بیا تو پروژه

چکيده

مقدمه..................................................................................................................................................................1

فصل اول: انـرژي

بحران انرژی در جهان............................................................................................................................... 4

1-2 - مصرف انرژی...........................................................................................................................................4

1-3- آمار ظرفیت نصب توربین های بادی در دنیا................................................................................................5

فصل دوم:انرژي باد و مشخصه هاي آن

مقدمه................................................................................................................................................................10

2-1 - ‏تار یخچه استفاده از انرژی باد .................................................................................................................10

 2-2 - ‏منبع انرژی بادی ....................................................................................................................................10

 2-3- مفهوم باد ...............................................................................................................................................12

 2-3-1- انواع بادها ..........................................................................................................................................13

2-3-2- طبقه بندی بادها بر اساس میزان نیرو .....................................................................................................14

2-3-3- تغییرات سرعت باد ..............................................................................................................................15

2-4- طراحی میادین باد خیز .............................................................................................................................15

2-5-  ‏نتایج محاسبات و مطالعات علمی ............................................................................................................16

فصل سوم:شاخص هاي مهم نيروگاه بادي

مقدمه................................................................................................................................................................18

3-1-  ‏مزایای نیروگاههای بادی ........................................................................................................................18

‏3-1-1-  قیمت پایین توریبنهای برق بادی در مقایسه با دیگر صور انرژیهای نو ...................................................18

3-1-2 -  کمک در جهت ایجاد اشتغال در کشور..............................................................................................19

3-1-3-   ‏عدم آلواگی محیط زیست ................................................................................................................19

3-1-4 - توجیه اقتصادی ...................................................................................................................................20

3-2 - مشخصه های نیروگاههای بادی ...............................................................................................................20

3-2-1-  توزیع سرعت باد.................................................................................................................................21

3-2-2 - محدودیت های ادواری و نفوذ ...........................................................................................................21

3-2-3 -‏ ضریب ظرفیت....................................................................................................................................21

3-2-4- پیش بینی پذیری ..................................................................................................................................22

فصل چهارم:توربين بادي

4-1 - توربین بادی ...........................................................................................................................................24

4-1-1 - تعریف ...............................................................................................................................................24

4-1-2-  کاربرد توربین های بادی.....................................................................................................................24

4-1-3-  انواع توربین های بادی .......................................................................................................................24

4-1-3-1 - تقسیم بندی از حیث اندازه .............................................................................................................24

4-1-3-2 - ‏تقسیم بندی توریبنهای بادی از نظر استقرار......................................................................................25

4-1-4- روند تحولات .....................................................................................................................................27

4-1-5 - عملکرد توربین بادی ..........................................................................................................................28

4-1-6- ساختمان پره های توربین بادی ............................................................................................................30

4-1-7- مقایسه تأثیر نیروی باد بر توربین های عمودی و افقی  ..........................................................................31

4-1-8 - ‏تنظیم دور توربین های بادی ...............................................................................................................32

4-1-9-  ‏قرار دادن توربین در جهت باد ............................................................................................................34

4-2-  بادها و توربین های بادی..........................................................................................................................35

4-2-1-  انرژی دریافتی از باد............................................................................................................................36

4-2-2 تئوری توربین ایده آل بتز.......................................................................................................................39

4-2-3- مدل جریان یک بعدی رانکین..............................................................................................................41

4-2-4- توربین بادی محور افقی با جریان حلقوی پره ها....................................................................................46

4-2-5- توان پتانسیل توربین..............................................................................................................................49

4-2-6-  ضریب یکپارچگی .............................................................................................................................49

4-2-7  ‏ضریب سرعت نوک ............................................................................................................................50

فصل پنجم:نيروگاههاي بادي

5-1- نیروگاه برق بادی.....................................................................................................................................52

5 - 2-  قسمتهای نیروگاه بادی...........................................................................................................................52

5-3 - اجزاء اصلی نیروگاه بادی محور افقی.......................................................................................................55

5-4- طراحی و ساخت هاب و محور.................................................................................................................61

5-4-1- طراحي و ساخت هاب.........................................................................................................................62

5-4-2- طراحي و ساخت محور.......................................................................................................................64

5-4-3- نتيجه گيری نهایی................................................................................................................................65

5-5- مقايسه توربين هاي بادي گيربكس دار و بدون گيربكس.........................................................................66

5-5-1- توربين هاي بدون گيربكس(Direct drive) ...................................................................................66

5-5-2-  توربين هاي با گيربكس......................................................................................................................68

5-5-3- گزينه هاي پيش رو.............................................................................................................................69

5-5-4- مقايسه پارامترها...................................................................................................................................69

5-5-4-1- ابعاد و وزن.....................................................................................................................................70

5-5-4-2- راندمان و توليد سالانه.....................................................................................................................71

5-5-4-3- قيمت تمام شده (سرمايه گذاري اوليه) ...........................................................................................72

5-5-4-4- هزينه تعمير و نگهداري...................................................................................................................73

5-5-4-5- امكان توليد يا تامين قطعات............................................................................................................73

5-6- ژنراتورهای مولد برق...............................................................................................................................74

5-7- ترانسفورماتورها  .....................................................................................................................................76       

5-8-  تنظیم کننده های ولتاژ.............................................................................................................................77

5-9 - تنظیم کننده بار........................................................................................................................................77

فصل ششم:امکان سنجي احداث نيروگاه بادي

مقدمه................................................................................................................................................................81

6-1-  برآورد انرژی تولیدی سالیانه نیرو گاه......................................................................................................81

6-2 - بررسی های اقتصادی...............................................................................................................................81

6-3-  روند مطالعات امکان سنجی مزارع بادی...................................................................................................82

6-3-1- انتخاب سایت مناسب برای مزرعه بادی ...............................................................................................82

6-3-1-1- وضعیت باد .....................................................................................................................................83

6-3-1-2- پیش بینی توان خروجی...................................................................................................................83

6-3-1-3- زیرساخت های موجود در سایت......................................................................................................83

6-3-1-4 - وضعیت شبکه.................................................................................................................................83

6-3-1-5 - وضعیت زمین و محیط زیست.........................................................................................................83

6-3-1-6- سایر عوامل......................................................................................................................................83

6-3-2 - انتخاب مدل مناسب توربین.................................................................................................................83

6-3-3- وضعیت موضعی باد و ارزیابی سایت....................................................................................................84

6-3- 4 -  برآورد پتانسیل باد.............................................................................................................................86

6-3-4-1-  ارزیابی آماری داده های باد............................................................................................................86

6-3-4-2 محاسبه انرژی سالانه خروجی یک توربین..........................................................................................88

6-4-  نحوه آرایش توربین های بادی.................................................................................................................91

6-5- بررسی اثرات گردباد بر نیروگاه بادی  ......................................................................................................92

6-5-1-  گردباد ...............................................................................................................................................92

6-5-2 - مروری بر الگوهاي رایج براي تحلیل جریانهاي گردبادی...................................................................93

6-6  برق بادی در مقیاس کوچک.....................................................................................................................94

فهرست منابع......................................................................................................................................................95

 

چکیده

نیاز روز افزون به انرژی الکتریکی و بحث آلودگی محیط زیست و نیز هزینه های بالای استفاده از سوخت های فسیلی همگان را بیش از پیش به استفاده از انرژ ی ها نو معطوف نموده است. انرژی باد ارزان ترین و مناسب ترین شکا انرژی های نو می باشد و امروزه تقریباً بیش از 50000 توربین بادی در سرتاسر جهان، بیش از 240000 مگاوات انرژی الکتریکی تولید می کنند. به منظور استفاده از این انرژی ارزان آشنایی با نیروگاه بادی، اصول طراحی و برآورد انرژی قابل استحصال از یک توربین بادی امری ضروری است. در این پروژه ابتدا به معرفی انرژی و باد پرداخته سپس شاخصهای مهم یک نیروگاه بادی را بیان می کنیم. در ادامه، توربین بادی را تعریف و انواع آن را شرح می دهیم سپس در مورد انرژی دریافتی از توربین بادی بحث می کنیم که در این راستا با بیان تئوری توربین بادی ایده آل بتز، مدل جریان یک بعدی رانکین و توربین بادی محور افقی با جریان حلقوی پره ها، روابطی را برای ضرایب توان آنها بدست می آوریم. البته لازم به یادآوری است در این بین با استفاده از داده های واقعی آسیای بادی کالورت، ضریب توان آن را برای مقایسه با ضریب توان بتز به کمک نمودار گلائورت بدست می آوریم. بعد از آن قسمتهای مختلف نیروگاه بادی را شرح داده و مختصری در رابطه با طراحی و ساخت هاب و محور و مقایسه توربین های گیربکس دار و بدون گیربکس صحبت خواهیم کرد. در پایان امکان سنجی احداث نیروگاه بادی،نحوه آرایش توربین های بادی و بررسی اثرات گردباد بر نیروگاه بادی را مورد بحث قرار می دهیم.