزینه های متفرقه احداث
  • برآورد هزینه های بهره برداری و تعمیر و نگهداری (بصورت متغیر و ثابت)
  • برآورد هزینه های خارجی ناشی از عوامل پیش بینی نشده شامل: خاموشی خارج از برنامه و حوادث طبیعی
  • برآورد نرخ تنزیل و نرخ تورم
  • برآورد درآمد حاصل از فروش برق و برآورد قیمت فروش
  • محاسبات تامین بودجه از طریق اخذ وام شامل : برآورد میزان پرداخت سود و بهره
  • محاسبات میزان برگشت سرمایه و مدت زمان برگشت سرمایه
  • محاسبات عدم قطعیت هزینه ها

د- روند مطالعات امکان سنجی مزارع بادی

مطالعات امکان سنجی فنی مزارع بادی بطور کلی شامل دو موضوع اصلی زیر است :

  • انتخاب سایت مناسب برای مزرعه بادی
  • انتخاب مدل (یا مدل های) مناسب توربین بادی

وضعیت موضعی باد و ارزیابی سایت :

بطور کلی شرایط محیطی از طریق سه عامل زیر روی شرایط باد در سایت تاثیر می گذارد :

  • موانع
  • زبری سطح
  • اروگرافی (وضعیت پستی و بلندی)

در شکل تاثیر یک مانع منفرد به ارتفاع H روی جریان باد نشان داده شده است. چنانچه مشاهده می‌شود این مانع طولی به اندازه ۲۰H از مسیر خود را به لحاظ وضعیت باد دچار آشفتگی می‌سازد. همچنین باید توجه داشت که در صورت استفاده از توربین بادی در محل، این توربین باید دارای حداقل ۲۰H فاصله از مانع بوده و لبه پایینی پره توربین باید دارای ارتفاع سه برابر ارتفاع مانع باشد.

introduction-to-wind-energy-ecogeek-03

در شکل زیر نیز تاثیر چند مانع پشت سرهم ( مثلا ردیفی از درختان ) بروی پروفیل باد نشان داده شده است.

introduction-to-wind-energy-ecogeek-04

همچنین تاثیر اروگرافی زمین (به صورت یک تپه) روی خطوط جریان باد قابل مشاهده است.

introduction-to-wind-energy-ecogeek-05

شاخصه هایی از جریان باد که در یک سایت خاص دارای اهمیت هستند عبارتند از :

  • پروفیل باد
  • سرعت متوسط باد
  • توزیع سرعت باد
  • توزیع جهت باد
  • الگوی روزانه تداوم سرعت باد
  • الگوی سالانه سرعت باد

مکان مولد بادی باید علاوه بر موقعیت مناسب از نظر بادخیز بودن به گونه ای انتخاب گردد که بالاترین بهره اقتصادی و کمترین تاثیر تخریبی بر روی محیط اطراف (عدم نیاز به تغییر شرایط موجود در منطقه و تجهیزات پیچیده) را دارا باشد. بنابراین منطقه و ساختار آن نقش بسیار مهم و اساسی در عملکرد بهینه مولد بادی خواهد داشت.

بدیهی است مکان نصب مولد بادی باید دارای سرعت متوسط بالا و تداوم مناسب وزش باد باشد. از این رو بررسی سرعت و سایر پارامترهای باد، اولین و مهمترین گام در ارزیابی استعداد یک منطقه برای نصب نیروگاه‌های بادی محسوب می‌شود. برای انتخاب سایت مناسب جهت نصب توربین‌های بادی مراحل زیر به عنوان مطالعات امکان‌سنجی انجام می‌گیرد :

  • تعیین پتانسیل تخمینی باد
  • تعیین نوع تملک زمین
  • نزدیکی به خطور انتقال و وضعیت شبکه (توان اتصال کوتاه، کیفیت خطوط انتقال)
  • دسترسی به جاده ها
  • شرایط اقلیمی
  • سایر عوامل (بررسی زلزله خیزی منطقه، بررسی میزان ذرات معلق در هوا)

مطالعات مربوط به باد منطقه شامل موارد ذیل می‌گردد:

  • اطلاعات توپوگرافی منطقه
  • نصب دکل هواشناسی
  • جمع آوری اطلاعات باد حداقل به مدت یکسال
  • گزارش کیفی هواشناسی
  • بررسی یکنواختی باد

پس از بررسی های مذکور در خصوص انتخاب سایت مناسب، انتخاب مدل یا مدل های مناسب توربین بادی مورد مطالعه قرار می‌گیرد که شامل:

  • برآورد توان خروجی نیروگاه که عمدتا به کمک نرم افزارهای کامپیوتری انجام می‌گیرد.
  • انتخاب ارتفاع مناسب هاب
  • بررسی ضریب توان، توان حداکثر، و همچنین اثرات توربین بر روی شبکه
  • کنترل صدای ناشی از توربین
  • ضریب دسترسی فنی
  • اقتصادی بودن احداث نیروگاه در کاهش مدت زمان برگشت سرمایه
  • انتخاب نوع و تعداد توربین‌های قابل نصب

 

 نحوه آرایش توربین های بادی

برای تولید برق به مقدار زیاد که بتواند شبکه سراسری برق را تغذیه نماید نیاز به ایجاد مزرعه یا پارک توربین‌های بادیست که از مجموعه ای از توربین‌های بادی تشکیل شده و اصطلاحا نیروگاه بادی گفته می‌شود. با بهره برداری از تعداد بیشتری از توربین‌های بادی میزان جریان برق تولیدی افزایش یافته و در نتیجه ظرفیت های بالایی در حد چند مگاوات ایجاد می‌شود. بدین طریق می توان برق تولیدی را از نظر اقتصادی با نیروگاه های متداول قابل رقابت و عملکرد نیروگاه و هزینه های نگهداری آن را به صرفه و بهینه نمود. تعداد توربین‌های بادی که یک مجتمع نیروگاهی را تشکیل می دهند در عمل متفاوت است و در استحصال جریان برق از توربین‌های بادی مسائل متعدد از جمله کیفیت برق علاوه بر کمیت ان نیز برای مهندسین صنعت برق که با این موضوعات سرو کار دارند اهمیت دارد. برق تولیدی می بایست با کیفیت قاب قبول وارد شبکه شود و در دراز مدت بازدهی خوبی داشته باشد. از دیگر مسائل، فاصله بهینه بین توربین‌های نصب شده و نحوه آرایش آنها می‌باشد تا از زمین و باد موجود منطقه حداکثر استفاده شده و در حوالی نیروگاه آلودگی های زیست محیطی نظیر آلودگی صوتی ایجاد نشود.

توربین‌های بادی با توجه به مورفولوژی (فرم یا شکل مکانی) منطقه با فواصل مشخص نزدیک یکدیگر و در شکل متقارن و مناسب (منظره متناسب با طبیعت) طوری نصب می شوند که در اغلب اوقات در جهت وزش باد غالب منطقه باشند و بیشترین انرژی را از باد بگیرند و نیاز چندانی هم به چرخش مکرر ناسل توربین نباشد.

در مواردی که بیش از یک ردیف توربین نصب می‌شود معلوم است که جریان باد بعد از عبور از یک توربین به توربین دیگری می وزد و مقدار سرعت و انرژی آن اندکی کاهش می یابد که بیشتر بدلیل چرخشی شدن توده ها پس از عبور از توربین‌ها می‌باشد که به سرعت توربولانس و شکل ناهمواریها و… منطقه بستگی دارد.

introduction-to-wind-energy-ecogeek-06

چنانکه از نظر زمین موجود و در دسترس بودن محدودیتی وجود داشته باشد بهتر است از توربین‌هایی با ظرفیت بالا استفاده نموده و فواصل آنها را به حد محاسبه شده و معقولی از یکدیگر انتخاب نماییم.

جریان باد بعد از عبور از توربین‌های ردیف اول به توربین‌های ردیف دوم و سوم و… برخورد می‌کند که هر بار نیز با نقصان انرژی و کاهش تراکم بین مولکول های هوای در حال حرکت توام می‌باشد. مسلم است که توربین‌های ردیفهای دوم و سوم و… با اندکی کاهش در برق تولیدی مواجه هستند.

در ضمن بر اساس یک قاعده تجربی فاصله میان توربین‌های بادی در مزارع باد در صورتی که در جهت باد غالب باشند بین ۵ الی ۷ برابر قطر روتور و اگر عمود بر جهت باد غالب باشند بین ۳ الی ۵ برابر قطر روتور خواهد بود.

برگه‌ها : 1 2 3 4 5 6 7