مقدمه و کلیات
طرح پژوهش
۱- کلیات
۱-۱-مقدمه
انسان از دیرباز با به کارگیری انرژی های فراوان و در دسترس طبیعت، در پی گشودن دریچه ای تازه به روی خویش بوده است تا از این رهگذر بتواند افزون بر آسان تر کردن کارها، فعالیت های خویش را با کمترین هزینه و بالاترین سرعت به انجام رساند و گامی برای آسایش بیشتر بردارد. در این میان با پیشرفت علم و فناوری، ساخت ماشین ها و ابزارهای گوناگون به کارگیری انرژی به اوج خود رسیده است تا جایی که انرژی نیز مانند غذا، پوشاک و مسکن تبدیل به اساسی ترین نیاز زندگی بشر گردید که با کمبود آن پویایی یک جامعه ممکن نخواهد بود. جایگاه انرژی در زندگی مادی بشر به قدری مهم است که وقوع هر پدیده ای را در جهان منوط به استفاده از آن باید دانست.
( اینجا فقط تکه ای از متن فایل پایان نامه درج شده است. برای خرید متن کامل پایان نامه با فرمت ورد می توانید به سایت feko.ir مراجعه نمایید و کلمه کلیدی مورد نظرتان را جستجو نمایید. )
مدیریت هدف و ارتقای کارائی انرژی و بهینه سازی مصرف به معنی استفاده درست از صور مختلف آن برای تضمین توسعه پایدار و تأمین انرژی برای همگان و همه نسل ها و نیز جلوگیری از مضرات زیست محیطی ناشی از مصرف نادرست لازم است که مورد توجه قرار گیرد.
۱-۲-تعریف مسئله
نیاز گسترده انسان به منابع انرژی همواره از مسائل اساسی در زندگی بشر بوده و تلاش برای دستیابی به یک منبع تمام نشدنی انرژی از آرزوهای دیرینه انسان محسوب می شود. انسان همواره در تصورات خود نیروی تمام نشدنی را جستجو می کرد که در هر زمان و مکان در دسترس او باشد.
با توجه به هشدار صاحب نظران و متخصصان مبنی بر اتمام ذخیره ی منابع سوخت های فسیلی، حداکثر تا یک قرن دیگر، قطعاً کشورهایی که از نظر تأمین انرژی در تنگنا قرار دارند، با رکود و بحران روبرو خواهند شد. در این زمان احتمالاً کشورهای پیشرفته، آن هایی خواهند بود که فناوری را خردمندانه به کار برده و منابع انرژیهای جدید را از قبل شناخته و مهار کرده اند.
سوخت های فسیلی بیش از ۹۵ درصد انرژی مورد نیاز را در ایران و بیش از ۸۱ درصد انرژی مصرفی دنیا را تأمین می کنند. سوزاندن این هیدروکربورها باعث تولید بخار آب، گاز کربنیک و گازهای سمی دیگر نظیر CO و SO2 و اکسیدهای ازت می شود که همه ی آن ها، غیر از بخار آب، روی محیط زیست در سطح ملی، منطقه ای و جهانی اثر تخریبی دارند (بهادری نژاد، فروردین ۱۳۷۳).
در صورت پذیرش این واقعیت که کشور ما از این وضعیت مصون نخواهد بود، ضرورت استفاده از کلیه امکانات، به منظور دستیابی به انرژی های تجدیدپذیر شونده آشکار می شود.
در این راستا، انرژی خورشیدی منبعی عظیم برای کشور به حساب می آید. مهار این مقدار عظیم انرژی مستلزم دسترسی به فناوری های پیشرفته و کاربرد کلکتورهای بزرگ و سلول های فتوولتائیک می باشد.
به غیر از انرژی خورشید، جهان امروز به انرژی باد چشم دوخته است. اهمیت این موضوع آن گاه آشکار می شود که هزینه های سرسام آور تأمین انرژی برق و روند افزایش سالانه ی آن را در کشور مورد مقایسه قرار می دهیم ( کاویانی، ۱۳۷۴).
انرژی باد از جمله انرژی های تجدیدپذیری است که به علت گستردگی، بازدهی بالا، اقتصادی بودن و اینکه در مقایسه با دیگر انرژی های تجدیدپذیر در ابعاد وسیع تری مورد بهره برداری قرار گرفته، عملاً از جایگاه ویژه ای برخوردار است. بنابراین، لازم به نظر می رسد که با توجه به تمام ابعاد و راهکار های ممکن، فناوری های مربوط به توسعه ی بهره برداری از انرژی باد را در ایران شناسائی کرد.
در مورد مکانیزم تشکیل باد میتوان گفت که، تشعشعات دریافتی خورشید توسط زمین، موجب گرم شدن هوای اتمسفر شده و به همین دلیل هوا به سمت بالا حرکت می کند. شدت این گرمایش در استوا؛ جایی که خورشید عمود می تابد؛ بیشتر از هوای اطراف قطبین؛ جایی که زاویه تابش خورشید تند می باشد؛ خواهد بود و هوای اطراف قطبین نسبت به هوای استوا کمتر گرم می گردد. دانسیته هوا با افزایش دما کاهش پیدا کرده و بنابراین هوای سبکتر استوا به سمت بالا حرکت کرده و در اطراف پخش می گردد. این عمل موجب افت فشار در این ناحیه گردیده و موجب می گردد هوای سرد از قطبین به سمت استوا جذب گردد.
همچنین وقتی خورشید در طول روز میتابد، هوای روی سرزمینهای خشک سریعتر از هوای روی دریاها و آب ها گرم می شود. هوای گرم روی خشکی بالا رفته و هوای خنک تر و سنگین تر روی آب جای آن را میگیرد که این فرایند بادهای محلی را میسازد. این به آن معناست که روز از سمت دریا به سمت ساحل باد می وزد. در شب، از آنجا که هوا روی خشکی سریعتر از هوای روی آب خنک میشود، جهت باد برعکس میشود. بنابراین باد به علت گرادیان فشار به وجود آمده از تابش غیر یکنواخت خورشید به سطح زمین به وجود می آید. امروزه از انرژی بادی جهت تولید الکتریسیته، پمپاژ آب از چاه ها و رودخانه ها، آرد کردن غلات، کوبیدن گندم، گرمایش خانه و مواردی نظیر این می توان استفاده نمود. استفاده رایج از انرژی بادی در توربین های بادی و به منظور تولید الکتریسته بکار گرفته می شوند (وزارت نیرو، سازمان انرژی های نو ایران، سانا).
یکی از موارد استفاده از انرژی الکتریسته تولید شده توسط انرژی بادی، روشنایی معابر، پارک ها، جاده ها، و به طور کلی محل های تردد و عبور و مرور می باشد.
این پایان نامه در نظر دارد تا ضمن ارزیابی اقتصادی استفاده از انرژی بادی و فسیلی در تولید انرژی الکتریسته، به بررسی اقتصادی نحوه و چگونگی تأمین انرژی سیستم روشنائی در پارکینگ های موجود در آزاد راه قزوین- رشت، بپردازد.
۱-۳-ضرورت تحقیق
کاهش سریع سوخت های فسیلی، بحث گرمایش جهانی و اثر پدیده ی گلخانه ای و ریزش باران های اسیدی، لزوم بهره برداری از انرژی های تجدید شونده، به ویژه انرژی باد را افزایش داده است.
همچنین در گسترش برنامه های عمرانی، شایسته است توان محیطی مناطق شناسایی شود و تلاش جدی و مؤثری برای توسعه بهره برداری از پتانسیل انرژی باد در کاربردهای مختلف انجام گیرد.
در مورد مزایای استفاده از انرژی باد می توان به موارد زیر اشاره نمود:
-
- با توجه به آلودگی های محیط زیست در اثر استفاده از سوخت های فسیلی، این انرژی می تواند فاقد اثرات مخرب آلودگی محیط زیست منابع فسیلی و تا حدی هسته ای بوده و می تواند به عنوان یک جایگزین مطرح باشد.
-
- هزینه ی استفاده از دستگاه های بادی در قیاس با دستگاه های تولید انرژی معمولی فعلی کمتری باشد.
-
- نیروگاه های بادی بزرگ ناشی از تلفیق مجموعه ای از نیروگاه های کوچک، می تواند مصارف برق شهری و صنعتی را تأمین نماید.
-
- چون نیروگاه های بادی نیاز به سوخت فسیلی ندارند، بنابراین استفاده از این نیروگاه ها فاقد مشکلاتی نظیر تأسیس پالایشگاه ها و حمل و نقل سوخت از مراکز تولید به محل مصرف خواهند بود.
-
- از نظر نگهداری و تعمیرات در قیاس با نیروگاه های فعلی، تعمیرات مورد نیاز به مراتب کمتر خواهد بود.
-
- به علت پخش بودن نیروگاه و متمرکز نبودن آن در مواقع جنگ و سایر بلایای طبیعی، ضربه پذیری آن از نیروگاه های متمرکز بسیار کمتر خواهد بود.
-
- جهت رشد کشاورزی به خصوص در جاهایی که زمین مساعد و آب زیرزمینی کافی وجود دارد، ولی به دلیل فقدان انرژی در حال حاضر قابل بهره برداری نیست، بسیار مؤثر خواهد بود (محمدی، ۱۳۷۹).
یکی از موارد استفاده از انرژی برق تولید شده توسط انرژی بادی، کاربرد آن در در روشنایی جاده های کشور می باشد.
تصادفات جاده ای و ترافیکی یکی از شایع ترین سوانح و حوادث است که سالانه جان بسیاری از مردم را در جهان به خطر می اندازد. کشور ما، ایران از این نظر یکی از کشورهای دارای بیشترین موارد تصادف و مرگ و میر ناشی از آن معرفی شده است. این مسئله باعث افزایش هزینه های مستقیم ( مانند هزینه های درمانی ناشی از تصادفات و مراقبت از معلولان حادثه) و غیر مستقیم (نظیر ایجاد مشکلات روانی و افسردگی در افراد خانواده، از دست دادن نیروی کار فعال به صورت دایم یا موقت) می شود (صمدی، نظیفی، ۱۳۹۰).
بر اساس گزارش سال ۲۰۰۲ سازمان بهداشت جهانی همه ساله، بیش از یک میلیون و ۲۰۰ هزار نفر در سوانح جاده ای کشته و بیش از ۵۰ میلیون نفر دچار آسیب های جدی می شوند. هم چنین مطالعات این سازمان نشان می دهد که در سال ۱۹۹۰ میلادی، تصادفات جاده ای در رده ی نهم مهمترین عوامل تعیین کننده ی سلامتی جامعه قرار داشته که تا سال ۲۰۲۰ به سومین علل مرگ و میر و معلولیت در جوامع بشری تبدیل خواهد شد (هدایتی و همکاران، ۱۳۸۸).
تحقیقات به عمل آمده نشان می دهد که علل اصلی تصادفات و سوانح حمل و نقل، متغیرهای مربوط به وسائل نقلیه، امکانات جاده ای نامناسب و عوامل انسانی است. در این میان تأمین امنیت جاده ای برای جلوگیری از حوادث و صدمات جاده ای به عنوان بخشی مهم از سلامت جامعه نیازمند برنامه ریزی جامع و هماهنگ در بخش های مختلف دولت مانند وزارت خانه های بهداشت، راه و ترابری، نهادهای آموزشی و اطلاع رسانی، نیروهای انتظامی و سازمان های غیر دولتی است. بر این اساس، تلاش در جهت بهبود وضعیت سلامت سفر و کاهش خطرات سوانح رانندگی با توسعه و به کارگیری ایمنی ترافیکی امری ضروری است (وزیری، ۱۳۸۴).
بنابراین همانطور که اشاره شد، یکی از علل تصادفات، عوامل انسانی است، به عبارت دیگر عواملی نظیر خواب آلودگی و خستگی رانندگان می تواند نقش بسیار مهمی در واژگونی وسایل نقلیه ایفا کند.
از این رو، وجود پارکینگ های عمومی تعبیه شده در کنار جاده ها، می تواند نقش مؤثری در کاهش تصادفات ایفا کند.
با بهره گرفتن از انرژی تولید شده توسط نیروگاه های فسیلی، نیروگاه های برق- آبی، توربین های بادی، و انرژی خورشیدی می توان روشنایی در جاده ها را تأمین نمود. اما همانطور که گفته شد استفاده از انرژی های تجدیدپذیر از جمله انرژی های بادی و خورشیدی به دلیل محدودیت منابع فسیلی و ایجاد آلودگی و آثار مخرب زیست محیطی این منابع، استفاده از انرژی های نو مقرون به صرفه است.
تحقیق حاضر، قصد دارد به برآورد هزینه ها و منافع استفاده از انرژی بادی و مقایسه ی آن با نیروگاه فسیلی بپردازد، و همچنین کاربرد استفاده از انرژی برق تولید شده توسط این دو انرژی را به صورت موردی در آزاد راه قزوین – رشت ( پارکینگ های کنار جاده ای مربوطه) مورد بررسی قرار دهد.
۱-۴-اهداف تحقیق
تحقیق حاضر، ضمن بررسی هزینه و فایده استفاده از انرژی فسیلی و بادی در تأمین روشنایی راه، به مقایسه دو روش تأمین روشنائی مذکور می پردازد.
بطور کلی اهداف این مطالعه به شرح زیر میباشد:
-
- برآورد هزینه ها و منافع مستقیم و غیر مستقیم تأمین روشنایی از طریق انرژی بادی
- برآورد هزینه ها و منافع مستقیم و غیر مستقیم تأمین روشنایی از طریق نیروگاههای سوخت فسیلی