کومین زاد یدک

مقالات

سیستم‌های بادی

پس از شروع انقلاب صنعتی و اختراع ماشین آلات صنعتی، فعالیت‌های کشاورزی و صنعتی رواج بیشتری پیدا کرد و در نتیجه سوخت‌های فسیلی بیش از اندازه مورد استفاده قرار گرفتند. این امر سبب افزایش گازهای گلخانه‌ای نظیر کربن دی اکسید در جو و گرمایش جهانی شد که در حال حاضر این پدیده به یکی از مشکلات حائز اهمیت جامعه بشری تبدیل شده است.

امروزه برای کاهش استفاده از سوخت‌های فسیلی به استفاده از انرژی‌های تجدیدپذیر روی آورده شده است. یکی از منابع تجدیدپذیر که امروزه بسیار مورد توجه قرار گرفته است، منبع باد است.

از انرژی باد به وسیله توربین بادی می‌توان برق تولید نمود. با به چرخش در آمدن توربین بادی، انرژی توسط توربین به ژنراتور انتقال یافته و باعث به چرخش درآمدن آن و در نتیجه تولید برق AC می شود. برق تولیدی حاصل از توربین بادی معروف به AC کثیف میباشد. زیرا، با توجه به نوسان در وزش باد، برق تولید شده در توربین بادی از نظر فرکانس و ولتاژ برای استفاده نامناسب است. برای حل این مشکل، برق تولیدی توربین بادی به برق DC  تبدیل می‌شود. این عمل توسط کنترلر بادی انجام می‌پذیرد.

از طرفی برق مورد نیاز مصرف در ایران معمولاً به صورت برق AC، (230)220ولت و 50 هرتز تک فاز یا (400) 380 ولت 50 هرتز سه فاز می‌باشد. بنابراین، برای استفاده از انرژی بادی به صورت برق مصرفی مناسب، باید از تجهیزاتی از جمله توربین بادی، کنترلر بادی و ... استفاده شود که به مجموعه این تجهیزات سیستم بادی گفته می‌شود.

سیستم‌های بادی به دو صورت مستقل از شبکه (Off-Grid) و یا متصل به شبکه (On-Grid) نصب می‌شوند.

سیستم‌های تولید برق مستقل از شبکه (Off-Grid)، به منظور استفاده در مناطق بدون دسترسی به شبکه برق رسانی طراحی شده‌اند. سیستم‌های بادی مستقل از شبکه به وسیله توربین باد، انرژی بادی را به برق تبدیل می‌کند. از طرفی شدت وزش باد و در نتیجه انرژی ورودی به سیستم بادی نیز ثابت نیست. به همین علت، انرژی بادی را برای مواقع کمبود انرژی باد، به صورت DC در باتری ذخیره میگردد.

اگرچه ولتاژ DC برای مصرف کننده‌های DC قابل استفاده است؛ اما، مصرف کننده‌ها عمدتاً با ولتاژ 220 ولت 50 هرتز تک فاز کار می‌کنند. تبدیل برق DC به برق AC، توسط اینورتر انجام می‌گیرد اینورتر مورد استفاده در سیستم‌های Off-Grid، باید از نوع مستقل از شبکه باشند.

در صورت بروز هر گونه مشکل در نحوه اتصال کابل‌ها، امکان اتصال کوتاه، عبور جریان زیاد، سوختن کابل‌ها و... وجود دارد که منجر به آتش سوزی یا آسیب رسیدن به قطعات خواهد شد. برای جلوگیری از این حوادث، سر راه کابل‌های اصلی فیوز قرار داده می‌شود. هنگام عبور جریان بیش از اندازه از کابل، فیوز مدار را قطع کرده و مانع از آسیب دیدگی قطعات و کابل‌ها خواهد شد.

شکل زیر، شماتیک ساده‌ای از نحوه اتصالات سیستم بادی مستقل از شبکه می‌باشد.

 

 شکل1: شماتیک نحوه اتصال سیستم بادی مستقل از شبکه

 

نوع دیگری از سیستم‌های تولید برق، سیستمهای متصل به شبکه (On-Grid) است. در این سیستم‌ها، برق تولیدی با شبکه برق رسانی شهری، موازی و به آن تزریق می‌شود. یکی از نکات حائز اهمیت در سیستم‌های On-Gridآن است که برق تولیدی، با نرخ‌های تعیین شده توسط سازمان انرژی‌های نو ایران (سانا) به دولت فروخته می‌شود.

در سیستم‌های بادی متصل به شبکه، ابتدا کنترلر بادی، برق AC کثیف تولید شده توسط توربین بادی را به DC تبدیل می‌کند. برای اتصال به شبکه برق رسانی باید از اینورترهای On-Grid استفاده نمود تا از نظر فرکانس، ولتاژ و تعداد فاز با شبکه برق رسانی یکسان شود. اینورترهای متصل به شبکه از نظر ورودی با ولتاژ بالاتر و محدوده بزرگتری کار می‌کنند و خروجی آن ها (230) 220 ولت 50-60 هرتز تک فاز یا (400) 380ولت 50-60 هرتز سه فاز می­باشد.

برای اتصال برق خروجی اینورترهای On-Grid به شبکه برق سراسری، لازم است اینورتر خود را با شبکه منطبق کند. در غیر این صورت، باعث به وجود آمدن اختلاف پتانسیل الکتریکی با شبکه و در نتیجه اتصال کوتاه و خسارت خواهد شد. بنابراین، نمونه­ای از برق شبکه به اینورتر وارد شده و برق خروجی از اینورتر با این نمونه از شبکه تطبیق پیدا می‌کند. این برق از طریق همان کابل، راهی تابلو توزیع و سپس شبکه برق سراسری شده و از شبکه به مصرف کننده­ انتقال داده می­شود.

در صورت قطع برق ورودی به اینورترهای On-Grid، تولید آن متوقف خواهد شد. زیرا، نمونه‌ای از برق شبکه که اینورتر خود را با آن انطباق داده است، از بین می‌رود. علاوه بر این،هنگام خرابی شبکه و قطع برق، تولید اینورتر، می­تواند برای تعمیرکار خطر و آسیب دیدگی ایجاد کند.

برق خروجی از اینورترهای On-Grid، به تابلوی توزیع برق متصل می‌شود. تابلوی توزیع بخش اتصال سیستم به شبکه برق رسانی سراسری و مصرف کننده­ها می­باشد در تابلو توزیع، تجهیزاتی مانند فیوز، چراغ نمایشگر، کلیدهای قطع کننده و کنتورها نیز برای حفاظت، اندازه‌گیری میزان تولید و مصرف و قطع و وصل تجهیزات قرار می‌گیرد.

شکل زیر، شماتیک ساده‌ای از نحوه اتصالات سیستم بادی متصل به شبکه می‌باشد.

 

 

شکل2: شماتیک نحوه اتصال سیستم بادی مستقل از شبکه

 

در سیستم‌های بادی، برای جلوگیری از شارژ بیش از حد باتری، آسیب داخلی سیستم، چرخش سریع توربین باد و ... از یک مصرف‌کننده مقاوتی به نام Dump Load استفاده می‌شود. این مصرف‌کننده به کنترلر وصل می‌شود و در صورت تولید اضافه توربین بادی، انرژی اضافه را در خود به صورت گرما تلف می‌کند. این دستگاه باید در فضای باز نصب شود زیرا، دمای آن بالا می‌رود.

در سیستم­های تولید برق مانند سیستم­های بادی، از تجهیزاتی برای گزارش وضعیت استفاده می­شود. این تجهیزات قابلیت آن را دارند تا میزان تولید، مصرف ولتاژ ورودی، سرعت باد، دما و ... را در لحظه نشان دهند یا در حافظه خود ذخیره کنند. علاوه بر این می­توان آن را به اینترنت وصل نمود و به صورت آنلاین این اطلاعات را مشاهده نمود یا گزارش گرفت.

برای ارزیابی مکان مورد نظر برای نصب سیستم‌های بادی و ... ، از تجهیزاتی نظیر سنسور باد و سنسورباکس، وب باکس استفاده می‌شود. این تجهیزات مدتی قبل در آن مکان نصب و اطلاعات آن دریافت و بررسی میشود. که به مجموعه این تجهیزات، ایستگاه هواشناسی گفته می‌شود. این مکان‌ها می‌توانند روی خشکی یا روی آب باشند.

به نیروگاه‌های ساخته شده روی خشکی مزرعه بادی زمینی و به نیروگاه‌های ساخته شده روی دریا مزرعه بادی دریایی گفته می‌شود.

امروزه در کشورهای پیشرفته جهان، از انرژی بادی برای تولید بخشی از برق کشور خود استفاده می‌شود. به طوری که تا پایان سال 2015 در اروپا 142 گیگاوات مزرعه بادی ساخته شده که حدوداً 131 گیگاوات روی خشکی و 11 گیگاوات روی دریا ساخته شده است.1

منبع: [1]
نویسنده: امیرستار هنردوست

 

 

دیدگاه ها

در اين بخش نظری ثبت نشده است.

دیدگاه خود را بنویسید