بررسی کاربردهای فناوری نانو در توربین های بادی و صنایع حوزه انرژی های نو و تجدیدپذیر

توسعه ‌شگرف علم و فن‌آوري در جهان‌‌‌ امروز ظاهراً آسایش و رفاه‌‌‌‌ زندگي‌‌‌‌ بشر را موجب ‌‌‌‌شده است. ليكن اين توسعه‌يافتگي، مايه بروز مشكلات‌‌‌‌ تازه‌اي نيز براي انسان‌ها شده است كه از آن جمله مي‌توان به آلودگي ‌‌‌‌محیط‌زیست، گرم‌ شدن کره‌ زمین، تغييرات‌‌‌‌ گسترده آب و هوايي در زمين و غيره اشاره‌ نمود. از‌اين‌‌‌‌رو صاحب‌نظران و كارشناسان به دنبال منابعي هستند كه به‌تدریج جايگزين سوخت‌هاي‌‌‌‌ فسيلي شوند. سوخت‌هاي ‌‌‌‌فسيلي آلودگي‌هاي ‌‌‌‌زیست‌محیطی بي‌شماري را ايجاد مي‌نمايند. به‌عبارت‌دیگر ازیک‌طرف درنتیجه سوختن ‌‌‌‌مواد فسيلي‌‌‌‌ گازهاي‌‌‌‌ سمي وارد محيط مي‌شود و تنفس ‌‌‌‌انسان را دچار مشكل مي‌نمايد و محیط‌زیست را آلوده مي‌نمايد و از طرفي ‌‌‌‌ديگر تراكم اين گازها در جو‌‌‌‌ زمين مانع خروج ‌‌‌‌گرما از اطراف ‌‌‌‌زمين مي‌شود و باعث افزايش‌‌‌‌ دماي ‌‌‌‌هوا و تغييرات ‌‌‌‌گسترده‌‌‌‌ آب‌وهوايی در زمين می‌گردد كه اثر‌‌‌‌ گلخانه‌ای ناميده می‌شود. متخصصان بر اين باورند كه با استفاده از انرژي‌هاي‌‌‌‌ پاك ‌‌‌‌نظير انرژي‌‌‌‌ خورشيدي، بادي، زمين‌گرمايي، هيدروژن و… به‌جای انرژي‌هاي حاصل از سوخت‌هاي‌‌‌‌ فسيلي، از آلودگی‌های ‌‌‌‌زیست‌محیطی و خطرات مرتبط با آن جلوگيری خواهد شد. از سوی ‌‌‌‌ديگر انرژی‌های‌‌‌‌ فسيلی مانند نفت، گاز و زغال‌سنگ سرانجام روزي به پايان خواهند‌‌‌‌ رسيد و با پایان گرفتن آن‌ها تمدن ‌‌‌‌بشري كه بستگي مستقيم به انرژي دارد دچار چالش جديد و بزرگ خواهد شد. در برابر افزایش مصرف انرژی در جهان و کاهش شدید قیمت نفت در نیمه دوم 2014، انرژی‌های تجدید پذیر بیش‌ازپیش به رشد خود ادامه دادند. در این سال، انرژی‌های تجدید پذیر، ازنظر ظرفیت نصب‌شده و انرژی تولیدشده، به‌طور چشمگیری توسعه یافتند. اين امر سبب شده است كه كشورهاي توسعه‌یافته‌‌‌‌ صنعتي با جديت هرچه‌تمام‌تر استفاده از ساير انرژي‌هاي موجود در طبيعت و به‌‌‌‌خصوص انرژي‌هاي‌‌‌‌ تجدیدشونده را موردتوجه قرار دهند[1 و 2]. استفاده از انرژي ‌‌‌‌خورشيد، باد و امواج، زمین‌گرمایی، هيدروژن، زیست‌توده و … كه به انرژي‌هاي ‌‌‌‌تجدید پذیر موسوم‌اند مستلزم مطالعات و تحقيقات فراواني مي‌باشد كه قبل از استفاده بايد انجام گیرند. مجموعه انرژي‌هاي ‌‌‌‌تجدید پذیر روزبه‌روز سهم بيشتري را در سيستم تأمين ‌‌‌‌انرژي‌‌‌‌ جهان به عهده‌‌‌‌ مي‌گيرند. انرژي‌هاي ‌‌‌‌تجدید پذیر به‌ویژه براي كشورهاي درحال‌توسعه از جاذبه بيشتري برخوردار ‌‌‌‌است.

طبق آمارهای به ثبت ‌‌‌‌رسیده طی 30 سال‌‌‌‌ گذشته احتیاجات انرژی‌‌‌‌ جهان به مقدار قابل‌ملاحظه‌ای افزایش‌یافته است که دارای رشد متوسط ‌‌‌‌سالانه 3/3 درصد می‌باشد و درمجموع 166 درصد افزایش نشان ‌‌‌‌می‌دهد. این ارقام نشان ‌‌‌‌می‌دهند که میزان مصرف انرژی‌‌‌‌ جهان در قرن آینده بسیار بالا می‌باشد و بالطبع این سؤال مهم مطرح ‌‌‌‌می‌‌شود که آیا منابع انرژی‌های ‌‌‌‌فسیلی در قرن‌های ‌‌‌‌آینده، جواب‌ گوی نیاز انرژی ‌‌‌‌جهان برای بقا، تکامل و توسعه خواهند بود یا خیر؟

حداقل به دو دلیل عمده پاسخ این سؤال منفی است و باید منابع‌‌‌‌ جدید‌‌‌‌ انرژی را جایگزین این منابع نمود. این دلایل عبارت‌اند از:

محدودیت و درعین‌حال مرغوبیت‌‌‌‌ انرژی‌های‌‌‌‌ فسیلی چراکه این سوخت‌ها از نوع انرژی‌‌‌‌ شیمیایی ‌‌‌‌متمرکز بوده و مسلماً کاربردهای بهتر از احتراق دارند. مسائل و مشکلات زیست‌محیطی به‌طوری‌که امروزه حفظ سلامت‌‌‌‌ اتمسفر از مهم‌ترین پیش‌شرط‌های توسعه‌‌‌‌ اقتصادی ‌‌‌‌پایدار‌‌‌‌ جهانی به شمار می‌آید. از‌این‌‌‌‌رو است که دهه‌های آینده به‌عنوان سال‌های تلاش مشترک جامعه انسانی برای کنترل انتشار کربن، کنترل محیط‌زیست و درواقع تلاش برای تداوم انسان بر روی کره‌‌‌‌ زمین خواهد بود.

بنابراین استفاده از منابع جدید ‌‌‌‌انرژی به‌جای منابع فسیلی امری الزامی است. دستگاه‌های جدید انرژی در آینده باید متکی به تغییرات‌‌‌‌ ساختاری و بنیادی باشد که در آن منابع انرژی بدون کربن نظیر انرژی ‌‌‌‌خورشیدی و بادی و زمین‌گرمایی و کربن خنثی مانند انرژی ‌‌‌‌بیوماس مورداستفاده قرار گیرد. بدون تردید انرژی‌های تجدید پذیر با توجه به‌سادگی فن‌آوری‌شان در مقابل فن‌آوری انرژی هسته‌ای ازیک‌طرف و نیز به دلیل عدم ایجاد مشکلاتی نظیر زباله‌های ‌‌‌‌اتمی از طرف دیگر نقش مهمی در سیستم‌های جدید انرژی در جهان ایفا می‌کنند.

در سال 2014 سرمایه‌گذاری در برق تجدید پذیر از خالص سرمایه‌گذاری در نیروگاه‌های فسیلی پیشی گرفت. سریع‌ترین رشد و نیز بیشترین افزایش در ظرفیت تجدیدپذیرها، به بخش برق با پیشتازی سه فناوری بادی، خورشیدی فتوولتاییک و برق‌آبی تعلق داشت. کاهش چشمگیر هزینه‌ها، به‌ویژه در مورد خورشیدی فتوولتاییک و برق بادی، در گسترش برقی شدن وسایل حمل‌ونقل و گرمایش مؤثر بوده است و نشان می‌دهد که امکان همپوشانی بیشتری بین بخش‌های مختلف در آینده وجود خواهد داشت. اکنون تجدیدپذیرها در بسیاری از کشورها، به‌ویژه در بخش برق در سطح گسترده‌ای در برابر سوخت‌های فسیلی رقابت‌پذیر هستند[2].

به‌طورکلی عمده فعالیت‌های مربوط به احداث پایلوت‌های سازگاربامحیط‌زیست با بکار بردن منابع انرژی‌های تجدید پذیر در چهار بخش ذیل متمرکزشده است:

  • انرژی‌های خورشیدی
  • انرژی باد و امواج
  • انرژی زمین‌گرمایی
  • فن‌آوری هیدروژن، پیل سوختی و زیست‌توده
    • انرژی باد

باد یکی از پاک‌ترین و ارزان‌ترین انرژی‌های تجدید پذیر است که مزایای استفاده از آن در تولید انرژی نسبت به سایر انرژی‌های تجدید پذیر باعث توسعه سریع بازار انرژی بادی و به‌تبع آن ارتقا فناوری و رشد چشم‌گیر مطالعه کاربردی این فراسنج اقلیمی در میان جوامع پیشرفته جهان گردیده است.

اولین کشوری که در دنیا از انرژی باد برای مصارف کشاورزی استفاده کرد ایران بود که در این زمینه سابقه‌ای بیش از 2500 تا 3000 سال دارد. استفاده از این انرژی بعداً از طریق ایران به دیگر سرزمین‌های اسلامی راه یافت و سپس اروپا و قاره امریکا و سایر نقاط جهان انرژی باد را مورداستفاده قرار‌دادند که در مصارف مختلف مانند پمپاژ آب و آبیاری، آسیاب نمودن غلات، تولید الکتریسیته، استفاده مکانیکی نظیر ارّه نمودن چوب و صنایع‌دستی و غیره، به خدمت گرفته شد و به‌طور وسیعی مورد بهره‌برداری قرار گرفت [3].

کشور ایران ازلحاظ منابع مختلف انرژی یکی از غنی‌ترین کشورهای جهان محسوب می‌گردد، چراکه از یک‌سو دارای منابع گسترده سوخت‌های فسیلی و تجدید ناپذیر نظیر نفت و گاز است و از سوی دیگر دارای پتانسیل فراوان انرژی‌های تجدید پذیر ازجمله انرژی باد و انرژی خورشیدی می‌باشد.

با توسعه نگرش‌های زیست‌محیطی و راهبردهای صرفه‌جویانه در بهره‌برداری از منابع انرژی‌های تجدید ناپذیر، استفاده از انرژی باد در مقایسه با سایر منابع انرژی مطرح در بسیاری از کشورهای جهان رو به فزونی گذاشته است. استفاده از فناوری توربین‌های بادی به دلایل زیر می‌تواند یک انتخاب مناسب در مقایسه با سایر منابع انرژی تجدید پذیر باشد.

الف: قیمت پایین توربین‌های برق بادی در مقایسه با دیگر انواع انرژی‌های نو

ب: کمک در جهت ایجاد اشتغال در کشور

ج: عدم آلودگی محیط‌زیست

در کشورهای پیشرفته نظیر آلمان، دانمارک، آمریکا، اسپانیا، انگلستان و بسیاری کشورهای دیگر، توربین‌های بادی بزرگ و کوچک ساخته‌شده است و برنامه‌هایی نیز جهت ادامه پژوهش‌ها و استفاده بیشتر از انرژی باد جهت تولید برق در واحدهایی با توان چند مگاواتی موردمطالعه می‌باشد.

در ایران نیز با توجه به وجود مناطق بادخیز طراحی و ساخت آسیاب‌های بادی از 2000 سال پیش از میلاد مسیح رایج بوده و هم‌اکنون نیز بستر مناسبی جهت گسترش بهره‌برداری از توربین‌های بادی فراهم می‌باشد[4 و 5]. با توجه به سیاست‌های ابلاغی دولت درزمینه استفاده از صنایع بومی در مراحل ساخت و اجرا مشوق‌هایی نیز در نظر گرفته‌شده است[6]. مولدهای برق بادی می‌تواند جایگزین مناسبی برای نیروگاه‌های گازی و بخاری باشند. مطالعات و محاسبات انجام‌شده در زمینه تخمین پتانسیل انرژی باد در ایران نشان داده‌اند که تنها در 26 منطقه از کشور (شامل بیش از 45 سایت مناسب) میزان ظرفیت اسمی سایت‌ها، با در نظر گرفتن یک راندمان کلی 33%، در حدود 6500 مگاوات می‌باشد و این در شرایطی است که ظرفیت اسمی کل نیروگاه‌های برق کشور، (در حال حاضر) 34000 مگاوات می‌باشد. در توربین‌های بادی، انرژی جنبشی باد به انرژی مکانیکی و سپس به انرژی الکتریکی تبدیل می‌گردد.

استفاده فنی از انرژی باد وقتی ممکن است که متوسط سرعت باد در محدوده 5/ الی 25/ باشد. پتانسیل قابل بهره‌برداری انرژی باد در جهان 110 اگزاژول (اگاژول) Ej (هر اگزاژول Ej معادل 18^10 ژول j)  برآورد گردیده است

1018 J

که از این مقدار 40 مگاوات ظرفیت نصب‌شده تا اواخر سال 2003 میلادی (1382 ه. ش.) در جهان می‌باشد.

در سال 2013، انرژی‌های تجدید پذیر حدود 1/19 درصد از مجموع مصرف انرژی نهایی جهان را تأمین کردند. رشد ظرفیت و تولید تجدیدپذیرها در سال 2014 نیز ادامه یافت. چین در سال 2014 در زمینه نصب ظرفیت جدید افزوده‌شده برق تجدید پذیر در 2014 پیشتاز جهان بود، برزیل، هند و آفریقای جنوبی، سهم بزرگی از ظرفیت افزوده‌شده را در بین کشورهای منطقه خود داشتند. در سال 2014 به میزان 51 گیگاوات به ظرفیت جهانی تولید برق بادی افزوده شد [1].

 

 

 

 

 

تولید برق با استفاده از انواع انرژی تجدید پذیر در جهان در شکل 1 نشان داده‌شده است.

شکل 1- میزان برق تولیدشده در سال‌های مختلف با استفاده از انرژی تجدید پذیر]1[

حال به‌طور متمرکز به تولید برق به‌وسیله باد در جهان پرداخته می‌شود. در شکل 2 ظرفیت جهانی برق بادی نمایش داده می‌شود.

شکل 2- ظرفیت جهانی برق بادی]1[

 

 

ده کشور نخست در زمینه تولید برق با استفاده از انرژی بادی در شکل 3 تا سال 2014 نمایش داده‌شده‌اند.

شکل 3- ده کشور نخست تولد برق بادی تا سال 2014]1[

از مزایای استفاده از این انرژی عدم نیاز توربین بادی به سوخت، تأمین بخشی از تقاضاهای انرژی برق، کمتر بودن نسبی انرژی باد نسبت به انرژی فسیلی در بلندمدت، تنوع بخشیدن به منابع انرژی و ایجاد سیستم پایدار انرژی، قدرت مانور زیاد در بهره‌برداری (از چند وات تا چندین مگاوات)، عدم نیاز به آب و نداشتن آلودگی محیط‌زیست می‌باشد.

باد بیش از 20 درصد برق مصرفی در چندین کشور ازجمله دانمارک، نیکاراگوئه، پرتغال و اسپانیا تأمین می‌کند.

1-2-1 مزایا و معایب استفاده از انرژی باد

انرژی باد مزایای فراوانی دارد و به همین دلیل امروزه در حال تبدیل به یک منبع انرژی به‌سرعت در حال گسترش در همه دنیا می‌باشد. تلاش‌های تحقیقاتی بر روی مشخص کردن چالش‌های پیش روی در زمینه استفاده وسیع‌تر از انرژی باد، متمرکزشده است.

1-2-1-1 مزایای انرژی بادی

انرژی باد یک منبع انرژی تجدید پذیر می‌باشد که مانند سوخت‌های فسیلی آلوده‌‌‌کننده محیط‌زیست نیست. انرژی باد بر‌خلاف نیروگاه‌‌هایی که متکی به احتراق سوخت‌های فسیلی مانند زغال‌‌سنگ و گاز طبیعی می‌باشند، هوا را آلوده نمی‌کند. توربین‌های بادی هیچ‌گونه مواد آلوده‌‌‌کننده‌ای را وارد اتمسفر نمی‌کنند و درنتیجه باعث تولید باران اسیدی یا گازهای گلخانه‌ای نمی‌شوند. انرژی بادی یک منبع انرژی داخلی می‌باشد که داخل تولید می‌شود. منابع بادی ملی بسیار زیاد می‌باشند. انرژی بادی متکی به توان تجدید پذیری باد می‌باشد که می‌دانیم این انرژی هیچ‌گاه تمام نمی‌شود. باد درواقع شکلی از انرژی خورشیدی است. یکی از ارزان‌ترین فناوری‌های تولید انرژی، فناوری تولید انرژی از باد است که امروزه در دسترس می‌باشد و هزینه تولیدی، بین 4 تا 6 سنت به ازای هر کیلووات ساعت دارد که این میزان بستگی به منبع باد و مقدار سرمایه‌گذاری دارد، طبیعتاً هرقدر میزان سرمایه‌گذاری بیشتر باشد نیروگاه بزرگ‌تری خواهیم داشت و به خاطر تولید بیشتر بهای هر کیلووات انرژی کمتر خواهد شد. توربین‌های بادی را می‌توان در مزارع و مراتع نصب کرد و به‌این‌ترتیب از این مناطق روستایی که بهترین مناطق بادخیز می‌باشند بهره اقتصادی برد. کشاورزان و مرتع‌داران می‌توانند از زمین خود همچنان استفاده کنند چراکه توربین‌های بادی فقط جزء کوچکی از زمین را اشغال می‌کنند. صاحبان نیروگاه‌های بادی می‌توانند مقداری اجاره به کشاورزان و مرتع‌داران برای استفاده از زمین آن‌ها، بپردازند.

انرژی باد نیز مانند سایر منابع انرژی تجدید پذیر از ویژگی‌ها و مزایای بالاتری نسبت به سایر منابع انرژی برخوردار است اهم این مزایا عبارت است از:

  • عدم نیاز توربین‌های بادی به سوخت که درنتیجه از میزان مصرف سوخت‌های فسیلی می‌کاهد.
  • رایگان بودن انرژی باد
  • توانایی تأمین بخشی از تقاضای انرژی برق
  • کمتر بودن نسبی قیمت انرژی حاصل از باد در بلندمدت
  • تنوع بخشیدن به منابع انرژی و ایجاد سیستم پایدار انرژی
  • قدرت مانور زیاد جهت بهره‌برداری در هر ظرفیت و اندازه (از چند وات تا چندین مگاوات)
  • عدم نیاز به آب
  • عدم نیاز به زمین زیاد برای نصب
  • ایجاد اشتغال
  • نداشتن آلودگی زیست‌محیطی

1-2-1-2 معایب انرژی بادی

نیروی باد، باید با منابع تولیدی برق سنتی ازنظر هزینه‌ها رقابت کند. در یک منطقه بادخیز، مانند مزارع بادی (نیروگاه‌های بادی)، بسته به اینکه این مناطق تا چه میزان پرانرژی باشند، می‌توانند ازلحاظ هزینه، قابل‌رقابت با منابع سنتی باشند یا اینکه نباشند. بااینکه در 10 سال گذشته هزینه استفاده از انرژی باد به طرز چشم‌گیری کاهش‌یافته است، اما هنوز این فن‌آوری نیازمند یک سرمایه‌گذاری اولیه بسیار زیاد نسبت به مولدهای با سوخت فسیلی می‌باشد.

مهم‌ترین چالش در برابر استفاده از باد به‌‌‌عنوان یک منبع انرژی این است که باد ناپایدار است و هنگامی‌که برق موردنیاز است، به‌صورت دائمی نمی‌وزد. انرژی باد را نمی‌توان ذخیره کرد (مگر اینکه از باطری‌هایی برای ذخیره انرژی، استفاده شود) و همچنین نمی‌توان همه بادها را جمع کرد تا جوابگوی برنامه‌های زمانی نیاز به برق باشند.

مکان‌های بادخیز خوب، غالباً در مناطق دورافتاده واقع‌شده‌اند که از شهرهایی که نیازمند برق می‌باشند فاصله بسیار دارند، البته ممکن است که زمین‌‌‌های مناسب و بادخیزی نیز در نزدیکی مناطق نیازمند انرژی وجود داشته باشد، اما استفاده‌های بهتر و باارزش‌تری از آن زمین به عمل آید، نباید فراموش کرد که بهره‌برداری از زمین‌های باارزش حومه شهرهای بزرگ به علت کاربردهای فراوانی که این زمین‌ها دارند، برای ایجاد نیروگاه بادی مقرون‌به‌صرفه نیست.

هرچند که نیروگاه‌های بادی در مقایسه با نیروگاه‌های سنتی اثرات مخرب کمتری بر روی محیط‌زیست دارند، ولی مواردی همچون صدای ایجاد‌شده توسط پره‌های روتور و اثرات بصری از مشکلات آن‌ها هستند و همچنین گاهی اوقات پرندگان با پرواز کردن به سمت روتور این توربین‌ها و درنتیجه برخورد با آن کشته می‌شوند. بسیاری از این مشکلات با پیشرفت‌های فن‌آوری یا با نصب صحیح نیروگاه، حل‌شده و یا کاهش‌یافته است.

  • انواع توربین بادی

توربین‌های بادی به دو صورت دسته‌‌‌بندی می‌شوند:

الف: بر اساس سایز توربین‌ها

ب: نحوه قرارگیری محور توربین در جهت وزش باد‌

  • توربین‌های بادی کوچک

از توربین‌های بادی کوچک جهت تأمین برق جزیره‌های مصرف و یا مناطقی که تأمین برق از طریق شبکه سراسری برق مشکل می‌باشد استفاده می‌شود. این توربین‌ها تا قدرت 10 کیلووات توان تولید برق را دارا می‌‌‌باشند.

  • توربین‌های بادی متوسط

عموماً تولید این توربین‌ها بین 250-10 کیلووات است. از این توربین‌ها جهت تأمین مصارف مسکونی، تجاری، صنعتی و کشاورزی استفاده می‌‌‌شود.

  • توربین‌های بادی بزرگ (مزارع بادی)

این نوع توربین‌ها معمولاً شامل چند توربین بادی متمرکز با توان تولیدی 250 کیلووات به بالا می‌‌‌باشند که به‌صورت متصل به شبکه و یا جدا از شبکه طراحی می‌گردند.

توربین‌های بادی ازلحاظ قرارگیری محور توربین در جهت وزش باد به دودسته زیر تقسیم‌‌‌بندی می‌شوند:

  • توربین محور عمودی

در توربین‌های بادی با محور عمودی[1] روتور اصلی به‌صورت عمودی قرار می‌گیرد. مهم‌ترین برتری این نوع از توربین‌های بادی آن است که نیازی به تنظیم جهت قرارگیری نسبت به جهت وزش باد ندارند. این نکته در مکان‌هایی که جهت وزش باد خیلی متغیر است، مثلاً در بالای ساختمان‌های مسکونی، یک امتیاز به ‌شمار می‌رود. مهم‌ترین عیب این نوع توربین‌ها، کم بودن سرعت دورانی آن‌ها و درنتیجه زیاد بودن گشتاور و هزینه بیشتر سیستم انتقال قدرت، بارگذاری دینامیکی زیاد پره‌ها و همچنین پیچیدگی زیاد طراحی و تحلیل ایرفویل پره‌ها پیش از ساخت است. با توجه به عمودی بودن محور، جعبه‌دنده و ژنراتور می‌توانند در نزدیکی زمین قرار گیرند که این موضوع دسترسی به این تجهیزات را برای نگهداری و تعمیر آسان‌تر می‌کند. در شکل 4 شماتیکی از این توربین‌ها نشان داده‌شده است.

توربین‌های بادی با محور عمودی به شکل‌های مختلفی ساخته می‌شوند. دو نوع عمده آن‌ها، توربین‌های داریوس و ساوونیوس هستند. توربین‌های داریوس و ساوونیوس به‌صورت شماتیک به ترتیب در شکل‌های 5 و 6 نشان داده‌شده‌اند[7].

 

شکل 4- توربین محور عمودی]7[

 

شکل 5- انواع توربین داریوس]7[

 

توربین ساوونیوس در سال ١٩٢٢ میلادی توسط مهندسی فنلاندی اختراع گردید و در سال ١٩٢٩ این اختراع به ثبت رسید. این توربین از حداقل دو نیم‌استوانه تشکیل‌شده است (شكل‌‏6). مزیت روتور ساوونیوس این است که با وزش بادهایی با سرعت کم (1 متربرثانیه) به چرخش درمی‌آید. در ضمن فناوری ساخت این توربین‌ها در مقایسه با انواع دیگر بسیار سادهتر می‌باشد [8].

 

شکل 6- توربین ساوونیوس]8[

 

 

مزایای توربین‌های محور عمودی

الف: عدم حساسیت به جهت باد و آشفتگی آن

ب: عملکرد مناسب و کارا هنگام وزش بادهای مغشوش و گردابه‌ای

ج: توربین بادی محور عمودی می‌تواند در فاصله‌ای نزدیک‌تر به زمین نصب گردد و جعبه‌دنده و ژنراتور در نزدیکی زمین قرار می‌گیرند که این موضوع سبب امنیت و ارزانی بیشتر در ساخت و نگهداری و تعمیر آسان‌تر آن می‌شود و همچنین برج یا دکل نیاز به پشتیبانی آن ندارد.

د: ازآنجاکه نوک پره‌ها در این نوع توربین‌ها به محور دوران نزدیک‌تر است، سروصدای کمتری نسبت به توربین محور افقی تولید می‌کنند.

 

معایب توربین‌های محور عمودی

الف: ایجاد نیروی مخالف نسبت به بادی که به پره دیگر می‌وزد.

ب: به دلیل کم بودن سرعت دورانی پره‌ها، گشتاور زیاد است.

ج: هزینه بالای طراحی و تحلیل ایرفویل پره‌ها

 

  • توربین محور افقی

در توربین‌های بادی با محور افقی[2] روتور و ژنراتور الکتریکی در بالای یک برج بلند قرارگرفته و باید در راستای باد قرار گیرند. توربین‌های بادی کوچک برای تعیین جهت وزش باد از یک بادنمای ساده استفاده می‌کنند، ولی توربین‌های بزرگ‌تر معمولاً از یک حس‌گر باد که با یک سروو موتور در ارتباط است، استفاده می‌کنند. بیشتر این توربین‌های بادی، با استفاده از یک جعبه‌دنده، سرعت چرخش کُند پره‌ها را به‌سرعت بیشتری برای ژنراتور تبدیل می‌کنند[7].

 

شکل 7- توربین محور افقی]7[

مزایای توربین محور افقی

الف: تیغه‌ها به سمت مرکز گرانش توربین‌اند که به ثبات آن کمک می‌کند.

ب: تیغه‌ها برای قرارگیری در بهترین زاویه قابلیت پیچ و تاب‌دارند.

ج: با پیچ کردن تیغه‌ها به روتور آسیب‌ها در طوفان به حداقل می‌رسد.

د: بلندی برج این امکان را می‌دهد تا دسترسی به بادهای شدید و قوی بیشتر شود.

ه: قابل‌استفاده در زمین‌های ناهموار و دور از ساحل بیشتر آن‌ها شروع خودکار دارند.

 

معایب توربین محور افقی

الف: کارکرد سخت در نزدیک سطح زمین

ب: سختی در حمل‌ونقل

ج: مشکل در نصب و راه‌اندازی

د: در مجاورت رادار تحت تأثیر قرار می‌گیرد.

ه: تعمیر و نگه‌داری آن سخت است.

 

2- چالش‌های موجود در استفاده از انرژی بادی (توربین بادی) و کاربرد نانو فناوری

تأمین برق در سطح کشور از مباحث حیاتی می­باشد و با توجه به اهمیت این موضوع، توسعه فناوری تأمین برق با استفاده از انرژی‌های نوین ضروری می­باشد؛ بنابراین تأمین برق با استفاده از انرژی‌های تجدید پذیر بسیار گسترده‌تر شده است و کاربردهای دولتی و صنعتی را شامل می‌شود. همچنین به‌عنوان نیروی پشتیبان در مواقع اضطراری در مخابرات، صنایع پزشکی، ادارات، بیمارستان‌ها و سیستم‌های کامپیوتری به کار می‌رود.

از انرژی‌های تجدید پذیری که توسعه نسبتاً بیش‌تری پیداکرده است، انرژی باد می‌باشد. مطالعات و بررسی‌های انجام‌شده جهت شناسایی انرژی بالقوه باد در ایران و تهیه اطلس باد ایران، کارشناسان انرژی را به این نتیجه رسانده که کشور ایران در بین مناطق مختلف زمین، در میان کشورهای با پتانسیل بادی متوسط قرار دارد و مناطق حاشیه کویر و سواحل جنوبی و شمالی ایران و شهرهایی مثل بندرعباس، کیش، اصفهان و یزد ازلحاظ پتانسیل انرژی بادی در وضع مطلوبی به سر می‌برند. به‌منظور تعیین پتانسیل دقیق باد در کشور پژوهشی توسط سازمان انرژی‌های تجدید پذیر و بهره‌وری انرژی برق (ساتبا) با مشارکت شرکت Klimm آلمان به انجام رسید و نقشه اطلس باد کشور در ارتفاع 40 متری ترسیم گردید (شکل 8). بر این اساس ظرفیت تولید برق بادی در کشور در فاز اول 6500 مگاوات برآورد گردید که در فاز دوم تا 10000 مگاوات نیز قابلیت افزایش دارد که این میزان معادل 30 درصد کل برق تولیدی کشور در حال حاضر است. به‌رغم پتانسیل باد مناسب، تاکنون استفاده کافی از این انرژی تجدید پذیر نشده است و تا پایان سال 2010 میلادی ظرفیت توربین‌های بادی نصب‌شده تنها 92 مگاوات بوده است. بهترین مکان‌های بادخیز ایران که برای ساخت نیروگاه بادی بسیار مناسب هستند در مناطق کوهستانی البرز و زاگرس واقع‌شده‌اند. لازم به ذکر است که تاکنون دو نیروگاه بادی در مناطق منجیل و بینالود نصب و به بهره‌برداری رسیده‌اند.

 

شکل 8- اطلس باد ایران در ارتفاع 80 متری ]7[

 

فناوری نانو با توجه به کاهش قیمت و افزایش کاربری، رشد سریعی پیداکرده است. فناوری نانو در زمینه انرژی کاربردهای بسیاری دارد که روزبه‌روز افزایش پیدا می­کند. تقاضای استفاده از انرژی، به‌طور بی‌سابقه‌ای افزایش پیداکرده است. لذا بدون استفاده از منابع تجدید پذیر انرژی، زندگی بشریت با خطر مواجه خواهد شد؛ بنابراین نقش انرژی‌های تجدید پذیر مثل انرژی باد، اهمیت پیدا خواهد کرد]9[.

از طرفی روش­های رایج تولید توان مثل سوخت­های فسیلی اثرات زیست‌محیطی مخربی دارند]10[ که استفاده از روش­های جایگزین تولید برق مثل انرژی باد را ضروری می­سازند. یک پتانسیل بالا در زمینه تولید برق از انرژی­ باد توسط توربین­های بادی در دنیا وجود دارد و رشد صنعت توربین بادی را ضروری می­سازد و می­توان حجم قابل‌ملاحظه‌ای از توان لازم را توسط انرژی بادی تأمین کرد و به‌طور مثال تا سال 2014 در دنیا، 9616 مگاوات برق، توسط توربین بادی تولیدشده است]11 [.

توربین بادی یک گزینه مناسب برای جایگزینی روش­های سنتی تولید برق می­باشد ولی درعین‌حال، دارای یک سری چالش‌های مهم می­باشد که عبارت‌اند از:

 

  • هزینه ساخت بالای توربین بادی:

هزینه اولیه ساخت توربین بادی در مقایسه با سایر روش­های تولید توان تا حدی بالاتر است]12[ استفاده از نانو مواد ارزان­قیمت برای ساخت پره­ها و ستون توربین بادی هزینه اولیه تولید انرژی الکتریکی از باد به کمک فناوری توربین بادی را کاهش می­دهد.

  • وزن بالای توربین بادی:

وزن اجزای توربین بادی مثل پره، برج و ژنراتور پارامتر تأثیرگذاری در حمل‌ونقل و نصب توربین بادی است. افزایش وزن توربین بادی، منجر به افزایش هزینه خود توربین بادی می­شود و از طرفی هزینه نصب را هم بالا می­برد. استفاده از فناوری نانو باعث کاهش وزن مواد مصرفی در پروسه ساخت اجزای توربین بادی می­شود و سبک شدن سازه تا حد امکان را موجب می­شود.

  • نیاز به استحکام و مقاومت بالای اجزای متحرک توربین بادی:

اجزای متحرک توربین بادی به‌خصوص پره‌های توربین بادی به دلیل حرکت در سرعت‌بالا و قرارگیری در شرایط آب و هوایی نامناسب نیاز به استحکام بالا با به‌کارگیری فناوری­های نوین می­باشند. بهره‌گیری از فناوری نانو و به‌خصوص استفاده از نانولوله‌های کربنی در ساخت پره­های توربین بادی استحکام توربین بادی را بالابرده و عمر مفید کارکرد آن را افزایش می­دهد.

  • نیاز به روان کاری مداوم و بازرسی دقیق:

اجزای توربین بادی مثل گیربکس ژنراتورها نیاز به روان کاری مداوم دارند و استفاده از روان کننده یا گریس نامناسب و عدم روان کاری منظم، عمر قطعات را کاهش می­دهد. نانو روان کارها درواقع نوع پیشرفته روان کارها هستند که استفاده از آن­ها عملکرد توربین بادی را ارتقاء می­بخشد.

 

3- فناوری نانو در استفاده از انرژی بادی (توربین بادی)

یکی از چالش­های اصلی مطرح‌شده در توربین­های بادی، نیاز به استحکام بالا است که این چالش به کمک فناوری نانو تا حد زیادی برطرف می­شود. روش درمان سستی مکانیکی سطح (SMAT[3]) برای ایجاد سطح ساختاری نو روی سطوح فلزی به‌کاربرده می‌شود و در ساخت صفحه­ها ولوله‌ها کاربرد دارد]13[ . این روش نه‌تنها راندمان را افزایش می­دهد، بلکه مشکل فتیگ[4] را نیز برطرف می­کند.

نانو کامپوزیت پلیمری به‌عنوان ماده اصلی در ساخت پره­های توربین بادی مورداستفاده قرار می­گیرد. ویژگی­های نانو مواد وابستگی زیادی به خلوص موادی بستگی دارد که در ساختار ماده مورداستفاده قرار می­گیرد. روش ساخت برای تولید ساختار نانو مواد، روش رسوب بخار شیمیایی (CVD[5]) است. اگرچه این روش ساخت، ازلحاظ قیمت, منطقی می­باشد ولی باید در پروسه ساخت, دقت لازم رعایت گردد و مسئله دیگری که باید رعایت گردد، پراکندگی نانو مواد است. پروسه پراکندگی باید به‌طور کاملاً یکنواخت انجام گیرد. مواد کامپوزیتی که مورداستفاده قرار می­گیرند, عموماً فایبرگلاس یا فیبر کربن هستند که با به‌کارگیری رزین­های اپوکسی یا پلی‌استر, تقویت‌شده‌اند]14[ .

کاربرد­های فناوری نانو در توربین­های بادی را می­توان در موارد زیر خلاصه نمود:

  • افزایش توان تولیدی توربین بادی به­وسیله فناوری نانو:

یک اپوکسی که دارای نانولوله کربنی باشد در ساخت پره­های توربین بادی مورداستفاده قرار می­گیرد. این فناوری باعث می­شود پره­های توربین بادی دارای استحکام بیش­تری بوده و درعین‌حال وزن کمتری داشته باشند. لذا با فناوری نانولوله­های کربنی, امکان ساخت پره­های توربین بزرگ‌تر فراهم می­آید که درنهایت باعث تولید برق بیش­تر توربین بادی می­شود.

 

شکل 9- نانولوله­های کربنی در پره توربین بادی]15[

 

یک کامپوزیت فایبرگلاس که به‌وسیله نانو فیبرهای کربن (CNF[6]) تقویت‌شده باشد، پتانسیل استفاده از توربین­های بادی را افزایش خواهد داد و یک تأثیر عمده آن این خواهد بود که توانایی تولید پره­های توربین بادی با طول 40 متر و بزرگ­تر فراهم خواهد شد (شکل 10).

شکل 10 – تولید پره‌های توربین بادی عظیم‌الجثه با کمک نانو فیبرهای کربن ]16[

 

  • افزایش استحکام سازه توربین بادی به‌وسیله فناوری نانو:

به‌تازگی استفاده از توربین‌های بادي فراساحل در کشورهایی که در سطح دریا از این انرژي پاك به‌وفور برخوردارند، رو به گسترش است. فوم‌های ترکیبی به دلیل داشتن مقاومت نسبت به وزن بالا و جذب رطوبت پایین یکی از بهترین گزینه­ها براي استفاده در سازه این توربین‌ها می‌باشند. تلاش‌ها در جهت افزایش هرچه بیشتر استحکام فوم‌های ترکیبی به روش‌های مختلف در دستور کار محققین قرار دارد. یکی از این روش‌ها افزودن ذرات نانو کلی به ماتریس این فوم‌هاست تا استحکام فشاري آن‌ها تقویت شود. ازاین‌رو شش سري فوم ترکیبی با استفاده از یک نوع میکرو بالن سرامیکی و ماتریس اپوکسی و همچنین شش درصد وزنی مختلف از نانو کلی در ماتریس اپوکسی ساخته‌شده و تحت آزمایش فشار استاتیک قرارگرفته‌اند. آزمودن‌های فشار شبه استاتیک با استفاده از دستگاه اینسترون 5500 انجام‌شده است. همچنین با استفاده از دستگاه میکروسکوپ الکترونی مکانیزم شکست میکرو بالن‌ها و نحوه توزیع آن‌ها در ماتریس اپوکسی بررسی‌شده است. نتایج نشانگر آن است که حضور 2% وزنی نانو کلی در ماتریس اپوکسی فوم ترکیبی بیشترین تأثیر در افزایش استحکام فشاري را خواهد داشت]17[ .

فوم‌های ترکیبی کامپوزیت‌های متشکل از مواد بسیار کوچک توخالی به نام میکرو بالن و ماتریس فلزي، سرامیکی یا پلیمري می‌باشند]18[ .  با توجه به خواص فیزیکی همسانگرد، استحکام و مدول فشاري مخصوص زیاد، جذب رطوبت بسیار پایین و پایداري گرمایی بالا، این مواد کاندیداي مناسبی براي استفاده در سازه‌های سبک مانند هواپیما، زیردریایی‌ها و غیره می‌باشند]19[ .  در اکثر موارد فوم‌های ترکیبی با استفاده از رزین‌های پلیمري به‌عنوان ماتریس ساخته می‌شوند. این‌گونه فوم‌ها به‌عنوان هسته هیئت‌رئیسه‌های ساندویچی علاوه بر مزیت پایداري ابعادي، قابلیت جذب انرژي این پانلها را نیز افزایش می‌دهند]20[ .  درواقع این توانایی که با ترکیب دو جزء با نسبت‌های مناسب به خصوصیات موردنیاز در ماده نهایی دست‌یافته شود، این مواد را بسیار جذاب نموده است. ازاین‌رو محققین بسیاري تحقیقاتشان را بر روي این مواد متمرکز کرده‌اند. در بسیاري موارد اثبات‌شده است که حضور ذرات نانو کلی خواص کششی و فشاري رزین اپوکسی را بهبود می‌بخشد]21،22[ .  این تحقیق نیز تلاشی است در جهت بررسی تأثیر نانو ذرات بر خواص فشاري فوم ترکیبی با ماتریس اپوکسی. ازاین‌رو چند سري فوم ترکیبی با درصدهاي وزنی مختلف نانو کلی تحت آزمایش فشار استاتیک قرارگرفته تا تأثیر نانو کلی بر استحکام و مدول فشاري و کرنش شکست فوم ترکیبی بررسی‌شده و درصد وزنی بهینه نانو کلی تعیین گردد.

 

براي ساخت نمونه‌های فوم ترکیبی از ماتریس اپوکسی و یک نوع میکرو بالن سرامیکی به میزان 40 درصد حجمی استفاده‌شده است. براي جزء پلیمري از اپوکسی بانام تجاري اپیکوت[7]828 از شرکت رزولوشن[8] و هاردنر بانام تجاری‌تری اتیلن تتراآمین (تتا[9]) از خانواده هاردنرهاي آمینی از شرکت آکزونوبل[10] با درصد ترکیبی 1:10 استفاده‌شده است. اپیکوت 828 رزینی از خانواده اپوکسی با گرانروي متوسط متشکل از بیسفنول A و اپی کلروهیدرین می‌باشد. چگالی ترکیب این دو جزء یا همان رزین خالص طبق استاندارد ASTM C271 محاسبه گردیده و میزان این چگالی 18/1 گرم بر سانتیمترمکعب می‌باشد. میکروبالن سرامیکی بکار رفته نیز با نام تجاري W150 ساخت شرکت آلمانی اُمگامینرال[11] است. قطر ترکیبی میکرو بالن‌های استفاده‌شده در حدود 80 میکرون با نسبت ضخامت به قطر 1/0 و چگالی مؤثر 7/0 گرم بر سانتیمترمکعب می‌باشد. نانو کلی استفاده‌شده در این تحقیق که براي سیستمهاي اپوکسی مناسب است کلوزیت سی بی[12] (مونت موریلونیت[13] طبیعی اصلاح‌شده بانمک آمونیوم نوع چهارم) است که محصول شرکت آمریکایی سادرن کلی[14] است. رطوبت کلی این نانو کلی کمتر از 2% و چگالی آن حدود 98/1 گرم بر سانتی‌متر مکعب اندازه‌گیری شده است. انتخاب نوع نانو کلی ذکرشده به دلیل قطبی بودن سامانه اپوکسی است که هرچه نانو کلی آب‌دوست تر باشد، لایه‌لایه شدن و در یک مرحله بالاتر ورقه شدن آن در رزین اپوکسی بهتر رخ می‌دهد. کلوزیت سی بی نیز در بین محصولات این رده آب‌دوستی بالاتري دارد. ازاین‌رو در آزمایش‌های خواص مکانیکی مدول الاستیک بالاتري ارائه می‌دهد. نانو ذرات استفاده‌شده به میزان‌های مختلف 0،1،2،3،5،7 درصد وزنی در ماتریس فوم بکار گرفته‌شده است. براي پخش کردن نانو کلی درون رزین و ورقه کردن آن چندین روش استفاده‌شده که بهترین آن روش اختلاط مستقیم معرفی‌شده است.

در این روش ابتدا رزین اپوکسی تا دماي ˚75 گرم شده تا لزجت آن کاهش یابد و تحرك مولکول‌های آن افزایش پیدا کند. سپس نانو کلی خشک‌شده به آن اضافه‌شده و مخلوط به‌دست‌آمده به مدت 120 دقیقه در همزن مکانیکی با سرعت 1000 دور در دقیقه هم زده می‌شود. سپس مخلوط 30 دقیقه تحت امواج فراصوتی قرارگرفته تا نانو کلی کاملاً در رزین پخش شود. به مخلوط به‌دست‌آمده، میکرو بالن اضافه‌شده و اجازه داده می‌شود تا دماي مخلوط به دماي اتاق برسد. پس از سرد شدن مخلوط، هاردنر اضافه‌شده و مطابق با درصد حجمی میکرو بالن پس از طی زمان مشخص، قالب‌گیری انجام می‌شود. براي نمونه‌های آزمایش از قالب سیلیکونی استفاده می‌گردد. پس از اطمینان یافتن از پایان مراحل واکنش بین رزین و هاردنر قطعات از قالب خارج‌شده و با عملیات ماشین‌کاری به‌اندازه دلخواه می‌رسند.

 

 

شکل 11 – استحکام فشاري فوم ترکیبی برحسب درصدهاي وزنی مختلف نانو کلی ]17[

نمودار شکل 11 استحکام فشاري فوم‌های ترکیبی برحسب میزان نانو کلی موجود در آن‌ها را نشان می‌دهد. نتایج بیانگر آن هستند که با افزایش میزان نانو کلی تا 2% وزنی، استحکام فشاري فوم تا 15% افزایش می‌یابد. در این حالت ذرات اپوکسی به‌خوبی به درون لایه‌های صفحات نانو کلی نفوذ کرده است. به‌واسطه اتصال مناسبی که بین آن‌ها وجود دارد، در هنگام بارگذاري مقداري از بار را صفحات نانو کلی تحمل کرده و علاوه برافزایش مدول و کاهش تغییر شکل در یک‌بار معین، استحکام فوم را افزایش می­دهد.

 

  • کاهش اتلاف توان در خطوط انتقال برق توربین­های بادی به‌وسیله فناوری نانو:

محققان دانشگاه رایس[15] روی کابل و سیم­های انتقال توانی تحقیق کرده­اند که شامل نانولوله کربنی است و مقاومت داخلی تا حد قابل‌ملاحظه‌ای کاهش پیداکرده است که این خود نهایتاً منجر به اتلاف انرژی کمتر و رانمان بیش‌تر سیستم‌های تولید توان انرژی بادی می­شود.

  • افزایش استحکام یاتاقان­ها و گیربکس­های توربین بادی به‌وسیله فناوری نانو:

گیربکس­ها و یاتاقان­های ژنراتورهای توربین بادی از اجزای توربین بادی هستند که شامل بیش­ترین خرابی می­شوند، لذا استفاده از نانو مواد و یا پوشش نانو در ساخت این تجهیزات سبب افزایش کارکرد و خرابی کمتر می­شوند.

  • افزایش عمر گیربکس­ها به‌وسیله نانو روان کارها:

گیربکس توربین بادی به دلیل آنکه جزء اجزای متحرک توربین بادی است, لذا نیاز به تعمیر و نگهداری بالایی دارد و استفاده از نانو روان کارها باعث کاهش ضریب اصطکاک و کاهش میزان سایندگی و درنتیجه کاهش سروصدا و کاهش هزینه تعمیر و نگهداری می­شود.

 

در جدول 1 نمونه­ای از فناوری­های مختلفی که در زمینه روان کارها استفاده می­شود، آورده شده است. این فناوری­ها در زمینه روان کارها با اســتفاده از نانو ذرات، ایده­ها و محصولاتی را ارائه داده­اند که در جدول 1 به‌صورت خلاصه معرفی‌شده‌اند.

جدول1- فناوری‌های موجود در زمینه نانو ذرات مورداستفاده درروان کارها]23[

 

  • بهینه‌سازی فناوری ذخیره برق تولیدی توربین بادی به کمک فناوری نانو:

یکی از چالش­های سیستم‌های توربین بادی, اجزای ذخیره‌ساز انرژی مثل باتری­ها هستند که عمر کارکرد محدود دارند و به‌کارگیری فناوری نانو در پروسه ساخت ذخیره‌سازها مثل باتری, سبب راندمان بالاتر و افزایش عمر و درنتیجه کاهش هزینه کلی سیستم می­شود.

 

4- محصولات صنعتی

در داخل کشور تحقیقات بسیار زیادی در مورد ساخت و بهینه‌سازی توربین­های بادی صورت گرفته است و چندین مدل توربین بادی ساخته‌شده است ولی تابه‌حال شرکتی در زمینه ساخت اجزای توربین بادی به کمک نانو فناوری، وجود نداشته است و محصول تجاری در این زمینه تولید نشده است. در جهان محصولات مختلفی مرتبط با توربین بادی وجود دارد که در ساخت آن‌ها از فناوری نانو بهره گرفته‌اند، در جدول 2 به معرفی برخی از این محصولات پرداخته‌شده است.

 

 

 

 

 

جدول 2-  نمونه‌ای از محصولات صنعتی در جهان

تصویر محصول نام محصول شرکت
 

 

Hybrid Turbines

Nanotech indoneisia[24]
 

 

 

 

 

 

 

 

Solar Wind Hybrid

System

 

Supernova Technologies Pvt Ltd[25]

 

 

 

Wind Power Gear Oil

 

Zhengzhou Dongshen Petrochemical Technology Co.Ltd[26]

 

 

 

MULTI-PURPOSE LUBRICANT – 12OZ AEROSOL CAN

 

NANO LUBE CORPORATION[27]

 

 

 

Wind Power Generator Bearing Lublicating Grease

Zhengzhou Dongshen Petrochemical Technology Co.Ltd[28]

 

خلاصه مدیریتی

ایران ظرفیت بسیار مطلوبی برای تولید برق از انرژی تجدید پذیر بادی برخوردار است. انرژی پایدار از زیرساخت اساسی توسعه پایدار و اقتصاد کشور است. با توجه به اتمام سوخت‌های فسیلی کشورها ازجمله ایران، در آینده‌ای نه‌چندان دور مجبور به سرمایه‌گذاری در فناوری انرژی‌های نو ازجمله انرژی بادی می‌باشند. فناوری نانو می­تواند در زمینه تولید برق به کمک توربین بادی نقش مؤثری ایفا کند و استحکام اجزای اصلی توربین بادی که شامل پره­های توربین, سازه و ژنراتور هستند را با به‌کارگیری فناوری نانو بالابرده و درعین‌حال وزن و هزینه ساخت را تا حد امکان کاهش دهد. هم‌چنین با استفاده از نانو فناوری در اجزای فرعی توربین بادی مثل روان کارها و ذخیره‌ساز, راندمان سیستم را بالا برفته و هزینه تعمیر و نگهداری سیستم توربین بادی کاهش می­یابد.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

5- مراجع

  1. “گزارش وضعیت جهانی انرژی‌های تجدید پذیر 2015″ترجمه محمدحسین سیدان، جواد عبدالهی سروی
  2. Renewable Energy Policy Network for the 21st century, “Renewable 2015 Global Status Report”. REN21.NET.
  3. wikipedia.org.
  4. Wind Power Beginning, “Illustreated history of wind power”.
  5. عبدالحمید نیر نوری، “سهم ایران در تمدن جهان، بررسی‌های تاریخی ششم، ش 33، مهر 1350
  6. پورتال وزارت نیرو، http://moe.gov.ir.
  7. http://www.satba.gov.ir/
  8. Dursun Ayhan, S afak Saglam. A Technical Review of Building-mounted Wind      Power System and a Sample Simulation Model. Renewable and Sustainable EnergyReview16; (2012); 1040-1049
  9. Serrano, Elena, Guillermo Rus, and Javier Garcia-Martinez. “Nanotechnology for sustainable energy.” Renewable and Sustainable Energy Reviews 13, no. 9 (2009): 2373-2384.
  10. HERDMAN, RC. “Studies of the Environmental Costs of Electricity.” US Congress, Office of Technology Assessment-OTA” Washington, DC, 1994.
  11. Dursun, Bahtiyar, and Cihan Gokcol. “Impacts of the renewable energy law on the developments of wind energy in Turkey.” Renewable and Sustainable Energy Reviews 40 (2014): 318-325.
  12. Tejeda, Jenny, and Susan Ferreira. “Applying Systems Thinking to Analyze Wind Energy Sustainability.” Procedia Computer Science 28 (2014): 213-220.
  13. Li, Ying, and Jian Lu. “Lightweight structure design for wind energy by integrating nanostructured materials.” Materials & Design 57 (2014): 689-696.
  14. Ng, Kai-Wern, Wei-Haur Lam, and Saravanan Pichiah. “A review on potential applications of carbon nanotubes in marine current turbines.” Renewable and Sustainable Energy Reviews 28 (2013): 331- 339.
  15. Dai, G.M. Mishnaevsky, L. Jr. Carbone nanotube reinforced hybrid composites: Computational modelling of environmental fatigue and usability for wind blades. Compos. Part B 2015, 78, 349–360
  16. Merugula, L. Khanna, V. Bakshi, B.R. Reinforced Wind Turbine Blades—An Environmental Life Cycle Evaluation. Environ. Sci. Technol. 2012, 46, 9785–9792
  17. افزایش استحکام سازهاي توربین‌های بادي فراساحل با افزودن نانو ذرات، دومین کنفرانس تخصصی فناوری نانو در صنعت برق و انرژی, اردیبهشت 1393
  18. Gibson Lorna J, Ashby Michael F. Cellular Solids – structure and properties. second ed. UK: Cambridge University Press; 1999.
  19. Ashida Kaneyoshi, Iwasaki Kadzuo. In: Landrock Arthur H, editor. Handbook of plastic foams – types, properties, manufacture and applications. New Jersey: Noyes Publications; 1995.
  20. Gupta, N. Woldesenbet E. “Hygrothermal studies on syntactic foams and compressive strength determination”, Composite Structures, Vol. 61, No. 4, 2003, pp. 311-320.
  21. Lau, K. Hui, D. Effectiveness of using carbon nanotubes as nanoreinforcements for advanced composite structures. Carbon, 2002; 40 (9): 1605-1606.
  22. Morlat, S. Mailhot, B. Gonzalez, D. Gardette, J.L. Photo-oxidation of Polypropylene/Montmorillonite Nanocomposites. 1. Influence of Nanoclay and Compatibilizing Agent. Chem Mater, 2004; 16 (3): 377- 383.
  23. مجموعه گزارش‌های صنعتی فناوری نانـو گزارش شماره 88, سال 1394
  24. https://product.statnano.com/product/9893
  25. https://product.statnano.com/product/8181
  26. https://product.statnano.com/product/2481
  27. https://product.statnano.com/product/8172
  28. https://product.statnano.com/product/2488

—————————-

[1] Vertical Axis Wind Turbine

[2]Horizontal Axis Wind Turbine

[3] Surface Mechanical Attrition Treatment

[4] Fatigue

[5] Chemical Vapour Deposition

[6] Carbon Nanofibers

[7] Epikote 828

[8] Resolution

[9] Teta

[10] AkzoNobel

[11] OmegaMinearl Ltd. Co.

[12] Closite 30B

[13] Montmorillonite

[14] Southern Clay

[15] Rice

 

———————————————————————

تهیه و تنظیم:

گروه صنعتی کاربردهای فناوری نانو در صنعت برق و انرژی

بخش ترویج صنعتی فناوری های نانو و میکرو

 ====================================================================================

[جهت دسترسی به گزارش نهایی محصولات و شرکتهای دارای گواهی نانومقیاس ستاد توسعه فناوریهای نانو و میکرو به «کتب مرجع محصولات و تجهیزات نانو و صنعت» به نشانی (INDnano.ir/category/book) مراجعه کنید]

[همچنین برای دانلود فایل PDF کلیه گزارشات بهمراه جزئیات، به بخش گزارش های صنعتی پایگاه اینترنتی رسانه تخصصی نانو و صنعت (www.INDnano.ir/category/report) مراجعه نمایید]

 ====================================================================================