امروزه امکان ساخت نمایشگرهای الکترونیکی روی مواد انعطاف‌پذیر فراهم شده و حتی در کاربردهای محدودی، این فناوری جدید مورد استفاده قرار گرفته است؛ اما نیاز به توان پردازشی پرسرعت برای پیاده‌سازی این نمایشگرها باعث شده تــــــا هنوز هم ویفرهای سیلیکونی گران و البته سخت در آنها مورد استفاده قرار گیــــرد. در واقع اگر امکان داشت تمــــــام اجزای الکترونیکی را از مواد انعطاف‌پذیر ساخت، این کار هم از نظر اقتصادی به صرفه بود و هم قابل اطمینان‌تر، ضمن آنکه زمینه طراحی‌های جدیدی نیز فراهم می‌آمد.
به منظور تحقق چنین امکانی، اخیرا محققان موفق شدند مدارهایی روی پلاستیک بسازند که دارای سرعت لازم است. پژوهشگران دانشگاه کلمبیا (Columbia University) و شرکت Sarnoff مداری طراحی کرده‌اند که می‌تواند با سرعت 100 مگاهرتز، یعنی 100 برابر بیشتر از مدار قبلی که روی پلاستیک ساخته شده بود، کار کند.
مایکل کین (Michael Kane)، محقق اجسام جامد در شرکت Sarnoff که چندی پیش طی نشستی در واشنگتن نتایج این تحقیقات را به موسسه IEEE گزارش داد، چنین می‌گوید: «به عقیده من، 100 مگاهرتز بالاترین سرعتی است که می‌توان برای مدارهایی که مستقیما توسط ترانزیستورها روی پلاستیک ساخته می‌شود، تصور کرد.»



زیگورد واگنر (Sigurd Wagner) که استاد مهندسی برق در دانشگاه پرینستون (Princeton) است و تا به حال تحقیقات گسترده‌ای در زمینه قطعات الکترونیکی انعطاف‌پذیر (به عنوان شاخه‌ای که به ساخت و معــــــرفی روش‌های ارزان جهت ساخت دستگاه‌های الکترونیکی بزرگ می پردازد)، انجام داده است، ساخت چنین مداری را کاری ارزشمند می‌داند و می‌گوید: «دستگاه‌های الکترونیکی بسیار بزرگ‌تر از آن هستند که بتوان آنها را با استفاده از ویفرهای سیلیکونی ایجاد کرد.»
نتایج پیشرفت‌های مشترک Sarnoff و دانشگاه کلمبیا می‌تواند منجر به عرضه نمایشگرهایی به قطر 3 متر یــــا بیشتر شود که به راحتی قابلیت جمع شدن و جا به جایی را دارنــــــد. وزارت دفاع امریکا (پنتاگون) به دلایل نظامی، یکی از مشتریان جدی چنین محصولاتی است. همچنین نصب ترانزیستورهای سریع روی پلاستیک می‌تواند منجـر به ایجاد آنتن‌های نظامی قابل حمل شود؛ چنین آنتن‌هایی تبادل اطلاعات با یک هدف مشخص را هدایت کرده و بدین ترتیب ضمن صرفه‌جویی در مصرف انــــــرژی، امکان آشکار شدن محتوای ارتباطات را نیز دشوارتر می‌کند. امروزه ایــــن آنتن‌های نظامی حدود 100 هزار دلار قیمت دارند و حداقل 1 متر مربع فضا اشغال می‌کنند. این بدان معناست که باید با وسیله نقلیه آنها را جابه‌جا کرد. اما آنتنی که با فناوری جدید Sarnoff ساخته شده باشد، فقط چند هزار دلار قیمت دارد و می‌توان آن را در یک بسته کوچک جمع کرد و در مواقع لزوم، به راحتی قابل گسترش و جابه‌جایی است.
در حال حاضــــر ساخت نمایشگرهای بزرگ و برخی نمایشگرهای انعطاف‌پذیر وابسته بــــه یک نوع نامنظم سیلیکون‌هــــــا موسوم به سیلیکون‌هــــــای «غیر متبلور» است کــــــه می‌توانند در دمای پایین ساخته شونــــــد؛ این دما به اندازه‌ای است که می‌توان با پلاستیک نیز کار کرد. محققان Sarnoff و کلمبیا توانسته‌اند بـا متبلور کردن سیلیکون‌های غیرمتبلوری کــــــه روی پلاستیک رســوب کرده‌اند، نخستین نمونه این فناوری را بسازند.
هسته اصلی ایــــــن فناوری بر پایه یک فرآیند جدید لیزری استوار است که توسط جیمز ایم (James Im)، استاد علم مواد در دانشگاه کلمبیا توسعه یافته است؛ در این فرآیند یک باند باریک از سیلیکون غیرمتبلــــــور را در یک زمان گرم می‌کنند که موجب هم تراز شدن کریستال‌ها شده و در نتیجه الکترون‌ها می‌توانند سریع‌تر حرکت کنند; بدین ترتیب سرعت بالای پردازش ممکن می‌شود. از سوی دیگر محققان Sarnoff تلاش بسیاری کردند تا این فرآیند را برای استفاده در یک ماده پلاستیکی بــــــه نحوه مناسبی تغییر و تطبیق دهنــــــد. به عنوان مثال، آنها با قرار دادن موانع خاصی که گرمای تابیده شده از لیزر را به خارج پخش می‌کند، از تغییر شکل پلاستیک جلوگیری کردند.
این گروه نشان داده‌اند کــــــه توانایی ایجاد مدارهای کاربــــــردی را دارند; در حالی کــــــه در تلاش‌های مشابه پیشین به علت ضعف در روش‌ها، امکان قرار دادن ترانزیستورهای پر سرعت روی پلاستیک وجــــــود نداشت. به گفته کین، چالش بعــــــدی نحوه ایجاد مدارهای بزرگ‌تر است که آن نیز عملی خواهد شد. اکنون شرکت Sarnoff به دنبال بــــــازاریابی برای این فناوری است. ظاهرا یک شرکت در به کارگیری این مدارهـــا در صفحات دتکتورهای (آشکارسازهای) اولنزاسونیک (فراصوت) نازک کــــــه وظیفه بــــــررسی یکنواختی ساختار درام‌های ذخیره‌سازی و سایر اشیاء را دارند، ابزار علاقه کرده است.
تایو اکینوانــــــد (Tayo Akinwande) استــــــاد مهندسی برق در دانشگاه MIT و از اعضای جلسه‌ای که دستور کار آن معرفی این فناوری بود، گفت: «احتمالا وسایل عرضه شده از طریق این فناوری، در آینــــــده بسیار قدرتمندتر خواهند شد. مدارهای انعطاف‌پذیر از همان فناوری CMOS موجــــــود در کامپیوترهای امروزی پیروی می‌کننــــــد; با این تفــــــاوت کــــــه اندازه ترانزیستورهای آن همانند ترانزیستورهــــــای ابتدایی سال‌هــــــای 1970، بسیار بزرگ است.» اکینواند ادامه می‌دهد: «همان طور که سرعت کامپیوترها همگام با کوچک شدن اندازه ترانزیستورها افزایش یافت، پس پردازنده‌های روی پلاستیک هم می‌توانند به همین شکل سریع‌تر شوند.» اکینواند اعتقاد دارد پس از نمایشگرهــــــا و آنتن‌ها، شاهد آمیخته شدن این فناوری بــــــا صنایعی همچون پوشاک خواهیــــــم بود; بــــــه علاوه بلندگوها و دستگاه‌های کوچک پخش صوت نیز می‌توانند از این فناوری بهره گیرند. توسط این فناوری وسایل جالبی پدید می‌آیند که به کلی با تمام چیزهایی که تاکنون دیده‌ایم، متفاوت خواهد بود. اکینواند می‌گوید: «به جای تلاش برای ساخت ریزپردازنده‌ها، بهتر است از این فناوری برای ایجاد اشیایی استفاده شود که امکان ساخت آنها با سیلیکون ممکن نیست و حتی فوق تصور بشری به نظر می‌آینــــــد.» به هر حال برخلاف نظر آکینواند، ایــــــن طور که به نظر می‌رسد تمام تحقیقات کوتاه مــــــدت آتی پیرامــــــون این فناوری، به موضوع ساخت صفحات نمایش اختصـــاص خواهد داشت و برای مشاهده کاربردهای دیگر باید به انتظار آینده بنشینیم.

رشد روز‌افزون تقاضای انرژی، افزایش استانداردهای زندگی، گرم شدن بیش از حد کره زمین و در نهایت مشکلات زیست‌محیطی موجب شده تا هر روز شاهد پیشرفتهایی در زمینه فن‌آوری استفاده از منابع انرژی تجدید‌پذیر باشیم یعنی استفاده از منابع لایزالی که خداوند به ما ارزانی داشته است. ماهیت پایان‌ناپذیر این گونه انرژی‌ها، روند رو به اتمام سوخت‌های فسیلی و سایر مزایای بارز این انرژی‌ها موجب تشویق بشر در سرمایه‌گذاری در این راه بوده است.
پیش‌بینی می‌شود که انرژی‌های تجدید‌پذیر جایگاه ویژه‌ای را در تامین انرژی قرن آتی کسب کنند. البته حدود سه دهه کشورهای پیشرفته و صاحب فن‌آوری به این مهم پرداخته‌اند تا جایی که در برنامه سالانه انرژی خود درصدی از انرژی‌های مورد نظر کشورشان را از طریق توربین‌های بادی، پیلهای خورشیدی، انرژی زمین گرمایی و ... تامین می‌کنند.

بررسی دقیق نشان می‌دهد حتی در حال حاضر که هزینه استحصال انرژی‌های تجدید‌پذیر گران‌تر از نوع فسیلی به نظر می‌آید، در مناطق دور دست روستایی و کشاورزی به دلیل مشکل انتقال سایر انرژی‌ها و بالا بودن هزینه آن، مقرون به صرفه اقتصادی است و با توجه به تلاش گسترده‌ای که در رابطه با استحصال انرژی‌هایی از این نوع شده روز به روز از توجیه اقتصادی بالاتری برخوردار می‌شود.
باد یکی از منابع انرژی پایان‌ناپذیر جهان است. انسان بیش از 3000 سال است که از انرژی باد به منظور تولید انرژی مکانیکی برای پمپ آب یا آسیاب کردن غلات استفاده کرده است.
یکی از بهترین روش‌های استفاده از باد، تولید انرژی الکتریکی است. به این صورت که با قراردادن یک توربین بادی در مسیر باد و انتقال انرژی مکانیکی توربین به یک ژنراتور جریان مستقیم یا متناوب به طور مستقیم یا از طریق جعبه دنده با نسبت تبدیل مناسب، انرژی الکتریکی تولید می‌شود.
تولید برق از طریق نیروگاه‌های بادی از نظر اقتصادی کاملاً مقرون به صرفه بوده و برای هر کیلووات ساعت برق تولیدی از طریق این نیروگاهها، حدود پنج سنت در مناطق پرباد و شش سنت یا اندکی بیشتر در مناطق کم‌باد، هزینه می‌شود.
با توجه به این که تعداد نیروگاههای بادی هر سال رو به افزایش بوده و استفاده از این نیروگاه‌ها در جهان صنعتی و کشورهای پیشرفته رو به گسترش است، لازم بود آخرین آمار و اطلاعات در این زمینه تهیه شود که در ادامه به این موضوع خواهیم پرداخت.

مقدمه
انرژی باد بیش از 3000 سال برای تولید انرژی مکانیکی به منظور پمپاژ آب و یا آسیاب کردن غلات مورد استفاده بشر قرار گرفته است. با شروع تولیدات صنعتی مدرن، استفاده از منابع انرژی باد، فراز و نشیب‌هایی داشته است و گاه سوختهای فسیلی یا الکتریسیته جایگزین آن شده است. چون ماهیت باد، تصادفی است و بیشتر منابع تجدیدناپذیر کنونی ارزان و در دسترس است.
در حدود سال 1970میلادی، با وارد شدن اولین بحران انرژی و بالا رفتن قیمت نفت، انرژی باد بار دیگر به عنوان منبعی جایگزین، مورد توجه قرار گرفت، در این زمان بیشترین میزان استفاده از انرژی باد برای تبدیل انرژی مکانیکی به الکتریکی بود. این روش با بهره‌گیری از دیگر فن‌آوریهای انرژی، امکان بهینه‌شدن داشت تا بتواند به عنوان یک پشتیبان در شبکه برق مطرح شود.
اولین توربین باد که برای تولید الکتریسیته بکار رفت تقریباً در اوایل قرن بیستم توسعه یافت، فن‌آوری بهره‌برداری از انرژی باد تا سال 1970 میلادی و در اواخر سال 1990 میلادی به صورت تدریجی توسعه پیدا کرد. انرژی باد به عنوان یکی از مهمترین منابع انژری جایگزین، معرفی شد. در اواخر قرن بیستم، ظرفیت بکارگیری انرژی باد در جهان در هر سه سال دو برابر شده و قیمت تولیدی انرژی باد در حدود 6/1 قیمت آن در سال 1980 شده است به نظر می‌رسد که این روند همچنان ادامه خواهد یافت.
بعضی از پیش‌بینی‌های تخصصی نشان می‌دهد که تا سال 2005 میلادی رشد ظرفیت انرژی باد در حدود 25 درصد در سال خواهد بود و قیمت آن در طی این سالها بین 20 تا 40 درصد پایین خواهد آمد.
فن‌آوری انرژی باد نیز به سرعت در حال پیشرفت است. در پایان سال 1989 توربین‌های بادی 300 کیلووات با قطر روتور حدود 30 متر مورد بهره‌برداری قرار می‌گرفت. تنها در 10 سال بعد توربین‌های بادی 1500 کیلووات با قطر روتور حدود 70 متر توانایی استفاده بیشتر از باد را فراهم آوردند و استفاده از توربین‌های بادی 2 مگاوات با قطر روتور 74 متر قبل از شروع قرن جدید خود گواه پیشرفت فن‌آوری انرژی بادی است. به نظر می‌رسد در سالهای 2001 یا 2002 توربین‌های 4 مگاوات و 5 مگاوات مورد بهره‌برداری قرار بگیرند.
توسعه سریع بازار انرژی باد و ارتقای فن‌آوری آن، به تحقیقات، دانش و کار تخصصی برای دست‌یابی به انرژی در صنعت‌ انرژی برق اشاره دارد این نکته حایز اهمیت است که حدود 80 درصد از ظرفیت بادی جهان تنها در پنج کشور آلمان، آمریکا، دانمارک، هند و اسپانیا مورد بهره‌برداری قرار می‌گیرد و نیز بیشترین علوم انرژی باد بر اساس تحقیقات در این کشور است. بهرحال استفاده از فن‌آوری انرژی باد با سرعت، در حال گسترش در دیگر نواحی کره زمین است. همان طور که اشاره شد انرژی بادی از 3000 سال پیش مورد بهره‌برداری قرار گرفته و فن‌آوری آن روز به روز بهتر شده است.
در توسعه فن‌آوری بادی، سایر علوم از جمله آیرودینامیک، مکانیک و مهندسی الکترونیک نقش داشته‌اند. در ادامه به طور فشرده به توانایی مناطق مختلف جهان در بکارگیری انرژی بادی اشاره می‌شود.

سابقه تاریخی انرژی باد
تاریخچه تکامل فن‌آوری توربین‌های بادی در نشریات مختلف با مدارک گوناگونی وجود دارد. در این قسمت به طور مختصر به پیشرفت و توسعه فن‌آوری بادی اشاره می‌کنیم. در جدول (1) توسعه توربین‌های بادی بین سالها 1985 و 2000 نشان داده شده است.

تولید انرژی مکانیکی
مدارک ثبت شده حاکی از آن است که آسیاب‌های بادی اولیه، آسیاب‌هایی با محور عمودی بوده‌اند. این آسیاب‌ها می‌توانند شبیه به یک وسیله مقاوم ساده توصیف شوند که در ارتفاعات افغانستان برای آسیاب‌ کردن غلات از قرن هفتم قبل از میلاد، بکار می‌رفته‌اند.
در مدارک تاریخی، اولین نمونه آسیاب‌های بادی با محور افقی، در ایران بوده، استفاده از انرژی باد در ایران در حدود 2600 سال قبل صورت گرفته است. بقایای آسیابهای بادی قدیمی که در سراسر دنیا به نام آسیاب‌ بادی ایرانی شناخته می‌شوند هنوز در منطقه خواف وجود دارد و تعدادی از این آسیابها نیز در حال بهره‌برداری هستند.
تبت و چین در حدود هزار سال قبل، از فن‌آوری‌ آسیاب‌های بادی بهره‌ می‌برده‌اند.
آسیاب‌های بادی با محور افقی دارای یک شفت افقی همراه با پره‌هایی است که در یک مسیر عمودی می‌چرخند. از ایران و خاورمیانه، آسیاب‌های بادی با محور افقی به کشورهای مدیترانه و اروپای مرکزی برده شد.
اولین آسیاب‌های بادی با محور افقی که مورد استفاده قرار گرفته است در کشورهای انگلستان در سال 1150 میلادی، فرانسه در 1180 میلادی، فنلاند در سال 1190 میلادی، آلمان در سال 1222 میلادی و دانمارک در سال 1259 میلادی است.
در اروپا آسیاب‌های بادی بین قرون دوازدهم تا نوزدهم دایماً در حال پیشرفت بودند. در پایان قرن نوزدهم یک نمونه آسیاب بادی که قطر روتور آن 25 متر و ارتفاع آن بیش از 30 متر می‌رسد، استفاده می‌شد.
آسیاب‌های بادی نه تنها برای آرد کردن غلات استفاده می‌شد بلکه به منظور پمپاژ آب برای مصارف آشامیدن و مزارع مورد استفاده قرار می‌گرفت.
در این زمان تنها در فرانسه در حدود 18 تا 20 هزار آسیاب‌بادی مدرن اروپایی وجود داشت و در کشور هلند 90 درصد انرژی استفاده شده در صنعت از انرژی باد تامین می‌شد.
بعد از صنعتی شدن و کاهش استفاده از آسیاب‌های بادی نیز در سال 1904 میلادی همچنان 11 درصد از انرژی صنعتی هلندی‌ها از انرژی باد تامین می‌شد و آلمانها بیش از 18 هزار واحد در حال کار داشتند.
در هنگامی که نقش آسیاب‌های بادی اروپایی به تدریج شروع به کم‌رنگ شدن می‌کرد، آسیاب‌های بادی در آمریکای شمالی در حال توسعه بودند.
در آمریکای شمالی آسیاب‌های بادی کوچک به منظور پمپاژ آب برای مصرف دام‌های گسترده‌ای مورد استفاده قرار گرفت و این آسیاب‌های بادی به نام آسیاب‌های بادی آمریکایی شناخته شدند. این آسیاب‌ها مداوم کار می‌کردند و نیاز به رسیدگی کردن و ملازم نداشتند.
آسیاب‌های بادی در هنگام وزش بادهای با سرعت بالا از مکانیزم «خودنگهدار» استفاده می‌کردند روش اروپایی‌ها اغلب خاموش شدن آسیاب و بستن پره‌ها بود (شبیه به کشتی‌های بادبانی) تا خسارتی به توربین‌ بادی وارد نشود.
در آمریکا بیشترین استفاده از آسیاب‌های بادی مربوط به سالهای 1920 تا 1930 میلادی است که در حدود 600 هزار واحد در حال کار بود.
انواع مختلف آسیاب بادی آمریکایی هنوز هم در نقاط مختلف جهان استفاده می‌شود.

تولید انرژی الکتریکی:
در سال 1891 میلادی، دان‌پول لاکور اولین کسی بود که توانست برای تولید الکتریسیته توربین بادی بسازد. طی جنگ‌های جهانی اولی و دوم، مهندسان دانمارکی این فن‌آوری را برای برطرف کردن کمبودهای انرژی، توسعه و پیشرفت دادند.
توربنی‌های بادی ساخته‌شده توسط کمپانی هلندی اسمیتس در سال 1940 تا 1942 میلادی توانست رقیب خوبی برای توربین‌های بادی مدرن خارجی باشد.
توربین‌های اسمیت همزمان با پیشرفت علم ایرودینامیک توسعه و پیشرفت خوبی داشت. در همین زمان، پالمر پوتنام یک توربین بادی بزرگ با قطر 53 متر را برای کمپانی آمریکایی مورگان اسمیت ساخت. نه تنها سایز توربین منحصر به فرد و متفاوت بود بلکه طراحی علمی بسیار بالایی داشت.
طراحی هلندی‌ها بر اساس روتور رو به باد با تثبیت‌کننده استال بود که در سرعتهای پایین، عمل می‌کرد طراحی پاتنم بر اساس روتور پشت به باد با تثبیت‌کننده پیچ کنترل بود.
به هر حال توربین‌های پاتنم زیاد موفق نبودند. در سال 1942 میلادی این توربین به مراحل اجرا گذاشته شد.
بعد از جنگ جهانی دوم، یوهانس جول طراحی دانمارکی‌ها را در دانمارک گسترش و توسعه داد.
توربین او در دانمارک نصب شد و در سالهای 1956 تا 1967 در حدود 2/2 میلیون کیلووات ساعت تولید داشت.
در همیم زمان- هیوتر آلمانی یک نظریه جدید را توسعه داد. توربین‌های بادی او شامل دو پره فایبرگلاس و برج پشت به باد و هاب که پره‌ها به آن متصل می شد بود. توربین‌های هارتر با دانش بالایی که در آن بکار رفت دارای کارایی بالایی بود.
با وجود موفقیت‌های توربین‌های بادی جولز و هارتر، بعد از جنگ جهانی دوم علاقمندی به توربین‌های بادی بزرگ کاهش یافت. تنها تا حدودی توربین‌های بادی کوچک برای سیستم‌های دور از شبکه یا برای شارژ باطری‌ها مورد توجه قرار گرفت. بعد از بحران نفتی در سال 1970 میلادی دوباره علاقه به بکارگیری انرژی بادی از سر گرفته شد. منجمله پشتیبانی‌های مالی برای تحقیقات و توسعه انرژی بادی آغاز شد.
کشورهایی همچون آلمان، آمریکا و سوئد جهت توسعه توربین‌های بادی بزرگ برای تولید انرژی در محدوده مگاوات (MW) مبالغ هنگفتی را هزینه کردند. بهرحال بیشتر این طرح‌ها چندان موفقیت‌آمیز نبود تا اینکه مسائل تکنیکی را با مکانیزم پیچ کنترل مرتفع کردند. در جدول (1-3) اطلاعات توربین‌های بادی بزرگ به نمایش درآمده است.
بعضی از سازمانهای دولتی (از قبیل دانمارک) از تحقیقات در کشورشان پشتیبانی کردند و این میدان را توسعه داده و باعث پیشرفت انرژی بادی در مکانهای مختلف دنیا شدند.
در همین راستا کنفرانس PURPA در نوامبر 1978 در آمریکا برگزار شد و رئیس جمهور وقت آمریکا اهداف کنفرانس را در کاهش مصرف انرژی و توسعه از جهت بی‌نیازی به نفت خارجی‌ها برشمرد و این کنفرانس در توسعه سیستم‌های انرژی بادی نقش قابل توجهی داشت و در کوه‌های شرق سانفرانسیسکو و شمال لس‌آنجلس اولین مزارع بادی راه‌اندازی شد.
اولین مزارع بادی شامل توربین‌های بادی 50 مگاوات بود و بعد از چند سال، در اواخر سال 1980 میلادی توربین‌های بادی 200 مگاوات مورد استفاده قرار گرفت. مراحل توسعه توربین‌های بادی در آمریکا نشان داده شده است.
بیشتر توربین‌های صادراتی دانمارک، توسط شرکت‌های پول‌لیکر و جوهاتز جول طراحی شده و از نوع رو به باد و تنظیم گراستال بودند. در پایان سال 1980 میلادی در حدود 15000 توربین بادی با ظرفیتی در حدود 1500 مگاوات در کالیفرنیا نصب شد، در این زمان در آمریکا پشتیبانی‌های مالی از انرژی باد کاهش یافت، اما دراروپا این پشتیبانی در اوج بود و بعداً‌در هندوستان نیز از این تکنولوژی حمایت شد.
در سال 1990 میلادی اروپایی‌ها بر اساس تعرفه‌های تولید انرژی‌های تجدیدپذیر از انرژی باد پشتیبانی زیادی بعمل آوردند.
به نظر می‌رسد که یکی از عوامل افزاینده رشد سریع بکارگیری توربین‌های بادی در بعضی از کشورهای اروپایی، بخصوص در آلمان و همینطور درهندوستان پشتیبانی‌های مذکور باشد.
به موازات توسعه بازار فروش، تکنولوژی نیز همچنان در حال پیشرفت بود. تا پایان قرن بیستم بعد از اینکه در بیست سال گذشته موفق به تست توربین‌های مگاواتی نشده بودند، توربین بادی 5/1 مگاوات یک تکنولوژی هنری بحساب می‌آمد.

وضعیت فعلی:
در ادامه این بخش نظری اجمالی به وضعیت کنونی انرژی در پایان قرن بیستم در جهان خواهیم داشت در حال حاضر انژی بادی درصد بزرگی از نیازمندی‌های جهانی انرژی را مرتفع می‌کند. درادامه شبکه‌های متصل و نیز نیروگاه‌های مستقل از شبکه و ظرفیت تولیدی آنها را بررسی می‌کنیم.
اگر مطالعات کنونی را بسط دهیم در‌می‌یابیم که 10 درصد از انرژی مورد نیاز جهان را در سال 2020 نیروی باد فراهم می‌آورد که رقمی جالب توجه است.

بررسی شبکه‌های بزرگ تولید انرژی بادی:
از سال 1990 میلادی به بعد بعلت بهره‌گیری از منابع تکنولوژی‌های مدرن، انرژی بادی رشد سریعی داشته است. بهرحال این رشد در همه جهان یکسان نبوده است به جدول (1-4) نگاه کنید. در پایان سال 1999 میلادی در حدود 69 درصد ظرفیت انرژی جهان، در اروپا استفاده شده است حدود 19 درصد در آمریکا شمالی و 10 درصد در آسیا و اقیانوسیه.

اروپا:
بین سالهای پایانی 1995 تا 1999 در حدود 75 درصد توربین‌های بادی نصب شده درجهان، در اروپا مورد استفاده قرار گرفته‌اند. یکی از روش‌های اصلی توسعه، ادامه تعرفه مالیاتی ثابت، برای انرژی باد بود که در آلمان و اسپانیا بیشتر به چشم می‌خورد.
در جدول (1-5) ظرفیت استحصال نیروی بادی در اروپا را نشان می‌دهد.
برای به تصویر کشیدن متوسط توربین‌های بادی نصب شده در اروپا اطلاعات دقیقی در دسترس نیست. جدول (1-6) توسعه متوسط بهره‌برداری از توربین‌های بادی در آلمان را در طی سالهای 1988 تا 1999 میلادی نمایش می‌دهد.
همانطور که از جدول مشخص است متوسط توربین‌های بادی مورد بهره‌برداری در آلمان از 4/143 کیلووات در سال 1989 به 5/935 کیلووات در سال 1999 افزایش یافته است. در نیمه اول 1999 در حدود 57 درصد توربین‌های جدید نصب شده در آلمان از توربین‌های بزرگ (روتور با قطر بزرگتر از 1/48 متر) استفاده کرده‌اند. در جون 1999، توربین‌ (603) مگاواتی (با ظرفیت بزرگتر یا مساوی 1 مگاوات) در آلمان مورد بهره‌برداری قرار گرفت.
اولین پروژه‌های ساحلی در دانمارک و هلند و سوئد به اجرا درآمد. به جدول شماره
(1-7) توجه کنید.
در پروژه‌های انرژی بادی ساحلی در دانمارک (DK)، سوئد (SE)، آلمان (DE)، هلند (NL) و انگلستان (UK) مطمئناً این ارقام در‌آینده نزدیک با توسعه انرژی بادی در سایر جاها منجمله در اسپانیا، ترکیه و یونان افزایش خواهند یافت.

آمریکای شمالی
بعد از رشد خیلی سریعی که در کالیفرنیا در اواسط 1980 میلادی اتفاق افتاد این توسعه به طور چشمگیری در آمریکای شمالی در اواسط 1990 میلادی کاهش یافت و گاهی توربین‌های جدید جایگزین توربین‌های فرسوده و قدیمی می‌شدند که ظرفیت تولیدی را تا اندازه‌ای بالا ببرند.
در سال 1998 میلادی دومین رشد سریع در آمریکا شروع شد. در این زمان پروژه‌های بادی توسعه پیدا کرد و با پیشنهادات دولت به منظور اعتبار مالیاتی تولیدات (PTC) اعتبار 017/0 - 016/0 کیلووات ساعت دلار به پروژه‌های نیروی باد برای اولین ده سال استفاده از توربین‌های بادی پرداخت شد بین اواسط 1998 تا 30 جوئن 1999 (پایان اعتبار PTC) بیشتر از 800 مگاوات ژنراتور بادی جدید در آمریکا که شامل مزارع بادی کالیفرنیا بین 120 و 150 مگاوات می‌شد، مورد بهره‌برداری قرار گرفت.
اولین پروژه توربین بادی نیز در کانادا اجرا شد. به جدول (1-8) نگاه کنید.
اندازه انواع توربین‌های بادی نصب شده در شمال آمریکا در پایان سال 1990 میلادی بین 500 مگاوات و 750 مگاوات بوده است. اولین توربین مگاواتی در سال 1999 نصب شد. همانند اروپا
بهرحال پروژه‌های مزارع بادی اغلب بزرگ هستند. پروژه‌های نوعی در شمال آمریکا بزرگتر از 50 مگاوات است و بعضی از پروژه‌ها نیز بالای 120 مگاوات هستند و در اروپا پروژه‌ها اغلب بین 20 و 50 مگاوات هستند این به دلیل شرایط خاص آب و هوایی و زمین در اروپا است. توسعه سریع انرژی بادی، در چندین ایالت در آمریکا موفقیت چشمگیری داشته است. در جدول (1-9) این اطلاعات را تا پایان 1999 در اختیار قرار می‌دهد. در آمریکا از استاندارد RPS استفاده می‌شود.
استاندارد RPS از اول جولای 2000 به مرحله اجرا گذاشته شده است، انرژی‌های بدست آمده از خورشید، باد، بیوماس، گازهای زیرزمینی با پیل‌های سوختی، سطح پیشرفت 1درصد خواهد داشت تا جولای 2002 میلادی و سپس به 3 درصد افزایش تا جولای 2006 و 6 درصد تا جولای 2009 خواهد رسید. به این برنامه‌ها رشد سبز گفته می‌شود (برنامه بازار جهت تامین انرژی از منابع تجدید‌شونده را رشد سبز گویند) بعضی از شرکت‌ها حاضر به پرداخت تعرفه‌های بالایی جهت الکتریسیته سبز و بدست آوردن آن از منابع انرژی سبز از قبیل باد هستند.

آمریکای جنوبی و مرکزی
علیرغم منابع عظیم انرژی بادی در بیشتر نواحی آمریکای جنوبی و مرکزی توسعه انرژی بادی در این مناطق بسیار آهسته بوده است. این می‌تواند به دلیل قیمت پایین دیگر منابع انرژی نسبت به نرخ انرژی بادی باشد. بیشتر پروژه‌های بادی در‌ آمریکای جنوبی به وسیله برنامه‌های بین‌المللی پشتیبانی می‌شوند.
به هر حال آرژانتین ظرفیت‌های تولید انرژی بادی را در سال 1998 ایجاد کرد که بیانگر علاقه‌مندی این کشور جهت تولید انرژی الکتریکی از باد است.
در برزیل بعضی از مراکز دولتی شروع به اجرای چندین طرح بادی کرده‌اند اندازه نوعی این توربین‌ها در حدود 300 کیلووات است. توربین‌های بزرگتر مشکل نصب دارند و شرایط خاص محیطی اجازه استفاده از توربینهای بزرگ را نمی‌دهد. به عنوان مثال توربین‌های بادی ساحلی مورد استفاده قرار نگرفته‌اند اما پروژه‌هایی با توربینهای متوسط و کوچک (کوچکتر یا مساوی 30 کیلووات) توسعه پیدا کرده‌اند، درمناطق دور از ساحل در جدول 1-10 آمار و ارقامی در این مورد ارایه شده است.

آسیا و اقیانوسیه
هندوستان توربین‌های بادی زیادی را از اواسط سال 1990 میلادی نصب کرده است.
در سال 1992 تا 1993 که توسعه سریع هند نامیده می‌شود دولت هند پشتیبانی‌های زیادی را از انرژی‌های نو بعمل آورد. بعنوان مثال: کمترین نرخ مالیاتی را به اندازه 100 درصد تخفیف اولین سال این پروژه‌ها وضع کرد.
و نیز یک سیستم بانکی به نام بانک نیرو راه‌اندازی شد که در راستای تولیدات الکتریکی می توانست از بانک برای مدت بالای یکسال وام بدهد. این عوامل باعث شد که انرژی‌های تجدید‌پذیر در بین سالهای 1993 تا 1997 رشد و توسعه زیادی داشته باشد، پس از این دوره کاهش رشدی را در این کشور شاهد هستیم. در جدول (1-11) ظرفیت بادی این کشورها داده شده است.
انرژی بادی در چین پیرو برنامه‌های بین‌المللی شروع به رشد و توسعه کرده و از آنجایی که بعضی از دولتمردان چینی سفارش به استفاده از انرژی بادی داشتند رشد آن نسبتاً خوب بوده است. به عنوان مثال برنامه‌ای که در ایالت پلینینگ تحت عنوان (Ride-the-wind) نام گرفت.
در بین سالهای 1994 تا 2004 بانک جهانی از پنج پروژه بادی با مجموع ظرفیت نصب 190 مگاوات در چین پشتیبانی می‌کند.
در ژاپن، پروژه‌های مختلف و توربین‌های بادی متفاوت مورد تست و آزمایش قرار گرفت و باعث پیشرفت این تکنولوژی شد. در پایان سال 1990 میلادی پروژه‌های تجاری انرژی باد در جزیره هوکایدو و اوکیناوا شروع شد.
در همان سال، پروژ‌ه‌های انرژی باد همچنین در نیوزیلند و استرالیا به مرحله اجرا درآمد.
مهمترین عامل در گسترش و توسعه انرژی بادی دراسترالیا در برنامه‌های رشد سبز اجرا می‌شود.
در چین و هندوستان، توربین‌های بادی بیشتر در حدود 300 کیلووات نصب شدند، بهرحال بعضی از توربین‌های بادی
600-500 کیلووات نیز در این کشورها نصب شد. در استرالیا، ژاپن و نیوزیلند محدوده 600-500 کیلووات مورد استفاده قرار گرفت.

خاورمیانه و آفریقا
تکنولوژی انرژی بادی در آفریقا به کندی پیشرفت کرده است. بیشتر پروژه‌ها توسط سازمانهای بین‌‌المللی و دولتی پشتیبانی می‌شوند و تعداد محدودی از آنها توسط بخش خصوصی دنبال می‌شوند.
دولت مصر تمایل به استفاده از انرژی‌های تجدید پذیر داشته ونزدیک شهر زفرانا توربین‌هایی برای تولید 600 مگاوات نصب کرده است و پروژه‌های بعدی در مورکو با ظرفیت 250 مگاوات است.
همچنین در اردن نیروگاه 25 مگاوات نصب شده است و نوع توربین‌های بادی استفاده شده در این منطقه در حدود 300 کیلووات است و اما پروژه‌های آینده در حدود استفاده از 600-500 کیلووات است. جدول (1-12) ظرفیت تولیدی کشورهای خاورمیانه و آفریقا را نشان می‌دهد.
امروزه وزارت جهاد سازندگی مشغول مطالعه و تحقیق و اجراء بعضی از پروژه‌های مستقل از شبکه در مناطق مختلف ایران منجمله دشت دیزباد خراسان است.

ظرفیت انرژی بادی
اغلب، انرژی بادی در زمینه‌های پتانسیل تئوری قابل دستیابی از آن مورد بحث و ارزیابی قرار می‌گیرد. مطالعات پتانسیل انرژی بادی نشان می‌دهد که منابع بادی در دنیا فراوان هستند. مثلاً دریافته‌اند که پتانسیل ساحلی مفید در سیستم‌های آبی اروپا به تنهایی در حدود Twh/year2500 (تریلیون وات ساعت بر سال) است. این در حدود 85 درصد مصرف اروپا در سال 1997 است.
نتیجه می‌گیریم منابع انرژی بادی مورد مطالعه بستگی دارند به کیفیت داده‌های انرژی باد همانطور با اتخاذ تکنولوژی بهتر و فضای مورد نیاز، بهر حال این خیلی مهم است که بدانیم پتانسیل بادی زمین می‌تواند نقش موثر و مهمی را در تمامی نقاط زمین ایفا کند.
ظرفیت دقیق نصب شده توربین‌های بادی اندازه کوچک یا سیستم‌های مستقل از شبکه اطلاعات جامعی در دست نیست. اطلاعات منطقه‌ای اغلب محدود است.
به عنوان مثال، چین مدعی است که بیش از 110000 توربین بادی کوچک
(w200-50) نصب کرده است، این توربین‌ها جهت تامین نیروی مورد نیاز عشایر دامدار و یا کشاورزان مورد استفاده قرار می‌گیرند.
کارشناسان پیش‌بینی می‌کنند که بکارگیری سیستم‌های مستقل از شبکه، در آینده نزدیک رشد سریعی خواهد داشت. با برنامه‌ریزی جهت تامین الکتریسیته روستایی در قسمت‌های مختلف جهان این رشد عملی خواهد بود، در برزیل، مکزیک، اندونزی، فیلیپین و آفریقای جنوبی برنامه‌های مشابهی دارند که از تولید انرژی محلی پشتیبانی می‌کند.
در ایران با توجه به سوابق تاریخی آن پتانسیل استفاده از انرژی بادی و نیروگاههای مستقل از شبکه بسیار بالا است.
در سال 1348 سازمان جنگلها و مراتع کشور اقدام به خرید یک تلمبه بادی از کمپانی سویترن کراس استرالیا کرد که در سال 1349 در منطقه زرند ساوه نصب شد، این سازمان در سال 1350 سه دستگاه دیگر از این تلمبه را در استان فارس نصب کرد و تاکنون بیش از 200 دستگاه در نقاط مختلف کشور نصب شده‌اند و بعد از انقلاب به همت دفتر فنی مرتع، تلمبه‌های با قطر دایره گردش پره‌های 4/2 متری در ایران ساخته شده و مورد بهره‌برداری قرار گرفته است.
سازمان حفاظت محیط‌زیست بر سر بعضی از چاههای پارک ملی (این پارک در غرب کویر مرکزی و در شرق دریاچه نمک به فاصله 50 کیلومتری جنوب شرقی تهران) قرار دارد برای استفاده وحوش و حیوانات وحشی تعدادی تلمبه بادی نصب کرده، چهار تلمبه 8/1 متری هم در مبارکه چاه قرقره، دوراهی سنگ فروشی و جنوب چخماقه در حال کار هستند.
ایران همچنانکه اشاره شد مبتکر استفاده از توربین‌های بادی بوده است در شمال ایران جمعاً 10 توربین‌ بادی بزرگ نصب شده است که عبارتند از دو توربین 500 کیلوواتی، یکی در منجیل و دیگری در رودبار و 8 توربین 300 کیلوواتی در رودبار که همگی ساخت کمپانی نوردتنک دانمارک است و توسط سازمان انرژی اتمی ایران خریداری و نصب شده‌اند. طرح‌های در دست اجرای سازمان انرژی‌های نو ایران (سانا) در مورد پروژه‌های بادی:
- پروژه 250 مگاواتی تحت نظر
- پروژه 60 مگاواتی، انتقال تکنولوژی از کشور ژاپن
- انتخاب محل مناسب ساخت مزرعه توربین‌های بادی به ظرفیت 60 مگاوات
- جهت آمار لحظه‌ای باد در منطقه رودبار و منجیل

بررسی نیروگاههای بادی مستقل از شبکه
نیروگاههای بادی مستقل از شبکه اغلب جهت مناطق دوردست یا کاربردهای تکنیکی دور از شبکه استفاده می‌شوند، بعنوان مثال برای سایت‌های راداری و ایستگاههای مخابراتی استفاده می‌شوند.
توربین‌های بادی مورد استفاده جهت اینگونه مصارف بین چند وات تا 50 کیلووات می‌توانند باشند.
برای روستاها یا سیستم‌های الکتریکی زراعتی، توربین‌های بادی بالای 300 کیلووات به همراه ترکیبی از دیزل ژنراتور یا بعضی مواقع سیستم‌های ذخیره باطری مورد استفاده قرار می‌گیرند.
نیروگاههای بادی مستقل از شبکه همچنین اغلب در نقاط مختلف جهان برای تولید نیروی مکانیکی لازم جهت پمپاژ آب مصرفی و آب کشاورزی یا برای پمپاژ نفت مورد استفاده قرار می‌گیرد.

روشهای مطالعه و بهبود تلفات را باید به دو روش کوتاه مدت و بلند‌مدت تقسیم کرد.
در روشهای بلند‌مدت از نظر آماری و در روشهای کوتاه مدت بصورت فرمولی و عملی تلفات مورد بررسی قرار می‌گیرد و نهایتاً با استفاده از تلفیق این دو روش بهترین نتیجه حاصل می‌شود.
کاهش تلفات انرژی الکتریکی بکلی عبارت است از افزایش ظرفیت تولید و افزایش ظرفیت شبکه انتقال توزیع بدون آنکه در امرتولید سرمایه‌گذاری کرده باشیم. بعنوان مثال آماری را از نشریه آمارتفسیری صنعت‌برق ذکر می‌کنیم:

بر اساس آمار این نشریه کل تلفات در شبکه انتقال و توزیع 7601 میلیون کیلووات ساعت بیان شده است که میزان 9/13 درصد کل تولید را بیان می‌کند. اگر مصارف داخلی نیروگاه را هم به آن اضافه کنیم به عدد 5/20 درصد می‌رسیم این اعداد مقدار متوسط است و تلفات در پیک به مقداری حدود 30 درصد هم می‌رسد اما اگر همین 9/13 درصد را در نظر بگیریم ضرری که از این جانب به صنعت‌برق کشور تحمیل می‌شود بالغ بر 600 میلیارد ریال در سال است. این امر نشان می‌دهد که هنوز تلفات با همه ابعادش شناخته شده نیست. بعنوان مثال تلفات چند کشور را در نظر می‌گیریم تا فاصله ما با بقیه کشورها مشخص شود.
در سال 1360 تلفات شبکه توزیع ایران 4/15 درصد در ژاپن 8/5 درصد، کره جنوبی 7/6 درصد در فرانسه 9 درصد در هندوستان 5/20 درصد بوده است در سال 1365 این آمار به نحو زیر است:
در ایران 6/12 درصد در ژاپن 7/5 درصد در کره جنوبی 5/6 درصد در فرانسه 8 درصد در پاکستان 09/24 درصد در آلمان 4 درصد در چین 2/8 درصد و هندوستان 21 درصد بوده است بنابراین ما باید تلاش کنیم مقدار تلفات را به مرز عملی حداقل 5 درصد برسانیم.
نکته‌ای که باید متذکر شویم این است که ازاین اعداد مقداری حدود دو سوم تلفات در شبکه توزیع است بنابراین بصورتی اجتناب‌ناپذیر باید اهم انرژی خود را صرف کاهش تلفات در شبکه توزیع کنیم و علل اساسی تلفات را ریشه‌یابی کنیم.
در عمل مدلهای موجودی که در دنیا ارایه شده بدلیل تفاوت اقلیمی و آ‌ب و هوایی کشور ما با کشورهایی که تحقیقاتی در آنها انجام شده کاملاً با واقعیت منطبق نیست و باید تحقیقات کاملی در این زمینه ارایه شود. طبق گزارشی که کمیته تحقیقات وزارت نیرو ارایه کرده است نتایج
Lood flow با واقعیت منطبق نیست یا در مناطقی که کویری است عواملی است که باعث ازدیاد تلفات کرونا می‌شود
بنابراین باید آزمایشات انجام گرفته در ایران با شرایط حاکم مطابق باشد تا به واقعیت نزدیک شویم. مساله دیگری که مطرح است مدیریت مصرف است. با مدیریت صحیح مصرف می‌توان به میزان قابل ملاحظه‌ای تلفات را کم کرد و توان مصرفی را آزاد کرد.
بنابراین مدیریت مصرف و کاهش تلفات بصورت تنگاتنگی به هم مربوط هستند متذکر شویم مقدار تلفات شبکه توزیع حدود دو سوم کل تلفات است این مقدار چیزی حدود 10 تا 11 درصد و از لحاظ توان پیک حدود 14- 15 درصد است.
بطور کلی این مقدار تلفات محصول علل مختلفی می تواند باشد که آنها را می‌توان بطور اجمالی در غیرمهندسی بودن ارقام نجومی بالغ برچند صدهزار کیلومتری شبکه‌های فشار متوسط و فشار ضعیف و بار نامتناسب با شبکه یعنی بطور کلی عدم توجه به استاندارد و کیفیت برق تحویلی به مشترکان که فی‌المثل بایدهمراه با افت ولتاژ مجاز و با حداقل قطع برق در مواقع بروز حادثه در شبکه توزیع نیرو باشد دانست.
در مورد علل بروز تلفات می‌توان به موارد زیر اشاره کرد:
• انتخاب غیربهینه محل پستهای 20kv کیلوولت، عدم تعادل بار فیمابین ترانسفورماتورهای مختلف توزیع
• پایین بودن ضریب قدرت بارهای عبوری از المانهای شبکه
• کاربرد وسیع سیمهای مقطع پایین بویژه در شبکه فشار ضعیف
• نداشتن طرح جامع توسعه شبکه
• عدم هماهنگی بین عرضه و تقاضا
• تسلط فرهنگ استادکاری در شبکه توزیع
• عدم اعمال جدی مدیریت بار
• برق‌های غیرمجاز
نصب برقگیرهای نامناسب در پست (برقگیرهای شاخکی پس از ایجاد جرقه دیگر مسیر جرقه بسته شده و باز نخواهد شد و یک مسیر دائمی جریان بوجود می‌آید و برای قطع این جریان حتماً‌باید پست را بی‌برق کنیم) که این خود خسارتهایی را بدنبال خواهد داشت. علاوه بر شناخت و اهتمام به مسائل ذکر شده که از علل بروز تلفات هستند باید برنامه‌های کوتاه مدت و بلند‌مدتی را هم مدنظر قرار داد. از جمله اقدامات کوتاه‌مدت موارد زیر است:
- ایجاد تقارن هر چه بیشتر در بار فازهای کلید کابلها و خطوط هوایی 220 ولتی توزیع نیرو با جابجایی لازم انشعابات مشترکان از روی فازهای پربارتر بر روی فازهای کم بارتر.
- استفاده از ترانسفورماتورهای با نسبت تبدیل برابر و مشخصات ترانسهای برابر
- یافتن نقاط ژرف الکتریکی و شارتل‌گذاری درآن نقاط نصب خازنهای کوچک 5 تا 20 کیلوواری در انتهای خطوط فشار ضعیف دارای افت ولتاژ زیاد.
- روشهای فوق احتیاج به سرمایه‌گذاری کمی از نظر تجهیزات دارد و عمدتاً به نیروی انسانی وابسته است با انجام کارهای فوق حدود 2 تا 3 درصد کاهش تلفات خواهیم داشت که از نظر توان حداقل معادل 500 مگاوات آزادسازی ظرفیت خطوط و تولید است در مرحله بعدی باید به اقدامات بلندمدت توجه کرد که اهم آنها به قرار زیر است:
- پیش‌بینی چگالی بار
- تهیه نقشه‌های وضع موجود شبکه فشار متوسط و ضعیف
- برقراری روش و گردش کار منظم آمارگیری
- تهیه و تصویب فلسفه سیستم توزیع
- ارتقاء سطح علمی کادر پرسنلی توزیع نیرو
- تکمیل استانداردهای مهندسی و کاربردی شبکه‌های توزیع نیرو
- ارتقاء سطح ضریب قدرت مصارف خانگی و تجاری که با توجه به بالا بودن درصد مصرف تجاری و خانگی در ایران و پایین بودن ضریب قدرت در این نوع مصارف رقم قابل توجهی خواهد بود.
- تامین اعتبارات ارزی و ریالی به حد کفایت
- مدیریت بار و مصرف
حال به یکی از انوع تلفات ناشی از کرونا می‌پردازیم:
با بررسی‌هایی که انجام شده است معلوم شده که تلفات کرونا در خطوط انتقال ایران 5/17 مگاوات است که در هوای بارانی این تلفات به مراتب افزایش می‌یابد و ممکن است این تلفات در سطح شبکه کشور به 300 مگاوات هم برسد البته تلفات کرونا به شرایط جوی از قبیل درجه حرارت هم وابسته است این تلفات در خطوط توزیع هم وجود دارد که عمدتاً خط توزیع 20 کیلوولت است. برای بررسی تلفات کرونا تاریخچه محاسبه این نوع تلفات را متذکر می‌شویم:
در سال 1911 پروفسور پیک از نتایج آزمایشگاهی روی خطوط تلفات کرونا را بصورت نقاط بسیار پراکنده بدست آورد به دلیل پراکندگی زیاد curve fitting مناسبی بدست نیامد ولی به هر حال فرمولی ارایه کردند در سال 1927 اقای پیترسون و در سال 1980، EPRI هر کدام فرمولی ارایه کردند. در همه موارد فوق بدلیل پراکندگی زیاد نقاط بدست آمده امکان بدست آوردن تابعی دقیق از منحنی مقدور نبود.
آنچه که ما باید انجام دهیم و بهترین روش برای بدست آوردن تلفات کرونا است استفاده از روش شبکه‌های عصبی برای تعیین این تلفات است. چون شبکه عصبی تابع خاصی را نشان نمی‌دهد و برای ارتباط پراکنده بهم و بعبارت دیگر برای
curve fitting به ما جواب می‌دهد. برای این کار باید روی دکل‌ها ایستگاه‌های اندازه‌گیری ایجاد کنند تا به این ترتیب تلفات کرونا اندازه‌گیری شود تا در نهایت به جوابهای دقیقی برسیم چرا که استفاده از فرمولهای معمولی به دلیل پایین بودن دقت در خروجی برنامه شبکه عصبی تاثیر داشته و آنرا دچار خطا می‌کند.
(در مورد شبکه عصبی باید بگوییم که وقتی روی دکل‌ها از دستگاه‌های اندازه‌گیری استفاده کنیم در حقیقت یک شبکه کامل اندازه‌گیری یا در حقیقت شبکه‌ای از اعصاب را بوجود آورده‌ایم که این اعصاب حس‌کننده میزان تلفات کرونا هستند و اطلاعات لازم را به مرکز شبکه که همان مرکز تجزیه و تحلیل اطلاعات است می‌فرستند.)
نکته مهمی که در اینجا باید متذکر شد این است که هر چند تلفات کرونا در مقایسه باتلفات ژولی خیلی کم است ولی در ساعات پیک بار تاثیر مهمی در سطح کاری دارد و لذا در طراحی خطوط سعی می‌شود که همزمان بودن پدیده کرونا با بار پیک مدنظر قرار گیرد.
موارد دیگر تلفات شامل تلفات ژولی یا اهمی و تلفات در پست‌های تبدیل و ... است ولی چون بیشترین تلفات در شبکه توزیع است اهم کوشش را روی این مبحث متمرکز می‌کنیم:
در بررسی تلفات خطوط توزیع یک سری عوامل فنی و غیرفنی دخالت دارند که علاوه بر مواردی که در صفحه 2 به آنها پرداخته‌ شد موارد زیر را نیز می‌توان به آنها اضافه کرد:
از عوامل غیرفنی می‌توان به موارد دیگر زیر اشاره کرد:
- عدم نصب کنتورهای روشنایی معابر
- عدم کنترل و نظارت بر کنتورهای منصوبه
- عدم نصب کنتور مصارف شرکتها و منازل سازمانی آنان
عوامل فنی که به آنها اشاره نشده هم به مواردزیر می‌توان اشاره کرد:
عدم استفاده از ترانسفورماتورهای با قدرت مناسب درشبکه‌های توزیع با توجه به اینکه می‌دانیم حداکثر راندمان یک ترانسفورماتور در 70 درصد بار نامی آن است و بنابراین باید سعی کنیم همیشه مقدار بار ترانس حوالی 70 درصد بار نامی باشد و یا میانگین بار ترانس درحدود 70 درصد با بهره‌برداری صحیح‌تر و تلفات کمتر باشد.

توزیع یکفازه فشار ضعیف در شهرها و روستاها:
عدم تعادل بار فازها در شبکه فشار ضعیف و برقدار شدن سیستم نول شبکه که به تبع آن ضمن کاهش راندمان ترانس قسمتی از انرژی نیز توسط نول تلف می‌شود.
فرسودگی شبکه و مواد دیگر....
بنابراین راههای کاهش تلفات بصورت زیر پیشنهاد می‌شود:
1- ایجاد تعادل و تعدیل بار کابلها و خطوط فشار متوسط و فشار ضعیف (اعمال مدیریت کنترل بار)
2- کاهش طول کابلها و خطوط و افزایش سطح مقطع آنها (البته باید مبحث اقتصاد مهندسی نیز در نظر گرفته شود)
3- ایجاد شبکه‌های توزیع بر اساس محاسبات مهندسی
4- دقت عمل مصالح و اصلاح تا حد استاندارد در لوازم اندازه‌گیری
5- جمع‌آوری و جلوگیری از برق‌های غیرمجاز
6- تعمیرات اساسی زمان‌بندی شده
7- احداث شبکه‌های فشار ضعیف بصورت سه‌فاز (احداث شبکه بصورت پنج سیمه ضمناً مقطع نول و فاز یکسان باشد)
8- بالانس کردن شبکه‌ها (تعادل بار فازها)
9- استاندارد کردن کابلهای ورودی و خروجی مطابق با ظرفیت ترانسفورماتورها و بار آنها
10- نصب ترانسفورماتور در مرکز ثقل بار
11- شاخه بری درختان بمنظور جلوگیری از برخورد شاخه‌های درختان با شبکه‌های فشار متوسط و فشار ضعیف
12- کامل کردن ارت در شبکه‌ها
13- تست کردن روغن ترانسها
14- سرویس منظم و شستشوی شبکه‌های آلوده ورفع فرسودگی‌ها و خوردگی‌های شبکه
15- استفاده بهینه از ظرفیت ترانسفورماتور‌ها در حدود 17 درصد بار نامی آنها
16- بکارگیری خطوط باندل در کاهش تلفات بخصوص در مناطق گرمسیر
17- رعایت اصول فنی در هنگام برقراری اتصالات الکتریکی
18- سیم‌کشی داخلی به مشترکان تحت ضوابط و مطابق با استاندارد
19- نصب خازن در محلهای مناسب
لذا چنانچه وضع بهره‌برداری از شبکه‌های توزیع به همین منوال ادامه یابد و به عواملی از قبیل عدم بالانس خطوط، وجود خطوط طولانی، تداخل شاخه درختان با شبکه‌های برق، خطای زیاد در لوازم اندازه‌گیری بعلت نامناسب بودن محل نصب آنها، عدم رسیدگی و تعمیر و نگهداری به موقع از شبکه‌ها، عدم تناسب قدرت ترانسفورماتورهای منصوبه با بار مصرفی و ... توجه نشود تلفات بخش توزیع رو به فزونی خواهد بود و طولی نخواهد کشید که شبکه‌های جدید هم مستهلک و پرهزینه خواهد شد.
لذا باید بطور جدی و پیگیر رسیدگی به شبکه‌های توزیع مورد توجه قرار گیرد. مناسب‌ترین روش برای جلوگیری از استهلاک شبکه‌های توزیع و کاهش تلفات،‌تهیه و اجرای یک برنامه منظم و مشخص بهره‌برداری و تعمیر و نگهداری است.
یک قسمت از تلفات در فیدرهای 20 کیلوولت است برای محاسبه این تلفات می‌توان در یک روز بخصوص تمام کنتورهای منصوبه روی ترانسفورماتورهای فیدر را قرائت کرد سپس در یک دوره مشخص با قطع فیدر مزبور دوباره قرائت کنتور ترانسفورماتورها و ابتدای فیدر را انجام داد برای جایی که تعداد فیدرها زیاد است می‌توان از روش کامپیوتری استفاده کرد، به این ترتیب که برای هر فیدر نقاط مصرف را گره در نظر می‌گیریم و اطلاعات از قبیل شماره‌ گره ابتدا، شماره گره انتها، فاصله دو گره متوالی، نوع و سطح مقطع سیم یا کابل بین دو گره، نوع گره (تی‌اف یا ترانس) بار ترانس، ظرفیت ترانس، ظرفیت خازن یا اتوبوستر (در صورت وجود انواع مصرف کشاورزی، عمومی، صنعتی، تجاری) و ضریب قدرت را جمع‌آوری کرد.
با مشخص کردن آمار فوق تنهابار ترانس است که دقیقاً مشخص نبوده و همواره در حال تغییر است. برای بدست آوردن این داده‌ها از روش اندازه‌گیری مستقیم و پیوسته و یا با توجه به بار پیک و نوع مصرف و ضریب بار می‌توان استفاده کرد و ضریب قدرت را هم بر حسب نوع مصرف حدس زد و اطلاعات را کامل کرد. برای محاسبه تلفات در شبکه فشار ضعیف نیز لازم است هر ترانس یک فایل ایجاد کرده و مانند روش فوق را بدست آورد. با این اقدامات می‌توان فیدرها و پستهایی را که دارای تلفات بالایی هستند شناسایی کرده و با نصب خازن و اصلاح شبکه تلفات را تقلیل دهیم.
بنابراین اشکالاتی که در محاسبه تلفات بوجود می‌آمد مثل عدم قرائت همزمان کنتورها از بین می‌رود اما در زمینه خطای کنتورها و برنامه پخش بار که برای اجرا نیاز به داشتن مقادیر همزمان MW,MVAR بار دارد، این خطا را با استفاده از کنتورهای با کیفیت بالا و روش‌های صحیح اندازه‌گیری کاهش داد همچنین آموزش صحیح و مهارت اپراتورها باعث کاهش تلفات خواهد شد. کنترل و اصلاح ولتاژ و استفاده از جبران‌کننده‌ میزان تلفات را کاهش می‌دهد.
نکته‌ای که در مورد خطای اندازه‌گیری کنتورها باید متذکر شویم خطای ضریب کنتور است. در تحویل کنتور به مشترکان شرکت برق از کنتورهای 15A برای تحویل اشتراک 25A استفاده می‌کند که با توجه به اینکه این کنتور مثلاً برای جبران 15A طراحی شده است و با توجه به اینکه اینگونه نصب بدلیل داشتن ضریب 4 کنتور مثلاً برای مصارف خانگی است باعث ایجاد خطا در اندازه‌گیری خواهد شد و این مطلب باید همواره مدنظر قرار گیرد. همچنین باید خطای وجود گردو غبار و کثیفی کنتور که می‌تواند خطای مثبت یا منفی ایجاد کنند نیز مدنظر قرار گیرد.
یکی از عوامل تلفات در شبکه توزیع عدم تقارن بار است که قبلاً به آن اشاره شده است لیکن این مطلب از آن جهت حائز اهمیت است که بصورت‌های زیر موجب تلفات می‌شود:
الف- عبور جریان اضافی از سیم نول و افزایش تلفات بصورت RI2
ب- ایجاد جریانهای صفر و منفی در شبکه
بر اثر ایجاد جریانهای صفر و منفی تلفات در موتورها و ژنراتورها افزایش یافته و ترانسها به اشباع نزدیکتر می‌شوند. که این خود سبب افزایش تلفات و کاهش ظرفیت باردهی آنها می‌شود. روش‌هایی که می‌توان در ضمیمه کاهش تلفات ناشی از عدم تقارن بار پیشنهاد کرد عبارتند از:
الف- استفاده از سیم‌های با مقطع بالاتر در سیم نول در جاهایی که عدم تقارن بار زیاد و غیرقابل کنترل است.
ب- آموزش سیمبانها و کارگران شرکت برق و ملزم کردن آنها به تقسیم‌بندی مناسب مشترکان روی فازهای شبکه فشار ضعیف
ج- متعادل کردن شبکه از دید ترانسهای توزیع (استفاده از جبران‌کننده‌های سلفی و خازنی و ....)از موارد دیگری که در کاهش تلفات موثر است به تغییر استانداردهای معماری و شهرسازی با نظارت درانشعاب تکنولوژی و غیره است. همچنین استفاده از لامپهای کم‌مصرف باعث صرفه‌جویی زیادی در مصرف انرژی می‌شود که مصرف کمتر یعنی بار کمتر و در نتیجه تلفات کمتری را بهمراه دارد.
از جمله عوامل تشدید تلفات علاوه بر موارد ذکر شده قبلی موارد زیر نیز مطرح می‌شود:
- بکار بردن کلمپهای آلیاژ آهن در خطوط 20 کیلوولت روستایی و تلفات بیشتر نسبت به کلمپهای آلومینیومی بدلیل ایجاد جریانهای هیسترزیس و فوکو.
- استفاده از شبکه‌های شعاعی بجای شبکه‌های به هم پیوسته فشار ضعیف و متوسط
- نداشتن ایمان و انگیزه کاری بعضی از کارکنان و عدم امکان نظارت و کنترل آنها

روغن ترانسفورماتورهای قدرت نقش بسیار مهمی در عملکرد ترانسفورماتورها دارند. نقش عایق کنندگی، خنک کنندگی و تشخیص عیب از جمله مهمترین وظایف روغن می باشند. با پیرشدن ترانسفورماتور ، روغن این دستگاه بعضی از خصوصیات شیمیایی و الکتریکی خود را از دست می دهد. از جمله مهمترین این خصوصیات می توان به خصوصیات الکتریکی که حائز اهمیت می باشند، اشاره نمود.
دلایل اصلی که روغن ترانسفورماتورهای قدرت را دچار مشکل می نمایند عبارتند از:
- افزایش ذرات معلق در روغن
- وجود آب به مقدار زیاد در روغن
- وجود آلودگی های شیمیایی مانند اسیدیته و...
مسائل فوق باعث تغییر پارامترهای متعدد می شوند. به عنوان مثال افزایش ذرات معلق و وجود آن باعث کاستن قدرت دی الکتریک روغن و افزایش اسیدیته، باعث خوردگی کاغذ و اجزای داخلی ترانسفورماتور می شود. برای بهبود روغن ترانسفورماتوری که دچار ضعف های متعدد شده است می توان از فیلتراسیون استفاده نمود. با فیلتر نمودن روغن می توان ذرات معلق آن را جدا نمود و در نتیجه ولتاژ شکست را بالا برد. می توان با خلاء نمودن روغن ، آب را بصورت بخار از روغن جدا نمود. حذف آلودگی های شیمیایی فقط با کمک فیلترهای شیمیایی ممکن است.
از جمله مهمترین آلودگی که روغن ترانسفورماتور را تحت تأثیر قرار می دهد وجود آب به مقدار کم در داخل روغن است. جدا نمودن آن در داخل ترانسفورماتور به راحتی امکان پذیر نمی باشد. علت این مسأله وجود مقادیر بسیار زیاد آب داخل کاغذ ترانسفورماتور می باشد که با جدا نمودن آب روغن دوباره جایگزین آن می شود.
- روشهای فیلتر نمودن
الف - روشهای Off-line
از زمانهای دور برای بهبود کیفیت عایقی روغن ترانسفورماتورهای قدرت از روشهای فیلتراسیون هنگامی که ترانسفورماتور خاموش بوده است استفاده می کردند. در این روش هنگامی که ترانسفورماتور خاموش می باشد به مدت چند شبانه روز به صورت پیوسته روغن را داخل ترانسفورماتور چرخانده و آنرا در بیرون تحت فیلتراسیون و خلاء به منظور جدا نمودن ذرات معلق و آب محلول قرار می دادند.
این روش دارای معایب فراوانی است از جمله لزوم داغ نمودن روغن ترانسفورماتور و همچنین لزوم خاموش نمودن ترانسفورماتور را می توان نام برد.
ب- روشهای نوین – روشهای در حین کار
برای جدا نمودن آب به صورت بهینه، لازم است که از فیلترهای در حین کار استفاده نمود. مهمترین مزایای فیلترهای (خشک کن) های در حین کار خشک نمودن بهینه ترانسفورماتور در طول زمان و همچنین عدم لزوم خاموشی ترانسفورماتور را می توان عنوان نمود. اصول عملکرد این فیلترها مانند شکل زیر است که در آن روغن از مخزن تحت فشار خارج شده و در مسیر آن یک فیلتر فیزیکی قرار می گیرد. در اینجا ذرات معلق فیلتر شده و تحت تاثیر خلاء آب محلول در آن گرفته می شود. روغن فیلتر شده به وسیله پمپ به ترانسفورماتور برگردانده می شود. این چرخه با دبی پایین در حدود 250 لیتر در ساعت به صورت پیوسته از چند ماه تا چند سال با توجه به وضعیت ترانسفورماتور صورت می گیرد.

مزایای خشک کردن On-Line روغن و کاغذ عایقی ترانسفورماتورهای قدرت با استفاده ازدستگاه V30
• رطوبت زدائی از روغن ترانسفورماتور بصورت On-Line
• افزایش ولتاژ شکست روغن عایقی
• رطوبت زدائی از کاغذ عایقی ترانسفورماتور
• کاهش میزان ذرات معلق داخل روغن ترانس
• کاهش میزان ضریب تلفات عایقی روغن
• کاهش میزان اسیدیته روغن
• افزایش قابلیت بارگیری ترانسفورماتور
• افزایش عمر باقیمانده ترانسفورماتور
• عملکرد مطمئن و عدم تأثیر سو بر بهره برداری عادی از ترانسفورماتور
• گاززدائی از روغن ترانسفورماتور با استفاده از روش De-Gassing
• اعلام آلارم و خروج ترانسفورماتور از مدار در صورت تشکیل مقدار زیاد گاز

بصورت استاندارد دو نوع ترانزیستور بصورت PNP و NPN داریم. انتخاب نامه آنها به نحوه کنار هم قرار گرفتن لایه های نیمه هادی و پلاریته آنها بستگی دارد. هر چند در اوایل ساخت این وسیله الکترونیکی و جایگزینی آن با لامپهای خلاء، ترانزستورها اغلب از جنس ژرمانیم و بصورت PNP ساخته می شدند اما محدودیت های ساخت و فن آوری از یکطرف و تفاوت بهره دریافتی از طرف دیگر، سازندگان را مجبور کرد که بعدها بیشتر از نیمه هادیی از جنس سیلیکون و با پلاریته NPN برای ساخت ترانزیستور استفاده کنند. تفاوت خاصی در عملکرد این دو نمونه وجود ندارد و این بدان معنی نیست که ترانزیستور ژرمانیم با پلاریته NPN یا سیلیکون با پلاریته PNP وجود ندارد.

 
 
نمای واقعی تری از پیوندها در یک ترانزیستور که تفاوت
کلکتور و امیتر را بوضوح نشان می دهد.

برای هریک از لایه های نیمه هادی که در یک ترانزیستور وجود دارد یک پایه در نظر گرفته شده است که ارتباط مدار بیرونی را به نیمه هادی ها میسر می سازد. این پایه ها به نامهای Base (پایه) ، Collector (جمع کننده) و Emitter (منتشر کننده) مشخص می شوند. اگر به ساختار لایه ای یک ترانزیستور دقت کنیم بنظر تفاوت خاصی میان Collector و Emitter دیده نمی شود اما واقعیت اینگونه نیست. چرا که ضخامت و بزرگی لایه Collector به مراتب از Emitter بزرگتر است و این عملا" باعث می شود که این دو لایه با وجود تشابه پلاریته ای که دارند با یکدیگر تفاوت داشته باشند. با وجود این معمولا" در شکل ها برای سهولت این دو لایه را بصورت یکسان در نظر میگیردند.
 

بدون آنکه در این مطلب قصد بررسی دقیق نحوه کار یک ترانزیستور را داشته باشیم، قصد داریم ساده ترین مداری که می توان با یک ترانزیستور تهیه کرد را به شما معرفی کرده و کاربرد آنرا برای شما شرح دهیم. به شکل زیر نگاه کنید.

 
 
مدار ساده برای آشنایی با طرز کار یک ترانزیستور

بطور جداگانه بین E و C و همچنین بین E و B منابع تغذیه ای قرار داده ایم. مقاومت ها یی که در مسیر هریک از این منابع ولتاژ قرار دادیم صرفا" برای محدود کردن جریان بوده و نه چیز دیگر. چرا که در صورت نبود آنها، پیوندها بر اثر کشیده شدن جریان زیاد خواهند سوخت.
 

طرز کار ترانزیستور به اینصورت است، چنانچه پیوند BE را بصورت مستقیم بایاس (Bias به معنی اعمال ولتاژ و تحریک است) کنیم بطوری که این پیوند PN روشن شود (برای اینکار کافی است که به این پیوند حدود 0.6 تا 0.7 ولت با توجه به نوع ترانزیستور ولتاژ اعمال شود)، در آنصورت از مدار بسته شده میان E و C می توان جریان بسیار بالایی کشید. اگر به شکل دوم دقت کنید بوضوح خواهید فهمید که این عمل چگونه امکان پذیر است. در حالت عادی میان E و C هیچ مدار بازی وجود ندارد اما به محض آنکه شما پیوند BE را با پلاریته موافق بایاس کنید، با توجه به آنچه قبلا" راجع به یک پیوند PN توضیح دادیم، این پیوند تقریبا" بصورت اتصال کوتاه عمل می کند و شما عملا" خواهید توانست از پایه های E و C جریان قابل ملاحظه ای بکشید. (در واقع در اینحالت می توان فرض کرد که در شکل دوم عملا" لایه PN مربوط به BE از بین می رود و بین EC یک اتصال کوتاه رخ می دهد.)

بنابراین مشاهده می کنید که با برقراری یک جریان کوچک Ib شما می توانید یک جریان بزرگ Ic را داشته باشید. این مدار اساس سوئیچ های الکترونیک در مدارهای الکترونیکی است. بعنوان مثال شما می توانید در مدار کلکتور یک رله قرار دهید که با جریان مثلا" چند آمپری کار می کند و در عوض با اعمال یک جریان بسیار ضعیف در حد میلی آمپر - حتی کمتر - در مدار بیس که ممکن است از طریق یک مدار دیجیتال تهیه شود، به رله فرمان روشن یا خاموش شدن بدهید.

فلیپ فلاپ SR

فلیپ فلاپ JK

فلیپ فلاپ T

فلیپ فلاپ D

آمپلی فایر ۱۸ وات

برای گرفتن 18 وات خروجی از این مدار تنها 150 میلی ولت در وردی نیاز دارید. فرکانس کاری این مدار بین 30 هرتز تا 20 کیلو هرتز می باشد. که محدوده شنوایی را به طور کامل پوشش خواهد داد.

چند نکته مهم :
این مدار را می توانید به طور مستقیم به خروجی دستگاههای صوتی از قبیل پخش سی دی ، نوار کاست و رادیو متصل نمایید.
دقت کنید که ولتاژ تغذیه از 23 ولت بیشتر نشود.
ترانزیستورهای Q3 , Q4  به حرارت گیر ( Heat sink ) مناسب نیاز دارند.
دیود D1  باید با ترانزیستور Q1 ارتباط حرارتی داشته باشد.
قرار دادن R8  در مدار اختیاری است. در صورتی که آن را در مدار قرار قرار دادید مدار را توسط این مقاومت متغیر به گونه ای تنظیم کنید که در زمان نداشتن سیگنال ورودی جریانی بین 20 تا 30 میلی آمپر مصرف کند.
دقت کنید که خط زمین مناسب بر روی برد ، تاثیر فراوانی در کیفیت مدار و حذف صدای هوم دارد همچنین خط زمین مدار وردی و خروجی را حتماً جداگانه به خط زمین منبع تغذیه متصل کنید.
شما می توانید برای تغذیه مدار از منبع تغذیه پیشنهادی زیر استفاده کنید:

P1_____________22K   Log.Potentiometer  (Dual-gang  for  stereo)

R1______________1K   1/4W Resistor
R2______________4K7  1/4W  Resistor
R3____________100R   1/4W Resistor
R4______________4K7  1/4W  Resistor
R5_____________82K   1/4W Resistor
R6_____________10R   1/2W Resistor
R7_______________R22   4W Resistor (wirewound)
R8______________1K   1/2W Trimmer Cermet (optional)

C1____________470nF   63V Polyester Capacitor
C2,C5_________100µF    3V Tantalum bead Capacitors
C3,C4_________470µF   25V  Electrolytic  Capacitors
C6____________100nF   63V Polyester Capacitor

D1___________1N4148   75V 150mA Diode

IC1________TLE2141C   Low noise,high voltage,high slew-rate Op-amp

Q1____________BC182   50V 100mA NPN Transistor
Q2____________BC212   50V 100mA PNP Transistor
Q3___________TIP42A  60V 6A     PNP Transistor
Q4___________TIP41A  60V 6A     NPN Transistor

J1______________RCA   audio input socket

لیست قطعات منبع تغذیه :

C7,C8________4700µF  25V  Electrolytic  Capacitors

D2_____________100V 4A Diode bridge D3_____________5mm.  Red  LED

T1_____________220V Primary, 15 + 15V Secondary 50VA Mains transformer

PL1____________Male  Mains  plug

SW1____________SPST  Mains  switch

نیروگاه حرارتی جهت تولید انرژی الکتریکی بکار می‌رود که در عمل پره‌های توربین بخار توسط فشار زیاد بخار آب ، به حرکت در آمده و ژنراتور را که با توربین کوپل شده است، به چرخش در می‌آورد. در نتیجه ژنراتور انرژی الکتریکی تولید می‌کند. نیروگاه حرارتی به مقدار زیادی آب نیاز دارد. در نتیجه در محلهایی که آب به فراوانی یافت می‌شود، ترجیحا از این نوع نیروگاه استفاده می‌شود. چون انرژی الکتریکی را به روشهای دیگری ، مثل انرژی آب در پشت سدها (توربین آبی) ، انرژی باد (توربین بادی) ، انرژی سوخت (توربین گازی) و انرژی اتمی هم می‌توان تهیه کرد. سوخت نیروگاه حرارتی شامل ، فروت و یا گازوئیل طبیعی است.

مشخصات فنی نیروگاه
سوخت
سوخت اصلی نیروگاه ، سوخت سنگین (مازوت) می‌باشد که توسط تانکرها حمل و از طریق ایستگاه تخلیه سوخت در سه مخزن 33000 متر مکعبی ذخیره می‌گردد. سوخت راه اندازی ، سوخت سبک (گازوئیل) است که در یک مخزن 430 متر مکعبی نگهداری می‌شود.

آب
آب مصرفی نیروگاه ، جهت تولید بخار و مصرف برج خنک کن و سیستم آتش نشانی ، از طریق چاه عمیق تامین می‌گردد.

سیستم خنک کن
برج خنک کن نیروگاه از نوع تر می‌باشد و 18 عدد فن (خنک کن) دارد که هر یک دارای الکتروموتوری به قدرت 132kw و سرعت سرعت 141RPM می‌باشد و بوسیله دو عدد پمپ توسط لوله‌ای به قطر 5.2 متر آب مورد نیاز خنک کن تامین می‌گردد. دمای آب برگشتی در برج خنک کن 29.6 درجه سانتیگراد و دمای آب خروجی از برج 21.6 درجه سانتیگراد می‌باشد.

سیستم تصفیه آب
سیستم تصفیه آب جهت برج خنک کن
آب لازم جهت برج خنک کن بایستی فاقد املاحی باشد که سریعا در لوله‌های کندانسور رسوب می‌کنند (از قبیل بی‌کربناتها). این املاح با افزودن کلرورفریک ، آب آهک و آلومینات سدیم گرفته می‌شود و سپس رسوبات جمع شده توسط یک جاروب جمع کننده به بیرون منتقل می‌شوند. به این آب که بدون سختی بی کربنات باشد، آب نرم می‌گویند. آب نرم وارد دو استخر ذخیره شده و از آنجا توسط پمپهایی جهت تامین کمبود آب به برج خنک کن فرستاده می‌شود. برای از بین بردن خزه و جلبک در این استخر ، سیستم تزریق کلر طراحی شده است.

سیستم تصفیه آب جهت تولید بخار
چون آب مورد نیاز برای تولید بخار و جبران کمبود سیکل آب و بخار بایستی کیفیت بسیار بالایی داشته باشد، لذا برای این منظور از یک سیستم مشترک برای هر دو واحد استفاده می‌شود. بعد از اینکه مقداری از سختی آب گرفته شد، وارد سه دستگاه فیلتر شنی می‌شود، سپس به مخزن ذخیره وارد و از آنجا توسط سه عدد پمپ به طرف فیلتر کربنی فعال فرستاده می‌شود، تا کلر موجود در آب بوسیله زغال فعال جذب شود. بعد از این فیلتر یک مبدل حرارتی در نظر گرفته شده که دمای آب را در 25 درجه سانتیگراد ثابت نگه می‌دارد.

سپس این آب وارد دو دستگاه فیلتر 5 میکرونی شده و ذراتی که قطر آنها بیشتر از 5 میکرون می‌باشند، توسط این فیلترها جذب و وارد دو دستگاه ریورس اسمز می‌گردد. در این دستگاه 90% املاح محلول در آب گرفته می‌شود. آب پس از این مرحله وارد مخزن زیرزمینی می‌گردد. سپس توسط سه پمپ به فیلترهای کاتیونی و آنیونی وارد شده و پس از تنظیم PH و کنترل از نظر شیمیایی به مخازن ذخیره آب وارد و مورد استفاده قرار می‌گیرد.

بویلر
بویلر نیروگاه دارای درام بالائی و پائینی بوده و به صورت گردش اجباری توسط سه عدد پمپ سیرکوله (Boiler Circulation Watepump) و کوره ، تحت فشار می‌باشد. درام بالایی معمولا به وزن 110 تن در ارتفاع 50.6 متری و ضخامت جداره 11 سانتیمتر می‌باشد. بویلر دارای 16 مشعل هست که در چهار طبقه و در چهار گوشه با زاویه ثابت قرار گرفته‌اند. مشعلهای ردیف پائین برای هر دو سوخت مازوت و گازوئیل بکار می‌رود.

توربین
نیروگاه از نوع ترکیب متوالی در یک امتداد (Tadem Compound) و دارای سه سیلندر فشار قوی ، فشار متوسط و فشار ضعیف می‌باشد که توربین فشار قوی و فشار متوسط در یک پوسته قرار گرفته و در پوسته دیگر توربینهای فشار ضعیف قرار دارند. توربین فشار قوی 8 طبقه و توربین فشار متوسط 5 طبقه و توربین فشار ضعیف با دو جریان متقارن و هر یک دارای 5 طبقه است. بخار از طریق دو عدد شیر اصلی در دو طرف توربین و شش عدد شیر کنترل وارد توربین فشار قوی شده و بعد از انبساط در چندین طبقه از توربین به بویلر بر می‌گردد. سپس وارد توربین فشار متوسط شده و بعد از انبساط توسط یک لوله مشترک وارد توریبن فشار ضعیف گردیده و به طرف کندانسور می‌رود.

کندانسور
کندانسور نیروگاه از نوع سطحی یک عبوری با جعبه آب مجزا می‌باشد که در زیر توریبن فشار ضعیف قرار گرفته است. برای ایجاد خلا کندانسور از دو نوع سیستم استفاده می‌شود که سیستم اول در موقع راه اندازی و توسط یک مکنده هوا انجام می‌یابد. در طول بهره برداری خلا لازم توسط دو دستگاه پمپ تامین می‌گردد که این پمپها فشار داخل کندانسور را کاهش می‌دهند.

ژنراتور
ژنراتور طوری طراحی شده است که در مقابل اتصال کوتاه و نوسانات ناگهانی بار و احیانا انفجار هیدروژن در داخل ماشین مقاومت کافی داشته باشد. سیستم تحریک آن شامل یک اکساتیر پیلوت (Pilot exiter) با ظرفیت 45 کیلوولت آمپر می‌باشد و جریان تحریک اکسایتر پیلوت در لحظه Flashing از طریق باطری خانه تامین می‌شود. ضمنا سیم پیچهای دستگاه توسط هوا خنک کاری می‌شوند.

ترانسفورمرها و تغذیه داخلی نیروگاه
ترانس اصلی (Main Ttansformer):این ترانس به صورت سه تک فاز با ظرفیت هر کدام 150 مگا ولت آمپر و فرکانس 50 هرتز و امپرانس ولتاژ 14.2 درصد به عنوان Step Up Tranformer ، جهت بالا بردن ولتاژ خروجی ژنراتور از 20 کیلو ولت تا 230 کیلو ولت بکار رفته است. در ضمن نسبت تبدیل ، 10.20%±247 کیلو ولت می‌باشد.


ترانس واحد (Unit Transformer):این ترانس با ظرفیت 35/22/22 مگا ولت آمپر و نسبت تبدیل 3/316/516%±20 و فرکانس 50 هرتز و امپدانس ولتاژ 8.5% و تپ چنجر Off- Loud ، ولتاژ 20 کیلو ولت خروجی ژنراتور را تبدیل به 6 کیلو ولت نموده و به منظور تامین مصارف داخلی نیروگاه در حین بهره برداری بکار می‌رود.


ترانس استارتینگ (Start up Trans): این ترانس به تعداد دو عدد ، به نامهای LTB و LTA و با ظرفیت 25/25/25 مگا ولت آمپر و نسبت تبدیل 10%±3/6/10%± کیلو ولت و فرکانس 50 هرتز و امپدانس 10% و تپ چنجر On Lead ، ولتاژ 230 کیلو ولت شبکه را تبدیل به 6 کیلو ولت نموده و شینه‌ها را طبق شکل شماتیک ضمیمه تغذیه می‌نماید.


ترانس تغذیه (Auxiliary Trans): ترانس تغذیه در ظرفیتهای مختلف 630/1600/2500 کیلو ولت آمپر ، ولتاژ 6 کیلو ولت را تبدیل به 400 ولت می‌نماید که جهت تامین مصارف داخلی فشار ضعیف بکار می‌رود.
سیستم آتش نشانی
آب: کلیه قسمتهای نیروگاه (ساختمان شیمی ، ماشین خانه ، بویلر ، کارگاه ، انبار و ...) و محوطه مجهز به سیستم آب آتش نشانی می‌باشند.


فوم: کلیه قسمتهای سوخت رسانی اعم از مخازن سوخت سبک و سنگین و ایستگاه تخلیه سوخت ، بویلر دیزل اضطراری و بویلر کمکی مجهز به سیستم فوم می‌باشند.


گاز CO2: کلیه سیستمهای الکتریکی از قبیل ساختمان الکتریکی و... توسط گاز CO2 حفاظت می‌گردد.

نتیجه طبیعی استفاده صنایع از ترانسفورماتورهای توزیع با ظرفیتهای بالاتر، افزایش احتمال بروز اضافه ولتاژها در وضعیتهای مختلف روزانه است . برای تعیین پارامترهای سیستم که می توانند باعث ایجاد اضافه ولتاژهای فرورزونانس شدید گردند، آزمایشهای کاملی توسط موسسه DSTAR انجام گرفته است . آزمایشات مذکور بر روی تعدادی ترانسفورماتور توزیع و تحت شرایط کار واقعی انجام شده است . در طول این آزمایشات، صدها بار عملیات کلیدزنی بر روی ترانسفورماتورهای توزیع با ولتاژهای متفاوت و با سیم پیچ ستاره زمین شده و اولیه مثلث انجام گردید. این پروژه بطور کلی ثابت کرد که در ترانسفورماتورهای با ظرفیت بالا که امروزه توسط صنایع مختلف مورد استفاده قرار می گیرند، احتمال ایجاد اضافه ولتاژ فرورزونانسی بیشتر از ترانسفورماتورهای دهه گذشته می باشد.
بطور نمونه ، در آزمایشات انجام گرفته شده توسط DSTAR بر روی یک ترانسفورماتور معمولی با هسته سیلیکون – فولاد با ظرفیت 225 KVA و ولتاژ 25 KV با اتصال Y –Y ، یک اضافه ولتاژ با پیک 2.35 برابر پیک نامی ترانسفورماتور اندازه گیری شده است .
تحقیقات DSTAR ، برخی نظرات موجود در مورد اثرات پدیده اضافه ولتاژ را رد کرد. برای مثال بجای جریان تحریک هسته تلفات هسته ترانسفورماتور بهترین مشخصه برای شناسایی پدیده اضافه ولتاژ در ترانسفورماتور می باشد. نتایج تحقیقات انجام گرفته توسط این مرکز ، اخیرا" بعنوان مبحث جدید و با ارزشی از سوی IEEE منتشر شده است .
پروژه تحقیقاتی دیگری توسط موسسه DSTAR جهت تعیین تأثیر نصب برقگیر اکسید روی بر روی اضافه ولتاژهای فرورزونانس انجام گرفته است. این تحقیقات نشان داد که وقوع اضافه ولتاژهای فرورزونانس باعث خرابی سریع برقگیر GAPLESS نخواهد شد.
بدلیل وجود امپدانس خیلی بزرگ مدار فرورزونانس گرم شدن برقگیر به آهستگی صورت میگیرد. همچنین این تحقیقات نشان داد که برقگیرها می توانند بعنوان عامل موثری در کنترل اضافه ولتاژها در شرایط گوناگون باشند. دستورالعملهای مختلفی برای کاربرد برقگیرهای مختلف با توجه به شرایط بهره برداری وجود دارد که بیان می کند هر برقگیر چند دقیقه می تواند اضافه ولتاژ فرورزونانس را تحمل کند. این اضافه ولتاژ در زمان کلیدزنی ( سوئیچینگ ) ترانسفورماتورها رخ می دهد.
بانکهای ستاره – مثلث
کلیدزنی بانکهای ترانسفورماتور سه فاز هوایی با سیم پیچی Y – ∆ بصورت فاز به فاز می تواند سبب ایجاد مشکلات اضافه ولتاژ و خرابی ترانسفورماتورها یا برقگیرها گردد. این موضوع در تحقیقات DSTAR بررسی گردید و نتایج بدست آمده مطالب مفیدی را در مورد کلیدزنی ، حفاظت اضافه ولتاژها و قابلیت برقگیرها در رفع این اضافه ولتاژها ارائه نمود. نتایج تحقیقات مذکور همچنین گونه دیگری از پدیده اضافه ولتاژ را که قبلا" گزارش نشده بود، کشف و معرفی نمود. این اضافه ولتاژ که دامنه زیادی دارد یک علت روشن برای خرابی خیلی از ترانسفورماتورها در این زمینه می باشد. یک نمونه از این نوع اضافه ولتاژ درشکل شماره (1) نشان داده شده است .
امواج طرف ثانویه
ترانسفورماتورهای تک فاز توزیع با سیم پیچی از نوع طراحیnon – interlaced به همان اندازه که ممکن است بواسطه امواج صاعقه وارد شده از طریق نقطه خنثی در ثانویه صدمه ببینند به همان قدر نیز ممکن است از طریق امواج طرف اولیه در معرض خطر باشند. همانطور که در شکل ( 2 ) دیده می شود ولتاژ القاء شده در سیم پیچی طرف اولیه در مجموع کم است ولی تنش های لایه به لایه در میان سیم پیچی های ترانسفورماتور زیاد اتفاق می افتد. آزمایشات متعدد DSTAR و بررسی های تحلیلی انجام شده دستورالعمل و راهنمائیهائی را برای حداقل نمودن ریسک خرابی ترانسفورماتور در مواجه با این پدیده، تهیه نموده است.

ترانسفورماتورها یکی از مهمترین عناصر شبکه های انتقال و توزیع هستند . در ترانسفورماتورها انرژی الکتریکی در مس سیم پیچها ، آهن هسته ، تانک ترانس و سازه های نگهدارنده بصورت حرارت تلف می شود. حتی در زمانیکه ترانسفورماتور بدون بار است ، در هسته تلفات بی باری (NLL) بوجود می آید. در نتیجه مطالعات و بررسیهای انجام شده ، در 50 ساله اخیر محققان موفق شده اند با صرف هزینه ای دو برابر برای هسته ، تلفات بی باری را به یک سوم کاهش دهند. اخیراً با جایگزینی فلزات بیشکل و غیر بلوری (Amorphous) بجای آهن سیلیکونی درهسته ترانسفورماتورهای توزیع با قدرت نامی کوچکتر از 100 KVA ، تلفات بی باری باز هم کاهش یافته است . این کار هنوز در مورد ترانسفورماتورهای بزرگ با قدرت نامی بزرگتر از 500KVA انجام نشده است . اگرچه برای هر ترانسفورماتور ، 1 درصد توان نامی آن بعنــوان توان تلفـاتی در نظر گرفتـه می شود، اما باید توجه داشت که آزاد سازی بخش کوچکی از این تلفات در طول عمر ترانسفورماتور صرفه جوئی کلانی به همراه خواهد داشت . در ترانسفورماتورهای قدرت معمول ، تقریباً 80% از کل تلفات ، مربوط به تلفات بارداری ترانسفورماتور (LL) است که از این 80% ، سهم تلفات اهمی سیم پیچها 80 % بوده و 20 % دیگر مربوط به تلفات ناشی از جریانهای فوکو و شارهای پراکنده است . لذا تلاشهای زیادی جهت کاهش تلفات بارداری صورت می گیرد. در ابررساناها بعلت عدم وجود مقاومت اهمی در برابر جریان d c تلفات اهمی برابر با صفر است . لذا با استفاده از ابررساناها در ترانسفورماتورها، تلفات کل ترانسفورماتور، کاهش قابل ملاحظه ای خواهد یافت. در مقابل جریان ac ، در ابر رساناها تلفاتی از نوع تلفات فوکو رخ می دهد. گرمای بوجود آمده از این تلفات باید با استفاده از سیستم های خنک کننده دفع گردد.بررسیهای بعمل آمده حاکی از آن است که ترانسفورماتورهای ابررسانا با قدرت 10 MVA و بالاتر عملکرد نسبتا بهتری داشته و نسبت به ترانسفورماتورهای معمولی قیمت پایینتری خواهند داشت .
تلاشهایی که جهت توسعه ترانسفورماتورهای ابررسانا انجام می گیرد صرفاً بخاطر مسایل اقتصادی و کاهش هزینه کل نیست. یکی دیگر از دلایل طرح این مبحث آنست که در مراکز پر تراکم شهری، رشد مصرف 2 درصدی (سالیانه ) به معنی نیاز به ارتقاء ظرفیت سیستم های موجود است . از طرفی بسیاری ازپستهای توزیع بصورت سرپوشیده (Indoor) بوده و در کنار ساختمانها نصب شده اند. در این نوع پست ها همانند دیگر پستهای توزیع از ترانسهای روغنی استفاده میشود که استفاده از روغن مشکلات و خطرات زیست محیطی و ایمنی مربوط به خود را دارد. در حالیکه در ترانسفورماتورهای ابررسانا، ماده خنک کننده نیتروژن است که خطری برای افراد و موجودات زنده نداشته ، بعلاوه ، خطر آتش سوزی نیز وجود ندارد. بهمین لحاظ خنک کننده مورد استفاده در ترانسفورماتورهای ابررسانا به هیچ عنوان قابل مقایسه با روغنهای قابل اشتعال و مواد شیمیایی همچون PCB نیست . FPRIVATE "TYPE=PICT;ALT="


توجه جدی به ترانسفورماتورهای ابررسانا از زمان شناخت ابررساناهای دمای پایین LTS ( اعم از Nb-Ti و Nb3-Sn ) از اوایل دهه 1960 ، آغاز شد. مطالعاتی که در آن زمان بر روی این ترانسفورماتورها انجام شد ، نشان داد که جهت بهره برداری از این ترانسفورماتورها، باید آنها را در دمای 4 .2K نگه داشت که انجام چنین کاری اقتصادی نیست . بهمین دلیل گامها بسوی کشف موادی با قابلیت ابررسانایی در دماهای بالاتر ، برداشته شد. در اواسط دهه 1970 ، شرکت Westing House ، طرح یک ترانسفورماتور نیروگاهی 550/22kv , 1000MVA را مورد مطالعه قرار داد و به این نتیجه رسید که مشکلاتی از قبیل انتقال جریان ، عملکرد فوق جریان (Overcurrent) و حفاظت همچنان وجود خواهند داشت .
از سال 1980 ، توسعه ترانسفورماتورهای LTS توسط شرکت های GEC-Alsthom , ABB ، در اروپا و چند شرکت صنعتی و مرکز دانشگاهی در ژاپن، مورد پیگیری قرار گرفت . پیشرفت های بعمل آمده در تولید هادیهای طویل Nb-Ti و مواد با مقاومت بالا (Cu-Ni) بر کاهش تلفات ac تاثیر زیادی داشته است . مساله عملی بودن کاهش وزن و افزایش راندمان نیز بر روی ترانسفورماتورهای با قدرتهای کمتر از 100KVA تکفاز 80KVA (Alsthom) ، (Toshiba)30KVA و سه فاز 40KVA (دانشگاه Osaka) مورد بررسی قرار گرفت . هم چنین ترانسفورماتورهای بزرگتری نیز ساخته شده و آزمایشهای مربوطه را با موفقیت پشت سر گذاشتند. در یک ترانسفورماتور تکفاز 330KVA ساخت ABB پیش بینی های لازم برای محدود سازی جریان خطا و حفاظت در برابر یخ زدگی در نظر گرفته شد. شرکت برق Kansai Electric نیز گزارشی از ترانسفورماتور LTS با هادی Nb3Sn با قدرت 2000 KVA ارائه نموده است .

خطوط انتقال *VSC یا خطوط انتقال با مبدلهای منبع ولتاژی امروزه واقعیت و تحقق یافته و همچنان که جنبه های خاصی از آن کاربرد می یابد بیشتر مورد استفاده قرار می گیرند. اولین سیستم انتقالVSC تحت عنوان طراحی خطوط HVDC سبک توسط شرکت ABB ساخته شده است. خود مبدلهای منبع ولتاژی دارای کاربرد در کنترل ادوات FACTS و UPFC بوده است. اما چنانچه مبدلهای منبع ولتاژی بهمراه

خطوط DC و یا کابل استفاده گردند تشکیل خطوط VSC را خواهند داد. در خطوط VSC همراه با کابل، چون در VSC از دیود با هدایت یکسو استفاده میگردد، لذا ولتاژDC در کابل نمی تواند هرگز جهت پلاریته خود را تغییر دهد. این ویژگی با عث میشود که مشکل بارهای الکتریکی با قیمانده در فضای داخل کابلهای از بین رفته و نتیجتا مجاز به کاهش قدرت عایقی آنها شده که این خود اجازه استفاده از فرآیند مفصل بندی در کابلها را میدهد. ویژگیهای فوق سبب کوچک، سبک و ارزان شدن کابل ها می گردند. در خطوط VSC ولتاژ متوسط، میتوان کابلهای سبک و کوچک را در زیرزمین قرار داد. در گزارش اخیر IEEE کاربرد جالبی از خطوط VSC بین شهرهای New South Wales و Queensland در کشور استرالیا گزارش شده است. چون خطوط بصورت کابل زیرزمینی می باشند دارای مسائل محیطی کمتری در مقایسه با خطوط هوائی خواهند بود. در گزارش پروژه Directlink تأسیس یک خط VSC بظرفیت 180 مگا ولت آمپر با کابل زیرزمینی در سال 1999 توسط شرکت ABB گزارش شده است. خطوط VSC نیز بطور ذاتی دارای خاصیت و ویژگی های ادوات FACTS بشرح زیر می باشند. 1- توانائی کنترل مستقل ولتاژ AC در هر یک از شینهای دو سر خط 2- با کنترل سریع توان میتواند برای افزایش میرائی نوسانات الکترومکانیکی توان در شبکه های AC استفاده گردد. 3- طرف انتهائی خطوط VSC میتواند صرفا بار الکتریکی بدون شبکه و ژنراتور باشد در اینصورت مبدلهای VSC میتوانند بار را با یک ولتاژ AC تحت یک دامنه و فرکانس تعریف شده تغذیه نمایند. * Voltage Sourced Convertor با یک چنین مزایائی چنانچه هزینه و قیمت خطوط VSC قابل قبول باشد میتوانند در شبکه های ولتاژ متوسط بخوبی بکار گرفته شوند. بنابراین خطوط VSC میتوانند بعنوان عامل تقویت و ثبات سنکرونیزاسیون شبکه عمل نمایند. در یک VSC عناصر کلیدزنی یا از نوع GTO و یا TGBT می باشند که بصورت روشن / خاموش کار کرده و میتوانند براساس الگوریتم PWM کنترل شوند. این الگوریتم میتواند در جهت حذف و یا کاهش هارمونیکی عمل نماید. با اعمال الگوریتم PWM در اینصورت حداقل 4 متغیر از خط VSC می باید کنترل شود. چنانچه در انتهای خط منبع ولتاژ ac وجود نداشته باشد در اینصورت ولتاژ و فرکانس آن قابل کنترل می باشد. اما چنانچه در انتهای خط منبع ولتاژ ac وجود داشته باشد در اینصورت مبدل های VSC ولتاژ ac انتهائی را کنترل می نمایند. با بکارگیری خطوط VSC ویژگی سنکرونیزاسیون در شبکه های ac منتفی خواهد شد. از دیگر ویژگی های خطوط VSC در مقایسه با خطوط معمولی افزایش ضریب میرائی نوسانات الکترومکانیکی در شبکه ها می باشد. در حقیقت خطوط VSC نوعی از کنترل کننده های FACTS بوده که قادر هستند ولتاژ AC شینهای ابتدا و انتهائی، توان انتقالی از خط، درجه سنکرونیزاسیون و ضریب میرائی نوسانات را کنترل نمایند.