توربین و نیروگاه بادی

  • از
تصویر توربین و نیروگاه بادی

توربین بادی وسیله ای است که انرژی جنبشی باد را به انرژی الکتریکی تبدیل میکند.

توربین های بادی در طیف گسترده ای از انواع محور عمودی و افقی تولید می شوند. کوچکترین توربین ها برای برنامه های کاربردی مانند شارژ باتری، نیروی کمکی برای قایق ها یا کاروان ها و یا استفاده از نشانه های هشدار ترافیکی استفاده می شود. توربین های کوچکتر می توانند برای کمک به منبع تغذیه داخلی استفاده شوند. آرایه های توربین های بزرگ که به عنوان مزارع باد شناخته می شوند، تبدیل به منبع مهمی از انرژی های تجدید پذیر متناوب شده اند و توسط بسیاری از کشورها به عنوان بخشی از یک استراتژی برای کاهش وابستگی به سوخت های فسیلی مورد استفاده قرار می گیرد. نشان داده شده است که باد به عنوان یک منبع انرژی، پایین ترین تاثیرات گلخانه ای، حداقل مصرف آب و مطلوبترین اثرات اجتماعی را در مقایسه با آب، زمین گرمایی ، ذغال سنگ و گاز دارد.

یک مزرعه بادی گروهی از توربین های بادی است که در همان محل برای تولید برق مورد استفاده قرار گرفته است. یک مزرعه بادی بزرگ ممکن است از چندصد توربین جداگانه تشکیل شده باشد و یک منطقه گسترده متشکل از صدها مایل مربع را پوشش دهد، اما زمین بین توربین ها ممکن است برای اهداف کشاورزی استفاده شود . مزرعه بادی همینطور می تواند در ساحل قرار داشته باشد.

بسیاری از بزرگترین مزارع بادی دریایی عملیاتی در چین، هند و ایالات متحده واقع شده اند. به عنوان مثال بزرگترین نیروگاه باد در جهان پارک بادیهی گانسو در چین است که ظرفیت بیش از 6000 مگاوات در سال 2012 را با هدف 20000 مگاوات در سال 2020 دارد.

آیا می دانید اولین آسیاب های بادی مربوط به کجاست؟

READ  مراقبه کنشگر

احتمالا انرژی باد برای اولین بار در ایران حدود 500-900 سال قبل از میلاد استفاده شده است. چرخ بادی اسکندریه یکی از اولین نمونه های ضبط شده از انرژی باد است که یک ماشین را درتاریخ ثبت میکند. با این حال اولین نیروگاه های شناخته شده کاربردی باد در استان سیستان واقع در شرق ایران از قرن هفتم ساخته شده است. این آسیاب های بادی عمودی محور بودند که شفت های بلند عمودی با تیغه مستطیل شکل داشتند. این شفت های ساخته شده از شش تا دوازده بادگیر در حصیر نی یا مواد پارچه ای پوشیده شده بودند. این آسیاب های بادی برای خرد کردن دانه ها یا آب بندی استفاده می شد و در صنایع غلات و نیشکر کاربرد داشت.

برای حفاظت از جرم باید مقدار هوای ورودی و خروجی از توربین برابر باشد. بر طبق این قانون که به قانون بتز مشهور است حداکثر استخراج قابل دستیابی نیروی باد توسط توربین بادی برابر 27/16 یا 3/59% از کل انرژی جنبشی از جریان هواست.

بنابراین حداکثر توان خروجی یک ماشین بادی 27/16 انرژی جنبشی هوا از طریق مساحت دیسک موثر دستگاه است. لذا اگر محدوده موثر دیسک A و سرعت باد v باشد حداکثر توان خروجی P خواهد بود.

P= 16*1/27*2 ρv3A = 8/27 ρv3A

ρ دراینجا چگالی هواست.

از آنجا که باد آزاد است بهره وری باد به روتر ( از جمله اصطکاک کشیدن تیغه روتر ) یکی از جنبه هایی است که بر قیمت نهایی انرژی باد تاثیر می گذارد. ناکارایی های دیگر از جمله زیان های گیربکس، خسارت ژنراتور و مبدل باعث کاهش قدرت ارائه شده توسط توربین بادی می شود. طرح های توربین عمودی دارای راندمان پایین تر نسبت به طرح های افقی استاندارد هستند.

READ  فرهنگسرا و ضرورت توسعه

توربین های بادی مدرن به دو دسته اساسی تقسیم می شوند: انواع محور افقی و محور عمودی .

توربین های با محور افقی معمولا دو یا سه تیغه دارند. توربین های بادی را می توان بر روی زمین یا دریا در آبهای اقیانوس های بزرگ ، دریاها و دریاچه ها ساخت.

مقیاس سودمندی توربین ها از 100 کیلووات تا چند مگاوات است. توربینهای بادی دریایی بزرگتر هستند و می توانند قدرت بیشتری تولید کنند و چالش های حمل و نقل در زمینه تاسیسات بادی زمینی را ندارند ، چرا که اجزاء بزرگ را می توان در کشتی به جای جاده ها حمل کرد.

توربین های کوچک که کمتر از 100 کیلووات هستند برای خانه ها، ارتباطات مخابراتی ماهواره ای و یا پمپاژ آب استفاده می شوند. توربین های کوچک گاهی اوقات در ارتباط با ژنراتورهای دیزلی ، باتری ها و سیستم های فتوولتائیک استفاده می شوند . این سیستم ها، سیستم های ترکیبی بادی نامیده می شوند. و معمولا در مکان های دوردست جایی که امکان اتصال به شبکه انرژی وجود ندارد جهت ایجاد بهره وری بکار می روند .

سرعت باد باعث می شود که تیغه روتر ( بین 10 تا 25 دور در دقیقه ) منبع انرژی مکانیکی باشد. سپس روتر به یک ژنراتور متصل می شود که انرژی مکانیکی را به برق تبدیل می کند. هر توربین با توجه به قدرت ماشین از یک استوانه بین 20 تا 100 متر تشکیل شده است.

قدرت توربین های مدرن بیش از 3 مگاوات بر روی زمین است. توربین های بادی برای سرعت باد بین 14 تا 90 کیلومتر در ساعت طراحی شده اند. در سرعت بالاتر از آن یک مکانیزم ترمز به طور خودکار برای ایمنی تجهیزات و به حداقل رساندن سایش فعال می شود. توربین های بادی مدرن قدرت اسمی خود را در حدود 50 کیلومتر در ساعت عرضه می کنند.

READ  سعدی استاد سخن

ساخت یک مزرعه بادی یک پروژه بزرگ است که نیازمند تیم های متخصص برای رسیدگی به جنبه های بسیاری از پروژه می باشد و اجرای آن نیاز به مفهوم برنامه ریزی خواهد داشت.

از انتخاب محل مناسب تا ارزیابی خطرات برای دستیابی به مجوز، برنامه های زیادی برای ساخت این نوع خاص از ژنراتور انرژی وجود دارد.

اول، اطمینان حاصل کنید که یک مکان را انتخاب کرده باشید که منابع باد کافی دارد.

با توجه به نظر انجمن انرژی بادی آمریکا، بهترین مکان برای مزارع بادی تجاری، جایی با سرعت 13 مایل در ساعت (6 متر در ثانیه ) می باشد.

نقشه های ویژه باد می توانند به شما برای شناسایی یک منطقه با منابع باد مناسب کمک کنند. اما شما همینطور می توانید از ابزاری به نام آنومومتر برای اندازه گیری انرژی باد استفاده کنید .

علاوه بر این، شما باید نگرانی های خاصی از محل هدف، نظیر دسترسی به جاده، اثرات سرو صدای بالقوه، سایه های درخشان تیغه ها و مسائل فرهنگی را مورد توجه قرار دهید.

دیدگاهتان را بنویسید

نشانی ایمیل شما منتشر نخواهد شد.