ساختمان سبز، ساختمان انرژی صفر خالص

• ساختمان سبز

  در یک تعریف ساده، ساختمان سبز ساختمانی است که آب کمتری مصرف می کند، بهره وری انرژی را بهینه می کند، منابع طبیعی را حفظ می کند، زباله کمتری تولید می کند و فضای سالم تری را برای ساکنان در مقایسه با ساختمان های معمولی فراهم می کند. با توجه به کاهش منابع تجدیدناپذیر و سیاست های جدید مبنی بر عدم وابستگی به آنها، امروزه مفهوم “ساختمان سبز” در کشورهای اهمیت ویژه ای پیدا کرده است. به گفته کارشناسان فناوری، اینها ساختمان هایی هستند که اطمینان حاصل می کنند که زباله ها در هر مرحله از ساخت و ساز و بهره برداری از ساختمان به حداقل می رسد و در نتیجه هزینه های پایینی را به همراه دارد. ساختمان سبز در طراحی، ساخت یا بهره برداری، اثرات منفی را کاهش داده یا از بین می برد و می تواند تأثیرات مثبتی بر اقلیم و زیست محیطی ایجاد کند. یک ساختمان سبز منابع طبیعی گرانبها را حفظ می کند و کیفیت زندگی را بهبود می بخشد. ویژگی هایی که می تواند ساختمان را سبز کند عبارتند از:

  • استفاده بهینه از انرژی، آب و سایر منابع.
  • استفاده از انرژی های تجدیدپذیر مانند انرژی خورشیدی.
  • اقدامات کاهش آلودگی و زباله و امکان استفاده مجدد و بازیافت.
  • محیط داخلی خوب و کیفیت هوا.
  • استفاده از مواد غیر سمی، اخلاقی و پایدار.
  • توجه به محیط در طراحی، ساخت و بهره برداری.
  • طرحی که امکان سازگاری با محیط در حال تغییر را فراهم می کند.

کشور های پیشرو در صنعت انرژی بادی

در تعریف کلی انرژی باد و نیروی باد فرآیندی را توصیف می کنند که طی آن باد نیروی مکانیکی به الکتریسیته یا همان انرژی برق تبدیل می شود. نیروی باد یک منبع انرژی پاک و تجدیدپذیر است. نیروی باد توسط توربین های بادی تولید می شود. هنگامی که باد در برابر توربین بادی می وزد، پره های آن را می چرخاند. باد پره های توربین را به دور روتوری می چرخاند که ژنراتور را مستقیماً یا از طریق شفت و مجموعه ای از چرخ دنده ها می چرخاند که چرخش پره ها را سرعت می بخشد و امکان استفاده از ژنراتور کوچک تر را فراهم می کند. این باعث ایجاد برق می شود.

نیروگاه (مزرعه) خورشیدی شناور

در تعریف کلی، یک نیروگاه مزرعه خورشیدی شناور، شکل  نسبتا جدیدی از تولید انرژی خورشیدی در مقیاس بزرگ است. اصل عملکرد این نیروگاه مزرعه، دقیقا مشابه نیروگاه مزرعه های خورشیدی فوتوولتاییک است که در خشکی اجرا و راه اندازی می شود، البته با کمی تفاوت و هم چنین رعایت اصول امنیتی و فنی جهت حفاظت از نفوذ رطوبت، زنگ زدگی و … انجام می شود. انگیزه اصلی از اجرای این نیروگاه مزرعه، استفاده از انرژی خورشیدی جهت تولید برق در مکان ها و جغرافیاهایی می باشد که با کمبود زمین مناسب و در دسترس برای پارک های خورشیدی مواجه هستند. مناطق آبی مانند حوضه های آبیاری، انبارهای لایروبی، مکان های استخراج شن و حوضه ها و حوضه های نزدیک تصفیه خانه ها می توانند به عنوان مکان هایی برای تولید انرژی خورشیدی استفاده شوند. به عنوان گام بعدی، ما به دنبال گزینه ها و فرم های اجرایی برای انرژی خورشیدی در آب های داخلی بزرگتر هستیم. در دریاچه IJsselmeer این ممکن است به شکل پارک های خورشیدی شناور در یک جزیره مصنوعی حلقه ای شکل (آتول) امکان پذیر باشد. در بلندمدت، پارک‌های خورشیدی در دریا نیز از نظر فنی و اقتصادی امکان‌پذیر می‌شوند، برای مثال در ترکیب با مزارع بادی فراساحلی.

آشنایی با نرم افزار WindPro

در تعریف کلی و مختصر، می توان اشاره کرد که نرم افزار WindProجهت شبیه سازی انرژی بادی و نیروگاه های بادی ارائه شده است که برای مدلسازی انرژی باد و تخمین پتانسیل تولید برق بادی، تمامی پارامترهای موثر از قبیل میدان سرعت باد، زبری سطح، نوع توربین ها، شبکه انتقال و غیره را در نظر می گیرد. بکمک نرم افزار WindPro، می توان میزان انتشار کربن اجتناب شده در اثر ساخت نیروگاه بادی را محاسبه و ارزش گذاری اکوسیستمی کرد.

با مقایسه با دیگر رقبا، می توان گفت که در زمینه مطالعه نیروگاه ها و مزارع بادی دو نرم افزار WindPro و Wind Farmer بیشترین کاربرد را دارا می‌باشند. از لحاظ ساختاری یکدیگر هستند. البته باید اشاره کرد که نرم افزار WindPro در بعضی مدول‌ ها (Module) از نرم‌افزار Wind Farmer قوی‌تر می ‌باشد. در مقیاس دیگر، می توان از نرم افزار Wind Energy نام برد که مشابه نرم افزار WindPro، قابلیت مدلسازی انرژی باد و توربینهای بادی را دارند. این در حالی است که نرم افزار WindPro، با در نظر گرفتن تمامی پارامترهای دخیل از جمله نوع توربین، میدان سرعت، وضعیت خطوط انتقال شبکه، میزان طول مسیر انتقال، وضعیت توپوگرافی و زبری سطح و …. قادر به مدلسازی بهتر و دقیق تری برای نیروگاه های بادی است. در حال حاضر استفاده از نرم افزار Wind Farmer بدلیل وجود برخی مشکلات کمتر مورد استفاده قرار گرفته و از سوی دیگر، نرم افزار WindPro بدلیل محیط کاربرپسند تر دارد و اعتبار بین المللی آن موجب شده تا مورد استقبال بیشتری قرار بگیرد.

نرم افزار WindPro با کاربری بسیار جدید و پیشرفته، امکانات بسیار خوبی را جهت جانمایی توربین های بادی و استقرار مزارع بادی فراهم کرده است. علاوه بر کاربری راحت، بسیار دقیق بوده و تمامی پارامترهای اثرگذار در طراحی و محاسبه را در نظر می گیرد. نرم افزار WindPro، پیشرو در صنعت برای طراحی و برنامه ریزی پروژه های نیروگاه های بادی است که با موفقیت، توسط شرکت های بزرگ، صنایع تجدیدپذیر، همچنین مهندسان، کارآفرینان و کاربردهای کوچک مورد استفاده قرار می‌گیرد و از نظر اعتبار و دقت عمل، در سراسر جهان به رسمیت شناخته شده و پذیرفته شده و در مقالات بین المللی به عنوان نرم افزار مرجع معرفی می شود. نرم افزار WindPro همه چیز را از تجزیه و تحلیل داده های باد، محاسبه بازده انرژی، تعیین کمیت عدم قطعیت ها، ارزیابی مناسب بودن سایت گرفته تا محاسبه و تجسم اثرات زیست محیطی را پوشش می دهد و می توان برای تجزیه و تحلیل دقیق داده های تولید پس از ساخت استفاده کرد. لازم به توضیح است که همه این موارد، در صورت نیاز در ماژول های جداگانه نیز در دسترس می باشد. علاوه بر این، امکان ارزش گذاری اکوسیستمی ایجاد نیروگاه های بادی نیز وجود دارد. در مدلسازی نیروگاه های بادی، به دو دسته نیروگاه بادی خشکی و نیروگاه بادی دریایی تقسیم می گردد. امروزه توجه به نیروگاه های بادی دریایی بسیار بیشتر شده است. دو پارامتر توزیع سرعت باد و پارامتر مشخصات توربین، اساسی ترین ورودیهای این مدلها جهت محاسبه توان تولیدی و پتانسیل تولید برق مزارع بادی می باشد. نیروگاههای بادی دارای آلودگی صوتی نیز می باشند که این موضوع هم در نرم افزار WindPro قابل مدلسازی و بررسی می باشد.

تفاوت سیستم منفصل از شبکه (آفگرید) و متصل به شبکه (آنگرید)

وقتی نوبت به نصب و استفاده از یک سیستم انرژی تجدیدپذیر می رسد، باید تصمیمات زیادی گرفت. با توجه به مسئله اهمیت سرمایه گذاری بر روی تجهیزات و سخت افزار یک پروژه، انتظار می رود که سال ها دوام و عملکرد خود را حفظ کند؛ لذا می بایست که انتخاب های درستی صورت گیرد. با توجه به یک سیستم انرژی تجدیدپذیر در دسترس، می توان از پدیده های باد و خورشیدی، انرژی برق بدست آورد و به چند حالت مورد استفاده قرار داد؛ حالت اول استفاده داخلی و تامین برق مصرف کننده های مورد نظر (ساختار آفگرید یا منفصل از شبکه)، حالت دوم توزیع انرژی برق بدست آمده به شبکه توزیع سراسری برق (ساختار آنگرید یا متصل به شبکه) و حالت ترکیبی که علاوه بر تامین انرژی مصرف کننده های مورد نظر، تولید مازاد انرژی برق به شبکه سراسری توزیع منتقل می شود. در ادامه چهار تفاوت بین ساختار متصل به شبکه و ساختار منفصل از شبکه را به اشتراک می گذاریم تا به شما در انتخاب بهترین حالت، کمک کنیم.

انرژی خورشیدی منفصل از شبکه و منفصل از شبکه چیست؟

سیستم منفصل از یا متصل به شبکه، موارد زیر را تعیین می کند:

– نوع دسترسی شما به برق را تعیین می کند؟

– چه تجهیزاتی برای تولید انرژی برق مازاد مورد نیاز است؟

– در زمانی که شبکه از کار می افتد، چه اتفاقی رخ می دهد؟

– صورتحساب قبض برق چگونه محاسبه می شود و چه تسهیلاتی به آن تعلق می گیرد ؟

عملکرد ریزشبکه DC به صورت ماشین سنکرون مجازی

در سال های اخیر با توجه به بحران های زیست محیطی و کمبود منابع فسیلی, استفاده از منابع تجدیدپذیر شایان توجه است. استفاده از منابع تجدیدپذیر در سیستم قدرت, تولید را غیرمتمرکز کرده و با توجه به طبیعت متغیر این منابع, نوسانات زیادی در شبکه اضافه شده اند. ریزشبکه های DC به عنوان شبکه قدرت کوچک, امکان استفاده و کنترل این منابع را در سمت توزیع آسان کرده اند. نفوذ زیاد منابع تجدیدپذیر مبتنی بر مبدل های الکترونیک قدرت, اینرسی و میرایی را کاهش داده اند؛ بنابراین, سیستم های جدید به اغتشاشات حساس تر شده اند و حاشیه پایداری سیستم کاهش یافته است. در این مقاله از ریزشبکه DC متصل به شبکه AC مجهز به ماشین سنکرون مجازی به منظور مدیریت توان خودکار ریزشبکه DC و شبکه AC و تحلیل نقش اینرسی مجازی در پایداری سیگنال کوچک استفاده شده است. شبکه تحت حالت ها و اینرسی های مختلف برای تایید روش مذکور بررسی و تایید شده است. در این روش با استفاده از پاسخ مبدل منبع ولتاژ و با طراحی مناسب کنترل افتی دوگانه کنترل کننده های ولتاژ, فرکانس و توان اکتیو خروجی, پشتیبانی لازم برای تنظیم فرکانس سیستم در مواجهه با اغتشاشات فراهم می شود و پایداری شبکه در شرایط مختلف بهبود می یابد.

ریزشبکه مبتنی بر اینورتر در زمان خاموشی سراسری سامانه قدرت

تغذیه چندگانه نواحی حساس - به عنوان ریزشبکه مبتنی بر اینورتر - برای افزایش قابلیت اطمینان سامانه, حفظ پایداری و عملکرد آن در زمان از دست رفتن یک یا چند واحد از منابع تغذیه کننده شبکه, بسیار مهم می باشد. از طرفی, قابلیت عملکرد جزیره ای تضمینی بر در دسترس بودن ناحیه مورد نظر, در زمان خاموشی سامانه قدرت است. برای استفاده از انواع انرژی های تجدیدپذیر و تولیدات پراکنده در ساختار , استفاده از مبدل های الکترونیک قدرت, امری ضروریست. بنابراین روش دنبال کردن فرکانس (FT), با کنترلی غیر متمرکز و به منظور پایدار سازی  مبتنی بر اینورتر معرفی می شود. در روش نوین ارائه شده, تمام واحدها فرکانس یکی از واحدها را به عنوان واحد مرجع دنبال کرده و توان مورد نیاز شبکه را پس از اعمال کنترل افت تامین می کنند. نتایج پیاده سازی این سامانه کنترلی بر روی دو شبکه با ساختارهایی متفاوت در نرم افزار PSCAD, تصدیقی بر عملکرد صحیح آن می باشد.

ارزیابی قابلیت اطمینان

ارزیابی قابلیت اطمینان در یک شبکه قدرت برای دوره کوتاه مدت و بلند مدت با اثرگذاری بالا در بخش تامین توان با توربین بادی :

سیستم های تولید توان پراکنده  از نوع انرژی نو دارای نوسان توان بالایی می باشند و تولید توان آنها در حالت کلی غیرقابل پیش بینی است ، در این پایان نامه هدف ارزیابی و مدیریت قابلیت اطمینان در یک سیستم توان می باشد که از مزرعه بادی برای تامین توان خود در نواحی قابل پوشش و بارهای تغییر پذیر استفاده می کند . 

مدیریت قابلیت اطمینان در سیستم های توان به منظور هماهنگ سازی و متعادل نمودن تولید و مصرف امری ضروری است و نیاز است تا شرکت های خدماتی به منظور تامین کاهش و افزایش توان و به صورت کلی در تامین کیفیت توان شبکه از این مسئله آگاهی کامل داشته باشند . 

آنچه که این پروژه پایان نامه برق قدرت  را از انواع مشابه آن متمایز می سازد ساختار تغییر پذیر با زمان آن می باشد ، روش های انجام شده در این زمینه غیروابسته به زمان می باشند و پیشرفت حاصل در این زمینه نیز قابل توجه بوده است ، اما آنچه در این میان اهیمت دارد وجود اندیس های مختلف در قابلیت اطمینان و تامین توان برای منابع تولید احتمالی می باشد که در حال تغییر در زمان می باشند و به نوعی متغیر حالت محسوب می شوند ، تغییرات فصلی ، تغییرات بار و تغییر قابلیت اطمینان ادوات از جمله شاخص های بلند مدت و میان مدت و تغییرات بار روزانه و تولید در ساعات مختلف روز از شاخص های کوتاه مدت تغییر پذیر در زمان می باشند .

بنابراین نیاز به تکنیکی که بتواند این تغییرات را در خود گنجانده و یک تابع تغییر پذیر با زمان و دقیق برای تغییرات قابلیت اطمینان ارائه دهد امری ضروری است .