موضوع: توربین گاز
-1 تاریخچه توربین گاز
از حدود 70 سال قبل توربین های گازی جهت تولید برق مورد استفاده قرار می گرفته اند، اما در بیست سال اخیر تولید این نوع توربین ها بیست برابر افزایش یافته است.
اولین طرح توربین گازی مشابه توربین های گازی امروزی در سال 1791 به وسیله «جان پایر» پایه گذاری شد که پس از مطالعات زیادی بالاخره در اوایل قرن بیستم اولین توربین گازی که از یک توربین چند طبقه عکس العملی و یک کمپرسور محوری چندطبقه تشکیل شده بود، تولید گردید.
اولین دستگاه توربین گازی در سال 1933 در یک کارخانه فولادریزی در کشور آلمان مورد بهره برداری قرار گرفت و آخرین توربین گازی با قدرت 2/212 مگاوات در فرانسه نصب و مورد بهره برداری می گردد. [1]
در صنعت برق ایران اولین توربین گازی در سال 1343 در نیروگاه شهر فیروزه (طرشت) مورد استفاده قرار گرفته است که شامل دو دستگاه بوده و هر کدام 5/12 مگاوات قدرت داشته است. در حال حاضر کوچکترین توربین گازی موجود در ایران توربین گاز سیار «کاتلزبرگ» با قدرت اسمی یک مگاوات و بزرگترین آن توربین گازی 49-7 شرکت زیمنس با قدرت 150 مگاوات می باشد. [1]
1-2- نقش توربین گاز در صنعت برق
توربین های گاز جدا از تولید برق به خاطر خصوصیات ویژه ای که دارند می تواند در موارد دیگری مثل موتورهای جت در هواپیماها برای تأمین نیروی محرکه هواپیما و نیروی جلوبرندگی به کار رود یا مثلاً جهت به گردش درآوردن یک پمپ قوی به کار رود.
اما چون بحث ما پیرامون توربین های گازی است که در صنعت برق وجود دارد. لذا مطالب خود را بر اساس همین موضوع پیگیری می کنیم.
با توجه به آمار و ارقام مشخص می شود که میزان مصرف برق در ساعات مختلف شبانه روز متفاوت است مثلاً در بعضی از ساعات شبانه روز (فاصله ساعت 10:00 تا 12:00 صبح و از تاریک شدن هوا به مدت تقریباً دو ساعت در شب) مصرف برق خیلی زیاد است و به میزان حداکثر خود می رسد (پیک بار) و در بعضی ساعات مثل ساعات بین نیمه شب تا بامداد مصرف برق خیلی پایین است و در بقیه اوقات یک مقدار متعادل را دارد.
تعداد صفحات:123
تبدیل انرژی باد به انرژی مکانیکی و سپس انرژی الکتریکی در توربین های بادی انجام می شود . توربین های بادی در اندازه های مختلف با اجزای مختلف و ویژگی های متفاوت با توجه به شرایط محیط و میزان نیاز تولید توان الکتریکی ساخته می شوند ،این توربین ها از پره ها با قطر روتور چندین متر تا حدود ۱۰۰ متر برای تولید توان های چندین کیلووات تا ۲۰۰۰ کیلووات مورد استفاده قرار می گیرند علاوه بر تولید توان الکتریکی از توربین های بادی برای پمپاژ آب نیز استفاده می شود.
انرژی باد یکی از صورت های منابع انرژی تجدید پذیر است که با توجه به ویژگی مشترک انرژی های تجدید پذیر به صورت گسترده با تمرکز کم ( چگالی کم ) در اختیار بشر قرار گرفته استنوعی از انرژی خورشید است که بر اثر اختلاف دمای بین دو ناحیه تولید می شود: ناحیه سرد پر فشار و ناحیه گرم کم فشار است .
طی سالهای اخیر تولید برق به وسیله توربینهای بادی افزایش پیدا کرده است. توربینهای جدید به صورتهای متفاوت متصل به شبکه و یا منفعل از شبکه و به صورت تولید پراکنده در سیستمهای قدرت مورد استفاده قرار می گیرند.
در این پروژه در مورد انواع توربین ها و مکانیزم عملکرد و طراحی آنها توضیح داده شده است . همچنین در مورد حفاظت توربین ها و کنترل توان نیروگاه ها توسط توربین ها به مواردی اشاره شده است.کشور ایران از هر طرف با کوههای مرتفعـی محـصور گـشته اسـت. ایـران بـا موقعیـت جغرافیایی که دارد در آسیا بین شرق و غرب و نـواحی گـرم جنـوب و معتـدل شـمالی واقـع شده است ودر مسیر جریانهـای عمـده هـوایی بـین آسـیا ، اروپـا ، افریقـا ، اقیـانوس هنـد و ?اقیانوس اطلس قرار گرفته است . همین امر باعث پیشرفت سریع در استفاده از نیروگاه بادی خواهد شد.
فهرست مطالب
فصل اول :
۱-۱تاریخچه
۱-۲تجربهایرانیان
۱-۳تجربهآمریکاییها
۱-۴تجربهدانمارکیها
۱-۵تجربهفرانسویها
۱-۶تجربهروسها
۱-۷تجربههلندیها
۱-۸تجربهانگلیسیها
۱-۹تجربهآلمانیها
۱-۱۰کلیاتیدربارهانرژیباد
۱-۱۱منبعانرژیبادی
۱-۱۲باد
۱-۱۳انواعبادها
۱-۱۳جدول بوفورت
۱-۱۴تغییراتسرعتباد
۱-۱۵مزایای استفاده از توربینهای بادی
۱-۱۶رشد ظرفیت توربینهای بادی تا پایان سال ۲۰۰۴
فصل دوم :
۲- ۱ توربین بادی
۲-۲ توربینهای بادی چگونه کار می کنند ؟
۲-۳تقسیمبندیتوربینهایبادی
۲-۴ دونوعتوربینبادیفوقازقسمتهایزیرتشکیلشده اند
۲-۵ ساختمان توربین بادی
۲-۶ انواع توربین های بادی
۲-۷ مفاهیم کنترل توان
۲-۸ انواع ژنراتورهای مدرن
۲-۹ ژنراتورهای آسنکرون (القایی)
۲-۱۰ ژنراتور سنکرون
۲-۱۱ توربین های مختلف با کاربرد های مختلف
۲-۱۲ برق بادی در مقیاسهای کوچک
فصل سوم :
۳-۱ توربینبادیچگونهکارمیکند
۳-۲ تغییرپذیری باد و قدرت توربین
۳-۳ تعیین محل توربینهای بادی
۳-۴ نصب توربینها نزدیک ساحل
۳-۵ نصب توربینها دور از ساحل
۳-۶ توربینهای هوائی (معلق در هوا)
۳-۷ نیروگاههای بادی کوچک
۳-۸ رشد و روند هزینه
۳-۹ ذخیره انرژی
۳-۱۰ اکولوژی(شناخت محیط زیست)و آلودگی تولید گازCo2وآلودگیمحیطزیست
۳-۱۱ تأثیر نیروگاههای بادی در حیات وحش
۳-۱۲ اجزاءاصلیتوربینهایبادی
۳-۱۳ واحد تولید کاور و نوزکن
۳-۱۴ ساختمانپرههایتوربینبادی
۳-۱۵ تنظیمدورتوربینهایبادی
۳-۱۶ قراردادنتوربیندرجهتباد
۳-۱۸ ترانسفورماتورها
۳-۱۹ تنظیمکنندههایولتاژ
فصل چهارم :
۴-۱ خ?صه
۴-۲ مقدمه
۴-۳ آس?بهایمستق?موغ?رمستق?م
فصل پنجم :
۵-۱ خ?صه?
۵-۲مقدمه
۵-۴ قدرتتورب?نبادی
۵-۵ مدلر?اض?ژنراتورآسنکرونمتصلبهشبکه
۵-۶ ا?دهاصل?ز?رس ستمکنترل
۵-۷ مطالعاتعددی
۵-۸ نت?جهگ?ری
فصل ششم :
۶-۱ موقعیتجغرافیاییایران
۶-۲ بادهایایران
۶-۳ خ?صهدومطالعهبرایتعیینمحلنصبتوربینبادی
۶-۴ توسعهتوربینهایبادیدرجهان
۶-۵ نیروگاهعظیمبادیبهقدرت KW2500
۶-۶ پروژههایباد
۶-۷ طراحی،ساختونصبتوربینبادی۱۰کیلوواتسهندتبریز
۶-۸ نیروگاهبادیبینالود ; اولینمزرعهبادیدرایران???
۶-۹ آمار ظرفیت نصب توربینهای بادی در ایران
فصل هفتم:
۷-۱ شبیه سازی پروژه در نرم افزار Digsilent و
مراجع
عملکرد توربین های بادی برای تولید برق
86 صفحه فایل ورد - تحقیقی کامل و جانع در مورد توربین های بادی و تولید برق
payannameht@gmail.com
انرژی تجدید پذیر
توسعه و گسترش انرژی های تجدیدپذیر باعث کمک به تحقق اهداف توسعه اقتصادی، اجتماعی و زیست محیطی کشور می شود که از عوامل اساسی در رسیدن به توسعه پایدار در هر کشوری هستند.
نیاز روزافزون به انرژی کمبود سوخت های فسیلی، آلودگی محیط زیست، گرم شدن کره زمین، ریزش باران های اسیدی و بالا رفتن قیمت نفت از عواملی هستند که استفاده از انرژی های نو را در سطح جهان مطرح نموده اند.
استراتژی اکثر کشورهای جهان، تنوع بخشیدن به منابع انرژی خود و عدم تکیه صرف بر منبع نفت می باشد. بحران نفت دنیا در دهه 70 میلادی و نیز بحران آلودگی محیط زیست، کشورهای صنعتی را به استفاده از سایر منابع انرژی واداشت که در این میان انرژی هسته ای و انرژی های تجدید پذیر بیشتر مورد توجه و توسعه قرار گرفت.
انرژی های نو مانند باد و خورشید با دارا بودن مزایایی چون عدم آلودگی محیط یست، و رایگان بودن، سهم زیادی را در آینده تولید انرژی در دنیا خواهند داشت. در میان منابع انرژی های تجدید پذیر نیز انرژی باد اقتصدی تر و کاربردی تر جلوه کرد و لذا توربین های بادی تولید الکتریسیته رشد سریع تری را نسبت به دیگر منابع انرژی نو داراست.
از دلایل این رشد سریع به راندمان بالا، توان بالای تولید برق، سهولت نصب و قیمت مناسب توربین های بادی می توان اشاره نمود و در نتیجه توسعه بهره گیری از توربین های بادی اجتناب ناپذیر شد.
انرژی های تجدیدپذیر ساختار انرژی متفاوتی نسبت به تکنولوژی های تولید انرژی متعارف دارند، چرا که فرآیند توسعه در انرژی های تجدیدپذیر دارای هزینه های سرمایه گذاری اولیه بالایی بوده و در مقابل هزینه تعمیر و نگهداری در آنها پایین است، ولی در روش های تولید انرژی از منابع متعارف، هزینه های سرمایه گذاری اولیه پایین است.
مطابق برآوردهای کارشناسان به کارگیری انرژیهای تجدیدپذیر می تواند منجر به کاهش انتشار گاز دی اکسیدکربن به میزان 220 تا 560 مگاتن در فاصله زمانی 2010 تا 2050 میلادی باشد و با این وجود نقش انرژیهای تجدیدپذیردر کاهش گازهای گلخانهای بسیار مهمتر از انرژی هستهای، گاز طبیعی ارزیابی می شود.
مزایای متفاوتی برای توسعه کاربرد انواع انرژی های تجدیدپذیر در کشور می توان متصور بود که عموما وابسته به شرایط محلی، ویژگی منابع جایگزین و نگرانی های اجتماعی است. از مزایای کاربرد انرژی تجدیدپذیر می توان به این موارد اشاره کرد.افزایش امنیت عرضه انرژی،کاهش میزان گرمایش جهانی،تحریک رشد اقتصادی،ایجاد اشتغال،افزایش میزان در آمد سرانه،افزایش عدالت اجتماعی وحفاظت محیط زیست در تمام زمینه ها.بهره برداری از انرژی های تجدیدپذیر همچنین باعث افزایش دسترسی به منابع انرژی پایدار و مطمئن برای مناطق روستایی و کمتر توسعه یافته می شوند. لذا در توسعه انرژی های تجدیدپذیر، لازم است بیشتر به دیدگاه توسعه ای این انرژی ها توجه کرد نه با دیدگاه های اقتصادی محض.
از سوی دیگر، پیش بینی می شود روند استفاده از انرژی های تجدید پذیر دردنیا با یشرفتهای فنآوری و کاهش هزینههای اضافی شتاب بیشتری گیرد و بر این اساس، انرژی بادی به تنهایی می تواند بیش از 100 درصد از تقاضای جهانی انرژی در آینده را پاسخگو باشد و انرژی خورشیدی نیز قادر به تولید انرژی به میزان چندین برابر بیش از نیاز دنیا باشد.
موضوع دیگری که باید به آن توجه داشت افزایش نگاهها در سطح جهان به سمت انرژی های نو، پس از وقوع زلزله اخیر در ژاپن و آسیب دیدن نیروگاه هستهای فوکوشیما در این کشور و اثرات منفی ناشی از آن است، امری که نقش این نوع از انرژیها را بعنوان یک انرژی مطمئن و ایمن آشکارتر ساخته است، ضمن آنکه در آینده نیروگاه های فسیلی به علت مالیات بالایی که بر اثر آلودگی هوا به آنها تعلق خواهد گرفت، صرفه اقتصادی خود را تا حدی از دست داده و انرژی های خورشیدی و بادی مقرون به صرفه تر خواهد شد.
انرژی های تجدیدپذیر، تمیز (پاک)، فراوان و قابل اعتماد بوده و در صورتی که به طور صحیح توسعه پیدا کنند می توانند به عنوان منابع انرژی پایدار نقش مهمی در رسیدن به اهداف توسعه پایدار کشورها بازی کنند.
کاربردهای انرژی های تجدیدپذیر به ۲ گروه اصلی تقسیم می شود که شامل کاربردهای نیروگاهی برای تولید برق، کاربردهای غیر نیروگاهی به منظور تولید حرارت و سرمایش است.
مزایای توسعه انرژی های تجدید پذیر
حفظ و ادامه شرایط فعلی زندگی در جامعه بشری در آینده بدون توجه به عرضه انرژی به قیمت مناسب امکان پذیر نیست. اثرات زیست محیطی وابسته به هر تولید انرژی در نرخ فعلی به سمت شرایط غیرقابل قبول پیش می رود و اثرات زیست محیطی زیانبار به شکل وسیعی در حال گسترش هستند. استفاده از سوخت های فسیلی در فرم های مختلفی همچون زغال سنگ، نفت و گاز، حجم قابل ملاحظه ای از اکسیدهای کربن و گازهای آلاینده دیگر را وارد محیط زیست می کند که باعث ایجاد اثرات زیانباری همانند باران های اسیدی، گرمایش جهانی و... می شود.
انرژی های تجدیدپذیر به عنوان یک منبع انرژی پاک و عاری از هرگونه آلودگی زیست محیطی می توانند نقش مهمی در کاهش انتشار گازهای آلاینده همچون دی اکسیدکربن ...
فهرست مطالب
فصل1 انرژی های تجدید پذیر و باد
انرژی تجدید پذیر 7
مزایای توسعه انرژی های تجدید پذیر 9
منبع انرژی قابل اطمینان 10
تولید برق با قیمت پایدار 10
تنوع بخشی به سبد انرژی کشور 10
منبع تولید برق پاک 11
رسیدن به اهداف برنامه چهارم توسعه 11
پتانسیل توسعه اقتصادی 11
ایجاد اشتغال 12
ضرورت انتقال تکنولوژی 12
فناوری هیدروژن و زیست توده 13
انرژی خورشیدی 14
انرژی باد 15
انرژی زمین-گرمایی 16
باد 18
تاریخچه باد 19
انرژی باد 21
بهره برداری از برق بادی23
بررسی اقتصادی استفاده از انرژی باد27
آینده انرژی باد در ایران28
فصل2مفاهیم اولیه ی توربین بادی
توربین های بادی 30
ترتیب اجزا اصلی توربین بادی 31
محدودیت های ادواری و نفوذ 32
یک طرح ساده 35
توان پتانسیل توربین36
"ضریب ظرفیت" چیست؟37
مفاهیم کنترل توان38
فصل3 انواع توربین بادی
توربین های بادی مدرن به دو شاخه اصلی تقسیم می شوند 40
توربین های با محور چرخش افقی 40
توربین های بادی با محور چرخشی عمودی 41
توربین بادی نوع داریوس 42
توربین بادی ساونیوس 42
توربین های بادی با سرعت ثابت 43
توربین های بادی با سرعت متغیر 44
فصل4ساختار توربین بادی
پارامترهای هندسی بال 46
مشخص کردن نیروهای آیرو دینامیکی 47
نظریه های آیرودینامیک 48
نظریه ی حرکت محور 49
طراحی رتور 52
عملکرد رتور 53
نیروهای وارد بر پره 54
بارهای گرانشی 54
نیروی گریز از مرکز 54
گشتاور در توربین های سرعت ثابت 55
واکنش دینامیکی تیغه و برج 55
حرکت دینامیکی برج 57
جعبه دنده 57
ترمز های ایمنی و بارهای ناشی از آن 58
مقایسه توربین های بادی گیربکس دار و بدون گیربکس 59
توربین های بدون گیربکس59
توربین های با گیربکس 60
نویز در توربین بادی 60
انواع صدای تولیدی در توربین بادی 61
روشهای کاهش نویز در توربین بادی 65
مکانیزم توربین های بادی 66
انواع ژنراتور های مدرن 68
کارکرد و نگهداری و تعمیرات 70
فصل5کاربردهای مختلف توربین بادی
توربین های بادی و تکنولوژی دریائی 71
نیروگاههای بادی کوچک 75
اشکال گوناگون توربین بادی 77
فصل6آثار زیست محیطی
انتشار CO2 و آلودگی 83
تاثیرات بوم شناختی 83
استفاده از زمین 84
آثار بر روی حیات وحش 84
منابع85