معرفی انواع برج و توربین بادی

انرژی بادی چیست؟

انرژی باد نیرو محرکه خوبی است، اگر منبع انرژی در یک توده هوای در حال حرکت موجود باشد. در گذشته از ماشین آلات ساده بادی برای آسیاب دانه‌ها استفاده می‌شد و امروزه از باد برای تولید برق استفاده می‌شود.

باد یک منبع انرژی‌ای است که با افزایش سرعت، قدرت باد نیز افزایش می‌یابد. آن به معنی این است که بالا بودن سرعت باد برای ما بسیار مهم است و راه حل این ماجرا این است که برج باید بلند باشد.

صرف نظر از توربین یا نوع برج، بالا بردن ارتفاع برج، قابل اعتمادترین راه برای افزایش کارایی در یک ژنراتور بادی است و اشتباه رایج این است که توربین بادی در برج‌های کوتاه نصب شود. منطقه جغرافیایی یک توربین بادی مهم‌ترین عامل (بعد از منابع باد) که تولید انرژی را تعیین می‌کند، می‌باشد.

قضیه‌ی Betz (آلبرت بتز فیزیکدان آلمانی) بیان می‌کند که می‌توان تنها ۶۰ درصد از انرژی حاصل از باد را قبل از اینکه سرعتشان کم شود و در واقع عملکردشان کاهش یابد داشته باشیم. در دنیای واقعی دستگاه‌هایی که به خوبی طراحی شده‌اند می‌توانند تقریباً به نیمی از این مقدار برسند.

توربین‌ها را می‌توان به نسبت جهت‌گیری، راستا، حالت تولید و سایر ویژگی‌ها به دو دسته تقسیم‌بندی کرد:

۱. توربین‌های بادی محور افقی (HAWT):

معمول‌ترین و مؤثرترین نوع جهت‌یابی به شمار می‌روند. ویژگی روتور‌های توربین‌های محور افقی بسیار شبیه ملخ هواپیما می‌باشد. جریان هوا روی مقطع آیرودینامیکی شکل پره‌ها حرکت می‌کند و نیروی لیفت را به وجود آورده که باعث چرخش روتور می‌گردد.


توربین‌های بادی محور افقی (HAWT)

۲. توربین‌های بادی محور‌های عمودی (VAWT):

به دو نوع Savnoius و Darrieus تقسیم بندی می‌شود.

 

توربین‌های بادی محور‌های عمودی (VAWT)

توربین Savnoius مانند یک چرخ آب با نیروی درگ کار می‌کند در حالی که Darrieus از تیغه‌هایی مشابه توربین‌های محور افقی استفاده می‌کند. توربین‌های محور عمودی بسیار نزدیک به زمین قرار می‌گیرند که از مزیت‌های آن قرار دادن تجهیزات سنگین آن از جمله گیربکس و ژنراتور نزدیک به سطح زمین می‌باشد، هر چند که شدت باد در سطح زمین کمتر است و در نتیجه برق کمتری تولید خواهد نمود. از دیگر مزایای این نوع توربین‌ها می‌توان به نیاز نداشتن سیستم یاو اشاره کرد چراکه این نوع توربین ها، باد را از هر جهت مهار می‌کنند و این مزیت برتری بسیاری نسبت به کمبود‌های آن دارد. از کمبود‌های آن می‌توان به این مورد اشاره نمود که این نوع توربین‌ها به طور خودکار مانند توربین‌های محور افقی شروع به کار نمی‌کنند.


توربین‌های Darrieus

طراحی باد‌های مخالف (باد‌هایی که قبل از رسیدن به برج به توربین‌ها می‌خورند) و باد‌های موافق (باد‌هایی که قبل از برخورد به توربین به برج می‌خورند) بسیار مفید خواهد بود.

 

 

اکثر توربین‌هایی که در مقیاس خانگی هستند از ژنراتور آهنربای دائمی (PMG) استفاده می‌کنند. این ژنراتور معمولاً حلقه‌های ثابتی از سیم‌های مسی و آهنربا‌های گردانی دارد که از آن‌ها عبور می‌کند. بعضی از دستگاه‌های قدیمی از دینام نواحی بادخیز استفاده می‌کنند که از مقدار کمی از انرژی باد برای ایجاد الکترومغناطیسی بخش گردان دینام استفاده می‌کند. موتور‌ها یا ژنراتور‌های القایی از موتور‌های القاکننده‌ی معمولی استفاده می‌کنند، اما باد آن‌ها را بیشتر از حد معمول می‌چرخاند که باعث می‌شود به‌جای استفاده از برق بالعکس برق تولید کنند.

انواع برج‌هایی که توربین‌های بادی روی آن نصب می‌شود:

۱. برج Freestanding

۲. برج Tilt-up

۳. برج Fixed-guyed

این سه نوع برج به طورکلی برای دستگاه‌های بادی-برقی در نواحی مسکونی بکار می‌رود.

برج‌های Freestanding ساده و گران‌ترین نوع این برج‌ها هستند، البته می‌توان آن‌ها را در نواحی بسیار نزدیک به هم نصب کرد و شاید امن‌ترین نوع نصب، حفظ و نگهداری هم به همین طریق باشد.

برج‌های Tilt-up امکان تعمیر و نگهداری بر روی زمین را فراهم می‌کند، اما برای نصب و استفاده نیاز به ناحیه بسیار بزرگی دارد.

برج‌های Fixed-guyed دارای انواع قطبی و شبکه‌ای است که شیب ندارند و باید برای تعمیر و نصب از آن‌ها بالا کشید. این نوع برج‌ها کمترین هزینه را دارند و برای نصب به مقدار متوسطی از یک منطقه نیاز دارند.

سیستم الکتریکی-بادی یک منطقه خیلی فراتر از یک ژنراتور بادی و یا برج است. به عوامل دیگری مثل انتقال از طریق سیم‌کشی، کنترل‌های برقی، باطری‌هایی که مقدار ذخیره یا پشتیبانی آن‌ها مناسب باشد، تبدیل DC به AC خانگی یا شبکه به‌هم‌پیوسته و همچنین اندازه‌گیری، محافظت از جریان‌های زیاد و سایر مؤلفه‌های برقی استاندارد نیاز است. تمامی مؤلفه‌های مناسب می‌باید برای تطابق و عملکرد بهتر بکار گرفته شوند، برای این کار به دستگاهی نیاز است تا از باد برق تولید کند.

چرا از انرژی بادی استفاده می‌کنیم؟

دلایل انتخاب مردم از انرژی بادی مختلف می‌باشد، ولی انگیزه بیشتر آن‌ها به دلیل زیست محیطی، مالی، استقلال، قابلیت اطمینان و اجتماعی است. انرژی که انتخاب می‌کنیم تاثیر بسیار زیادی بر محیط فیزیکی خودمان دارد. درگذشته بیشتر تولید برق بوسیله ذغال سنگ تولید می‌شد. این روش تولید و سوزاندن زغال سنگ، مضرات زیادی بر روی زمین، آب و هوا، سلامت کارگران و ساکنان نزدیک دارد. دیگر منابع تولید برق از طریق گاز طبیعی و انرژی هسته ای، که هر دو آسیب‌های زیست محیطی و خطر در زمان استخراج و استفاده را دارند.


تمام تلاش‌های که برای تولید انرژی باد (و همچنین دیگر انرژی‌های تجدیدپذیر) می‌شود تاثیر خوبی خواهد داشت، اگر به خوبی طراحی شده و اجرا شوند.

انرژی منجسم در سیستم‌های باد الکتریکی وجود دارد، مزیت اول این است که سوخت رایگان است و روزانه رخ می‌دهد، و اثرات آن بر محیط زیست ناچیز است. سیستم باد برقی نیز می‌تواند سود مالی خوبی داشته باشد و این بستگی به موقعیت دارد.

بعضی از مالکان دستگاه‌های برقی-بادی قبل از هر چیز به اعتماد نیاز دارند. این دستگاه‌ها، علی‌الخصوص دستگاه‌های مرکب با آرایه‌های برقی-خورشیدی و باطری، مقدار قابل قبولی برق تولید می‌کنند که در بسیاری از موارد قابل‌اطمینان‌تر از شرکت‌های برق هستند. در سطح شخصی با این کار مردم می‌توانند با شرایط پزشکی، کار‌هایی با حجم بالا و نهاد‌های خدمات عمومی در مواقع سیل و وقفه در کار شرکت‌های خدماتی بکار خود ادامه دهند. اگر بخواهیم به این قضیه از زاویه دیگری نگاه کنیم دستگاه‌های بادی-برقی وابسته به شبکه به پایداری شبکه‌های برق عمومی کمک می‌کند و نه تن‌ها باعث تأمین برق مالکان می‌شود بلکه منابع خود را با همسایگان از طریق همین شبکه به اشتراک می‌گذارد. حداقل اینکه بسیاری از مردم از برق بادی استفاده می‌کنند.

 

منبع : ایکهربا