پایان نامه ارزیابی اقتصادی استفاده از انرژی بادی برای تأمین روشنائی راه های کشور

1-4-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
مقایسه هزینه ها و منافع تامین روشنایی جاده از طریق نیروگاههای برق سراسری با تأمین روشنایی از طریق سیستم های انرژی بادی
در تمام موارد ذکر شده در بالا، برآورد انجام شده، به صورت موردی،  در آزاد راه قزوین – رشت  (پارکینگ های موجود در آزاد راه) صورت خواهد گرفت.

1-5-سؤال تحقیق

استفاده از انرژی برق بادی، در مقایسه با نیروگاه های فسیلی، دارای چه هزینه ها و منافعی می باشد و برای تأمین روشنائی پارکینگ های کنار جاده ای آزاد راه قزوین- رشت، از نظر تجزیه و تحلیل اقتصادی استفاده از کدام نوع انرژی به صرفه می باشد؟

1-6-فرضیه تحقیق

استفاده از برق تولید شده از انرژی بادی به صرفه تر از برق نیروگاه های فسیلی، برای تأمین روشنائی جاده ها می باشد.

1-7-مواد و روش انجام تحقیق

روش تحقیق در این پژوهش، روش کاربردی بوده، گردآوری اطلاعات از طریق مطالعه و مرور سوابق و پیشینه های موجود در کتابخانه ها و سایر مراکز اطلاعات است و تحلیل اطلاعات به صورت کمی می باشد. به منظور مقایسه هزینه ها و فواید استفاده از برق بادی و نیروگاههای برق فسیلی، از روش تحلیل هزینه فایده و نرم افزار کامفار استفاده شده است.

2-1- مقدمه:

زندگی روزمره مردم وابسته به تولید و مصرف انرژی است، لذا عرضه و تقاضای آن در جوامع بشری به طور مستمر رو به افزایش است. درحال حاضر، بیش از نیمی از انرژی مصرفی جهان را سوخت های فسیلی تأمین میکنند که با تولید گازهای آلاینده و گلخانه ای در فرآیند تبدیل و در نتیجه تخریب لایه اوزون، محیط زیست را به شدت مورد تهدید قرار داده و موجب گرم شدن بیشتر دمای کره زمین می شوند

به طور کلی می توان گفت، دنیای امروز با دو بحران بزرگ در زمینه انرژی روبرو است؛ آلودگی محیط زیست در اثر احتراق سوخت های فسیلی و پایان پذیر بودن این سوخت ها. در سطح جهانی در 30 سال آینده، میزان انتشار دی اکسید کربن در اثر تولید و مصرف انرژی با آهنگی سریع تر از رشد مصرف انرژی پایه، افزایش خواهد یافت. میزان انتشار این گاز بین سال های 2000 تا 2030 با رشد یکنواخت 8/1 درصد در سال، در نهایت به 38 میلیارد تن در سال خواهد رسید که به منزله 70 درصد افزایش نسبت به میزان انتشار سالانه کنونی است.

از سوی دیگر کافی نبودن سوخت های فسیلی و محدودیت آن ها در تأمین انرژی در آینده نزدیک، بر اساس پیش بینی تمام سناریوها، امری غیر قابل اجتناب است. طبق یکی از سناریوهای تأیید شده توسط اداره اطلاعات انرژی آمریکا [1](EIA)، در صورت وجود ذخیره  1317 میلیارد بشکه نفت خام و مصرف 84 میلیون بشکه در روز، منابع نفتی بعد از 43 سال به پایان خواهد رسید ( دیانتی زاده، 1390).

آنچه همگان را به استفاده از انرژی های نو ترغیب می کند، محدویت ذخایر فسیلی و اثرات نامطلوب زیست محیطیِ پسماند های آن ها، نوسان قیمت ها و بحران های انرژی است. و آنچه همگان را از جانشینی سریع انرژی های نو باز می دارد، بازده پائین آن ها در مقایسه با انرژی های فسیلی، بالا بودن هزینه استفاده و تبدیل، آزمایشی بودن بسیاری از طرح ها و بی رغبتی دولت ها و صنایع به حمایت از آن هاست (خوش اخلاق و همکاران، 1384).

در این راستا انرژی های نو از جمله پتاسیل های آبی، انرژی های خورشیدی و بادی به دلیل عدم آلودگی محیط زیست و عدم محدودیت در مصرف از اهمیت ویژه ای برخوردار است.

2-2-مبانی نظری تحقیق

همراه با گسترش تئوری اقتصاد، مباحث تئوریک اقتصاد به صورت های مختلف مورد طبقه بندی قرار گرفته اند. یکی از مهمترین شکل های طبقه بندی این مباحث، تقسیم بندی موضوعی اقتصاد به اقتصاد خرد و اقتصاد کلان است. در تقسیم بندی اقتصاد به خرد و کلان، اقتصاد خرد محدوده‌ای از علم اقتصاد است که در آن به تجزیه و تحلیل رفتارهای اقتصادی انفرادی و مسائل مربوط به پدیده های اقتصادی غیر کلی می پردازد. در مقابل اقتصاد کلان مطالعه پدیده های کلی اقتصاد است، و مسائلی مانند نرخ تورم، نرخ بیکاری، تولید ملی، مصرف، سرمایه گذاری، پس انداز ملی، بازار مجموعه کالاهای مصرفی و غیره مورد بررسی قرار می گیرد.

همچنین می توان زیر شاخه های دیگری برای علم اقتصاد تعریف نمود، از جمله، اقتصاد ی، اقتصاد رفاه، اقتصاد نظری، اقتصاد بهداشت، اقتصاد محیط زیست، اقتصاد انرژی، اقتصاد کشاورزی و .

موضوع مورد پژوهش در این تحقیق، مقایسه دو روش سرمایه گذاری می باشد، به عبارتی هدف، برآورد هزینه ها و فواید دو روش تأمین روشنائی از طریق انرژی باد و انرژی فسیلی می باشد و طبیعتاً روشی که دارای ارزش حال خالص سرمایه گذاری بیشتری باشد به عنوان روش برتر پذیرفته خواهد شد. همچنین مسائل مربوط به هزینه های غیر مستقیم یا خارجی استفاده از انرژی فسیلی، که در این جا منظور هزینه آلودگی زیست محیطی می باشد، مورد محاسبه قرار می گیرد.

بنابراین طرح تحقیقاتی، تصمیم گیری در مورد سرمایه گذاری در دو روش تأمین روشنائی انرژی بادی و انرژی فسیلی، در پارکینگ های کنار جاده ای در آزاد راه قزوین – رشت را مورد بررسی قرار می دهد و قابل تعمیم به سطح کلان کشور در مناطق مستعد و بادخیز کشور خواهد بود، و از آن جا که از مسائل آلودگی زیست محیطی و انرژی نو در مقایسه و تحلیل بهره می گیرد، از زیر شاخه های اقتصاد محیط زیست و اقتصاد انرژی می باشد.

2-3- انرژی و انواع آن

منابع گوناگون انرژی، حیات و زندگی را برای ما و دیگر موجودات زنده این سیاره به ارمغان می‌آورد.  همان طور که می دانیم انسان همواره نیازمند انرژی بوده و می باشد. لذا کشف آتش تحولی عظیم را در ساختار اجتماعی و امکان ساخت و استفاده از ابزارهای جدید فراهم کرد. اواخر قرن 18 میلادی با  بهره برداری از معادن، انسان به انرژی زغال سنگ، که مقدمه ای برای آغاز انقلاب صنعتی بود، دست یافت و با استفاده از سایر انرژی های فسیلی (نفت و گاز) در سالهای بعد، شرایط لازم را برای توسعه صنعت، احداث شهر های بزرگ و. به دست آورد. وابستگی شدید جوامع صنعتی به منابع انرژی به خصوص سوخت های فسیلی و به کارگیری و مصرف بی رویه آنها، منابع عظیمی را که طی قرون متمادی در لایه های زیرین زمین تشکیل شده است تخلیه می نماید.

با توجه به این که منابع انرژی زیرزمینی، با سرعت فوق العاده ای مصرف می شوند و درآینده ای نه چندان دور چیزی از آنها باقی نخواهد ماند، لذا نسل فعلی وظیفه دارد به آن دسته از منابع انرژی که دارای عمر و توان زیادی می باشند روی آورده و دانش خود را برای بهره برداری از آنها گسترش دهد. منابع جدید انرژی که قابلیت تجدیدپذیری نیز دارند بسیار متنوع و زیاد هستند. انرژی باد، انرژی زمین گرمایی، انرژی زیستی، انرژی امواج، انرژی حرارتی دریاها و انرژی آب چند نمونه از این منابع جدید انرژی هستند. البته تمام این منابع انرژی از زمان های قدیم نیز وجود داشتند، ولی رشد و توسعه علم و فناوری، بشر را قادر به مهار این انرژی ها نموده است.

اما با روند روز افزون صنعتی شدن اکثر کشورهای درحال توسعه و افزایش جمعیت در جهان، نیاز به انواع مختلف انرژی مخصوصاً انرژی الکتریکی روز به روز در حال افزایش است. با وجود پیشرفت فناوری های نوین که استفاده از انرژی های نو و تجدیدپذیر را مقدور می سازند، هنوز سوخت های فسیلی جزء منابع انرژی هستند که بیشترین نیاز صنعت را فراهم می سازند. سهم انرژی های نو در تأمین انرژی مورد نیاز جهان در حال حاضر بسیار اندک است. علت عدم استقبال از منابع انرژی تجدیدپذیر با تمامی مزایا و محاسن مشهود آنها، به وفور و ارزانی سوخت های فسیلی باز میگردد. اما همانطور که می دانیم سوخت های فسیلی دو مشکل پایان پذیر بودن و همچنین آلودگی زیست محیطی در هنگام استفاده را دارا می باشند.

بهینه سازی مصرف انرژی های فسیلی و نیز استفاده از انرژی های نو یا تجدید پذیر راه حل های پیشنهادی برای اصلاح محیط زیست و خارج شدن از بحران انرژی است. استفاده از انرژی های خدادادی موجود درطبیعت، همیشه مورد نظر انسان بوده است. همان طور که می دانیم، انرژی ها قابل تبدیل به یکدیگرند. مثلاً انرژی مکانیکی را می توان به انرژی الکتریکی تبدیل کرد. به همین ترتیب انرژی شیمیایی و حرارتی را و برعکس. مطالعات گوناگونی برای تغییر شکل انرژی، به طوری که به کارگیری آن ساده باشد، صورت گرفته است. حاصل این کوشش ها، انرژی الکتریکی است که از تبدیل سایر انرژی ها به دست  می آید.

امروزه نسل بشر برای تولید انرژی الکتریکی مورد نیاز خود به منابع مختلفی روی آورده است که با عنایت به اتمام پذیری وآلایندگی منابع فسیلی انرژی های تجدیدپذیر از اهمیت زیادی برخوردار شده اند. در یک تقسیم بندی کلی دیگر می توان انواع منابع انرژی به منظور تولید برق را به دو گروه زیر تقسیم نمود:

منابع انرژی تجدید ناپذیر که شامل سوخت های فسیلی، سوخت اتمی (هسته ای)، و منابع انرژی تجدید پذیر شامل انرژی خورشیدی، انرژی بادی، انرژی زمین گرمائی، انرژی زیستی، انرژی های اقیانوسی و آبی و انرژی هیدروژن و پیل سوختی (فتوحی و همکاران، 1380).

2-3-1- انرژی باد و انرژی فسیلی

انرژی برای سال های متمادی توجه بسیاری از برنامه ریزان و تگزاران را به خود معطوف کرده است؛ به طوری که، توسعه و پیشرفت بسیاری از جوامع حاضر، به ویژه کشورهای در حال توسعه، به میزان قابل توجهی متأثر از آن خواهد بود. در این راستا، اتمام قریب الوقوع منابع فسیلی و پیش بینی افزایش قیمت ها، بیش از پیش بر اهمیت و وم جایگزینی سیستم انرژی فعلی تأکید دارد.

در حال حاضر، بیش از نیمی از کل انرژی مصرفی در جهان را سوخت های فسیلی تشکیل می دهند. در پالایشگاه های مدرن و پیشرفته، از نفت خام محصولاتی بنیادی به دست می آید که در تنوع کلی شامل تولید مواد زیر می باشد: بنزین، نفت های مختلف، سوخت جت، روغن های روان، قیر، پارافین جامد، گاز تقطیری، نفتالین و غیره. اهمیت محصولات فوق هریک به تنهایی مشخص کننده ارزش این منابع می باشد و استفاده از این ثروت را برای تولید حرارت جهت راه اندازی توربینهای بخار تولید کننده انرژی الکتریکی عاقلانه و اقتصادی نمی داند. از سوی دیگر، فناوری مشتقات نفتی در اوج پیشرفت قرار دارد که متأسفانه مشکل جهانی آلودگی محیط زیست را بلای عظیم زندگی سالم کرده است و بدتر از آن، دارندگان صنایع و کشورهای پیشرفته که بیشترین سودها را نصیب خود کرده اند و در آلودگی محیط زیست و نابودی حیات در کره زمین بزرگترین سهم را دارند، در تأمین مالی برنامه های اجرایی زیست محیطی نیز تعلل می کنند (کاظمی، 1384).

به طور کلی می توان گفت، رشد اقتصادی و توسعه صنعتی هر کشور به عنوان پایه های اصلی پیشرفت فناوری در رسیدن به اقتدار ی، استقلال و شکوفائی فرهنگی تا اندازه زیادی با انرژی ارتباط دارد. از همین رو انرژی در بازارهای جهانی به صورت یک کالای گرانبها درآمده است و برای کشورهایی که از آن برخوردارند سرچشمه درآمدهای بزرگ و سرشاری به شمار می رود.

با توجه به روند کنونی افزایش جمعیت و طبعاً افزایش مصرف منابع انرژی در آینده های نه چندان دور، جهان با بحران های شدید اقتصادی- اجتماعی و حتی زیست محیطی از قبیل کاهش منابع انرژی، هزینه بالای حامل های انرژی، افزایش آلودگی ها، تغییرات آب و هوای کره زمین و مسائل امنیتی که از مهمترین چالش های انرژی محسوب می شوند، روبرو کرده است. به همین دلیل کشورهای پیشرفته جهان به ویژه آن هایی که از لحاظ منابع انرژی به سایر کشورها وابسته اند، از چند دهه گذشته تلاش های فراوانی در جهت جایگزینی سوخت های فسیلی با منابع انرژی تجدیدپذیر، مانند انرژی بادی، خورشیدی و زمین گرمائی انجام داده اند. درکشورهائی که سرشار از منابع انرژی هستند، وجود منابع غنی زیرزمینی و ظرفیت های بالای طبیعی عرضه انرژی (برق، گاز، بنزین) با قیمت هائی پائین تر از نرخ جهانی، باعث وارد آمدن خسارات جبران ناپذیری بر اقتصاد این کشورها شده است. به نحوی که زمینه را برای ایجاد فرصت هایی چون استفاده از منابع متنوع تأمین انرژی از قبیل انرژی هسته ای و انرژی های تجدیدپذیر فراهم می سازد. به همین علت توجه به مسئله تولید و مصرف پایدار، توجه به ارزشگذاری زیست محیطی طرح های توسعه، اعمال مدیریت سبز، استفاده از منابع انرژی تجدیدپذیر و . از جمله مواردی هستند که می توانند از  بحران های ملی، منطقه ای و جهانی در بخش انرژی جلوگیری نمایند (عباسپور، 1386).

2-4- مکانیسم تشکیل باد و تاریخچه استفاده از انرژی باد

یکی از عناصر بسیار مهم و تأثیر گذار در طبیعت، باد است. باد حرکت افقی هواست که موجب می شود تا اختلافات مربوط به دما، رطوبت و فشار که در جهات افقی وجود دارند، از بین بروند و هوا به حالت تعادل درآید (علیزاده و همکاران 1383).

به صورت دقیق تر می توان گفت 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 گردند.