بررسی کاربرد توربین‌های بادی در سیستم‌های هیبریدی نوین

نوع مقاله: مقاله علمی ترویجی

نویسندگان

1 استادیار مجتمع دانشگاهی هوافضا دانشگاه صنعتی مالک اشتر

2 دانشجوی کارشناسی ارشد مهندسی مکانیک دانشگاه آزاد اسلامی، واحد تهران جنوب

چکیده

افزایش روزافزون مصرف انرژی و محدودیت‌های سوخت فسیلی جوامع گوناگون را بر آن داشته است تا در اندیشة منابع دیگری از انرژی باشند. از جمله مناسب‌ترین و کارآمدترین منابع جایگزین برای سوخت‌های فسیلی انرژی‌های تجدیدپذیر است؛ منابعی که طی سالیان اخیر به‌طور فزاینده‌ای مورد توجه خیل صنعتگران و پژوهشگران قرار گرفته‌اند. انرژی باد به‌عنوان یکی از منابع تجدیدپذیر انرژی از سال‌های دور مورد توجه بوده است. در ایران نیز با توجه به وسعت مناطق بادخیز، بستر مناسبی جهت گسترش بهره‌برداری از توربین‌های بادی[i] فراهم است. متغیر بودن سرعت باد و درپی آن نوسانات توان خروجی توربین‌های بادی، متخصصان را بر آن داشته است که با ترکیب توربین‌های بادی و صفحات خورشیدی، پیل ‌سوختی یا باتری، توان تولیدی پایدار و دائمی ایجاد کنند. سیستم‌های هیبریدی جدید بازده بالا و توان تولیدی پایدار جهت مصرف در بخش‌های گوناگون دارند. هدف از ارائة این مقاله معرفی انواع سیستم‌های هیبریدی جدید حاصل از ترکیب توربین‌های بادی با سایر سیستم‌های تولید توان، جهت ذخیره‌سازی انرژی و ایجاد توانی پایدار است. برای این منظور، ابتدا سیستم‌های هیبریدی متنوع که از ترکیب توربین‌های بادی با انواع سیستم‌های تولید توان و یا سیستم‌های ذخیره‌کنندة انرژی ایجاد می‌شود، معرفی شده و در ادامه عملکرد آنها مورد بررسی قرار می‌گیرد. معرفی اجزای تشکیل‌دهندة این دسته از سیستم‌های هیبریدی و بررسی نحوة عملکرد آنها از دیگر مواردی است که در این مقاله تشریح خواهد شد.



[i]. Wind Turbine

کلیدواژه‌ها


[1] جهانگیری، مهدی، احمد صداقت. "طراحی سیستم ترکیبی پنل خورشیدی - توربین بادی - سیستم هیدروژنی؛ مطالعة موردی: الیگودرز"، ششمین همایش ملی و نمایشگاه تخصصی مهندسی محیط زیست، تهران، 1391.

[2] احمدی، سمیه، محمد رضایی میرقائد، رامین روشندل. "مدل‌سازی سیستم ترکیبی توربین بادی – پیل ‌سوختی و سهم پیل ‌سوختی در تأمین تقاضای الکتریکی در یک منطقه نمونه"، نشریة علمی پژوهشی مدیریت انرژی، س. 2، ش. 3، پاییز 1391.

[3] Brouwer, J., Hybrid Gas Turbine Fuel Cell Systems, National Fuel Cell Research Center, University of California, http://www.nfcrc.uci.edu (accessed May 10, 2015)

[4] Sarrias, R., L.M. Fernández, C.A. García, F. Jurado. “Coordinate operation of power sources in a doubly-fed induction generator wind turbine/battery hybrid power system.” Journal of Power Sources 205(0), 2012, pp. 124-366.

[5] Ding J., M. Kamgarpour, S. Summers, A. Abate, J. Lygeros, C. Tomlin. “A stochastic games framework for verification and control of discrete time stochastic hybrid systems.” Automatica 49(9), 2013, pp. 865-874.

[6] Mikati, M., M. Santosb, C. Armentac. “Electric grid dependence on the configuration of a small-scale wind and solar power hybrid system.” Renewable Energy 57(0), 2013, pp. 587-510.

[7] جلیلوند، ابوالفضل، احمد روحانی، حسین کرد. "طراحی، کنترل و مدیریت انرژی سیستم هیبریدی فتوولتاﺋیک - بادی - پیل ‌سوختی برای کاربردهای مستقل از شبکه"، چهاردهمین کنفرانس شبکه‌های توزیع نیروی برق، کرمان، اردیبهشت 1388.

[8] Caballero, F., E. Sauma, F. Yanine. “Business optimal design of a grid-connected hybrid PV (photovoltaic)-wind energy system without energy storage for an Easter Island's block.” Energy 61(0), 2013, pp. 58-81.

[9] Ma, T., H. Yang, L. Lu, J. Peng. “A feasibility study of a stand-alone hybrid solar–wind–battery system for a remote island.” Applied Energy 121(0), 2014, pp. 149-158.

[10] Rahimi, S., M. Meratizaman, S. Monadizadeh, M. Amidpour. “Techno-economic analysis of wind turbine–PEM (polymer electrolyte membrane) fuel cell hybrid system in standalone area.” Energy 67(0), 2014, pp. 381-396.

[11] Maleki, A., A. Askarzadeh. “Comparative study of artificial intelligence techniques for sizing of a hydrogen-based stand-alone photovoltaic/wind hybrid system.” International Journal of Hydrogen Energy 39(19), 2014, pp. 9973-9984.

[12] Ahmed, N. A., M. Miyatake, A. Al-Othman. “Power fluctuations suppression of stand-alone hybrid generation combining solar photovoltaic/wind turbine and fuel cell systems.” Energy Conversion and Management 49(10), 2008, pp. 2711-2719.

[13] Nelson, D. B., M. H. Nehrir, C. Wang. “Unit sizing and cost analysis of stand-alone hybrid wind/PV/fuel cell power generation systems.” Renewable Energy 31(10), 2006, pp. 1641-1656.