نسل جدید توربین های بادی

تولید انرژی الکتریسیته، در توربین های بادی متداول، وابسته به وزش باد است. عدم همزمانی تولید انرژی در نیروگاه های بادی و مصرف در شبکه، از چالشهای اصلی این صنعت است. توربین های بادی نسیم ماهور، مجهز به سیستم ذخیره انرژی، حساسیت تولید به عدم قطعیت در وزش باد را تا حد امکان کاهش می دهد. همچنین ذخیره انرژی، امکان بهره وری بیشتر از انرژی باد را فراهم می آورد.

در بررسی نحوه عملکرد توربین های مورد استفاده در صنعت برق به این نکته می توان پی برد که همه ی این توربین ها از روش محدود کردن توان به منظور کنترل ولتاژ و فرکانس بهره می برند. این درحالی است که توربین های نسیم ماهور از حداکثر توان و انرژی قابل دسترسی از طریق توربین بادی استفاده می نماید. در واقع در این نوع توربین ها، انرژی مکانیکی قابل دستیابی، به شکل یک انرژی ثانویه که قابلیت ذخیره سازی را دارد ذخیره می شود و این انرژی تحت کنترل، برای تولید الکتریسیته به کار گرفته می شود. بنابراین سیستم ذخیره انرژی در توربین های نسیم ماهور وظیفه کنترل و تنظیم ولتاژ و فرکانس برق را نیز به عهده دارد که به مراتب این نوع کنترل کم هزینه تر و با بازدهی بالاتر از روش های به کار رفته در سایر توربین های متداول است.

علاوه بر توانایی در کنترل تولید الکتریسیته به ارزانترین و کاراترین شکل ممکن، می توان توانایی ذخیره انرژی در توربین های نسیم ماهور را مشاهده نمود. این ویژگی خاص و منحصر به فرد، فرآیند تولید برق را از نامنظمی و عدم قطعیت در وزش باد مستقل می کند. علاوه بر اینکه این ویژگی استراتژیک، مدیریت در تولید و مدیریت ذخیره انرژی را نتیجه می دهد. عدم حساسیت تولید، به پدیده تصادفی وزش باد، پایداری و عدم خاموشی در شبکه قدرت را به همراه دارد. در ادامه با ذکر یک مثال این موضوع به تفصیل توضیح داده می شود.

الگوی وزش باد زیر را برای 24 ساعت به شکل زیر فرض کنید. این الگو در یک شرایط سخت گیرانه برای یک منطقه هدف در نظر گرفته شده است. به نحوی که از میانگین کمترین سرعت باد برای ترسیم الگو استفاده شده است.

فرض بر این است که دو توربین با ظرفیت نامی 50 کیلو وات یکی مجهز به سیستم ذخیره انرژی نسیم ماهور و دیگری فاقد این سیستم است. فرض ایده آل بودن را برای هر دو توربین در نظر گرفته ایم. در شکل زیر توان قابل دریافت از انرژی باد در شبانه روز با رنگ نارنجی و ظرفیت نامی توربین با رنگ آبی مشخص شده است.

همانطور که در شکل مشخص است توان تولید شده در پنج ساعت ابتدایی شبانه روز، از ظرفیت نامی توربین ها بیشتر است. اهمیت سیستم ذخیره انرژی در این مثال کاملا خود را نشان می دهد و قابل نتیجه گیری است که بیان کنیم توربین مجهز به سیستم ذخیره انرژی نسیم ماهور توانایی ذخیره انرژی مازاد از ظرفیت نامی را دارد. این درحالی است که سایر توربین های بادی در چنین مواقعی فقط به اندازه ظرفیت نامی خود می توانند از انرژی باد استفاده کنند. مشخصات این مثال در جدول زیر مشاهده می شود. در این مثال، انرژی قابل دریافت در توربین های نسیم ماهور ۳۹.۸% بیشتر از توربین های متداول امروزی است. به عبارتی دیگر اگر فرض را بر کارکرد توربین با ظرفیت نامی خود قرار دهیم، توربین های نسیم ماهور حداقل ۲ ساعت بیشتر از سایر توربین ها می توانند انرژی الکتریکی تولید کنند.

نوع توربین انرژی تولید شده انرژی ذخیره شده کل انرژی دریافتی از باد میزان ساعت تولید با کل ظرفیت
توربین مجهز به سیستم ذخیره نسیم ماهور ۴۰۲ کیلو وات ساعت ۱۶۰ کیلو وات ساعت ۵۰۸ کیلو وات ساعت حدودا ۱۰ ساعت
سایر توربین های بادی ۴۰۲ کیلو وات ساعت ۰ ۴۰۲ کیلو وات ساعت حدودا ۸ ساعت

در یک برآورد کلی از تاثیر سیستم ذخیره انرژی بر خاصیت بهره وری از انرژی باد، می توان به این نکته اشاره کرد که، توربین های نسیم ماهور در مناطق هدف برای اجرای نیروگاه های بادی، حداقل 50 % بیشتر از توربین های متداول قابلیت تولید انرژی الکتریکی را دارند.

برتری های فنی نیروگاه های بادی نسیم ماهور:

شرکت رسانا رهاورد رادین با شناخت نیاز صنعت نیروگاه های تجدید پذیر به سیستم ذخیره انرژی موفق به ساخت نسل جدید توربین های بادی شده است که مزایای زیر را به همراه دارد:
  • سیستم های بیوگاز حلقه تکمیلی صنعت دامداری است.
  • استفاده از مواد جایگزین مرغوب به منظور کاهش هزینه ساخت
  • تجهیز توربین به سامانه ذخیره انرژی به منظور کاهش حساسیت تولید به عدم قطعیت
  • تجهیز توربین به سامانه ذخیره انرژی به منظور استفاده حداکثری از نیروی باد
  • پوشش تقاضای بار در زمان های پیک مصرف

قابلیت استفاده حداکثری از انرژی باد در توربین های نسیم ماهور

  • توربین های متداول به اندازه ظرفیت ژنراتور توانایی استفاده از انرژی باد را دارند و سیستم کنترل سرعت آنها جهت پایداری توربین وارد مدار می شود.
  • در توربین های بادی نسیم ماهور کل انرژی قابل دستیابی از وزش باد قابل استفاده است به نحوی که تا نقطه کار انرژی تبدیل می شود و مازاد انرژی از ظرفیت ژنراتور به سیستم ذخیره انرژی انتقال داده می شود و از انرژی ذخیره شده در مواقع عدم وزش باد می توان استفاده کرد.
  • در یک برآورد کلی از تاثیر سیستم ذخیره انرژی بر خاصیت بهره وری از انرژی باد، می توان به این نکته اشاره کرد که، توربین های بادی نسیم ماهور در مناطق هدف برای اجرای نیروگاه های بادی، حداقل 50 % بیشتر از توربین های متداول قابلیت تولید انرژی الکتریکی را دارند.
  • نسل جدید توربین های بادی مجهز به سیستم ذخیره انرژی است. این انرژی در کم باری ذخیره می شود و در پیک مصرف قابل تبدیل به انرژی الکتریکی است. نتیجه این فناوری قطعیت در تولید و افزایش بهره وری اقتصادی است.

مدل در آمدی نیروگاه های بادی

بر اساس مصوبه وزیر نیرو نرخ پایه خرید تضمینی برق نیروگاه های بادی غیر دولتی به شرح زیر است:
ردیف نوع نیروگاه نرخ پایه خرید تضمینی برق (ریال بر کیلو وات ساعت)
۱ با ظرفیت بیش از ۵۰ مگاوات ۳۴۰۰
۲ با ظرفیت ۵۰ مگاوات و کمتر ۴۲۰۰
۳ با ظرفیت یک مگاوات و کمتر ۵۷۰۰
این قرار داد به صورت تضمینی به مدت ۲۰ سال با سرمایه گذار منعقد می گردد.
نرخ پایه بر اساس فرمول زیر تعدیل خواهد شد:
  • α در بازه ۰.۱۵ تا ۰.۳ متغیر است و توسط سرمایه گذار انتخاب می شود. بررسی های تحلیلگران شرکت رسانا رهاورد رادین نشان می دهد که بهتر است برابر با ۰.۳ انتخاب شود.
  • در یک حالت بدبینانه نرخ تورم ارزی و ریالی برابر با ۵% در نظر گرفته شده است.
  • طبق ماده ۱ این مصوبه نرخ پایه قرار داد برای نیروگاه های بادی که در دوره ده ساله اول دارای ضریب تولید ۴۰% و بیشتر باشند، از ابتدای دوره ده ساله دوم در ضریب ۰.۴ و برای نیروگاه های با ضریب تولید کمتر از ۲۰% در عدد ۱ و برای نیروگاه های با ضریب تولید بین ۲۰% تا ۴۰% در عددی متناسب ضرب می شود.

برآورد های اقتصادی نیروگاه های بادی نسیم ماهور در شرایط سختگیرانه و بدبینانه

عنوان فرض میزان فرض
میانگین هزینه تعمیر و نگه داری سالانه ۱۰% سرمایه اولیه
میانگین تولید سالانه ۷۲۰۰ کیلو وات ساعت به ازای هر کیلو وات ظرفیت
ضریب بهره ساعتی یک
ضریب حمایت از تولید داخلی ۲۰%
ضریب تعدیل در شرایط بدبینانه برابر با ۵ %

برآورد سرمایه گذاری و بازگشت سرمایه برای نیروگاه ۵۰ مگا وات الی ۱۰ مگا وات
ردیف شرح میزان واحد
۱ سرمایه لازم به ازای هر کیلو وات ۱۰۵۰ دلار
۲ نرخ بازگشت سرمایه (برای ۵۰ مگا وات) ۳۶ ماه
۳ نرخ بازگشت داخلی (برای ۵۰ مگا وات) ۳۵ %
۴ میانگین درآمد ماهانه (برای ۵۰ مگا وات) ۱۶۰ میلیارد ریال

برآورد سرمایه گذاری و بازگشت سرمایه برای نیروگاه ۱۰ مگا وات الی ۵ مگا وات
ردیف شرح میزان واحد
۱ سرمایه لازم به ازای هر کیلو وات ۱۱۰۰ دلار
۲ نرخ بازگشت سرمایه (برای ۵۰ مگا وات) ۳۹ ماه
۳ نرخ بازگشت داخلی (برای ۵۰ مگا وات) ۳۳ %
۴ میانگین درآمد ماهانه (برای ۵۰ مگا وات) ۳۳.۱ میلیارد ریال

برآورد سرمایه گذاری و بازگشت سرمایه برای نیروگاه ۵ مگا وات الی ۱ مگا وات
ردیف شرح میزان واحد
۱ سرمایه لازم به ازای هر کیلو وات ۱۱۶۰ دلار
۲ نرخ بازگشت سرمایه (برای ۵۰ مگا وات) ۴۲ ماه
۳ نرخ بازگشت داخلی (برای ۵۰ مگا وات) ۳۰ %
۴ میانگین درآمد ماهانه (برای ۵۰ مگا وات) ۱۵.۳ میلیارد ریال

برآورد سرمایه گذاری و بازگشت سرمایه برای نیروگاه یک مگاوات و کمتر
ردیف شرح میزان واحد
۱ سرمایه لازم به ازای هر کیلو وات ۱۲۸۵ دلار
۲ نرخ بازگشت سرمایه (برای ۵۰ مگا وات) ۴۱ ماه
۳ نرخ بازگشت داخلی (برای ۵۰ مگا وات) ۳۱ %
۴ میانگین درآمد ماهانه (برای ۵۰ مگا وات) ۴.۵ میلیارد ریال

برآورد های اقتصادی نیروگاه های بادی نسیم ماهور در شرایط عادی

عنوان فرض میزان فرض
میانگین هزینه تعمیر و نگه داری سالانه ۲.۵% سرمایه اولیه
میانگین تولید سالانه ۷۲۰۰ کیلو وات ساعت به ازای هر کیلو وات ظرفیت
ضریب بهره ساعتی یک
ضریب حمایت از تولید داخلی ۲۰%
ضریب تعدیل در شرایط عادی برابر با ۱۲ %

برآورد سرمایه گذاری و بازگشت سرمایه برای نیروگاه ۵۰ مگا وات الی ۱۰ مگا وات
ردیف شرح میزان واحد
۱ سرمایه لازم به ازای هر کیلو وات ۱۰۵۰ دلار
۲ نرخ بازگشت سرمایه (برای ۵۰ مگا وات) ۲۹ ماه
۳ نرخ بازگشت داخلی (برای ۵۰ مگا وات) ۴۳ %
۴ میانگین درآمد ماهانه (برای ۵۰ مگا وات) ۲۰۳ میلیارد ریال

برآورد سرمایه گذاری و بازگشت سرمایه برای نیروگاه ۱۰ مگا وات الی ۵ مگا وات
ردیف شرح میزان واحد
۱ سرمایه لازم به ازای هر کیلو وات ۱۱۰۰ دلار
۲ نرخ بازگشت سرمایه (برای ۵۰ مگا وات) ۳۳ ماه
۳ نرخ بازگشت داخلی (برای ۵۰ مگا وات) ۴۱ %
۴ میانگین درآمد ماهانه (برای ۵۰ مگا وات) ۳۶.۴ میلیارد ریال

برآورد سرمایه گذاری و بازگشت سرمایه برای نیروگاه ۵ مگا وات الی ۱ مگا وات
ردیف شرح میزان واحد
۱ سرمایه لازم به ازای هر کیلو وات ۱۱۶۰ دلار
۲ نرخ بازگشت سرمایه (برای ۵۰ مگا وات) ۳۳ ماه
۳ نرخ بازگشت داخلی (برای ۵۰ مگا وات) ۴۰ %
۴ میانگین درآمد ماهانه (برای ۵۰ مگا وات) ۱۸.۱ میلیارد ریال

برآورد سرمایه گذاری و بازگشت سرمایه برای نیروگاه یک مگاوات و کمتر
ردیف شرح میزان واحد
۱ سرمایه لازم به ازای هر کیلو وات ۱۲۸۵ دلار
۲ نرخ بازگشت سرمایه (برای ۵۰ مگا وات) ۳۰ ماه
۳ نرخ بازگشت داخلی (برای ۵۰ مگا وات) ۴۴ %
۴ میانگین درآمد ماهانه (برای ۵۰ مگا وات) ۴.۶ میلیارد ریال