طرح تولید توربین های بادی

توربین های بادی تجهیزاتی هستند که انرژی پتانسیل باد را به انرژی مکانیکی و سپس به انرژی الکتریکی تبدیل می کنند. این توربین ها چنانچه در معرض وزش باد کافی قرار گیرند جریان برق تولید می کنند . چرخش پره های توربین بادی شافت متصل به پره ها را می چرخاند که در نهایت ژنراتور متصل به این شافت بحرکت درآمده و الکتریسیته تولید می شود .
اجزاء اصلی توربینهای بادی عبارت است از :
روتور: روتور توربین باد شامل پره هاب دماغه و یاتاقان های پره می باشد.
پره: یکی از مهمترین بخشهای توربین بادی بوده و وظیفه آن تولید نیروی لازم برای چرخاندن شفت اصلی توربین باد است.
برج: سازه های مشبک فولادی- برجهای استوانه ای فولادی یا بتنی و همچنین ستونهای مهار شده توسط کابل از رایج ترین برجهای نگهدارنده محسوب می شوند.
ناسل: شامل پوشش خارجی مجموعه توربین شاسی و سیستم دوران حول محور برج می باشد که روتور به آن متصل است.
سیستم انتقال قدرت: سیستم انتقال قدرت شامل اجزاء گردنده توربین باد است.
ژنراتور: پره های توربین بادی انرژی جنبشی باد را به انرژی دورانی درسیستم انتقال تبدیل می کنند و در قدم بعدی ژنراتور انرژی توربین را به شبکه برق منتقل می نماید.
-گیربکس(جعبه دنده)
-ترمز
-سیستم کنترل
-سیستم هیدرولیک

محاسبه و پیش بینی هزینه توربین بادی

هزینه توربین بادی فقط شامل قیمت درب کارخانه توربین بادی نیست بلکه شامل هزینه هایی قبل از تهیه توربین بادی، حین نصب و حین بهره برداری ۲۰ ساله می شود. در این متن، محاسبه و پیشبینی بیشتر هزینه های یک نیروگاه بادی بررسی می شود. محاسبه و تخمین هزینه های یک نیروگاه بادی قبل از شروع به کار لازم و حیاتی است. متن زیر برگرفته از کتاب هندبوک توربین بادی است.
تاکنون استفاده از انرژی باد برای تولید نیرو به دلایل اکولوژیکی، خصوصاً با توجه به تغییرات آب و هوایی و همچنین حفظ منابع انرژی فسیلی، توسعه یافته است. صرف نظر از این واقعیت، باید سوال “هزینه توربین بادی“ مطرح و پاسخ داده شود. استفاده از منابع انرژی تجدیدپذیر “به هر قیمتی” حداقل در شرایط امروز هدف واقع بینانه ای نیست. در حال حاضر توربین های بادی تجاری در محدوده توان تا حدود ۳۰۰۰ کیلووات در دسترس هستند. طی پانزده سال گذشته، پیشرفت عظیمی در جهت کاهش هزینه تولید توربین های بادی حاصل شده است. توربین های بادی آزمایشی بزرگ دهه هشتاد میلادی بسیار گران قیمت بودند و نمونه های اولیه آنها به صورت جداگانه تولید می شدند و هزینه آن بر دوش برنامه های تحقیق و توسعه بود. یک چالش اساسی برای اقتصاد آینده، پتانسیل کاهش هزینه توربین بادی است که همچنان ادامه دارد. انتظارات در مورد کاهش هزینه های تولید اساساً بر مبنای دو عامل است.
۱- از یک طرف سطح فنی پیشرفت هایی که تاکنون به دست آمده، هنوز راه حل های مقرون به صرفه تری فراهم می کند. این امر هم برای مفاهیم فنی پیچیده تر و هم برای اصلاحات طراحی توربین های بادی موجود صدق می کند. هدف اصلی توسعه ساختارهای سبک و ساده تر و درنهایت ماشین آلات ارزان تر می باشد. توربین های بزرگ بادی مطمئناً در این زمینه هنوز پیشرفت چشمگیری خواهند داشت.
۲- دومین عامل تعیین کننده برای کاهش هزینه توربین بادی، تولید تعداد واحد های بیشتر(تولید انبوه) است. توربین های بادی بزرگ با توجه به هزینه های امروز، از این مقدار نیز کمی باید سود می بردند. با این حال، نباید از این لحاظ امیدهای بیهوده داشت زیرا توربین های بادی احتمالاً هرگز مانند اتومبیل از خط مونتاژ خارج نخواهند شد. پتانسیل دستیابی به کاهش هزینه فقط در چند صد واحد یا شاید در چند مورد، چند هزار واحد در سال محدود می شود.
قیمت ها(Prices) لزوماً با هزینه ها(costs) یکسان نیستند.طبیعتاً این قانون اقتصادی ابتدایی در مورد توربین های بادی نیز اعمال می شود. تولیدکنندگان هنگام تعیین قیمت فروش، وضعیت بازار را در نظر می گیرند تا بسته به زمان و مکان حاشیه سود آنها متفاوت باشد. از این رو ثبات درازمدت بازار در دستیابی به محاسبه قابل اعتماد هزینه از اهمیت زیادی برخوردار است، هم برای شرکت های تولید کننده و هم برای کاربرانی که “قیمت درب کارخانه”( price ex-factory) توربین های بادی را دوباره به عنوان “هزینه” در محاسبه سودآوری (profitability) خود لحاظ می کنند.
در حال حاضر توربین های بادی تا توان حدود سه هزار کیلووات به وضعیت تجاری رسیده اند. موفق ترین تولیدکنندگان حدود هزار واحد از پرفروش ترین محصولات خود را در کلاس ۱۵۰۰ – ۲۰۰۰ کیلووات تولید کرده اند. حداکثر تولید سالانه این توربین ها در حدود ۱۰۰۰ دستگاه بود است. روش تولید را می توان با تولید دسته ای(batch production) نسبتاً زیاد در یک خط مونتاژ ، مشابه تولید هواپیما، مشخص کرد.
این روش هنوز از تولید انبوه(mass production) فاصله دارد. طبیعتا قیمت های فروش به تنهایی منعکس کننده هزینه های تولید نیست بلکه وضعیت بازار(market situation) نیز هست. وقتی شرایط عمومی اقتصادی برای درآمد حاصل از انرژی مفید باشد – یا در برخی موارد اعتبار های حمایتی نیز اعطا شود- قیمت های فروش بالاتری نسبت به کشورهایی که شرایط اقتصادی استفاده از انرژی باد سخت تر است، پیدا می شود. ساده لوحانه خواهد بود اگر تصور کنیم صنعت در قیمت گذاری خود به شرایط عمومی جامعه واکنش ندهد. به طور خاص “رونق” جهانی استفاده از انرژی باد در سال های اخیر بر قیمت ها تأثیر خواهد داشت.

جرم سازه به عنوان مبنایی برای تعیین هزینه تولید

برای شروع ملاحظات نشان می دهد که، به دلایل فیزیکی، با افزایش اندازه توربین بادی اثرات مقیاس(scaling effects) نامناسب می شود این بدان معنی است که پارامتر ویژه(قیمت بر کیلووات) کاربرد و معنی خود را از دست می دهد. در ساده ترین حالت، ادعا می شود که حجم سازه ها با توان سوم(D3) ابعاد افزایش می یابند در حالی که ماحصل انرژی فقط با توان دوم(D2) قطر روتور افزایش می یابد و بنابراین با افزایش اندازه، صرفه اقتصادی کاهش می یابد. در حقیقت این بحث را نمی توان به طور کامل رد کرد که شرایط افزایش مقیاس(scaling up) پیچیده تر می شود. در ابتدا لازم به ذکر است که قوانین مقیاس پذیری(scaling) فقط درصورت تغییر نکردن طراحی فنی و ساخت قابل اجرا هستند. اصلاح ساخت و ساز اجازه می دهد تا اثرات نامطلوب مقیاس سازی تا حدی جبران شود.
علاوه بر این، وضعیت بار گذاری(loading) و تنش برای اجزای توربین بادی بسیار متفاوت است. برای مثال پره های روتور به وضوح نشان می دهد که همه ی نیروهای بیرونی و گشتاور ها با توان سوم قطر روتور افزایش نمی یابد. این قانون فقط برای نیروها و گشتاور های وزن مرده ی(dead weight) پره های روتور اعمال می شود. در نتیجه معیار جرم سازه برای مقایسه توربین های بادی مختلف همیشه مناسب نیست.

محاسبه هزینه ساخت بر اساس جرم

اگر یک مدل جرم ( mass model) برای توربین بادی در دسترس باشد، یعنی یک رابطه تحلیلی یا آماری بین جرم اجزا و مهمترین پارامترهای توربین (قطر روتور، توان نامی، ارتفاع برج و غیره) در دسترس باشد یا اگر جرم های سازه ای(structural masses) از پیش نویس های طراحی (design drafts) مشخص باشد، می توان هزینه های ساخت را با کمک هزینه ویژه(specific cost) برآورد کرد. این موارد با نتایج خوب در فن آوری هوا فضا استفاده می شود.
محاسبه هزینه های تولید با کمک جرم و هزینه ویژه، تنها درصورتی که اجزا یا زیر سیستم ها(subsystems) به گونه ای تعریف شده باشند که از نظر فنی همگن باشند و با یک هزینه ویژه مشخص شوند، نتایج قابل اتکایی را ارائه می دهد. علاوه بر این، پارامتر مرجع صحیح باید انتخاب شود. هزینه های تولید اجزای سازه ای و ماشین آلات را می توان به خوبی با هزینه ویژه جرم تعیین کرد اما در مورد اجزای الکتریکی قابل توجه نیست. در این حالت، توان مرجع بهتری است. با توجه به همگنی (homogeneity) فنی زیر سیستم ها، زمینه های زیر را می توان با یک مقدار هزینه ویژه مشخص کرد.

سازه های کامپوزیتی سبک با استحکام بالا

فقط پره های روتور را می توان تحت این اصطلاح طبقه بندی کرد، نه کل روتور. طراحی و ساخت پره های روتور فناوری مشابه مهندسی هواپیما را نشان می دهد. هزینه های ساخت را می توان با توجه به وزن به ” kg/$ ” تعیین کرد. با این حال، فقط هزینه های مربوط به جرم نیستند که مربوط به توربین های بادی هستند، بلکه هزینه های مربوط به مساحت روبش روتور(rotor-swept area) نیز هستند که به صورت پارامتر ” m2/$ ” در مدل هزینه توربین بادی نقش دارد. به همین دلیل است که روتورهای دو پره از دید هزینه مزیت دارند.

ساختارهای کامپوزیتی ساده

از آنها برای پوسته ناسل(nacelle) و برخی دیگر از قطعات با بارگذاری کمتر استفاده می شود. هزینه ویژه این قطعات در مقایسه با سازه های کامپوزیتی استحکام بالا بسیار ارزان تر است.

ماشین آلات مکانیکی

در توربین های بادی، ماشین آلات مکانیکی سنتی توسط قطار محرک(drive train) مکانیکی شامل هاب روتور(rotor hub)، یاتاقان های پره و مکانیزم پیتچ پره(blade-pitch) نشان داده می شوند. برخی سیستم های جانبی(auxiliary) در ناسل مانند سیستم یاو (yaw) همچنین از اجزای مکانیکی توربین بادی هستند.

سازه های فولادی جوش داده شده

سازه های فولادی قسمتهایی از ساختار تحمل کننده بار(load-bearing) ناسل و برج را تشکیل می دهند (غیر از برج فولادی، برج های چوبی و بتنی نیز وجود دارد). سازه(structure) فولادی ناسل که نیاز به کار زیاد دارد هزینه های ویژه بالاتری نسبت به برج دارد.

قطعات فولادی ریخته گری شده

فولاد ریخته گری به طور فزاینده ای برای اجزای سازه ی تحمل کننده بار استفاده می شود. هزینه های ویژه هر وزن نسبتاً ارزان است. اما هزینه های قالب باید با تعداد تولید بالا سرشکن شود.

سیستم برق و کنترل

سیستم الکتریکی شامل ژنراتور، مبدل فرکانس در صورت نصب و تجهیزات الکتریکی عمومی با کابل کشی و سیستم های کنترل برای پایش و مدیریت بهره برداری است. در مقایسه با اجزای مکانیکی، هزینه های ویژه این زیر سیستم بیشتر مربوط به توان است تا به وزن. بنابراین هزینه های ویژه در به صورت kW /$ آورده می شود. یک روند مشخص وجود دارد که اجزای الکتریکی با افزایش اندازه (توان نامی) به طور چشم گیر ارزان تر می شوند.

کد آیسیک مرتبط با صنعت تولید توربین های بادی

کد آیسیک مخفف International Standard Industrial Classification (سیستم بین المللی طبقه بندی استاندارد صنایع) است. کد گذاری به عنوان روش ساده و دقیق برای تعیین هویت کالا، قطعات ، مدارک و اموال ، سالها است که در سطح شرکت هاو زنجیره های تأمین مورد استفاده قرار می گیرد.
کد آیسیک توربین های بادی : ۲۹۱۱۴۱۲۳۰۲

کد تعرفه گمرکی مرتبط با صنعت تولید توربین های بادی

تعرفه یا به عبارت دیگری(TARIFF) یک نوع معیار رقمی و یا عددی می باشد برای شناسی و تعیین جایگاه کالا در ترخیص کالا .
تعرفه گمرکی میزان حقوق ورودی قابل پرداخت برای ورود کالا می باشد.تعرفه گمرکی در بستر تاریخ مبتنی بر سیستم و روش های خاصی از قبیل اداره گمرک،آمار،حمل و نقل،بیمه و غیره طراحی و مورد استفاده قرار می گیرد.
کد تعرفه گمرکی توربین های بادی ۸۵۰۲۳۱۱۰ و ۸۵۰۲۳۱۹۰ میباشد.

وضعیت واحد های فعال تولید توربین های بادی

در نمودار زیر تعداد و ظرفیت واحد های فعال تولید توربین های بادی در کشور به تفکیک استان آمده است .

وضعیت واردات و صادرات توربین های بادی

نمودار های واردات و صادرات توربین های بادی در کشور به تفکیک سال در شکل زیر آمده است.

هزینه های بهره برداری و نگهداری

توربین های بادی هیچ سوختی مصرف نمی کنند، اما همچنین بدون هزینه های بهره برداری نمی توانند کار کنند. تعمیر و نگهداری، بیمه و چندین هزینه دیگر باعث تکرار هزینه های بهره برداری می شود. یک مالک خصوصی که یک توربین بادی کوچک در کنار خانه خود دارد و بعضی اوقات خودش کار تعمیر را انجام می دهد، دیدگاه دیگری نسبت به هزینه های بهره برداری نسبت به بهره برداران یک پارک بادی بزرگ تجاری که برق را به شبکه تزریق می کند دارد. توربین های بادی به صورت دوره ای ماهانه، فصلی و سالانه روند تعمیرو نگداری منحصر به فردی دارند که توسط تیم متخصص انجام می شود.
کل هزینه های جاری سالانه برای بهره برداری از یک توربین بادی تجاری یا یک پارک بادی، به عنوان درصدی از قیمت کارخانه توربین یا به عنوان بخشی از درآمد سالانه، به راحتی نادیده گرفته می شود. مقدار متوسط هزینه های بهره برداری سالانه در آلمان حدود ۲۴٪ از درآمد سالانه با نسبت حدود ۲٫۲ سنت با توجه به درآمد فروش فرضی ۹ سنت در هر کیلووات ساعت مطابقت دارد. در کشورهای دیگر به دلیل متفاوت بودن هزینه های کار، هزینه های جاری می تواند کمتر باشد. در شکل زیر برخی از این عوامل هزینه توربین بادی ذکر شده است.

درصورت تمایل به این مطلب امتیاز دهید: