توربین های بادی

می دانیم که باد یکی از انرژی های تجدیدپذیر است که به صورت وسیعی در دسترس انسان هاست. در این مقاله می خواهیم شما را با توربین های بادی آشنا کنیم، یکی از وسایلی که با آن می توان از انرژی باد استفاده کرد، توربین بادی است. بهتر است ابتدا با باد و نحوه به وجود آمدن آن در زمین آشنا شویم.

تابش نامساوی خورشید در عرض‌های مختلف جغرافیایی، به سطح ناهموار زمین باعث تغییر دما و فشار در جاهای مختلف زمین می شود و این اختلاف دما و فشار باد را به وجود می آورد.

هم چنین اتمسفر كره زمین به دلیل چرخش، گرما را از مناطق گرمسیری به مناطق قطبی انتقال می‌دهد كه باعث ایجاد باد می‌شود. انرژی باد طبیعتی نوسانی و متناوب داشته و وزش دابمی ندارد.

به طور کلی توربین های بادی به سه دسته تقسیم می شوند :

توربین های بزرگ (مگاواتی) برای تأمین برق به منظور اتصال و تزریق به شبکه انتقال برق مورد استفاده قرار می گیرند. این توربین ها خود به دو دسته تقسیم بندی می شوند .

مستقر در خشکی یا زمین (On-shore)

مستقر در دریا (Off-shore)

در یک تقسیم بندی دیگر توربین های بادی به دو دسته تقسیم می شوند:

چون راندمان توربین محور افقی بیشتر است این نوع توربین بیشتر مورد استفاده قرار می گیرد.

توربین های بادی محور افقی

توربین‌های بادی با محور عمودی (نظیر ساوینوس، داریوس، صفحه‌ای و کاسه‌ای… ) از  2 بخش اصلی تشکیل شده‌اند. یک میله اصلی که رو به باد قرار می‌گیرد و میله‌های عمودی دیگری که عمود بر جهت باد کار گذاشته می‌شوند. این توربین به کمک قطعات گوناگونی که در خود دارد، باد را در خود جمع کرده و باعث چرخش محور اصلی می‌گردد. ساخت این توربین بسیار ساده است ولی بازده پایینی دارد.

در این نوع توربین ها یک طرف توربین باد را بیشتر از طرف دیگر جذب می‌کند که باعث می‌شود سیستم لنگر پیدا کرده و بچرخد. نتیجه این نوع طراحی این است که سرعت چرخش سیستم دقیقاً با سرعت باد برابر بوده بنابراین این نوع توربین در مناطقی که سرعت باد کم  است، چندان کارآمد نیست. اما یکی از مزایای آن این است که کارایی سیستم به جهت وزش باد بستگی ندارد.

توربین های بادی با محور چرخشی افقی

این نوع توربین‌ها نسبت به مدل با محور عمودی رایج‌تر می‌باشد، توربین‌های باید با محور افقی پیچیده‌تر و گران‌تر از نوع قبلی هستند و ساخت آن ها هم مشکل‌تر است ولی راندمان بسیار بالایی دارند. در همه سرعت‌ها حتی سرعت‌های پایین باد هم کار می کنند و در انواع پیشرفته‌تر می‌توان جهت آن ها را با جهت وزش باد تنظیم کرد.

نمای ظاهری این توربین ها 3 یا در مواردی 2 پره است که روی یک پایه بلند نصب شده‌اند. این پره‌ها همواره در جهت وزش باد قرار می‌گیرند.

این توربین‌ها چگونه کار می‌کنند؟

مراحل کار یک توربین کاملاً برعکس مراحل کار یک پنکه است. در پنکه انرژی الکتریسیته به انرژی مکانیکی تبدیل شده و باعث چرخیدن پره می‌شود.

در توربین‌ها، چرخش پره‌ها انرژی جنبشی باد را به انرژی مکانیکی تبدیل کرده، سپس به الکتریسیته تبدیل می‌شود. باد به پره‌ها برخورد می‌کند و آن ها را می‌چرخاند. چرخش پره‌ها باعث چرخش محور اصلی می‌شود که این محور نیز به یک ژنراتور برق متصل است. بدین ترتیب ژنراتور برق متناوب تولید می‌کند.

امروزه توربین‌های باید عمودی می توانند بین 5 تا 6500 کیلووات برق تولید کنند. یک توربین بادی مستقل با سایز کوچک می‌تواند مصرف یک خانه یا انرژی مورد نیاز برای پمپ کردن آب از چاه را تامین کند، ولی توربین‌های سایز بزرگ تر برای تولید برق و تزریق آن به شبکه سراسری مورد استفاده قرار می‌گیرند.

مرکز یادگیری سایت تبیان - تهیه و تنظیم: فاطمه گودرزی