ساخت توربین بادی - مقدمات

طرح کار زیر می تواند شما را در پیش بردن کلاس کمک کند.

انرژی
بحث زیر، مفهوم انرژی و اهمیت آن را به دانش آموز یادآوری می کند. سپس با سوال هایی که مطرح می شود و اعدادی که از دانش آموز می خواهد، در واقع روش های تازه و جالبی را برای حل مساله به او نشان می دهد. همچنین او را با اعداد و ارقام و اندازه ها آشنا می کند.


مفهوم انرژی چندان برای ما پیش پا افتاده و روزمره شده است، که کمتر به آن توجه می کنیم. بیایید یک روز از زندگی خود را مرور کنیم. از خواب که بیدار می شویم، سیستم تهویه، مثل همیشه کار می کند و هوای خانه را برای ما مطلوب می کند. با آب ولرم دست و صورت مان را می شوییم و برای صرف صبحانه به آشپزخانه می رویم. رادیو را روشن می کنیم و و چای را آماده می کنیم. پس از صبحانه لباس های مناسب فصل می پوشیم و راهی مدرسه می شویم. معمولا از سرویس مدرسه، اتوبوس، یا وسیله شخصی برای رسیدن به مدرسه استفاده می کنیم. تا همین جا کافی است. چقدر انرژی مصرف کرده ایم؟

برای گرم یا خنک کردن خانه و گرم شدن آب برای شستشو، انرژی الکتریکی، یا سوخت مصرف کرده ایم. رادیوی ما با مصرف برق روشن شد. اجاق گاز از گاز طبیعی برای تامین انرژی استفاده کرد. صبحانه ما انرژی شیمیایی در خود ذخیره داشت. لباس های ما، با صرف انرژی بسیار تولید شده و به دست ما رسیده است. و در پایان برای رفتن به مدرسه از انرژی بنزین- یا ماهیچه های خودمان- بهره گرفتیم.

می توانید انرژی ای را که در یک روز در خانه شما استفاده می شود حساب کنید؟ زود دست به کار شوید:

• غذایی که می خورید
• بنزینی که برای جابجایی مصرف می کنید
• برقی که برای به کار انداختن وسایل مختلف استفاده می کنید
• انرژی ای که صرف ساخت خانه شما، تولید پوشاک شما، آب رسانی به منزل شما و... شده است

اندازه گیری تمام این انرژی سخت است؟ شاید روش های راحتی وجود داشته باشد.

کمی به دانش آموزان فرصت دهید تا راه حل های خود را ارایه دهند. از همه افراد گروه جواب بخواهید. حتی می توانید همه راه حل ها را به طور خلاصه روی تخته یا کاغذ بنویسید. فراموش نکنید که هیجانی که شما ایجاد می کنید و اهمیتی که برای موضوع قایل هستید، تاثیری باور نکردنی در علاقمند شدن دانش آموزان به موضوع و مشارکت آنها در ادامه کار خواهد داشت.

هیچ کدام از این انرژی ها، مجانی در اختیار شما قرار نمی گیرد، شما برای بدست آوردن آن ها پول می پردازید. از طرفی تقریبا تمام پولی که در خانه شما مصرف می شود، به شکلی صرف تامین انرژی مورد نیاز شما برای یک زندگی آسوده می شود. پس به جای اینکه انرژی های گوناگون را حساب کنید، که چندان عملی نیست ( برای مثال شما نمی دانید چقدر انرژی صرف تهیه لباس های شما شده است)، هزینه ای را که برای کسب انرژی به صورت های گوناگون- امکانات رفاهی، غذا، ارتباطات، حمل و نقل و ...- می پردازید حساب می کنید.

مصرف تقریبی انرژی یک ماه خانه خود را حساب کردید. حال می توانید در مورد مصرف انرژی در شهر یا کشور چیزی بگویید؟

برای تخمین انرژی مصرفی یک سال کشور، مصارف زیر را فراموش نکنید:

• تامین امنیت : امداد و نجات، پلیس، ارتش و....
• ساخت های زیر بنایی کشور : راه سازی، سد سازی و ...
• بنزین
• تولیدات فرهنگی : صدا و سیما و ...
• مراکز تحقیقات
• ...

باز کار سخت شد.
باز هم ازدانش آموزان راه حل بخواهید.
باید به سراغ بودجه یک سال کشور برویم. بودجه سال 85 کل کشور ما  2/000/000/000- دو میلیون میلیارد ریال بوده است. اگر هر بشکه نفت 500000 ریال قیمت داشته باشد، کشور ما در یک سال 4 میلیارد بشکه نفت انرژه مصرف کرده است.

به نطر شما 30 سال دیگر که سوخت های فسیلی تمام شد، انرژی مورد نیاز ما از کجا تامین خواهد شد؟

اگرمنابع انرژی که امروزه از آنها در صنعت، حمل و نقل، ارتباطات و ... استفاده می کنیم، دیگر وجود نداشته باشد، چه پیش می آید؟ زندگی روزانه ما به چه صورت درخواهد آمد؟
برای گرم کردن خانه و پختن غذا باید به دنبال هیزم برویم. آب را با کمک سطل و قرقره از چاه بالا بکشیم. راه های طولانی را باید با پای پیاده یا با اسب طی کنیم. دیگر تلفن، تلویزیون، و کامپیوتری در کار نخواهد بود. تمام وسیلی که اسباب راحتی زندگی ما شده اند هم دیگر وجود نخواهند داشت.
امروزه میانگین نیاز روزانه ما به انرژی، معادل انرژی ماهیچه ای 100 انسان و یا 10 اسب قوی است!!!
این انرژی را از کجا به دست می آوریم؟
از دانش آموزان بخواهید توضیحاتی مختصر در مورد انرژی های تجدیدپذیر بدهند. هر کجا لازم بود توضیحات بیشتر را اضافه کنید.
در تمام دنیا مساله تامین انرژی اصلی ترین و پرجنجال ترین مساله روز است. کشورهای بزرگ و توسعه یافته، بخش بزرگی از بودجه تحقیقات خود را صرف کشف و استفاده از منابع تجدیدپذیر انرژی مانند آب، باد، خورشید، بیو گاز و انرژی هسته ای می کنند. در کنار این تحقیقات، پژوهش های زیادی هم برای صرفه جویی و بهینه سازی مصرف انرژی می شود.

انرژی باد
از دانش آموزان بخواهید از روی شکل ها و نقشه ها، چگونگی به وجود آمدن باد را توضیح دهند و خودتان توضیحات را تکمیل کنید.
خورشید نقش مهمی در به وجود آمدن بادها دارد. جریان های عظیم هوایی به علت اختلاف دمای هوای اطراف زمین در نقاط مختلف پدید می آید. خورشید به نواحی استوایی عمود می تابد و به همین خاطر زمین و هوای اطراف آن، در این مناطق بیشتر از نقاط دیگر زمین گرم می شود. در قطب ها که سردترین نقاط هستند، کمترین اثر را در گرم کردن هوا دارد. هوای گرم استوا به سمت بالا حرکت می کند و هوای خنک تر مناطق معتدل و قطبی، جای آن را می گیرد. همین حرکت، جریان های بزرگ هوایی را در جو زمین پدید می آورد.
مشابه این جریان ها به طور محدودتر و موضعی تر در سواحل و کوه های زمین پدید می آید و شدت بادها را در این مناطق بیشتر از نقاط دیگر می کند.

برای اینکه بیشتر توجه دانش آموزان را به انرژی باد جلب کنید، در مورد توان آن صحبت کنید: انرژی باد در روی زمین چه کارهایی می تواند انجام دهد؟ یعنی بادها چه توانی دارند؟

• بادبان : یکی از قدیمی ترین استفاده ها از انرژی باد، در دریا نوردی بوده است. بشر اولیه از حصیر بادبان می ساخته و به کمک آن قایق خود را به حرکت درمی آورده است. امروزه شکل خاص بادبان ها و تغییر جهتی که در آن می دهند، قایق را به جهت دلخواه هدایت می کند.
• آسیاب بادی : پیش از کشف الکتریسته، در اروپا(به خصوص در کشور هلند) آسیاب بادی استفاده بسیار زیادی داشته است. در این آسیاب ها، باد پره های آسیاب را به حرکت در می آورد و این حرکت چرخشی به کمک چرخ ها و محورها، به سنگ آسیاب منتقل می شود. با حرکت این سنگ روی سنگی دیگر، گندم، ذرت و ... آرد می شود.
  همچنین از وسیله ای مشابه آسیاب بادی برای هدایت آب یا پمپ کردن آن استفاده می کردند. به این ترتیب که حرکت باد به پره ها و از آنجا به مارپیچی منتقل می شود که آب را از جایی مانند دریا به جایی دیگر مانند کانال های آبیاری هدایت می کند.
  
  از سال ها پیش در کانادا از این روش برای بالا کشیدن آب از چاه و سال ها پس از آن برای تولید برق در خانه های روستایی استفاده می شد. امروزه از این روش در بعضی کشورهای در حال توسعه برای پمپ کردن آب استفاده می شود.
  
• تولید الکتریسته : امروزه معمول ترین استفاده از توربین های بادی، برای تولید الکتریسته می باشد. برای این کار، حرکت توربین با کمک محور به جعبه گیربکس و از آنجا به ژنراتور(مولد برق) منتقل می شود. به این ترتیب انرژی مکانیکی باد، به انرژی الکتریکی تبدیل می شود. در بسیاری از نقاط دنیا نیروگاه های بادی ای وجود دارند که با کمک توربین های بسیار بزرگ و بلند( بلندی هر کدام از آنها گاه به 90 متر می رسد!) برق یک شهر یا منطقه را تولید می کنند.این نیروگاه ها را معمولا به نام "مزرعه بادی" می شناسند. ساخت این نیروگاه ها ارزان تر و سریع تر از نیروگاه های حرارتی است. اما مهمترین ویژگی این نیروگاه ها پاک بودن آنهاست، یعنی هوا را آلوده نمی کنند. اما حرکت پره های آنها ممکن است برای پرندگان مهاجر دردسر هایی درست کند. همچنین توربین ها صدای زیادی ایجاد می کنند. اما در مقایسه با سایر نیروگاه ها، از موثرترین و به صرفه ترین نیروگاههایی هستند که در جهان الکتریسته تولید می کنند. تا کنون تنها 3 درصد الکتریسته تولیدی در جهان از مزرعه های بادی تامین می شود. در این میان کشور دانمارک که 14 درصد از برق خود را از این طریق تولید می کند، پیشگام است.
  
  استفاده از انرژی باد در کشور ما
  با توضیح در مورد چگونگی استفاده از انرژی باد در کشورو تحقیقاتی که دربخش باد " سازمان انرژی های نو" در حال انجام است، دانش آموزان را برای ساخت یک توربین بادی تشویق کنید.
  
  در مناطق کویری کشور ما، باد پدیده ای همیشگی است. این باد ممکن است توان کافی برای به حرکت درآوردن توربین های بادی را نداشته باشد، اما استفاده های بسیار دیگری می توان از آن کرد.
  بادگیر وسیله تهویه مناسبی برای خانه‌ها در قلب كویر محسوب می‌شود. به طوری كه جریان هوای مطبوع را در اتاق‌ها، تالار و زیرزمین ایجاد می‌كند. در واقع شهرها و روستاهای كویری با بادگیر نفس می‌كشند. بادگیرها در اصل دالان های باریکی هستند که از پشت بام، به داخل اتاق های خانه کشیده می شوند و با هدایت جریان باد را در خود، کار تهویه هوای داخل خانه را به عهده دارند. در برخی مناطق، باد پس ازعبور از بادگیرها، به دالان‌هایی هدایت می‌شود كه با سطح آب داخل حوض‌خانه برخورد كرده (مثل بادگیر باغ دولت آباد یزد) و فضای داخلی اتاق را خنك می‌كند. اما در مناطق مرطوب باد فقط از كانال‌های خشك عبور می‌كند (مثل بادگیرهای بنادر جنوبی) و فضای اتاق را تهویه می‌كند.
• 
• 
• 
• 
• استفاده از باد در ایران : آسیلب بادی در سیستان و بلوچستان - بادگیرها، وسیله تهویه هوا در کویر - نیروگاه بادی منجیل - توربین بادی

• تولید الکتریسته : در کشور ما، یک نیروگاه بادی در شهر منجیل(استان گیلان) با توان 100 مگا وات در حال بهره برداری است، در همین منطقه نیروگاه دیگری با توان 60 مگا وات در دست احداث است (بهترین نیروگاه های آبی یا حرارتی در کشور ما توانی معادل 2000 مگاوات دارند). نیروگاه بادی دیگری در منطقه بینالود(استان خراسان شمالی) در حال احداث است. همچنین سازمان انرژی ها نو، در مناطق بسیار دیگری در حال انجام عملیات بادسنجی است تا مناطقی را که برای ساخت مزرعه بادی مناسب است، شناسایی کند.

شما درواقع با معرفی کارهای تحقیقاتی در حال انجام در کشور و مطرح کردن پرسش های مشابه برای دانش آموزان و خواستن فعالیت های مشابه، اهمیت کار دانش آموز را برایش بیشتر می کنید.

 

برای کسب اطلاعات بیشتر با آدرس زیر سری به سایت "سازمان انرژی های نو" بزنید: