توربینهای بادی

انرژی باد نظیر سایر منابع انرژی تجدید پذیر، بطور گسترده ولی پراكنده در دسترس می‌باشد. تابش نامساوی خورشید در عرض‌های مختلف جغرافیایی به سطح ناهموار زمین باعث تغییر دما و فشار شده و در نتیجه باد ایجاد می‌شود. به علاوه 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 دائمی ندارد.
از انرژی های بادی جهت تولید الكتریسیته و نیز پمپاژ آب از چاهها و رودخانه ها، آرد كردن غلات، كوبیدن گندم، گرمایش خانه و مواردی نظیر اینها می توان استفاده نمود. استفاده از انرژی بادی در توربین های بادی كه به منظور تولید الكتریسته بكار گرفته می شوند از نوع توربین های سریع محور افقی می باشند. هزینه ساخت یك توربین بادی با قطر مشخص، در صورت افزایش تعداد پره ها زیاد می شود.
●توربینهای بادی چگونه كار می كنند ؟
توربین های بادی انرژی جنبشی باد را به توان مكانیكی تبدیل می نمایند و این توان مكانیكی از طریق شفت به ژنراتور انتقال پیدا كرده و در نهایت انرژی الكتریكی تولید می شود. توربین های بادی بر اساس یك اصل ساده كار می كنند. انرژی باد دو یا سه پره ای را كه بدور روتور توربین بادی قرار گرفته اند را بچرخش در می آورد. روتور به یك شفت مركزی متصل می باشد كه با چرخش آن ژنراتور نیز به چرخش در آمده و الكتریسیته تولید می شود.
توربین های بادی بر روی برج های بلندی نصب شده اند تا بیشترین انرژی ممكن را دریافت كنند بلندی این برج ها به ۳۰ تا ۴۰ متر بالاتر از سطح زمین می رسند. توربین های بادی در باد هایی با سرعت كم یا زیاد و در طوفان ها كاملا مفید می باشند
همچنین می توانید برای درك بهتر چگونكی عملكرد یك توربین بادی به انیمیشنی كه به همین منظور تهیه شده توجه كنید تا با چگونگی چرخش پره ها٬ شفت و انتقال نیروی مكانیكی به ژنراتور و در كل نحوه عملكرد یك توربین بادی آشنا شوید.
●توربینهای بادی مدرن به دو شاخه اصلی می‌شوند :
۱- توربینهای با محور افقی (كه در شكل زیر نمونه ای از این نوع توربین ها را مشاهده می كنید)
۲- توربینهای با محور عمودی .
می‌توان از توربینهای بادی با كاركردهای مستقل استفاده نمود، و یا می‌توان آنها را به یك ” شبكه قدرت تسهیلاتی “ وصل كرد یا حتی می‌توان با یك سیستم سلول خورشیدی یا فتوولتائیك تركیب كرد. عموماً از توربینهای مستقل برای پمپاژ آب یا ارتباطات استفاده می‌كنند ، هرچند كه در مناطق بادخیز مالكین خانه‌ها و كشاورزان نیز می‌توانند از توربینها برای تولید برق استفاده نمایند مقیاس كاربردی انرژی باد، معمولا ً‌تعداد زیادی توربین را نزدیك به یكدیگر می‌سازند كه بدین ترتیب یك مزرعه بادگیر را تشكیل می‌دهند.
●داخل توربین بادی به چه صورت می باشد:
۱- باد سنج (Anemometer): این وسیله سرعت باد را اندازه گرفته و اطلاعات حاصل از آنرا به كنترل كننده ها انتقال می دهد.
۲- پره ها (Blades) : بیشتر توربین ها دارای دو یا سه پره می باشند. وزش باد بر روی پره ها باعث بلند كردن و چرخش پره ها می شود.
۳- ترمز (Brake) : از این وسیله برای توقف روتور در مواقع اضطراری استفاده می شود. عمل ترمز كردن می تواند بصورت مكانیكی ٬ الكتریكی یا هیدرولیكی انجام گیرد.
۴- كنترولر (Controller) : كنترولر ها وقتی كه سرعت باد به ۸ تا ۱۶ mph میرسد ما شین را٬ راه اندازی می كنند و وقتی سرعت از ۶۵ mph بیشتر می شود دستور خاموش شدن ماشین را می دهند. این عمل از آن جهت صورت میگیرد كه توربین ها قادر نیستند زمانی كه سرعت باد به ۶۵ mph می رسد حركت كنند زیرا ژنراتور به سرعت به حرارت بسیار بالایی خواهد رسید.
۵- گیربكس (Gear box) : چرخ دنده ها به شفت سرعت پایین متصل هستند و آنها از طرف دیگر همانطور كه در شكل مشخص شده به شفت با سرعت بالا متصل می باشند و افزایش سرعت چرخش از ۳۰ تا ۶۰ rpm به سرعتی حدود ۱۲۰۰ تا ۱۵۰۰ rpm را ایجاد می كنند. این افزایش سرعت برای تولید برق توسط ژنراتور الزامیست. هزینه ساخت گیربكس ها بالاست درضمن گیر بكس ها بسیار سنگین هستند. مهندسان در حال انجام تحقیقات گسترده ای می باشند تا درایو های مستقیمی كشف نماید و ژنراتورها را با سرعت كمتری به چرخش درآورند تا نیازی به گیربكس نداشته باشند.
۶- ژنراتور (Generator) : كه وظیفه آن تولید برق متناوب می باشد.
۷- شفت با سرعت بالا (High-speed shaft) : كه وظیفه آن به حركت در اوردن ژنراتور می باشد.
۸- شفت با سرعت پایین (Low-speed shaft) : رتور حول این محور چرخیده و سرعت چرخش آن ۳۰ تا ۶۰ دور در دقیقه می باشد.
۹- روتور (Rotor) : بال ها و هاب به روتور متصل هستند.
۱۰- برج (Tower) : برج ها از فولاد هایی كه به شكل لوله درآمده اند ساخته می شوند. توربین هایی كه بر روی برج هایی با ارتفاع بیشتر نصب شده اند انرژی بیشتری دریافت می كنند.
۱۱- جهت باد (Wind direction) : توربین هایی كه از این فن آوری استفاده می كنند در خلاف جهت باد نیز كار می كنند در حالی كه توربین های معمولی فقط جهت وزش باد به پره های آن باید از روبرو باشد.
۱۲- باد نما (Wind vane) : وسیله ای است كه جهت وزش باد را اندازه گیری می كند و كمك می كند تا جهت توربین نسبت به باد در وضعیت مناسبی قرار داشته باشد.
۱۳- درایو انحراف (Yaw drive) : وسیله ایست كه وضعیت توربین را هنگامیكه باد در خلاف جهت می وزد كنترول می كند و زمانی استفاده می شود كه قرار است روتور در مقابل وزش باد از روبرو قرار گیرد اما زمانی كه باد در جهت توربین می وزد نیازی به استفاده از این وسیله نمی باشد.
۱۴- موتور انحراف (Yaw motor) : برای به حركت در آوردن درایو انحراف مورد استفاده قرار می گیرد.

منبع : حامد منصف