خورشید مشرق 25، خواندنی ها، انرژی باد

خواندنی‌ها

بررسی پتانسیل انرژی های تجدید پذیر در منطقه شمال شرق کشور
این قسمت: انرژی باد
توسط: سحرناز تاج‌بخش

تامین انرژی های تجدید پذیر، یکی از دغدغه ها و پیش بینی های جوامع انسانی است. منابع مصرفی انرژی نظیر نفت و گاز سرانجام روزی به اتمام می رسند. در این شرایط، آمادگی برای استفاده از منابع انرژی های تجدیدی پذیر، سبب پایداری شرایط کشور خواهد بود. ایران پتانسیل زیادی برای استفاده از انرژی های تجدید پذیر دارد که در سال های اخیر به آن توجه بیشتری شده اما بیشتر بر انرژی خورشید متمرکز بوده است. باد از دیگر انرژی های تجدید پذیر است. در این شماره قصد داریم منطقه شمال شرق کشور را از این منظر ارزشیابی کنیم.
اگر شما سفری به مشهد از مسیر تهران- مشهد داشته اید، حتما در نزدیکی شهرک بینالود پره های نیروگاه بادی را دیده اید. این موقعیت به‌خاطر دسترسی مناسب و زمین پایدار انتخاب شده است. منطقه‌ای با باد متوسط و زمین نسبتاً سفت. این نیروگاه بادی یکی از اولین پروژه‌های بادی خراسان رضوی است که کارهای مقدماتی آن از سال 1381 آغاز شد و در سال 1386 به بهره برداری رسید. تونل بادی که در این منطقه وجود دارد از امام تقی آغاز و تا کویر سبزوار ادامه دارد و محل احداث نیروگاه در دهانه این تونل است به طوری که بیشترین بهره برداری را از نیروی باد می کند. در این مجموعه، در حال حاضر ۴۳ توربین ۶۶۰ کیلوواتی در حال کار است. واحد‌ها با مشارکت ایران و چند کشور خارجی از جمله آلمان و دانمارک به بهره برداری رسیده به طوری که ۶۰ درصد تولید داخل و ۴۰ درصد تولید خارج است. ظرفیت کل تولید برق این نیروگاه، ۲۸ مگاوات می باشد. ساخت این نیروگاه توسط سازمان انرژی‌های نو ایران (سانا) بوده‌است.

📌 وضعیت پتانسیل انرژی باد در خراسان رضوی
استان خراسان رضوی، طبق ارزیابی‌های رسمی، حدود ۱۶٬۰۰۰ مگاوات ظرفیت بالقوه تولید برق بادی را دارد. در واقع ظرفیت بالقوه ی استان، چندین برابر ظرفیت بالفعل آن است و فقط بخش بسیار کوچکی از آن بهره‌برداری می شود (کمتر از ۵۰ مگاوات). از این مقدار، کریدور باد خواف–سنگان به‌تنهایی ۱۰٬۰۰۰ مگاوات ظرفیت دارد! این منطقه در میان سه کریدور برتر بادی جهان قرار دارد (دشت های مغولستان، فلات تبت- سین کیانگ در چین و دشت های شرق ایران سیستان- خواف- نشتیفان) و برای نصب توربین‌های مگاواتی ایده‌آل است. این منطقه در کلاس توان بادی ۵ (بالاترین کلاس) قرار می‌گیرد.
مطالعات GIS نشان می دهد مناطق عالی برای احداث نیروگاه بادی در استان عبارتند از: جنوب‌شرقی استان، به‌ویژه تربت‌جام و مناطق خوب عبارتند از: تایباد، خواف، گلمکان، سرخس، رشتخوار، بردسکن، نیشابور(به خصوص دیزباد)، سبزوار، بجنورد، جاجرم، فردوس. دلایل ممتاز بودن استان خراسان رضوی برای بهره برداری از انرژی باد عبارتند از: قرارگیری در دالان‌های بادی شرق کشور، وزش بادهای پایدار ۱۲۰–۱۶۰ روزه از سیستان، اقلیم خشک و باز بودن دشت‌ها، امکان نصب توربین‌های بزرگ با راندمان بالا، نزدیکی به مراکز مصرف شرق کشور و امکان صادرات برق به افغانستان.

📌 اهمیت مطالعات زمین شناسی منطقه در ساخت نیروگاه های بادی
زمین‌شناسی منطقه یکی از عوامل بسیار مهم و تأثیرگذار در امکان‌سنجی و بهره‌برداری از انرژی باد است؛ حتی اگر سرعت باد عالی باشد، ویژگی‌های زمین می‌توانند پروژه را اقتصادی یا غیر اقتصادی کنند. زمین‌شناسی مناسب می‌تواند هزینه ساخت نیروگاه بادی را به‌شدت کاهش دهد و زمین‌شناسی نامناسب می‌تواند حتی بهترین بادها را غیرقابل استفاده کند.
اولین تاثیر مطالعات زمین شناسی، تعیین جنس زمین محل ساخت نیروگاه است. برای نصب توربین ها با قدرت تولید بالا، زمین محل احداث نیروگاه بایست تا عمق 3 تا 5 متر، سفت و پایدار باشد (سنگ، مارن، رس فشرده)، زمین نباید نشست کند، تحمل ارتعاش توربین را داشته باشد. زمین‌های سست، ماسه‌ای یا رسیِ مرطوب، هزینه فونداسیون را چند برابر می‌کنند. دومین عامل موثر شیب و توپوگرافی منطقه است. نیروگاه‌های بادی معمولاً در دشت‌ها یا تپه‌های کم‌شیب ساخته می‌شوند. شیب زیاد باعث دشواری حمل توربین، افزایش هزینه جاده‌سازی و محدودیت در فاصله‌گذاری بین توربین‌ها می شود. در خراسان رضوی، دشت‌های باز خواف–تربت‌جام از این نظر بسیار مناسب‌اند.
سومین نقش زمین شناسی، بررسی مخاطرات زمین شناسی منطقه است. برخی عوامل می‌توانند ریسک پروژه را بالا ببرند. نظیر: وجود گسل‌های فعال، احتمال زمین‌لغزش، فرونشست قابل توجه، خاک‌های نمکی (خورندگی شدید تجهیزات)، ماسه‌های روان. در شرق خراسان رضوی، فرونشست دشت‌ها یکی از چالش‌های مهم است که باید در طراحی فونداسیون لحاظ شود.
چهارمین عامل موثر در مطالعات زمین شناسی منطقه، دسترسی به مصالح و زیرساخت ها است. ساخت نیروگاه بادی نیاز به بتن فراوان، فولاد و جاده مناسب برای حمل پره‌ها (هر یک به طول ۵۰–۷۰ متر) دارد. زمین‌شناسی منطقه تعیین می‌کند که آیا مصالح در محل قابل تأمین هستند یا باید از دور حمل شوند. طبیعتا این مهم، در هزینه ی ساخت تاثیر گذار است.
و در نهایت، پنجمین عامل، تأثیر زمین‌شناسی بر رفتار باد است. در نظر داشته باشید که توپوگرافی و ناهمواری‌ها بر الگوی باد اثر می‌گذارند. به عنوان مثال تپه‌ها می‌توانند باد را تقویت کنند، دره‌ها می‌توانند باد را کانالیزه کنند و کوه‌ها می‌توانند آشفتگی ایجاد کنند. به همین دلیل در خواف، ترکیب دشت باز + کانالیزه شدن بادهای ۱۲۰ روزه باعث ایجاد یکی از بهترین کریدورهای بادی جهان شده است.

📌 کدام مناطق استان پتانسیل بیشتری برای انرژی باد دارند؟
جمع‌بندی کاربردی برای خراسان رضوی
به طور خلاصه می توان گفت در این استان:
 زمین‌های جنوب‌شرقی (خواف، تایباد، تربت‌جام) از نظر زمین‌شناسی و باد هر دو عالی‌اند.
 دشت‌های مرکزی (نیشابور- سبزوار) باد خوب دارند اما فرونشست باید بررسی شود.
 مناطق کوهستانی شمال‌غرب (بجنورد- جاجرم) باد دارند اما توپوگرافی منطقه، هزینه ساخت را بالا می‌برد.

📌 نشتیفان (Nashtifan)، میراث ارزشمند نیاکان ما
اگر روزی گذر شما به شرق ایران افتاد، به یاد داشته باشید سری به خواف بزنید و از آنجا عازم نشتیفان شوید. بوم گردی های مناسب برای پذیرایی از شما در دل کویر وجود دارد و چه به آثار باستانی علاقمند باشد، چه شناخت تاریخ و یا فقط در پی حقایق علمی باشید، نشتیفان شما را مجذوب مب کند. ساعاتی در سکوت منطقه ای دورافتاده اما با هزاران یادگاری از قدم های نیاکان ما بر ماسه های اطراف. آسمانی پر ستاره به همراه گرمی پذیرایی اهالی محل.
ریشه نام و قدمت تاریخی نام «نشتیفان» شاید از ترکیب «نش» (نیش/نیشابور) و «تیفان» (توفان/باد شدید) آمده باشد. اما محلی ها درباره "تیفان" به معنی باد شدید نظر یکسانی دارند. این منطقه از دوره ساسانی و اوایل اسلام محل سکونت و فعالیت انسان ها بوده است و در مسیر کاروان‌های تجاری شرق ایران قرار داشته بنابراین نقش اقتصادی مهمی در زمان خود ایفا می کرده است.
بادهای منطقه به‌قدری قوی، پایدار و قابل‌اعتماد بودند که مردم از همان ابتدای سکونت فهمیدند این باد می‌تواند یک منبع انرژی مناسب برای آنها باشد .بادهای ۱۲۰ روزه سیستان که از افغانستان وارد ایران می‌شوند، در نشتیفان کانالیزه شده و شدت می‌گیرند. آن زمان بود که مردم شرق ایران با بادهای شدید و پایدار منطقه روبه‌رو شدند و به‌جای مقابله با آن، تصمیم گرفتند از این نیرو بهره بگیرند. مردم نیاز به آسیاب کردن گندم داشتند. آب برای آسیاب‌های آبی کم بود،در عوض انرژی باد رایگان، فراوان و همیشه در دسترس بود. پس آنها "آس باد" ها را ساختند. اما نکته ی چشمگیر ماجرا این بود که معماری و فناوری آسیاب‌های نشتیفان یک شاهکار مهندسی بومی از آب درآمد، سازه‌هایی که نشان می‌دهند مردم این منطقه قرن‌ها پیش از عصر توربین‌های مدرن، انرژی باد را به‌صورت صنعتی و هوشمندانه به کار گرفته بودند.. آس‌بادهای نشتیفان ۷۰۰ تا ۱۰۰۰ سال قدمت دارند و یکی از قدیمی‌ترین فناوری‌های بهره‌گیری از انرژی باد در جهان محسوب می‌شوند. این سازه‌ها هنوز هم پابرجا هستند و یکی از نمادهای جهانی انرژی باد محسوب می‌شوند.

عملکرد آس‌بادها چگونه بود؟
باد از شکاف‌های دیوار خشتی وارد می‌شد و به پره‌های چوبی برخورد می‌کرد، پره‌ها محور عمودی را می‌چرخاندند و این چرخش به سنگ آسیاب منتقل می‌شد و در نهایت... این آرد بود که به دست مردم می رسید... این سیستم کاملاً هوشمندانه، ساده و پایدار بود.
ویژگی خاص معماری و فناوری آس‌بادها که آنها را از نوع اروپایی خود جدا می کند، وجود پره‌های چوبی عمودی و محور چرخش عمودی آنها است. آنها برای مقاومت سازه ها در بادهای بسیار شدید از اتاقک‌های خشتی مقاوم در برابر باد استفاده کردند. به این ترتیب می توانستند از باد به طور مستقیم و بدون نیاز به جهت‌دهی پره ها، استفاده نمایند.آس بادهای نشتیفان به‌عنوان میراث فرهنگی ثبت‌شده اند و الهام‌بخش مطالعات انرژی باد در ایران هستند.

نشتیفان در دوران معاصر
در دهه‌های اخیر، نشتیفان دوباره مورد توجه قرار گرفته است و نام آن دوباره بر سر زبان افتاده است. گردشگران زیادی در فصل مناسب (بهار) برای دیدن منطقه به آنجا سفر می کنند. اما این موضوع اهمیت این مکان را به عنوان یکی از گزینه‌های اصلی برای نیروگاه‌های بادی بزرگ در شرق کشور، کمرنگ نمی کند، بلکه آن را تقویت می کند. در واقع مطالعات بادسنجی نشان داده که این منطقه یکی از بهترین کریدورهای بادی ایران است. چرا که: ظرفیت بالقوه منطقه چند هزار مگاوات است، امکان نصب توربین‌های بزرگ با فاصله‌گذاری استاندارد را دارد، قابلیت اتصال به شبکه برق شرق کشور و حتی صادرات برق به افغانستان را دارد. در واقع نشتیفان یکی از سه اَبَرکریدور بادی ایران است (در کنار میل‌نادر و منجیل).

چرا نشتیفان برای سرمایه‌گذاری در انرژی باد عالی است؟
جدول زیر گویاترین روشِ درکِ ممتاز بودن این منطقه برای استفاده از انرژی باد است...

جدول ویژگی های نشتیفان برای استفاده از انرژی باد

ایران پتانسیل های بسیاری برای انرژی های تجدید پذیر و پاک دارد. برای شناخت آنها در منطقه شمال شرق، در شماره های آینده با ما همراه باشید.

منابع علمی و پژوهشی
- گزارش‌های سازمان انرژی‌های تجدیدپذیر و بهره‌وری انرژی برق (ساتبا) درباره پتانسیل باد در شرق ایران.
- مقاله «ارزیابی پتانسیل انرژی باد در منطقه خواف–نشتیفان» منتشرشده در نشریه انرژی‌های نو ایران
) ۱۳۹۸)
- پژوهش‌های دانشگاه فردوسی مشهد درباره بادسنجی و پهنه‌بندی بادی خراسان رضوی.
- مطالعات زمین‌شناسی سازمان زمین‌شناسی کشور در مقیاس ۱:۵۰۰۰۰ برای خواف و تایباد.
- گزارش‌های GIS مدل‌سازی باد از مرکز تحقیقات انرژی دانشگاه تهران.

منابع بین‌المللی و تاریخی
- مقاله UNESCO درباره آسیاب‌های بادی نشتیفان به‌عنوان میراث فرهنگی جهانی.
- کتاب Wind Energy: The Facts (European Wind Energy Association) برای مقایسه نمونه‌های اروپایی.
- داده‌های جهانی باد از پایگاه Global Wind Atlas (World Bank & DTU Wind Energy)
- مطالعات تاریخی درباره آسیاب‌های بادی عمودی ایران در مجله History of Technology )۲۰۱۵(.

منابع محلی و میدانی
- گزارش‌های شهرداری خواف و میراث فرهنگی خراسان رضوی درباره آس‌بادهای نشتیفان.
- مصاحبه‌های مستند با آسیاب‌داران محلی در طرح ثبت ملی آس‌بادها(۱۳۹۵–۱۳۹۷).