هزینه های ساختمانی شامل : هزینه احداث فنداسیونها که معمولا از نوع بتنی هستند ، هزینه احداث جاده های دسترسی به سایت ( در صورت نبود جاده دسترسی ) جهت انتقال توربین و پایه مربوط به محل سایت.
هزینه تبدیل شامل تهیه یک واحد ترانسفورماتوری جهت تبدیل جریان ولتاژ پایین ( معمولا ۶۹۰ ولت ) تولیدی توربین بادی به جریان ولتاژ بالا ( معمولا ۱۰ الی ۳۰ کیلو ولت ) به منظور اتصال به شبکه محلی.
هزینه احداث تجهیزات مخابراتی ( تلفن ): چنانچه کنترل و نظارت از راه دور و راه اندازی مدنظر باشد و نهایتاً هزینه کابل کشی از محل توربین به خط انتقال انرژی محلی ( معمولا KV30ـ۱۰ ) جهت انتقال قدرت.
هزینه خرید و یا اجاره زمین
ذکر این نکته بجاست که هر یک از هزینه های مذکور بسته به شرایط و عوامل موجود می تواند متغیر باشد. هزینه احداث جاده و فندانسیون ها به شرایط خاک محل احداث و توپوگرافی منطقه بستگی دارد، ساخت جاده ای که بتواند تحمل عبور یک محموله ۳۰ تنی را داشته و در ضمن اقتصادی نیز باشد نیاز به تحقیق و بررسی های بیشتری دارد. از دیگر عوامل تاثیرگذار در هزینه، میزان دسترسی به نزدیکترین جاده ، هزینه کرایه جرثقیل و مسافت موجود بین نزدیکترین شبکه انتقال قدرت تا محل استقرار توربین ها است. این شبکه باید توانایی انتقال ماکزیمم توان تولیدی توربین ها را داشته باشد، در غیر این صورت باید با صرف هزینه های اضافی تقویت شود. هزینه تامین تسهیلات مخابراتی در قیاس با سایر هزینه ها چشم گیر نیست، اما چون یک امکان انتخابی محسوب می شود، می تواند در کاهش هزینه موثر باشد. هزینه ترابری نیز در صورت دور بودن سایت می تواند در محاسبات اقتصادی لحاظ شود.
هزینه بهره برداری و نگهداری توربین های بادی
توربین های پیشرفته امروزی به گونه ای طراحی می شوند که در طول ۲۰ سال عمر کاری مطلوبشان به مدت ۱۲۰۰۰۰ ساعت کار کنند. تجربه نشان داده که یک توربین تا زمانی که نو محسوب شود خرج نگهداری بسیار کمی خواهد داشت و این میزان به فراخور کهنه شدن دستگاه افزایش می یابد.مطالعات انجام شده بر روی ۵ هزار توربین بادی دانمارکی نصب شده در این کشور از سال ۱۹۷۵ ، نشان می دهد که نسل جدید توربین ها به نسبت نسل های قبلی ، هزینه تعمیر و نگهداری کمتری دارند.توربین های مورد مقایسه در این بررسی همه به یک نسبت کار کرده ، تنها تفاوتشان در سال ساخت آنها بوده است. هزینه نگهداری توربین های نسل قدیم ( معمولا ۲۵_۲۵۰KW) در سال ، به طور میانگین چیزی حدود ۳ درصد سرمایه گذاری اولیه توربین است.در حالی که این رقم برای توربین های نسل جدید، که هم بزرگتر هستند و هم نسبت به انواع کوچکتر نیازی به سرویس پیوسته ندارند، چیزی حدود ۵/۱ الی ۲ درصد است. هزینه سرویسهای سالانه متداول یک توربین رقم ثابتی است، اما از آنجا که میزان استهلاک آن با افزایش تولید توان فزونی می یابد، عده ای ترجیح می دهند این رقم را بر حسب کیلو وات ساعت خروجی در محاسباتشان وارد کنند که در این صورت به طور معمول ، رقمی حدود ۰.۰۱USD/kwh در نظر گرفته می شود.
علاوه بر ابعاد توربین که در تعیین مقیاس نقش مهمی را ایفا می کند، ملاحظات دیگری نیز ( از نظر اقتصادی ) در حالتی که از یک مزرعه بادی بهره برداری می کنیم ( نسبت به زمانی که تنها یک توربین مورد استفاده قرار می گیرد) می تواند در تعیین مقیاس مد نظر قرار گیرد. این ملاحظات در ارتباط با مسائلی چون بازرسی و سرکشی های بین سال ، پایش و هزینه های مربوط به راهبری سیستم است. بعضی از قطعات به کار رفته در ساختمان توربین، نسبت به سایرین ، بیشتر در معرض استهلاک قرار دارند. این عارضه به طور اخص برای مجموعه گیربکس و پره ها صدق می کند. جهت افزایش عمر کاری یک توربین بادی ، بهره بردار باید در زمانی که توربین به پایان عمر کاری خود نزدیک می شود، با انجام معاینات فنی اساسی (major overhaul ) ، در صورت نیاز به تعویض پره ها اقدام کند. هزینه یک مجموعه نوساز شامل پره ، گیربکس یا ژنراتور ، معمولا رقم بزرگی حدود ۱۵ الی ۲۰ درصد قیمت توربین خواهد بود.
عمر کاری ۲۰ سال معیار مناسبی برای سازندگان قطعات توربین است و باید کیفیت تولیدشان به گونه ای باشد که احتمال خرابی آن ها تا ۲۰ سال بسیار کم باشد. علاوه بر مرغوبیت مواد به کار رفته که موجب طول عمر توربین می شود، شرایط محیطی سایت نیز تاثیر به سزایی دارد. اثر اغتشاشات بادی سایت ۱ بر خستگی و فرسودگی پره ها قابل ذکر است، به همین دلیل توربین هایی که در مجاورت دریا نصب شده اند ، به علت اغتشاش باد کمتر ، طول عمر بهتری دارند. [ ۱۹]
راندمان توربین های بادی نسبت به سرعت باد
برای مثال برای سرعت باد ۷۵/۶ متر بر ثانیه در ارتفاع نصب هاب ۲ توربین ، رقمی حدود ۵/۱ میلیون کیلو وات ساعت انرژی در سال ـ به شرط بادخیزی سایت ـ حاصل می شود. انرژی خروجی سالانه بر حسب مکعب سرعت باد به شدت متغیر است.
ضریب دسترسی ۳ :
معمولا فرض بر آن است که یک توربین بادی در هر لحظه در دسترس و قابل بهره برداری است . اما در عمل توربین های بادی برای این که عملکردشان مطمئن باقی بماند ، هر ۶ ماه به یک سرویس و معاینه فنی نیاز دارند. عوامل غیر مترقبه ای چون صاعقه می تواند موجب از کارافتادن یک توربین شود . آمارهای جامع نشان می دهد که بهترین سازندگان توربین متفقاً به فاکتور دسترسی بیش از ۹۸% دست می یابند، به این معنا که دستگاه در ۹۸ درصد زمان ها قابل بهره برداری است و تا زمانی که توربین در حین وزش بادهای شدید بازدید فنی نشده است ، تاثیر منفی بر کل قدرت خروجی کمتر از ۲ درصد است. چنین درصد اطمینان بالایی در قیاس با سایر روش های تولید الکتریسیته ، بسیار ممتاز است. لذا در محاسبات اقتصادی ضریب دسترسی ملحوظ نمی شود چرا که تاثیر سایر عوامل ( مثلا تغییرات انرژی باد ) در تخمین هزینه بیشتر است. با این حال در حین خرید یک توربین بادی ، بهتر است سوابق کاری و قابلیت سرویس دهی سازنده مورد مطالعه دقیق قرار گیرد.
اقتصاد انرژی باد
همان طور که در صفحات قبل بحث شد ، میزان الکتریسیته سالانه تولیدی ، به طور مشخص بستگی به میزان محتوای باد موجود در سایت دارد. بنابراین برای انرژی باد قیمت واحدی وجود ندارد، اما یک طیف از کمیت ها به سرعت باد بستگی دارد.
قیمت برق با نیزان تولید سالانه تغییر می کند، در نتیجه اگر تولید انرژی سالانه را دوبرابر بالا ببریم، نصف قیمت هر کیلووات ساعت را خواهیم پرداخت. پس اگر برای مثال نرخ واقعی بهره سالانه ۶ درصد باشد، قیمت ها بطور متوسط ۵/۷ درصد بیشتر از آنچه در نمودار نشان داده شده ، خواهد بود.
۱.turbulence 2.hub 3. The availability factor
تحلیل اقتصادی انرژی تولیدی یک توربین
مجدداً همان توربین ۶۰۰kw را در نظر می گیریم و فرض می کنیم استفاده ۲۰ ساله از آن مدنظر باشد :
ـ میزان سرمایه گذاری ( شامل هزینه نصب ) : ۵۸۵۰۰۰USD
ـ هزینه راه اندازی و نگهداری : ۶۷۵۰ USD/Year
ـ نرخ بهره واقعی : ۵%
انرژی سالانه خروجی توربین با بهره گرفتن از توزیع رایلی ۱ ( ضریب شکل برابر ۲ ) و از طریق برنامه محاسب چگالی قدرت بدست می آید.
ملاحظه می شود چنانچه کلاس زبری ۲ بین ۱ الی ۲ فرض شود ، سرعت باد در ارتقاع هاب ۵۰ متر تا حدود ۲۸ الی ۳۵ درصد بالاتر از ارتفاع هاب ده متر ( ارتفاع معمول جهت انجام مطالعات هواشناسی ) خواهد بود. موارد کلیدی در تحلیل هزینه انرژی باد :
از آنجا که بررسی کلیه موارد موثر در تحلیل هزینه انرژی باد از حوصله این بحث خارج است، تنها موارد کلیدی خلاصه وار اشاره می شود :
الف- هزینه های تولید انرژی از باد شامل موارد زیر است :
۱) استهلاک اقتصادی سرمایه گذاری
۲) بهره سرمایه به کار گرفته شده
۳) هزینه بهره برداری و نگهداری
ب- قیمت و هزینه دو مقوله کاملا متفاوت هستند که نباید یکسان انگاشته شوند.
ج- قیمت توربین از تقسیم عایدی فعالیت ۳ سازنده توربین بر حجم تولید ، بدست نمی آید.
د- تولید و هزینه با قیمت بستگی مستقیم دارند ولی رابطه معکوس برقرار نمی کنند.
ه- طیف تغییرات هزینه های نصب :
هزینه تولید انرژی ، به این دلیل که هزینه نصب بالاست ، لزوماً بالا نخواهد بود.عکس قضیه به این ترتیب تعریف می شود که ما زمانی مایل هستیم هزینه بالای نصب را متحمل شویم ، که منابع باد خوبی ( و در نتیجه قیمت تولید پایینی ) در یک منطقه دور افتاده در دسترس داشته باشیم.
Rayleigh
Roughnes Class
Turn over
در نتیجه
استفاده از میانگین هزینه های نصب ، تا زمانی که مناطقی با زبری ، شرایط باد و قیمت برق تحویلی یکسان به شبکه ( بر حسب واحد کیلو وات ساعت ) و یا مسافت یکسان تا شبکه مدنظر نباشد ، بیهوده است.
اطلاعات آماری یک منطقه نمی تواند مبنای محاسبات هزینه برای منطقه دیگر باشد.
قیمت استفاده از انرژی باد در آلمان بالا است. در صورتی که در انگلستان به دلیل هزینه پایین برق ، قیمت انرژی باد نیز کم است، البته در این کشور توربین های بادی نصب شده بسیار کمی را خواهیم دید ، چرا که سایت های با محتوای باد زیاد نادر هستند و ما قادر نخواهیم بود سایتی را که مقرون به صرفه باشد پیدا کنیم.
قیمت به ازای واحد قدرت نامی بر حسب KW ، مشخصه نامناسبی برای سرمایه گذاری روی انرژی باد است، قیمت به ازای واحد متر مربع منطقه تحت پوشش روتور ، مشخصه مناسب تری را به دست می دهد :
از آنجا که این مورد مهمترین عامل درتحلیل هزینه انرژی باد است ، برای درک بهتر موضوع مثال زیر را ارائه می دهیم :
انرژی تولیدی سالانه دو توربین . که هر دو متعلق به یک سازنده هستند را مورد مقایسه قرار می دهیم :
محاسبات نشان می دهد که تولید انرژی سالانه توربین دوم دقیقا ۲/۴۵% بزرگتر از اولی است. حال اگر فرض کنیم قیمت توربین دوم ۳۳% بالاتر از اولی باشد، به نتایج متفاوت تری خواهیم رسید :
۱) قیمت به ازای یک کیلو وات قدرت نامی ۲۱% افزایش می یابد.
۲) قیمت به ازای یک متر مربع از منطقه تحت پوشش روتور ۴/۸ % کاهش می یابد .
