اقتصاد

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

 پایان نامه رشته اقتصاد 

دانشکده مدیریت و اقتصاد

پایان نامه کارشناسی ارشد اقتصاد انرژی

با همکاری سازمان راهداری و حمل و نقل جاده ای کشور

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

(مطالعه موردی: پارکینگ های آزاد راه قزوین رشت)

استاد مشاور:

دکتر علیرضا ناصری

دی ماه 1393

چکیده:

در این تحقیق مقایسه اقتصادی و مالی استفاده از انرژی بادی و فسیلی در تأمین روشنائی پارکینگ های کنار جاده در آزاد راه قزوین – رشت صورت گرفته است. پایه های روشنائی بادی که در طرح حاضر، منفصل از شبکه بوده و لامپ های روشنائی در بالای پایه نصب شده اند، و پایه های روشنائی فسیلی به صورت متصل به شبکه برق سراسری بوده، و از این طریق پارکینگ های مذکور را روشن می نمایند. با توجه به یکسان بودن ابعاد و تعداد پارکینگ ها در محور مذکور، به مقایسه مالی دو روش تأمین روشنائی پرداخته شده است.

محاسبات توسط نرم افزار کامفار (comfar) صورت گرفته و اطلاعات آماری، از طریق سازمان راهداری و حمل و نقل جاده ای کشور و سازمان انرژی های نو ایران (سانا) اخذ شده است.

مجری طرح مورد بحث، سازمان راهداری و حمل و نقل جاده ای کشور که از ارگان های بخش دولتی است می باشد، لذا سرمایه گذاری در پروژه از بودجه عمومی تأمین شده و منافع و درآمدی به صورت قطعی و مشخص، و یا به طور ضمنی که قابل مقایسه با هزینه های طرح باشد، ندارد. لذا به مقایسه ارزش فعلی هزینه ها در دو روش پرداخته، محاسبات و نتایج مورد تجزیه و تحلیل و مقایسه قرار داده شده است. بر این اساس، با توجه به خالص ارزش هزینه ای در هر دو روش، تأمین روشنائی از طریق انرژی بادی بر روش استفاده از پایه های فسیلی متصل به شبکه برق سراسری ارجحیت دارد.

کلید واژه: توربین بادی، پایه های فسیلی، تحلیل هزینه – فایده، پارکینگ آزاده راه قزوین – رشت، خالص ارزش فعلی، نرخ بازده داخلی

فهرست مطالب

فصل اول مقدمه و کلیات طرح پژوهش

1- کلیات 2

1-1-مقدمه 2

1-2-تعریف مسئله 2

1-3-ضرورت تحقیق 5

1-4-اهداف تحقیق 7

1-5-سؤال تحقیق 8

1-6-فرضیه تحقیق 8

1-7-مواد و روش انجام تحقیق 8

فصل دوم مبانی نظری تحقیق

2-1- مقدمه 11

2-2-مبانی نظری تحقیق 12

2-3- انرژی و انواع آن 13

2-3-1- انرژی باد و انرژی فسیلی 15

2-4- مکانیسم تشکیل باد و تاریخچه استفاده از انرژی باد 16

2-5- تاریخچه استفاده از نیروگاه بادی 19

2-6-  وضعیت انرژی باد در ایران 22

2-6-1 – پتانسیل انرژی بادی در ایران 23

2-6-2- آمار انرژی بادی در ایران 25

2-6-3- چشم انداز انرژی بادی در ایران 29

2-7-  وضعیت برق بادی در جهان 32

28– انرژی بادی و توربین های بادی 39

2-8-1- انواع توربین های بادی بر اساس محور چرخش پره ها 40

28-2- نحوه عملکرد توربین های بادی 41

28-3-تقسیم بندی توربین بادی از نظر تولید توان 41

2-9- انرژی باد و محیط زیست 42

2-10- مطالعات داخلی در زمینه انرژی باد 44

2-11- مطالعات خارجی صورت گرفته در زمینه انرژی باد 47

2-12- خلاصه فصل: 48

فصل سوم داده های تحقیق، محاسبات و تجزیه و تحلیل

3-1- مقدمه 51

3-2- ارزیابی پروژه چیست 52

3-2-1- جنبه های ارزیابی طرح 53

3-3- ارزیابی اقتصادی و سابقه تاریخی آن 54

3-4- روش تحلیل هزینه فایده 55

3-5- تعریف تحلیل هزینه فایده 57

3-6- مفاهیم و تعاریف در تحلیل هزینه – فایده 57

3-6-1- هزینه ها و منافع خارجی 59

3-6-2- هزینه تخریب 59

3-6-3- هزینه ها و منافع اجتماعی 60

3-7- شاخص ها و معیار های تحلیل هزینه – فایده 60

3-7-1- نرخ بازده سرمایه (Average Rate of Return – ARR) 60

3-7-2- ارزش فعلی خالص (Net Present Value – NPV) 61

3-7-3- نرخ بازده داخلی ( IRR- Internal Rate of Return) 61

3-7-4- دوره بازگشت سرمایه (P.B.P – Pay Back Period) 62

3-8- مشکلات و محدودیت های به کارگیری تحلیل هزینه – فایده 63

3-9- مراحل انجام تحقیق 64

3-10- ساختار داده های کامفار 66

3-10-1- تعریف پروژه 66

3-10-2- برنامه ریزی زمانی 66

3-10-3- محصول 66

3-10-4- واحد های پولی 66

3-10-5- نرخ تنزیل 67

3-10-6- هزینه های سرمایه گذاری و سالیانه 67

3-10-7- نرخ استهلاک 69

3-10-8- هزینه های پیش از تولید 69

3-10-9- اثر تورم 70

3-10-10- تحلیل حساسیت 70

3-11- ارزیابی مالی پایه های روشنائی 72

3-11-1- حالت اول: پایه های روشنائی فسیلی (شبکه برق سراسری) 72

3-11-2- حالت دوم: پایه های روشنائی بادی 79

3-11-2-1- انتخاب توربین بادی 79

3-11-2-2- هزینه های توربین بادی 81

3-12- فواید و درآمدهای حاصل از پروژه 85

3-12-1- تصادفات جاده ای 86

3-12-2- سایر موارد 92

3-13- نتایج محاسبات (کامفار) 93

3-13-1- ارزش فعلی خالص و نرخ بازدهی داخلی سرمایه گذاری 93

3-13-2- تحلیل حساسیت 96

3-13-2-1- تأثیر تغییر نرخ تنزیل بر ارزش فعلی هزینه ها 96

3-13-2-2- تأثیر تغییر سرمایه گذاری اولیه بر ارزش فعلی هزینه ها 98

3-13-2-3- تأثیر تغییر هزینه عملیاتی بر ارزش فعلی هزینه ها 99

3-14- خلاصه فصل 100

فصل چهارم نتیجه گیری و پیشنهادات

4-1- نتیجه گیری 103

4-2- پیشنهادات 104

4-2-1- راهکارهای اجرائی 104

4-2-2- تحقیقات آتی 107

منابع و مآخذ 109

پیوست ها 116

مقدمه

انسان از دیرباز با به کارگیری انرژی های فراوان و در دسترس طبیعت، در پی گشودن دریچه ای تازه به روی خویش بوده است تا از این رهگذر بتواند افزون بر آسان تر کردن کارها، فعالیت های خویش را با کمترین هزینه و بالاترین سرعت به انجام رساند و گامی برای آسایش بیشتر بردارد. در این میان با پیشرفت علم و فناوری، ساخت ماشین ها و ابزارهای گوناگون به کارگیری انرژی به اوج خود رسیده است تا جایی که انرژی نیز مانند غذا، پوشاک و مسکن تبدیل به اساسی ترین نیاز زندگی بشر گردید که با کمبود آن پویایی یک جامعه ممکن نخواهد بود. جایگاه انرژی در زندگی مادی بشر به قدری مهم است که وقوع هر پدیده ای را در جهان منوط به استفاده از آن باید دانست.

مدیریت هدف و ارتقای کارائی انرژی و بهینه سازی مصرف به معنی استفاده درست از صور مختلف آن برای تضمین توسعه پایدار و تأمین انرژی برای همگان و همه نسل ها و نیز جلوگیری از مضرات زیست محیطی ناشی از مصرف نادرست لازم است که مورد توجه قرار گیرد.

 

1-2-تعریف مسئله

نیاز گسترده انسان به منابع انرژی همواره از مسائل اساسی در زندگی بشر بوده و تلاش برای دستیابی به یک منبع تمام نشدنی انرژی از آرزوهای دیرینه انسان محسوب می شود. انسان همواره در تصورات خود نیروی تمام نشدنی را جستجو می کرد که در هر زمان و مکان در دسترس او باشد.

با توجه به هشدار صاحب نظران و متخصصان مبنی بر اتمام ذخیره ی منابع سوخت های فسیلی، حداکثر تا یک قرن دیگر، قطعاً کشورهایی که از نظر تأمین انرژی در تنگنا قرار دارند، با رکود و بحران روبرو خواهند شد. در این زمان احتمالاً کشورهای پیشرفته، آن هایی خواهند بود که فناوری را خردمندانه به کار برده و منابع انرژیهای جدید را از قبل شناخته و مهار کرده اند.

سوخت های فسیلی بیش از 95 درصد انرژی مورد نیاز را در ایران و بیش از 81 درصد انرژی مصرفی دنیا را تأمین می کنند. سوزاندن این هیدروکربورها باعث تولید بخار آب، گاز کربنیک و گازهای سمی دیگر نظیر CO  و SO2 و اکسیدهای ازت می شود که همه ی آن ها، غیر از بخار آب، روی محیط زیست در سطح ملی، منطقه ای و جهانی اثر تخریبی دارند (بهادری نژاد، فروردین 1373).

در صورت پذیرش این واقعیت که کشور ما از این وضعیت مصون نخواهد بود، ضرورت استفاده از کلیه امکانات، به منظور دستیابی به انرژی های تجدیدپذیر شونده آشکار می شود.

در این راستا، انرژی خورشیدی منبعی عظیم برای کشور به حساب می آید. مهار این مقدار عظیم انرژی مستلزم دسترسی به فناوری های پیشرفته و کاربرد کلکتورهای بزرگ و سلول های فتوولتائیک می باشد.

به غیر از انرژی خورشید، جهان امروز به انرژی باد چشم دوخته است. اهمیت این موضوع آن گاه آشکار می شود که هزینه های سرسام آور تأمین انرژی برق و روند افزایش سالانه ی آن را در کشور مورد مقایسه قرار می دهیم ( کاویانی، 1374).

انرژی باد از جمله انرژی های تجدیدپذیری است که به علت گستردگی، بازدهی بالا، اقتصادی بودن و اینکه در مقایسه با دیگر انرژی های تجدیدپذیر در ابعاد وسیع تری مورد بهره برداری قرار گرفته، عملاً  از جایگاه ویژه ای برخوردار است. بنابراین، لازم به نظر می رسد که با توجه به تمام ابعاد و راهکار های ممکن، فناوری های مربوط به توسعه ی بهره برداری از انرژی باد را در ایران شناسائی کرد.

در مورد مکانیزم تشکیل باد میتوان گفت که، 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 گردد.
همچنین وقتی خورشید در طول روز می‌تابد، هوای روی سرزمین‌های خشک سریعتر از هوای روی دریاها و آب ها گرم می شود. هوای گرم روی خشکی بالا رفته و هوای خنک تر و سنگین تر روی آب جای آن را می‌گیرد که این فرآیند بادهای محلی را می‌سازد. این به آن معناست که روز از سمت دریا به سمت ساحل باد می وزد. در شب، از آنجا که هوا روی خشکی سریعتر از هوای روی آب خنک می‌شود، جهت باد برعکس می‌شود. بنابراین باد به علت گرادیان فشار به وجود آمده از تابش غیر یکنواخت خورشید به سطح زمین به وجود می آید. امروزه از انرژی بادی جهت تولید الکتریسیته، پمپاژ آب از چاه ها و رودخانه ها، آرد کردن غلات، کوبیدن گندم، گرمایش خانه و مواردی نظیر این می توان استفاده نمود. استفاده رایج از انرژی بادی در توربین های بادی و به منظور تولید الکتریسته بکار گرفته می شوند (وزارت نیرو، سازمان انرژی های نو ایران، سانا).

یکی از موارد استفاده از انرژی الکتریسته تولید شده توسط انرژی بادی، روشنایی معابر، پارک ها، جاده ها، و به طور کلی محل های تردد و عبور و مرور می باشد.

این پایان نامه در نظر دارد تا ضمن ارزیابی اقتصادی استفاده از انرژی بادی و فسیلی در تولید انرژی الکتریسته، به بررسی اقتصادی نحوه و چگونگی تأمین انرژی سیستم روشنائی در پارکینگ های موجود در آزاد راه قزوین- رشت، بپردازد.

   1-3-ضرورت تحقیق

کاهش سریع سوخت های فسیلی، بحث گرمایش جهانی و اثر پدیده ی گلخانه ای و ریزش باران های اسیدی، لزوم بهره برداری از انرژی های تجدید شونده، به ویژه انرژی باد را افزایش داده است.

همچنین در گسترش برنامه های عمرانی، شایسته است توان محیطی مناطق شناسایی شود و تلاش جدی و مؤثری برای توسعه بهره برداری از پتانسیل انرژی باد در کاربردهای مختلف انجام گیرد.

در مورد مزایای استفاده از انرژی باد می توان به موارد زیر اشاره نمود:

  • با توجه به آلودگی های محیط زیست در اثر استفاده از سوخت های فسیلی، این انرژی می تواند فاقد اثرات مخرب آلودگی محیط زیست منابع فسیلی و تا حدی هسته ای بوده و می تواند به عنوان یک جایگزین مطرح باشد.
  • هزینه ی استفاده از دستگاه های بادی در قیاس با دستگاه های تولید انرژی معمولی فعلی کمتری باشد.
  • نیروگاه های بادی بزرگ ناشی از تلفیق مجموعه ای از نیروگاه های کوچک، می تواند مصارف برق شهری و صنعتی را تأمین نماید.
  • چون نیروگاه های بادی نیاز به سوخت فسیلی ندارند، بنابراین استفاده از این نیروگاه ها فاقد مشکلاتی نظیر تأسیس پالایشگاه ها و حمل و نقل سوخت از مراکز تولید به محل مصرف خواهند بود.
  • از نظر نگهداری و تعمیرات در قیاس با نیروگاه های فعلی، تعمیرات مورد نیاز به مراتب کمتر خواهد بود.
  • به علت پخش بودن نیروگاه و متمرکز نبودن آن در مواقع جنگ و سایر بلایای طبیعی، ضربه پذیری آن از نیروگاه های متمرکز بسیار کمتر خواهد بود.
  • جهت رشد کشاورزی به خصوص در جاهایی که زمین مساعد و آب زیرزمینی کافی وجود دارد، ولی به دلیل فقدان انرژی در حال حاضر قابل بهره برداری نیست، بسیار مؤثر خواهد بود (محمدی، 1379).

  یکی از موارد استفاده از انرژی برق تولید شده توسط انرژی بادی، کاربرد آن در در روشنایی جاده های کشور می باشد.

  تصادفات جاده ای و ترافیکی یکی از شایع ترین سوانح و حوادث است که سالانه جان بسیاری از مردم را در جهان به خطر می اندازد. کشور ما، ایران از این نظر یکی از کشورهای دارای بیشترین موارد تصادف و مرگ و میر ناشی از آن معرفی شده است. این مسئله باعث افزایش هزینه های مستقیم ( مانند هزینه های درمانی ناشی از تصادفات و مراقبت از معلولان حادثه) و غیر مستقیم (نظیر ایجاد مشکلات روانی و افسردگی در افراد خانواده، از دست دادن نیروی کار فعال به صورت دایم یا موقت) می شود (صمدی،  نظیفی، 1390).

  بر اساس گزارش سال 2002 سازمان بهداشت جهانی همه ساله، بیش از یک میلیون و 200 هزار نفر در سوانح جاده ای کشته و بیش از 50 میلیون نفر دچار آسیب های جدی می شوند. هم چنین مطالعات این سازمان نشان می دهد که در سال 1990 میلادی، تصادفات جاده ای در رده ی نهم مهمترین عوامل تعیین کننده ی سلامتی جامعه قرار داشته که تا سال 2020 به سومین علل مرگ و میر و معلولیت در جوامع بشری تبدیل خواهد شد (هدایتی و همکاران، 1388).

  تحقیقات به عمل آمده نشان می دهد که علل اصلی تصادفات و سوانح حمل و نقل، متغیرهای مربوط به وسائل نقلیه، امکانات جاده ای نامناسب و عوامل انسانی است. در این میان تأمین امنیت جاده ای برای جلوگیری از حوادث و صدمات جاده ای به عنوان بخشی مهم از سلامت جامعه نیازمند برنامه ریزی جامع و هماهنگ در بخش های مختلف دولت مانند وزارت خانه های بهداشت، راه و ترابری، نهادهای آموزشی و اطلاع رسانی، نیروهای انتظامی و سازمان های غیر دولتی است.  بر این اساس، تلاش در جهت بهبود وضعیت سلامت سفر و کاهش خطرات سوانح رانندگی با توسعه و به کارگیری ایمنی ترافیکی امری ضروری است (وزیری، 1384).

  بنابراین همانطور که اشاره شد، یکی از علل تصادفات، عوامل انسانی است، به عبارت دیگر عواملی نظیر خواب آلودگی و خستگی رانندگان می تواند نقش بسیار مهمی در واژگونی وسایل نقلیه ایفا کند.

از این رو، وجود پارکینگ های عمومی تعبیه شده در کنار جاده ها، می تواند نقش مؤثری در کاهش  تصادفات ایفا کند.

  با استفاده از انرژی تولید شده توسط نیروگاه های فسیلی، نیروگاه های برق- آبی، توربین های بادی، و انرژی خورشیدی می توان روشنایی در جاده ها را تأمین نمود. اما همانطور که گفته شد استفاده از  انرژی های تجدیدپذیر از جمله انرژی های بادی و خورشیدی به دلیل محدودیت منابع فسیلی و ایجاد آلودگی و آثار مخرب زیست محیطی این منابع، استفاده از انرژی های نو مقرون به صرفه است.

  تحقیق حاضر، قصد دارد به برآورد هزینه ها و منافع استفاده از انرژی بادی و مقایسه ی آن با نیروگاه فسیلی بپردازد، و همچنین کاربرد استفاده از انرژی برق تولید شده توسط این دو انرژی را به صورت موردی در آزاد راه قزوین رشت ( پارکینگ های کنار جاده ای مربوطه) مورد بررسی قرار دهد.

 

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 سیاسی، 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 سیاستگزاران 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 لزوم 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 سیاسی، 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.

همچنین وقتی خورشید در طول روز می‌تابد، هوای روی سرزمین‌های خشک سریعتر از هوای روی دریاها و آب ها گرم می‌شود. هوای گرم روی خشکی بالا رفته و هوای خنک تر و سنگین تر روی آب جای آن را می‌گیرد که این فرآیند بادهای محلی را می‌سازد. این به آن معناست که روز از سمت دریا به سمت ساحل باد می وزد. در شب، از آنجا که هوا روی خشکی سریعتر از هوای روی آب خنک می‌شود، جهت باد برعکس می‌شود. بنابراین باد به علت گرادیان فشار به وجود آمده از تابش غیر یکنواخت خورشید به سطح زمین به وجود می آید (سانا[2] 1390).

دو خصیصه مهم باد یکی “سرعت” و دیگری ” جهت” آن است. اصولاً باد در طبیعت به عنوان نیرویی قوی عمل می کند و می تواند طبیعت را تحت تأثیر قرار دهد. هنگامی که بر شدت و تداوم این نیرو افزوده می شود، می تواند اثر تخریبی در محیط داشته باشد. اما در بسیاری مناطق طبیعی دنیا، باد به عنوان ابزاری مناسب، توسط انسان به خوبی مورد بهره برداری قرار گرفته است (شایان، 1390).

استفاده از انرژی بادی، دارای سابقه طولانی است و بشر در مسیر تکاملی تمدن خویش توانسته است با آگاهی و اطلاع از قانون مندی حاکم بر طبیعت این انرژی عظیم را به استخدام درآورده و از آن به عنوان وسیله مطمئن و دائمی در راه رسیدن به اهداف خود استفاده کند.

نیروی حاصل از انرژی باد برای سه هزار سال مورد استفاده قرار گرفته است. تا اوایل قرن بیستم انرژی باد برای فراهم کردن نیروی مکانیکی لازم برای پمپاژ آب یا آسیاب کردن غلات مورد استفاده قرار گرفته است. باشروع صنعتی شدن مدرن، کاربرد انرژی باد کاهش یافت و به وسیله موتورهای سوخت فسیلی یا شبکه الکتریکی جایگزین شد. اما به تدریج و با افزایش تقاضا برای انرژی، انرژی های تجدیدپذیر مجالی برای فراهم نمودن انرژی کافی و ایمن فراهم می کنند.

استفاده از انرژی باد برای تخستین بار توسط ایرانیان با ساخت آسیاب های بادی در 200 سال پیش از میلاد مسیح صورت گرفت. ایده استفاده از این آسیاب های بادی در قرون 12 و 13 به اروپا و سپس قاره آمریکا انتقال یافت و سال ها در آنجا مورد استفاده قرار گرفت. نمونه هایی از این آسیابها هنوز در مناطق خواف (استان خراسان رضوی) و نهبندان (استان خراسان جنوبی)، وجود دارند که در حال حاضر مورد استفاده قرار می گیرند. در بسیاری از مراجع آمده است که در استان های شرقی ایران برای بالا کشیدن آب از چاه و آسیاب کردن غلات از آسیاب های بادی استفاده می شده است. مشاهدات و تحقیقات نشان می هد که در تابستان و گاهی در ماه های پائیز در اغلب نواحی خشک و بی آب ایران، که احتیاج به آب بیشتر   می باشد، شدت وزش باد عامل مهمی در بکارگیری انرژی باد بوده است. تا قبل از سال 1319 در منطقه منجیل، از انرژی باد برای پمپاژ آب و روشنائی استفاده می شده است.

در اوایل قرن حاضر با پیشرفتی که در طرح و ساخت انواع پره و اصولاَ سطوح آیرومکانیک پدید آمد و با تکامل قوانین مکانیک سیالات، آسیاب های قدیمی مورد بررسی علمی قرار گرفت و به موازات آن طرح هایی برای استفاده از مبدل های انرژی باد به صورت های دیگر پیشنهاد و اجرا گردید. بدین ترتیب در دهه های اول قرن بیستم، اغلب توربین های بادی، در انواع مختلف با بکارگیری قوانین آیرودینامیک و فناوری جدید ساخته شدند.

ایجاد نیروگاه های بادی و تبدیل انرژی الکتریکی با استفاده از توربین هایی با ظرفیت بالا، پس از جنگ جهانی دوم، با وجود نیاز شدیدی که صنایع رو به توسعه کشورهای مترقی به منابع انرژی داشتند، تولید نیروگاه های بادی و حتی تحقیق درباره آن ها، به علت در دسترس بودن سوخت فسیلی ارزان قیمت متوقف گردید. اما با بروز بحران انرژی به سبب کاهش ذخائر هیدروکربورهای جهان و نتیجتاَ افزایش فرآورده های نفتی و همچنین افزایش روز افزون تقاضای انرژی و بیم و وحشت از توسعه آلودگی، موجب شد تا توجه دانشمندان به منابع دیگر از جمله انرژی باد که می تواند به طور مناسبی در مناطق بادخیز مورد استفاده قرار گیرد، معطوف و فعالیت دامنه داری از سال 1970 میلادی در این زمینه آغاز گردید ( ایمانی، 1390).

[1] : Energy Information Administration

[2] سازمان انرژی نو ایران

تعداد صفحه :152

قیمت :37500 تومان

بلافاصله پس از پرداخت ، لینک دانلود فایل در اختیار شما قرار می گیرد

و در ضمن فایل خریداری شده به ایمیل شما ارسال می شود.

پشتیبانی سایت  serderehi@gmail.com