شهرستان خواف در جنوب شرقی خراسان رضوی به دلیل شرایط استثنایی جغرافیایی، اقلیمی و زیرساختی به‌عنوان یکی از بهترین مناطق ایران برای تولید انرژی بادی شناخته می‌شود
معرفی طرح توجیهی
شهرستان خواف در جنوب شرقی خراسان رضوی به دلیل شرایط استثنایی جغرافیایی، اقلیمی و زیرساختی به‌عنوان یکی از بهترین مناطق ایران برای تولید انرژی بادی شناخته می‌شود. این منطقه با تاریخچه‌ای که به استفاده از آسیاب‌های بادی نشتیفان در 2000 سال قبل از میلاد بازمی‌گردد، نشان‌دهنده اهمیت باد در زندگی و اقتصاد مردمان منطقه است.
در ادامه، به تفصیل به شرایط و ویژگی‌های این منطقه پرداخته شده است
پیشینه تاریخی و موقعیت جغرافیایی
تاریخچه
اولین استفاده از انرژی باد در ایران در آسیاب‌های بادی نشتیفان بوده که بقایای آن‌ها هنوز موجود است و بیانگر قدمت و اهمیت این فناوری در منطقه است. نام‌هایی چون نشتیفان (نیش توفان)، تایباد (دم باد) و تیزباد نیز نشان‌دهنده وزش بادهای قوی و پایدار در منطقه هستند.
موقعیت جغرافیایی
خواف در 250 کیلومتری جنوب غربی مشهد قرار دارد و از شمال با رشتخوار، از جنوب با قاینات، از غرب با گناباد و از شرق با تایباد و افغانستان هم‌مرز است. این منطقه آب‌وهوای گرم و خشک کویری دارد و پوشش گیاهی آن شامل گونه‌های جنگلی، استپی، بیابانی و مرتعی است.
پتانسیل انرژی بادی در خواف
بررسی‌های علمی
دکل‌های بادسنجی نصب‌شده توسط سازمان انرژی‌های نو ایران و شرکت بهین ارتباط مهر، داده‌های دقیق و منظم سه‌ساله‌ای از جریان باد ارائه داده‌اند. همچنین داده‌های ماهواره‌ای و هواشناسی 10 ساله نیز برای اعتبارسنجی استفاده شده است.
بر اساس این مطالعات، خواف به دلیل وزش ثابت و قدرتمند باد در 85 درصد اوقات سال به‌عنوان بهترین منطقه برای احداث نیروگاه‌های بادی انتخاب شده است.
ضریب ظرفیت و فصل پربادی
وزش باد در تابستان‌ها به‌ویژه در شش ماه نخست سال در این منطقه بسیار قوی است. این شرایط، هم‌زمان با افزایش تقاضای برق در کشور، باعث افزایش 15 درصدی درآمد نیروگاه‌ها شده و نقطه قوت بزرگی برای خواف محسوب می‌شود.
ثبات جهت باد
جهت جریان باد در این منطقه در بیشتر ایام سال ثابت است که منجر به کاهش اتلاف انرژی و افزایش راندمان نیروگاه‌ها می‌شود.
مزایای اقتصادی و استراتژیک
مزیت‌های اقتصادی
وجود معافیت مالیاتی 10 ساله برای سرمایه‌گذاران.
نزدیکی به معادن سنگ‌آهن سنگان، یکی از بزرگ‌ترین ذخایر آهن ایران.
امکان صادرات برق به کشورهای همسایه از طریق زیرساخت‌های ریلی و جاده‌ای.
مزیت‌های استراتژیک
نزدیکی نیروگاه‌ها به معادن آهن و برنامه احداث کارخانه‌های ذوب آهن در منطقه باعث تقویت زیرساخت‌های صنعتی و افزایش امنیت سرمایه‌گذاری شده است.
زیرساخت‌های موجود
خطوط انتقال نیرو
خطوط انتقال 132 و 400 کیلوولت که برای بهره‌وری از معادن آهن احداث شده‌اند، مشکل انتقال برق تولیدی نیروگاه‌های بادی را حل کرده‌اند.
حمل‌ونقل تجهیزات
عبور جاده آسفالته و راه‌آهن از میان سایت نیروگاه‌ها امکان حمل‌ونقل تجهیزات بزرگ مانند پره‌ها و برج‌های توربین را فراهم کرده است. تجربه حمل بزرگ‌ترین توربین کشور در سال 1391 نیز موفقیت زیرساخت‌های منطقه را تأیید می‌کند.
حمایت از توسعه پایدار
ایجاد منطقه ویژه انرژی‌های تجدیدپذیر
در سال 1392 یکی از شرکت‌های فعال در منطقه تصمیم به ایجاد منطقه ویژه انرژی‌های تجدیدپذیر گرفت. این منطقه ویژه با ارائه مزایایی مانند معافیت مالیاتی و گمرکی (پیش‌بینی تا سال 1396)، سرمایه‌گذاری در تولید تجهیزات و زیرساخت‌ها را توجیه‌پذیرتر کرده است.
چرا خواف بهترین گزینه برای انرژی بادی است؟
•خواف به دلیل شرایط خاص وزش باد (پایدار و با جهت ثابت)، زیرساخت‌های حمل‌ونقل و خطوط انتقال نیرو، معافیت‌های مالیاتی، و نزدیکی به معادن و مرزها، یکی از بهترین مناطق برای احداث و توسعه نیروگاه‌های بادی است.
•این منطقه نه‌تنها ظرفیت بالایی برای تولید انرژی پاک و پایدار دارد، بلکه فرصت‌های اقتصادی و اشتغال‌زایی فراوانی نیز فراهم می‌کند.
خواف با در اختیار داشتن مزایای بی‌رقیب، یکی از مهم‌ترین مراکز توسعه انرژی‌های تجدیدپذیر در ایران است و نقش مهمی در آینده تأمین انرژی کشور ایفا خواهد کرد.
جدول 2- ظرفیت تولید برق توسط نیروگاه بادی خواف
| شرح | واحد | مقدار |
| ظرفیت اسمی نیروگاه | MW | 48.30 |
| تعداد ساعات تولید در سال | ساعت | 8,760 |
| ضریب ظرفیت | درصد | 45% |
| تولید نیروگاه | GWh | 190 |
| تاثیر ضرایب ساعتی | درصد | 15% |
| تولید واقعی نیروگاه | GWh | 218.96 |
خلاصه‌ای از تاریخچه و ویژگی‌های توربین‌های بادی
تاریخچه اولیه
استفاده از نیروی باد به دوران ایران باستان و حدود سده ۲ پیش از میلاد برمی‌گردد. نخستین آسیاب‌های بادی برای چرخاندن چرخ چاه و آبیاری مزارع در سیستان در سده ۷ میلادی ساخته شدند. این آسیاب‌ها با طراحی اولیه‌ای شبیه چرخ‌وفلک عمل می‌کردند.
پیشرفت در اروپا
آسیاب‌های بادی در اروپا از سده‌های میانه ظهور کردند و در انگلستان برای نخستین بار در سده ۱۱ و ۱۲ میلادی ثبت شدند.
توسعه توربین‌های بادی
اولین توربین تولید برق: در سال ۱۸۸۷، توسط مهندس اسکاتلندی جیمز بلایث ساخته شد.
در سال ۱۹۴۱، نخستین توربین بادی با ظرفیت مگاوات در ورمونت آمریکا راه‌اندازی شد.
در سال ۱۹۵۱، نخستین توربین متصل به شبکه در بریتانیا در جزایر اورکنی ساخته شد.
رشد جهانی
از سال ۱۳۷۹ تا ۱۳۸۶ (۲۰۰۰ تا ۲۰۰۶)، ظرفیت برق بادی جهان از ۱۸۰۰۰ مگاوات به ۹۲۰۰۰ مگاوات رسید. این صنعت با رشد سالانه ۲۵ درصد، هر سه سال دو برابر شده است.
ویژگی‌های توربین‌ها
توربین‌های محور افقی (HAWT): بیشترین استفاده را دارند و نیازمند تنظیم در جهت وزش باد هستند.
توربین‌های محور عمودی: نیازی به تنظیم جهت باد و برج بلند ندارند، اما کاربرد کمتری دارند
توربین‌های بزرگ از جعبه‌دنده و سنسورهای پیشرفته برای بهره‌وری بهتر استفاده می‌کنند.
توربین‌های بادی، از دستگاه‌های اولیه ساده تا تجهیزات پیشرفته امروزی، نقشی حیاتی در تولید انرژی پاک و تجدیدپذیر داشته‌اند.
خلاصه‌ای از عملکرد و طراحی توربین‌های بادی و مزرعه بادی خواف
1.دسته‌بندی عملکردی توربین‌های بادی
توربین‌ها بر اساس سرعت باد مورد نیاز دسته‌بندی می‌شوند. مناطق با سرعت باد بالا نیاز به توربین‌های پرقدرت‌تر دارند.
منطقه منجیل، با میانگین سرعت باد ۱۰ متر بر ثانیه، نیاز به توربین‌های کلاس دوم (سرعت باد قابل بهره‌برداری ۱۲ متر بر ثانیه) دارد.
2.اجزا توربین بادی محور افقی
پره‌ها (Blades): باعث چرخش توربین می‌شوند.
روتور (Rotor): شامل پره‌ها و هاب است.
کنترلر زاویه پره‌ها (Pitch): برای کارکرد توربین در هر جهت باد.
ترمز (Brake): برای توقف روتور در مواقع اضطراری.
ژنراتور (Generator): تولید برق متناوب.
کنترلر (Controller): شروع و توقف توربین بر اساس سرعت باد.
بادسنج (Anemometer): اندازه‌گیری سرعت باد.
برج (Tower): ساختاری فولادی که توربین روی آن نصب می‌شود.
3.اتصال توربین به شبکه سراسری
برق تولیدی از ژنراتور به مبدل (Converter) فرستاده می‌شود تا فرکانس ثابت شود.
سپس برق به ترانسفورماتور افزاینده وارد می‌شود و به شبکه با ولتاژ مناسب (۲۰ کیلوولت) منتقل می‌شود.
4.طراحی مزرعه بادی 50 مگاواتی خواف
موقعیت: در ۲۶۰ کیلومتری جنوب مشهد و ۸ کیلومتری جنوب شرقی خواف.
پتانسیل باد: سرعت متوسط باد ۸.۷۸ متر بر ثانیه از داده‌های اندازه‌گیری شده.
چیدمان توربین‌ها: ۱۴ توربین ۳۴۵۰ کیلوواتی وستاس با ظرفیت ۴۸.۳ مگاوات.
مطالعات: بررسی پتانسیل باد و طراحی چیدمان توربین‌ها بر اساس داده‌های بادسنجی و شرایط منطقه.
این پروژه نشان‌دهنده توجه به منابع باد منطقه‌ای و طراحی بهینه برای بهره‌برداری از انرژی باد است.
تهیه شده در گروه مطالعات سپینود شرق
