توربین بادی، انواع و منفعت
توربین بادی چه منفعتی برای ما دارد؟
- بهره وری از انرژی طبیعی
- به کار گیری انرژی همیشگی
- حفظ محیط زیست
توربین بادی چیست؟
توربین بادی وسیله ای است که انرژی جنبشی باد را به انرژی الکتریکی تبدیل می کند.
شکل های مختلف توربین بادی
توربین های بادی در طیف وسیعی از اندازه ها ، با محورهای افقی یا عمودی تولید می شوند. تخمین زده می شود که صدها هزار توربین بزرگ ، در تاسیساتی که تحت عنوان مزارع بادی شناخته می شوند ، اکنون بیش از 650 گیگاوات برق تولید می کنند که سالانه 60 گیگاوات برق به آن اضافه می شود. آنها منبع فزاینده ای از انرژی های تجدیدپذیر متناوب هستند و در بسیاری از کشورها برای کاهش هزینه های انرژی و کاهش وابستگی به سوخت های فسیلی استفاده می شوند. یک مطالعه ادعا کرد که تا سال 2009 ، باد "کمترین میزان انتشار گازهای گلخانه ای نسبی ، کمترین نیاز به مصرف آب و مطلوب ترین تأثیرات اجتماعی" را در مقایسه با فتوولتائیک ، آب ، زمین گرمایی ، زغال سنگ و گاز داشت.
توربین های بادی کوچکتر برای کاربردهایی مانند شارژ باتری برای نیروی کمکی قایق ها یا کاروان ها و برای روشن کردن علائم هشدار دهنده ترافیک استفاده می شود. توربین های بزرگتر می توانند به منبع تغذیه داخلی کمک کنند ، در حالی که برق بلااستفاده را از طریق برق به منبع تأمین کننده می فروشند
توربین های بادی بر اساس یک اصل ساده کار می کنند
به جای استفاده از برق برای تولید باد - مانند فن - توربین های بادی از باد برای تولید برق استفاده می کنند. باد پره های پروانه مانند یک توربین را به دور یک روتور می چرخاند ، که یک ژنراتور را می چرخاند و باعث ایجاد برق می شود.
باد شکلی از انرژی خورشیدی است که از ترکیب سه رویداد همزمان ایجاد می شود:
- خورشید بطور ناموزون جو را گرم می کند
- بی نظمی های سطح زمین
- چرخش زمین.
انواع توربین های بادی
اکثر توربین های بادی به دو نوع اصلی تقسیم می شوند:
- توربین های افقی-محور
- توربین های محور عمودی
توربین های بادی را می توان در خشکی یا فراساحل در آبهای بزرگ مانند اقیانوس ها و دریاچه ها ساخت. وزارت انرژی ایالات متحده در حال حاضر پروژه هایی را برای تسهیل استقرار بادهای دریایی در آبهای ایالات متحده تأمین می کند.
توربین بادی محور عمودی
توربین از نوع عمودی Twisted Savonius.
توربین های بادی محور عمودی (یا VAWT) محور روتور اصلی را به صورت عمودی قرار داده اند. یکی از مزایای این ترتیب این است که توربین برای م effectiveثر بودن نیازی به اشاره به سمت باد ندارد ، که این مزیتی است در مکانی که جهت باد بسیار متغیر است. همچنین هنگامی که توربین با یک ساختمان یکپارچه می شود ، مزیت محسوب می شود زیرا ذاتاً هدایت پذیری آن کمتر است. همچنین ، ژنراتور و گیربکس را می توان در نزدیکی زمین قرار داد ، با استفاده از یک حرکت مستقیم از مجموعه روتور به گیربکس زمینی ، دسترسی به تعمیر و نگهداری را بهبود بخشید. با این حال ، این طرح ها به طور متوسط ??در طول زمان انرژی بسیار کمتری تولید می کنند ، که یک اشکال بزرگ است.
طرح های توربین عمودی نسبت به طرح های افقی استاندارد کارایی بسیار کمتری دارند. معایب کلیدی عبارتند از سرعت چرخشی نسبتاً کم با گشتاور بیشتر و در نتیجه هزینه بیشتر قطار محرکه ، ضریب توان ذاتی پایین تر ، چرخش 360 درجه ای هواپیمای فویل در جریان باد در طول هر چرخه و در نتیجه بارگذاری بسیار پویا بر روی تیغه ، گشتاور ضربان دار ایجاد شده توسط برخی از طرح های روتور در قطار محرک و مشکل در مدلسازی دقیق جریان باد و در نتیجه چالش های تجزیه و تحلیل و طراحی روتور قبل از ساخت نمونه اولیه.
هنگامی که یک توربین بر روی پشت بام نصب می شود ، ساختمان عموماً باد را بر روی سقف هدایت می کند و این می تواند سرعت باد را در توربین دو برابر کند. اگر ارتفاع یک برج توربین روی پشت بام تقریباً 50 height ارتفاع ساختمان باشد ، برای حداکثر انرژی باد و حداقل تلاطم باد تقریباً مطلوب است. در حالی که سرعت باد در محیط ساخته شده به طور کلی بسیار کمتر از مناطق روستایی در معرض دید است ، سر و صدا ممکن است نگران کننده باشد و یک ساختار موجود ممکن است به اندازه کافی در برابر فشارهای اضافی مقاومت نکند.
توربین بادی محور افقی
توربین های بادی بزرگ سه محوره با محور افقی (HAWT) با تیغه ها به سمت باد برج ، اکثریت قریب به اتفاق نیروی باد را در جهان امروز تولید می کنند. این توربین ها دارای محور روتور و ژنراتور الکتریکی در بالای برج هستند و باید به سمت باد هدایت شوند. توربین های کوچک توسط یک پره بادی ساده نشان داده می شوند ، در حالی که توربین های بزرگ عموماً از سنسور باد همراه با سیستم خمیدگی استفاده می کنند. بیشتر آنها دارای گیربکس هستند که چرخش آهسته تیغه ها را به چرخشی سریعتر تبدیل می کند که برای حرکت دادن ژنراتور الکتریکی مناسب تر است. برخی از توربین ها از ژنراتور متفاوتی استفاده می کنند که برای کندتر کردن سرعت چرخش مناسب است. اینها نیازی به گیربکس ندارند و به آنها درایو مستقیم گفته می شود ، بدین معنی که آنها روتور را مستقیماً به ژنراتور و بدون گیربکس بین آنها متصل می کنند. در حالی که ژنراتورهای مجهز به آهنربای دائم به دلیل مواد کمیاب مورد نیاز ، گرانتر هستند ، این توربینهای بدون دنده گاهی اوقات بر ژنراتورهای گیربکس ترجیح داده می شوند ، زیرا "افزایش دهنده سرعت دنده را که مستعد بارگذاری گشتاور خستگی انباشته قابل توجه است ، از بین می برد. مسائل و هزینه های نگهداری. " همچنین مکانیزم شبه مستقیم درایو وجود دارد که مزایایی نسبت به مکانیسم محرک مستقیم آهنربای دائمی دارد.
منابع