نسل جدید فناوری توربین های بادی : اینولکس (افزایش سرعت باد)

دانلود مطلب

https://t.me/greenenergy_ir

منابع انرژی آینده چه شکلی هستند؟

وقتی کشورها به دنبال منابع انرژی تاب‌آور هستند، و سبک زندگی پایدارتر می‌شود، انرژی مورد نیاز این زندگی هم از منابع عجیب تامین می‌شود.

به گزارش «انرژی امروز» در سال ۲۰۱۱،‌ وقتی اعلام شد که شرکت ورسستر برای گرم کردن آب یک استخر از گرمای اضافی یک کوره جسد سوزی استفاده کرده است،‌ خشم عمومی برانگیخته شد.

حرارت کوره‌های جسد‌سوزی تا ۸۰۰ درجه سانتی‌گراد هم می‌رسد و تمام این حرارت به محیط تخلیه می‌شود. شرکتی تصمیم گرفت تا بخشی از این حرارت را برای گرم کردن آب استخر استفاده نمایند. این کار باعث کاهش ۱۵ هزار پوند هزینه شرکت در سال می‌شد. اما گردانندگان مراسم تشیع اعلام کردند این کار «ترسناک» و «عجیب» است.

مخالفان گفتند این کار توهین به سکنه این منطقه است. اما این پروژه ادامه یافت و این شرکت به عنوان اولین شرکتی شناخته شد که از انرژی پاک برای برنامه‌های خود استفاده می‌کند و موفق به دریافت جایزه سیب سبز شد.

این شرکت تنها شرکتی نیست که به دنبال انرژی‌های تجدیدپذیر جایگزین است. در لندن ۵۰۰ خانه وجود دارد که از حرارت حاصل از حرکت قطارها در متروی لندن استفاده می‌کنند.

استفاده از حرارت بدن برای گرم کردن خانه‌ها

خطوط راه‌آهن استکهلم یک قدم پیش رفته و سیستم تهویه ایستگاه‌ها گرمای بدن ۲۵۰ هزار مسافر روزانه این ایستگاه و نیز مراجعین فروشگاه‌ها و رستوران‌ها را نیز بازچرخش می‌کند.

جاهای دیگری هم وجود دارند که از گرمای بدن برای گرم کردن ساختمان‌ها استفاده می‌کنند اما موفقیت استکهلم در این است که از این حرارت برای برق رسانی به یک ساختمان کاملا مجزا استفاده می‌کند، ساختمانی ۱۳ طبقه با ۹۰ متر فاصله از ایستگاه.

این منبع انرژی باعث شده است ساختمان مذکور ۲۰ درصد در هزینه‌های سالانه انرژی مورد نیاز خود صرفه‌جویی کند و از سویی هزینه‌های نصب و تعمیرات هم نداشته باشد.

قهوه، منبع جدید انرژی

شاید اسم انرژی بیودیزل به گوش همه خورده باشد اما بیو بین Bio Bean اصطلاح جدیدی است. شرکتی که دانشجویان آرشیتکت راه‌اندازی کرده‌اند، از زائدات قهوه برق تولید می‌کند.

معمولا کافی‌شاپ‌ها روزانه ۱۰ کیلوگرم زائدات قهوه را دور می‌ریزند. آرتور کِی، موسس این شرکت، می‌گوید استحصال انرژی از زائدات قهوه مزایای اکولوژیکی و اقتصادی دارد. قهوه به شدت گرمازاست، یعنی با حرارت بسیار بالا می‌سوزد.

این شرکت انواع مختلفی محصول تولید می‌کند که می‌تواند سوخت ایده‌آل جایگزینی به حساب بیایند.

از قهوه برای تولید بیودیزل هم استفاده می‌شود. در حالی که اگر زائدات قهوه دفن شوند، شکست و تجزیه این زائدات باعث تولید متان می‌شود که این خود یک گاز گلخانه‌ای است که ۲۸ بار خطرناک‌تر از متان است.

دریاچه‌های در حال انفجار و جلبک‌ها

در آفریقا، ذخایر زیرزمینی وسیع متان که حاصل فعالیت‌های آتش‌فشانی است باعث شده‌اند که پدیده‌ای به نام «دریاچه‌های در حال انفجار» به وجود بیایند.

در روآندا یکی از همین دریاچه‌ها به نام دریاچه کیویو یا دریاچه قاتل وجود دارد که بخشی از گاز آن برای تولید برق استحصال شده است.

اما درحالی که به نظر می‌رسد هیچ کدام از این تکنولوژی‌ها به عنوان جایگزین مستقیم سوخت‌های فسیلی مطرح نیستند، امیدهای زیادی برای استحصال انرژی از جلبک‌ها وجود دارد تا بلکه این مواد طبیعی به عنوان یکی از منابع بزرگ انرژی‌های تجدیدپذیر مطرح شوند.

جلبک‌ها می‌توانند سوختی ایده‌آل باشند. این مواد بیشتر از ذرت یا شکر حرارت تولید می‌کنند، رشد جلبک به خوبی باعث بازچرخش CO2 می‌شود، مثل ذرت نیاز به مناطق وسیع و زمین‌ها کشاورزی بزرگ ندارد و می‌توان با آبی با کیفیت بسیار پایین هم این گیاهان را رشد داد. از طرفی این خاصیت آخری باعث شده است بتوان از جلبک‌ها به عنوان تصفیه کننده آب هم استفاد کرد.

مرکز تحقیقات محیط زیست و انرژی هم می‌گوید که جلبک‌ها می‌توانند بسیار کاراتر از دیگر محصولاتی گیاهی باشند که برای تولید بیوسوخت کشت می‌شوند.

محققان می‌گویند برعکس دیگر دانه‌های روغنی که در هر ایکر ۱۰ تا ۱۰۰ گالن روغن تولید می‌کنند، جلبک‌ها تولیدکنندگان میلیونی روغن هستند و قادرند هزار تا ۵ هزار گالن روغن در هر ایکر تولید نمایند.

در حالی که اقتصاد مزارع جلبک بسیار تاب‌آور است و سازمان بیومس جلبکی معتقد است روغن حاصل از جلبک به زودی خواهد توانست با سوخت‌های فسیلی برپایه نفت رقابت کند.

آن‌طور که وزارت انرژی ایالات متحده گفته است، جلبک‌ها قادرند ۶۰ برابر سوخت بیشتری از دیگر مزارع تولید گیاهان بیوسوخت تولید نمایند .

بنابراین چرا جلبک نتواند به عنوان منبع انرژی در آینده مطرح باشد؟

رییس اکسون‌موبیل و وزیر امور خارجه کنونی ایالات متحده، رکس تیلرسون سال گذشته گفته بود که ۲۵ سال زمان لازم است که سوخت جلبک بتواند به صورت تجاری در دسترس عموم باشد، اما اکسون موبیل از سال ۲۰۰۹، حدود ۶۰۰ میلیون دلار بر روی این تکنولوژی سرمایه‌گذاری کرده است.

اولین بار ساختمان‌هایی که انرژی‌ آنها با جلبک تامین می‌شد در سال ۲۰۱۳ و در هامبورگ ساخته شدند. ساختمانی با ۲۰۰ متر مربع مساحت حاوی بیوراکتورهای نوری در نمای ساختمان.

این پنل‌های جلبکی، حاوی ریزجلبک‌هایی هستند که حرارت و بیومس تولید می‌کنند و برق مورد نیاز ساختمان را تامین می‌کنند.

این بیوراکتورها هم انرژی تجدیدپذیر برای ساختمان فرآهم می‌کنند هم سایه برای خنک کردن ساختمان و از سویی نمای زیبایی هم به ساختمان می‌دهند.

طوفان‌های خورشیدی

اخیرا منابع انرژی بادی و خورشیدی پیشرفت‌های چشم‌گیری یافته‌اند و تولید این نوع انرژی ارزان‌تر هم شده است.

اما دانشمندان در حال بررسی توسعه استفاده از «باد خورشیدی» هستند، جریان پلاسمایی که خورشید ساطح می‌کند و پدیده شفق شمالی یا شفق قطبی را ایجاد می‌کند. باد خورشیدی حاوی الکترون‌ها و فوتون‌هایی است که با سرعت یک میلیون مایل در ساعت از خورشید جدا می‌شوند.

دانشمندانی که برروی این سیستم کار می‌کنند می‌گویند می‌توان یک میلیارد میلیارد گیگاوات یا ۱۰۰ میلیارد برابر انرژی مورد نیاز هم‌اکنون کره زمین را از این طریق به دست آورد اما فعلا کار بسیار سختی است.

https://t.me/greenenergy_ir

برگرفته از سایت:

http://www.iranenergy.news

استاندارد طراحی توربین های بادی IEC 61400-1

دانلود

زبان اصلی

استاندارد تست ساختاری از پره های توربی بادی IEC 61400-23

دانلود

زبان اصلی

آشنایی مقدماتی با انواع توربین های بادی محور افقی و عمودی

توربین بادی

برگرفته از :از ویکی‌پدیا، دانشنامهٔ آزاد

توربین بادی به توربینی گفته می‌شود که برای تبدیل انرژی جنبشی باد به انرژی مکانیکی به کار می‌رود که توان بادی نام دارد. توربین‌های بادی در دو نوع با محور افقی و با محور عمودی ساخته می‌شوند. توربین‌های بادی کوچک برای کاربردهایی مانند شارژکردن باتریها و یا توان کمکی در قایق‌های بادبانی مورد استفاده قرار می‌گیرند، در حالی که توربین‌های بادی بزرگ‌تر با چرخاندن ژنراتور، به عنوان یک منبع تولید انرژی الکتریکی به‌شمار می‌روند. انواع دیگری از توربین‌های بادی وجود دارد که برای پمپ کردن آب استفاده می‌شود که به آن پمپ بادی می‌گویند یا برای آسیاب گندم به کار می‌رود که آسیاب بادی نام دارد و موارد دیگر به کار می‌رود.

تاریخچه

اولین استفاده‌ها از انرژی باد به استفاده جهت در توربین‌های چرخان به آسیاب‌های بادی برمی‌گردد. نخستین آسیاب‌های بادی، کاملاً از آسیاب‌های بادی معروف هلندی، که تصویر آن‌ها در ذهن بسیاری از ما ثبت شده است، متفاوت بود. تعداد پره‌های این آسیاب‌ها به ۱۲ عدد می‌رسید و پره‌ها از بالای یک دیرک عمودی، همانند بادبان‌های یک کشتی که از فراز دکل و بازوی افقی دکل آویزانند، آویخته شده بود. شاید بتوان شکل کلی این آسیاب‌ها را با چرخ و فلک‌های شهربازی‌های امروزی مقایسه کرد که محور اصلی آن‌ها در مرکز یک دایره روی زمین نصب شده است و اتاقک‌های چرخ و فلک همیشه فاصله ثابتی از سطح زمین دارند. این نوع طراحی برای آسیاب‌های بادی، شاید از بادبان‌های یک کشتی، یا از چرخ‌های دعای بودایی‌های آسیایی، که با نیروی باد می‌چرخید، الهام گرفته شده باشد.  استفاده از انرژی باد پیشینهٔ دراز مدتی داشته و به حدود سدهٔ ۲ پیش از میلاد در ایران باستان بازمی‌گردد.  برای نخستین بار، ایرانیان موفق شدند با استفاده از نیروی باد، دلو (دولاب) یا چرخ چاه را به گردش درآورده و آب را از چاه‌ها به سطح مزارع برسانند.

نخستین ماشینی که با استفاده از نیروی باد به حرکت درآمد، چرخ بادی هرون بود؛ ولی نخستین آسیاب بادی عملی، در سدهٔ ۷ میلادی در سیستان ساخته شد.^[۶] پیدایش آسیاب‌های بادی در اروپا مربوط به سده‌های میانه است. نخستین مورد ثبت‌شده در مورد استفاده از آسیاب‌هاب بادی در انگلستان مربوط به سده‌های ۱۱ و ۱۲ میلادی است.

نخستین توربین بادی با کاربرد تولید برق، یک ماشین شارژ باتری بود که در ژوئیه ۱۸۸۷ توسط یک مهندس اسکاتلندی به نام جیمز بلایث ساخته شد. چند ماه بعد، مخترع آمریکایی چارلز فرانسیس براش نخستین توربین باد خودکار را برای تولید برق در کلیولند در اوهایو ساخت.  در سال ۱۹۰۸، ۷۲ توربین بادی با کاربرد تولید برق (بین ۵ تا ۲۵ کیلووات) در آمریکا فعال بودند. در دهه ۱۹۳۰، توربین‌های بادی کوچک برای تولید برق مورد نیاز مزارع در آمریکا، که هنوز سامانه سراسری توزیع برق راه‌اندازی نشده بود، بسیار متداول بودند. در پاییز سال ۱۹۴۱، نخستین توربین بادی در کلاس مگاوات در ورمونت راه‌اندازی شد. نخستین توربین بادی متصل به شبکهٔ برق در بریتانیا در سال ۱۹۵۱ در جزایر اورکنی ساخته شد.

در سال ۲۰۰۶ برای اولین بار در اتحادیهٔ اروپا رشد تولید برق از انرژی‌های نو بیش از رشد تولید برق از منابع فسیلی بود. از سال ۱۳۷۹ تا ۱۳۸۶ شمسی، ظرفیت تولید برق بادی جهان از ۱۸۰۰۰ مگاوات به ۹۲۰۰۰ مگاوات افزایش یافته است. از سال ۲۰۰۰ تاکنون این صنعت سالانه ۲۵٪ رشد کرده و هر سه سال دو برابر شده است و این در شرایطی است که رشد اقتصاد جهانی از یک تا دو درصد در سال بیشتر نیست.

آسیاب بادی

ظهور آسیاب بادی در اروپا

آسیاب بادی پس از گذشت پانصد سال از اختراع آن در خاورمیانه، تا قرن دوازدهم میلادی در اروپا ناشناخته بود. سربازانی که از جنگ‌های صلیبی به کشورشان بازمی‌گشتند، داستان‌هایی را دربارهٔ آسیاب‌های بادی نقل می‌کردند. اروپاییان با الهام از ایده استفاده از نیروی باد به عنوان نیروی محرکه، سرانجام نوع جدیدی از آسیاب بادی را اختراع کردند. در این نوع آسیاب بادی، همهٔ مجموعهٔ آسیاب بادی می‌توانست حول محور یک دیرک مرکزی بچرخد تا پره‌های آسیاب در جهت وزش باد قرار بگیرند. مدتی بعد، آسیاب‌های بادی ساده‌تری که به شکل یک برج پره دار بود، ساخته شد؛ در این نوع آسیاب بادی، فقط پره‌ها همراه جریان باد می‌چرخیدند. با گذشت زمان آسیاب‌های بادی به چشم‌اندازهای طبیعی حومه شهرهای اروپا تبدیل شد. در قرن دوازدهم میلادی هلندی‌ها از تلمبه‌های آب که به وسیله آسیاب‌های بادی کار می‌کرد، برای احیای بخش‌هایی از خشکی که زیر آب دریای شمال قرار گرفته بود، استفاده می‌کردند. یک قرن بعد، در بعضی از شهرهای فرانسه بیش از ۱۲۰ آسیاب بادی نصب شده بود. در هلند، در قرن هجدهم، بیش از ۷۰۰ آسیاب بادی در امتداد رودخانه زان احداث شده بود.

مقایسه نیروی باد و نیروی آب

آسیاب‌های بادی مقایسه با آسیاب‌های آبی از امتیازهای بسیاری برخوردار بودند. اول آن که نیازی نبود که آسیاب‌های بادی نزدیک جریان آب احداث شوند. به علاوه اگر آب در زمستان یخ می‌زد، آسیاب‌های آبی از کار می‌افتادند در حالی که آسیاب‌های بادی به کار خود ادامه می‌دادند. امتیاز دیگر آسیاب‌های بادی این بود که رودخانه‌هایی که در کنار آن‌ها آسیاب‌های آبی ساخته می‌شد، معمولاً تخت نظارت مالکین و زمین داران قدرتمند قرار داشت و آن‌ها بودند که اجازه می‌دادند چه کسی حق احداث آسیاب آبی و آرد کردن گندم را داشته باشد. رواج آسیاب‌های بادی موجب رهایی مردم عادی از قید و بند مالکین شد.

انواع توربین‌های بادی

یک توربین ساوونیوس که دارای محور عمودی است.

سه نوع اصلی توربین بادی

پرهٔ توربین‌های بادی می‌تواند به دور محور افقی و یا عمودی دوران کند. توربین بادی با محور افقی، پیشینهٔ بیشتری داشته و امروزه هم بیشتر مورد استفاده قرار می‌گیرد. در مقابل، مزیت توربین بادی با محور عمودی، عدم حساسیت نسبت به جهت وزش باد و عدم نیاز به یک پایهٔ مرتفع است.

توربین بادی با محور افقی

توربین‌های بادی در منجیل، ایران با محور افقی

در توربین‌های بادی با محور افقی (به انگلیسی: Horizontal Axis Wind Turbine که به اختصار HAWT هم نامیده می‌شوند،) روتور و ژنراتور الکتریکی در بالای یک برج بلند قرار گرفته و باید در راستای باد قرار گیرند. توربین‌های بادی کوچک برای تعیین جهت وزش باد از یک بادنمای ساده استفاده می‌کنند، ولی توربین‌های بزرگ‌تر معمولاً از یک سنسور باد که با یک سرووموتور در ارتباط است، استفاده می‌کنند. بیشتر این توربین‌های بادی، با استفاده از یک جعبه‌دنده، سرعت چرخش کُند پره‌ها را به سرعت بیشتری برای ژنراتور تبدیل می‌کنند.

توربین‌های بادی امروزی

توربین‌های بادی که امروزه در نیروگاه‌های بادی برای تولید تجاری برق مورد استفاده قرار می‌گیرند، معمولاً سه-پره بوده و با استفاده از سامانه‌های کنترل رایانه‌ای در جهت وزش باد قرار می‌گیرند. البته توربین‌های باد با دو پره و حتی یک پره هم استفاده می‌شوند. پره‌های این توربین‌ها، معمولاً طولی بین ۲۰ تا ۴۰ متر و حتی بیشتر و سرعت دورانی حدود ۱۰ تا ۲۲ دور بر دقیقه دارند. اگر طول پرهٔ یک توربین بادی، ۴۰ متر بوده و با سرعت ۲۰ دور بر دقیقه دوران کند، سرعت خطی نوک پره‌های آن، حدود ۸۴ متر بر ثانیه (۳۰۲ کیلومتر بر ساعت) خواهد بود. برجی که پره‌ها بر بالای آن نصب می‌شوند، به صورت لولهٔ فولادی و به ارتفاع ۶۰ تا ۹۰ متر است. معمولاً با استفاده از جعبه‌دنده، سرعت چرخش محور افزایش داده می‌شود، ولی در برخی از طراحی‌ها، محور با همان سرعت یک ژنراتور حلقوی را می‌چرخاند. برخی از مدل‌های توربین بادی، در سرعت ثابت کار می‌کنند ولی توربین‌های با سرعت متغیر انرژی بیشتری می‌توانند تولید کنند؛ که به واسطه نیروی لیفت و دراگ پره‌ها به حرکت در می‌آیند.

توربین بادی با محور عمودی

یک توربین بادی با محور عمودی از نوع داریوس در جزایر مگدانل، کانادا

در توربین‌های بادی با محور عمودی (به انگلیسی: Vertical Axis Wind Turbine که به اختصار VAWT نامیده می‌شود، )روتور اصلی به‌صورت عمودی قرار می‌گیرد. مهم‌ترین برتری این نوع از توربین‌های بادی آن است که نیازی به تنظیم جهت قرارگیری نسبت به جهت وزش باد ندارند. این نکته در مکان‌هایی که جهت وزش باد خیلی متغیر است، مثلاً در بالای ساختمان‌های مسکونی، یک امتیاز به‌شمار می‌رود. مهم‌ترین عیب این نوع توربین‌ها، کم‌بودن سرعت دورانی آنها و درنتیجه زیادبودن گشتاور و هزینهٔ بیشتر سیستم انتقال قدرت، بارگذاری دینامیکی زیاد پره‌ها و همچنین پیچیدگی زیاد طراحی و تحلیل ایرفویل پره‌ها پیش از ساخت پیش‌نمونه (پروتوتایپ) است. با توجه به عمودی بودن محور، جعبه‌دنده و ژنراتور می‌توانند در نزدیکی زمین قرار گیرند که این موضوع دسترسی به این تجهیزات را برای نگهداری و تعمیر آسان‌تر می‌کند.

توربین‌های بادی با محور عمودی به شکل‌های مختلفی ساخته می‌شوند. دو نوع عمدهٔ آنها، توربین‌های داریوس و ساوونیوس هستند.

توربینهای بادی چگونه کار می‌کنند؟

توربین‌های بادی انرژی جنبشی باد را به توان مکانیکی تبدیل می‌نمایند و این توان مکانیکی از طریق شفت به ژنراتور انتقال پیدا کرده و در نهایت انرژی الکتریکی تولید می‌شود. توربین‌های بادی بر اساس یک اصل ساده کار می‌کنند. انرژی باد دو یا سه پره‌ای را که بدور روتور توربین بادی قرار گرفته‌اند را بچرخش درمی‌آورد. روتور به یک شفت مرکزی متصل می‌باشد که با چرخش آن ژنراتور نیز به چرخش درآمده و الکتریسیته تولید می‌شود. توربین‌های بادی بر روی برج‌های بلندی نصب شده‌اند تا بیشترین انرژی ممکن را دریافت کنند بلندی این برج‌ها به ۳۰ تا ۴۰ متر بالاتر از سطح زمین می‌رسند. توربین‌های بادی در بادهایی با سرعت کم یا زیاد و در طوفان‌ها کاملاً مفید می‌باشند

طراحی و ساخت توربین‌های بادی

برای تعیین ارتفاع بهینهٔ برج، سیستم کنترلی، تعداد و شکل پره‌ها از شبیه‌سازی‌های آیرودینامیکی استفاده می‌شود.

توربین‌های با محور افقی متداول، به سه بخش اصلی تقسیم می‌شوند:

• بخش روتور، که تقریباً ۲۰٪ قیمت توربین باد را به خود اختصاص داده و شامل پره‌های تبدیل‌کنندهٔ انرژی باد به انرژی جنبشی دورانی با سرعت کم می‌شود.
• بخش ژنراتور که حدوداً ۳۴٪ هزینهٔ توربین باد بوده و شامل مولد الکتریکی، تجهیزات کنترلی و جعبه‌دنده برای افزایش سرعت دورانی محور توربین می‌شود.
• بخش تکیه‌گاهی که در بر گیرندهٔ ۱۵٪ قیمت توربین بوده و شامل برج و مکانیزم جهت‌دهی روتور نسبت به جهت وزش باد می‌شود.

اجزای مختلف یک توربین بادی مدرن با محور افقی

اجزای تشکیل دهنده توربین بادی

۱- باد سنج (Anemometer): این وسیله سرعت باد را اندازه گرفته و اطلاعات حاصل از آنرا به کنترل کننده‌ها انتقال می‌دهد.

۲- پره‌ها (Blades): بیشتر توربین‌ها دارای دو یا سه پره می‌باشند. وزش باد بر روی پره‌ها باعث بلند کردن و چرخش پره‌ها می‌شود.

۳- ترمز (Brake): از این وسیله برای توقف روتور در مواقع اضطراری استفاده می‌شود. عمل ترمز کردن می‌تواند بصورت مکانیکی، الکتریکی یا هیدرولیکی انجام گیرد.

۴- کنترولر (Controller): کنترولرها وقتی که سرعت باد به ۸ تا 16 mph می‌رسد ما شین را، راه‌اندازی می‌کنند و وقتی سرعت از 65 mph بیشتر می‌شود دستور خاموش شدن ماشین را می‌دهند. این عمل از آن جهت صورت می‌گیرد که توربین‌ها قادر نیستند زمانی که سرعت باد به 65 mph می‌رسد حرکت کنند زیرا ژنراتور به سرعت به حرارت بسیار بالایی خواهد رسید.

۵- گیربکس (Gear box): چرخ دنده‌ها به شفت سرعت پایین متصل هستند و آنها از طرف دیگر همان‌طور که در شکل مشخص شده به شفت با سرعت بالا متصل می‌باشند و افزایش سرعت چرخش از ۳۰ تا 60 rpm به سرعتی حدود ۱۲۰۰ تا 1500 rpm را ایجاد می‌کنند. این افزایش سرعت برای تولید برق توسط ژنراتور الزامیست. هزینه ساخت گیربکس‌ها بالاست درضمن گیر بکس‌ها بسیار سنگین هستند. مهندسان در حال انجام تحقیقات گسترده‌ای می‌باشند تا درایوهای مستقیمی کشف نماید و ژنراتورها را با سرعت کمتری به چرخش درآورند تا نیازی به گیربکس نداشته باشند.

۶- ژنراتور (Generator): که وظیفه آن تولید برق متناوب می باشدو بیشتر از نوع ژنراتور‌های القایی می‌باشد. ۷- شفت با سرعت بالا (High-speed shaft): که وظیفه آن به حرکت درآوردن ژنراتور می‌باشد.

۸- شفت با سرعت پایین (Low-speed shaft): رتور حول این محور چرخیده و سرعت چرخش آن ۳۰ تا ۶۰ دور در دقیقه می‌باشد.

۹- روتور (Rotor): بال‌ها و هاب به روتور متصل هستند.

۱۰- برج (Tower): برج‌ها از فولادهایی که به شکل لوله درآمده‌اند ساخته می‌شوند. توربین‌هایی که بر روی برج‌هایی با ارتفاع بیشتر نصب شده‌اند انرژی بیشتری دریافت می‌کنند.

۱۱- جهت باد (Wind direction): توربین‌هایی که از این فناوری استفاده می‌کنند در خلاف جهت باد نیز کار می‌کنند در حالی که توربین‌های معمولی فقط جهت وزش باد به پره‌های آن باید از روبرو باشد.

۱۲- باد نما (Wind vane): وسیله‌ای است که جهت وزش باد را اندازه‌گیری می‌کند و کمک می‌کند تا جهت توربین نسبت به باد در وضعیت مناسبی قرار داشته باشد.

۱۳- درایو انحراف (Yaw drive): وسیله ایست که وضعیت توربین را هنگامیکه باد در خلاف جهت می‌وزد کنترول می‌کند و زمانی استفاده می‌شود که قرار است روتور در مقابل وزش باد از روبرو قرار گیرد اما زمانی که باد در جهت توربین می‌وزد نیازی به استفاده از این وسیله نمی‌باشد.

۱۴- موتور انحراف (Yaw motor): برای به حرکت درآوردن درایو انحراف مورد استفاده قرار می‌گیرد.

مزایا و معایب توربین بادی

توربین عمودی

مزایا توربین‌های عمودی:

از مزایای این نوع توربین عمودی نسبت به توربین‌های بادی محور افقی، عدم حساسیت به جهت باد و آشفتگی آن می‌باشد (این نکته در مکان‌هایی که جهت وزش باد خیلی متغیر است، مثلاً در بالای ساختمان‌های مسکونی، یک امتیاز به شمار می‌رود.)

عملکرد مناسب و کارا هنگام وزش بادهای مغشوش و گردابه‌ای

توربین بادی محور عمودی می‌تواند در فاصله‌ای نزدیکتر به زمین نصب گردد و جعبه‌دنده و ژنراتور در نزدیکی زمین قرار می‌گیرند که این موضوع سبب امنیت و ارزانی بیشتر در ساخت و نگهداری و تعمیر آسان‌تر آن می‌شود و همچنین برج یا دکل نیاز به پشتیبانی آن ندارد.

از آنجا که نوک پره‌ها در این نوع توربین‌ها به محور دوران نزدیکتر است، سر و صدای کمتری نسبت به توربین محور افقی تولید می‌کنند و حجم واندازه کمتر آن‌ها، برخوردهای محیطی را نیز کاهش می‌دهد.

معایب توربین‌های عمودی:

مشکل اصلی این نوع توربین‌ها، ایجاد نیروی مخالف نسبت به بادی که به پره دیگر می‌وزد، است پس بازدهی انفرادی کمتر آنها در مقایسه با توربین‌های افقی و گشتاور تکانی (لنگر) که در طول هر دوره تناوب تولید می‌شود؛ کمتر است.

نصب توربین‌های محور عمودی روی برج‌ها سخت است؛ بدین معنی که آنها باید در جریان‌های هوایی آهسته‌تر با اغتشاش بیشتر و نزدیک زمین با بازده استخراج انرژی پایین‌تر عمل کنند.

به دلیل کم بودن سرعت دورانی پره‌ها، گشتاور زیاد است.

هزینهٔ بالای طراحی و تحلیل ایرفویل پره‌ها از دیگر مسایل است. جبران بازده کمتر توربین‌های محور عمود از طریق چیدمان فشرده‌تر آنها و طراحی جدید امکان‌پذیر است. مسئله خستگی سازه نیز با قابلیت پیش‌بینی دقیق‌تر بارهای آیرودینامیکی تا حد زیادی قابل بر طرف شدن است.

توربین افقی

مزایای توربین افقی

تیغه‌ها به سمت مرکز گرانش توربین اند که به ثبات آن کمک می‌کند.

تیغه‌ها برای قرار گیری در بهترین زاویه قابلیت پیچ و تاب دارند

با پیچ کردن تیغه‌ها به روتور آسیب‌ها در طوفان به حداقل می‌رسد.

بلندی برج این امکان را می‌دهد تا دسترسی به بادهای شدید و قوی بیشتر شود.

قابل استفاده در زمین‌های ناهموار و دور از ساحل بیشتر آن‌ها شروع خودکار دارند.

معایب توربین افقی

کارکرد سخت در نزدیک سطح زمین

سختی درحمل و نقل

مشکل در نصب و راه‌اندازی

در مجاورت رادار تحت تأثیر قرار می‌گیرد

تعمیر و نگه داری آن سخت است

آلودگی صوتی توربین‌های بادی

کسانی که در محل‌های نزدیک به توربین‌های بادی سکونت دارند، همیشه از صدای مخصوص چرخش پره‌ها و صدای آزار دهنده چرخ دنده توربین‌ها و ژنراتورها، که آرامش آن‌ها را برهم می‌زند، گلایه می‌کنند. توربین‌های بادی در سال‌های اخیر بسیار کم سر و صداتر از نمونه‌های قدیمی تر هستند. اکنون صدای پره توربین‌های بادی از فاصله بیش از ۲۰۰ متری قابل شنیدن نیست. مهندسین بر این باورند که توربین‌های بادی مدرن امروزی دیگر پر سر و صدا و آزار دهنده نیستند.

توربین‌های بادی در ایران

در سال ۲۰۰۴ میلادی تنها ۲۵ مگاوات از ۳۳٫۰۰۰ مگاوات برق تولید شده در ایران با استفاده از انرژی بادی تولید شده بود. در سال ۲۰۰۶ میلادی سهم برق تولید شده در ایران با استفاده از انرژی بادی ۴۵ مگاوات بود (رتبه سی ام در دنیا) که به نسبت سال ۲۰۰۵ رشد چهل درصدی را نشان می‌داد. در سال ۲۰۰۸ میلادی نیروگاه بادی منجیل(در استان گیلان) و بینالود (در استان خراسان رضوی)، ظرفیت ۸۲ مگاوات برق را داشته‌اند. ظرفیت برق بادی در ایران در سال ۲۰۰۹ میلادی ۱۳۰ مگاوات ساعت بوده‌است.

توربین‌های بادی کوچک

توربین‌های بادی کوچک بیشتر در قایق‌ها مورد استفاده قرار می‌گیرند و ممکن است تنها حدود ۵۰ وات توان داشته باشند. آزمایشگاه ملی انرژی‌های تجدیدپذیر وزارت انرژی آمریکا، توربین‌های بادی با توان کمتر از ۱۰۰ کیلووات را توربین بادی کوچک تعریف می‌کند. در این توربین‌ها، معمولاً ژنراتور به‌صورت مستقیم (بدون جعبه‌دنده) به روتور متصل شده و خروجی جریان مستقیم ایجاد می‌کند. همچنین برای تعیین جهت باد، معمولاً از یک بادنما استفاده می‌کنند.

رکوردها

بیشترین توان

توربین مدل E-۱۲۶ شرکت آلمانی انرکون با توان نامی ۷٫۵۸ مگاوات، بزرگ‌ترین توربین بادی جهان از نظر توان تولیدی است.^[۱۸] ارتفاع کلی این توربین، ۱۹۸ متر و قطر پره‌های آن ۱۲۶ متر است.

شرکت‌های مختلفی در حال کار بر روی توربین بادی با توان ۱۰ مگاوات هستند، ولی هنوز چنین توربین بادی ساخته نشده‌است.

بزرگ‌ترین مساحت جاروب‌شده

بلندترین پره‌ها و در نتیجه بیشترین مساحت جاروب‌شده مربوط به توربین باد ۴٫۵ مگاواتی است که در ساراگوسای اسپانیا نصب شده‌است. قطر پره‌های این توربین باد، ۱۲۸ متر است.

بلندترین

بلندترین توربین بادی جهان، توربین بادی است که در لاسو، در ایالت براندنبورگ آلمان نصب شده‌است. محور این توربین در ارتفاع ۱۶۰ متری از سطح زمین قرار گرفته و نوک پره‌های آن تا ارتفاع ۲۰۵ متر می‌رسند.^[۲۰] این توربین، تنها توربین بادی جهان است که بیش از ۲۰۰ متر ارتفاع دارد.

بزرگ‌ترین توربین بادی با محور عمودی

توربین Éole در یک نیروگاه بادی در کِبک کانادا بزرگ‌ترین توربین بادی با محور عمودی در دنیا است. این توربین بادی، ۱۱۰ متر ارتفاع و ۳٫۸ مگاوات توان دارد.

توربین بادی انرکون E-۱۲۶، بیشترین توان تولید برق

توربین بادی لاسو، بلندترین توربین باد دنیا

توربین بادی Éole در کِبک کانادا، بزرگ‌ترین توربین باد با محور عمودی

مزارع بادی و محیط زیست

هر چند نیروی باد یک منبع انرژی سالم و غیر آلاینده محیط زیست به شمار می‌رود، اما احداث یک مزرعه می‌تواند لطمه شدیدی به محیط زیست وارد کند. مثلاً برای عملیات پی ریزی و استقرار برجک‌های پایه توربین‌های بادی باید گودال‌هایی به عمق ۵۰ متر حفر شود. اگر منطقه مورد نظر پوشیده از تخته سنگ‌های عظیم باشد، در آن صورت برای تسطیح زمین و متلاشی کردن سنگ‌ها از دینامیت هم استفاده می‌شود. بعضی وقت‌ها حفر کردن گودال‌هایی چنین عمیق در دل زمین، در شرایط اکوسیستم منطقه به شدت تأثیر می‌گذارد و گونه‌های گیاهی که در آن ناحیه از این به بعد رشد می‌کنند کاملاً متفاومت از گونه‌های گیاهی خواهند بود که پیش از احداث این تأسیسات در منطقه رشد می‌کردند. هم چنین احداث جاده به منظور دسترسی به محل توربین‌های بادی موجب نابودی بسیاری از زیستگاه‌های حیات وحش می‌شود. مثلاً در یورکشایر انگلستان، زیستگاه‌های باتلاقی که گونه‌های بسیار نادری از انواع جانداران را در خود جای داده‌اند، به واسطه احداث توربین‌های بادی این منطقه، در خطر نابودی قرار گرفته‌اند.

دانلود فایل PDF

Save