توربین بادی چیست؟ روش کار و تولید برق در توربین بادی

%name توربین بادی چیست؟ روش کار و تولید برق در توربین بادی

معرفی انواع توربین بادی + مزایا و معایب توربین بادی

همه چیز درباره تورببن بادی

توربین بادی به طور کلی وسیله ای هست که انرژی زندان شده در باد را به انرژی الکتریکی تبدیل می کند و در انواع مختلفی ساخته می شود. در ادامه سمت دوستی کامل با توربین های بادی همراه ما باشید.

توربین بادی چیست؟

توربین بادی یکی از وسیله های پرکاربردی هست که توسط آن انرژی موجود در باد با کمک یک ژنراتور به انرژی الکتریکی تبدیل می شود. علاوه بر این توربین بادی با اهداف مختلفی مورد استفاده قرار می گیرد که نام های دیگری دارد. برای مانند پمپ بادی وسیله ای مشابه توربین هست که برای آسیاب گندم به کار می رود.

توربین بادی از سه اقبال اصلی یعنی برج (بخشی مستحکم و سازه ای بلند که سایر اجزا روی آن نصب می شوند)، تیغه ها و روتر (جزء دواری که تیغه ها به آن متصل شده و زمانه روشن بودن توربین با نیرو باد می چرخد) و پوشش محافظ (حاوی سیستم کنترل، گیربکس، ژنراتور و شفت ها) تشکیل می شود.

%name توربین بادی چیست؟ روش کار و تولید برق در توربین بادی

توربین بادی وسیله ای برای تبدیل انرژی جنبشی به الکتریکی

توربین بادی در دو نوع با محور افقی و محور عمودی ساخته می شود و با توجه به سایز آن کاربرد های متفاوتی دارد. برای مانند توربین بادی کوچک برای شارژ کردن باتری ها یا توان کمکی در قایق های بادبانی مورد استفاده قرار می گیرد.

اما توربین های بادی بزرگی که با چرخاندن ژنراتور برق تولید می کنند یک منبع تولید انرژی الکتریکی به شمار می روند و در بسیاری کشورها مورد استفاده قرار می گیرند. برای مانند یک مزرعه بادی در کشور آمریکا وجود دارد که توربین های بادی متوسطی دارد که هرکدام حدود ۷۰۰ کیلو وات توان تولید می کنند. این مقدار انرژی برای مصرف ۴۰۰ خانوار کافی‌ست و از یک راه سالم و کم هزینه ایجاد شده هست.

انواع توربین های بادی

پیش تر نیز اشاره شد که توربین ها به دو شکل مختلف ساخته می شوند. دسته اول آنهایی هستند که به دور محور افقی می چرخند و توربین های دیگری نیز وجود دارند با محور افقی چرخیده و زمینه طولانی تری دارند. همچنین این مدل امروزه نیز کاربرد بیشتری دارد اما توربین های که محور عمودی دارند نسبت به پرش باد احساساتی نبوده و به پایه های مرتفعی نیاز ندارند اگرچه در عمل کارایی کمتری دارند.

توربین های بادی با محور افقی یک روتور و ژنراتور الکتریکی در بالای برج دارند که باید هم راستا با باد قرار بگیرد و کاربرد زیادی در نیروگاه های بادی دارند. توربین های امروزی معمولا از سه پره تشکیل شده اند اما ممکن هست با دو یا حتی یک پره نیز ساخته شوند.

– معرفی میکروتوربین ها

%name توربین بادی چیست؟ روش کار و تولید برق در توربین بادی

میکروتوربین ها معمولا در حد ۵۰ وات توان دارند

نوعی از توربین های بادی هم وجود دارد که زیاد کوچک هستند و می توان از آنها بر روی سقف ساختمان، قایق های کوچک یا چراغ های راهنمایی و… استفاده کرد. این توربین ها می توانند حدود ۵۰ الی ۱۵۵۰ وات توان تولید کنند و در سطح گسترده ای به کار گرفته شوند.

بیشتر بخوانید:  تولید شانه تخم مرغ با نشاسته سیب زمینی

سازندگان این مدل تبلیغات زیادی در رابطه با تاثیر استفاده از میکروتوربین ها در کاهش هزینه ها و کمک به محیط زیست می کنند اما واقعیت این هست که استفاده از میکروتوربین ها تنها در مواردی که جایگاه مناسبی داشته باشند منفعت اقتصادی دارد و نصب آنها در بالای ساختمان های شهری که جریان وزش باد به دلیل تراکم سازه ها پریشان هست چندان منطقی به نظر نمی رسد.

اجزاء تشکیل دهنده توربین بادی

به طور کلی توربین های بادی با محور افقی که استفاده از آنها رایج هست از سه بخش اصلی روتور، ژنراتور و برج تشکیل شده هست که در ابتدای مقاله نیز با آن آشنا شدیم. اجزای تشکیل دهنده توربین به صورت جزئی تر نیز عبارتند از:

• بادسنج یا Anemometer

• پره های توربین یا Blades

• ترمز که می تواند به صورت مکانیکی، الکتریکی یا هیدرولیکی باشد.

کنترلر یا Controller

• گیربکس یا Gear box که یکی از اصلی ترین بخش های توربین بادی به شمار می رود

• ژنراتور یا Generator که وظیفه تولید برق را دارد

• شفت های پرسرعت یا High-speed shaft

• شفت های کم سرعت یا Low-speed shaft

• روتور یا Rotor

• برج یا Tower

• Wind direction که یک فناوری برای چرخش توربین در خلاف سمت باد به کار می رود

• بادنما یا Wind vane برای اندازه گیری سمت وزش باد و قرار دادن سمت توربین در وضعیتی مناسب

• درایو انحراف یا Yaw drive

• موتور انحراف یا Yaw motor

روش کار و تولید برق در توربین بادی

%name توربین بادی چیست؟ روش کار و تولید برق در توربین بادی

توربین بادی با چرخش پره ها برق تولید می کند

پره های بزرگی که در توربین های بادی وجود دارد منحنی شکل هستند و در زمانه گذشتن باد، ابتدا به تکان می کنند. هرچقدر طول پره ها بیشتر باشد، انرژی بیشتری نیز تولید می شود و سرعت باد هم تاثیر زیادی در میزان انرژی دارد.

بدین ترتیب می توان گفت میزان انرژی تولید شده توسط هر توربین بادی متغیر هست و اتصال چندی زیادی از آنها و ساخت یک مزرعه بادی برای تشکیل شبکه انرژی ملی هست که سبب ایجاد یک منبع پایدار و قابل اطمینان تر می شود.

به طور آسان توربین های بادی انرژی جنبشی موجود در باد را گرفته و به توان مکانیکی تبدیل می کنند. این توان به ژنراتور منتقل شده و در نهایت انرژی الکتریکی تولید می کند و بر اساس یک اصل آسان استوار هست.

معمولا توربین های بادی روی برج بلندی در ارتفاع نصب می شوند که بیشترین انرژی ممکن را دریافت کنند و پره های بزرگی که روی آنها وجود دارد سبب می شود یک نسیم ملایم هم سبب چرخش پره ها شود. با این حال توربین های بادی در ۱۴ درصد مواقع کار نمی کنند و در بقیه زمانه ها نیز حداکثر توان را تولید نمی کنند. این موضوع احتمالا در نگاه اول بی‌حالی به نظر برسد اما سبب شده هست که توربین ها برای تلاش با بهینه ترین سرعت در شرایط مختلف مناسب باشند.

بیشتر بخوانید:  کاشت و پرورش گیاه خرفه

علاوه بر این روش کار توربین های بادی به سبکی هست که انرژی را از باد دریافت کرده و مقداری از سرعت آن را کاهش می دهد. انرژی بادی به وفور یافت می شود و به طور رایگان در معرض عموم قرار دارد اما این موضوع ساخت مزرعه بادی را با مشکل مواجه می کند مگر اینکه در یک منطقه به تندی باد خیز قرار داشته باشد. البته برای حل این مشکل می توان دوری لازم میان توربین ها ایجاد کرد که انرژی باد به اندازه کافی به همه توربین ها رسیده و تولید انرژی به درستی و با صرفه انجام شود.

مزایای استفاده از توربین بادی

استفاده از توربین های بادی مزایای بسیاری دارد چرا که بر خلاف انرژی های تولید شده از سوخت های فسیلی همچون زغال سنگ پاک و طبیعی به شمار می رود. همچنین توربین های بادی سبب آلودگی از راه گاز کربن دی اکسید و گرمایش زمین و تولید باران های اسیدی هم نمی شود.

انرژی بادی به صرفه هست به طوری که یک بار در ابتدا هزینه تامین تجهیزات و نصب و… وجود دارد و پس از آن برای دوران ای حدودا بیست و پنج ساله جزء موارد نادری در نوسازی و عوض‌کردن قطعات نیازی به هزینه خاصی ندارند که یک امتیاز بزرگ می باشد.

همانطور که مطلع هستید  مواد اولیه مورد استفاده در ساخت توربین های بادی حاوی فلز و بتن می شود که اثرات زیست محیطی ناچیزی دارد چرا که طول سن کاری توربین های بادی طولانی هست و یکی از کمترین تولیدات کربن دی اکسید در میان روش های تولید برق می باشد. کربن دی اکسید تولید شده برای ساخت یک مزرعه بادی به مراتب کمتر از نیروگاه های فسیلی یا نیروگاه های خورشیدی و زیست توده می باشد.

%name توربین بادی چیست؟ روش کار و تولید برق در توربین بادی

توربین های بادی تحمل بیشتری با طبیعت دارند

در این میان نیروگاه های هسته ای کربن دی اکسید کمتری نسبت به مزرعه بادی تولید می کنند اما استفاده از انرژی هسته ای مشکلاتی مربوط به امنیت، آلودگی و امحای پسماند دارد که در صورت استفاده از توربین بادی وجود نخواهند داشت. همچنین توربین ها با سرعت و سهولت بیشتری نسبت به نیروگاه های هسته ای ساخته می شوند و طبق گزارشی در سال ۲۰۰۹ برق تولیدی به ازای هر کیلووات ساعت در نیروگاه های بادی کم‌قیمت تر هست و نصف ارزش برق اتمی و دو سوم ارزش نیروگاه زغال سنگ می باشد.

گزارشی توسط شورای جهانی انرژی بادی نشان داد یک توربین بادی در میانه زمانی سه الی شش ماهه کل انرژی صرف شده برای طول عمرش (از زمانه ساخت و بهره برداری تا بازیابی) را تولید و جانشین می کند. به طور کلی مزایای توربین بادی عبارتند از:

• انتشار مقدار کمی از کربن دی اکسید

• عدم آلودگی برای آب و هوا

• کم بودن اثرات زیست محیطی نامطلوب

• عدم نیاز به پرداخت بابت تهیه هرگونه سوخت

• کاملا پایدار بر خلاف سوخت های فسیلی

• کارکرد در مناطق بسیاری از کره زمین (هرجایی که بادخیز باشد)

بیشتر بخوانید:  آشنایی بیشتر با عروس هلندی یا کوکاتیل

• قابل پیشبینی بودن هزینه بهره برداری از انرژی بادی برای مدتی طولانی

• عدم وابستگی به نوسانات بازار

معایب استفاده از توربین بادی

در نگاه اول احتمالا توربین های بادی بدون ایراد به نظر برسند اما معایب و انتقادهایی نیز به این روش داخل هست که ممکن هست در آینده حل شوند. از جمله معایب استفاده از توربین های بادی کم بودن میزان انرژی تولید شده می باشد که در مقایسه با روش هایی همچون نیروگاه های هسته ای و فسیلی ناچیز می باشد.

اگرچه می توان از میزان توربین های بیشتری استفاده کرد اما معمولا دوری زیادی میان توربین ها نیاز هست تا به درستی کار کنند؛ این بدین معنی هست که مزرعه بادی فضای زیادی را اشغال می کند اما می توان از فضای میان آنها برای کشاورزی استفاده کرد که حدودا پنج درصد از فضای یک مزرعه را به خود اختصاص می دهد.

%name توربین بادی چیست؟ روش کار و تولید برق در توربین بادی

نصب توربین در سطح دریا کارکردی بهتر اما روند دشواری دارد

همچنین نصب توربین ها در سطح دریا (که کارکرد خیلی بهتری دارد) پر هزینه هست و مشکلات به خصوصی ایجاد می کند. حتی نصب توربین در خشکی و ایجاد مزرعه بادی نیز هزینه های بالایی دارد.

همچنین نیروی باد متغیر هست و یک شبکه برق کارمد به منابع قابل پیشبینی انرژی نیاز دارد. قدرت پیشبینی حدودی از انرژی بادی وجود دارد اما عوامل مختلفی هستند که سبب می شوند نیروگاه بادی به عنوان تنها منبع انرژی مناسب نباشد. در این زمانه ها باید از نیروگاه برق آبی یا انرژی خورشیدی و هسته ای و… هم استفاده کرد.

همچنین با وجود عدم آلایندگی توربین های بادی برای آب و هوا و محیط زیست، ممکن هست تاسیس یک مزرعه بادی صدمه های شدیدی به بافت محیط زیست منطقه داخل کند. برای مانند عملیات پی ریزی و نصب برجک ها و پایه توربین ها گاها نیاز به گودال هایی تا اعماق پنجاه متر دارد که در شرایطی اکو سیستم منطقه را تحت تاثیر قرار می دهد. گونه های گیاهی یک منطقه پس از تاسیس نیروگاه بادی به شکل متفاوتی از قبل رشد می کنند و ممکن هست جاده ها و فضای مورد نیاز برای دسترسی به نیروگاه بادی به نابودی زیستگاه گونه های به خصوصی از جانداران ختم شود.

استفاده از توربین های بادی ممکن هست سبب ایجاد آلودگی های صوتی شود که ساکنین منطقه را آزردن می کند؛ البته توربین های جدیدی که ساخته می شوند زیاد کم سر و صدا تر هستند و تنها تا منطقه دویست متری را تحت تاثیر قرار می دهند. به طور کلی معایب توربین های بادی عبارتند از:

• هزینه بالا در ابتدای مسیر

• خروجی متغیر با توجه به شرایط و نیاز به تاسیس مزرعه بادی

• تحت تاثیر قرار گرفتن برخی از موارد در اکوسیستم منطقه در صورت تاسیس نیروگاه بادی

• اشتغال گسترده زمین (اگرچه امکان استفاده از ۹۵ درصد زمین با هدف کشاورزی وجود دارد)

• عدم توانایی تامین تقاضای یک کشور در تمامی اوقات و فصل های سال

 

منبع: بیتوته

مطلب پیشنهادی

شرایط نگهداری و پرورش درخت پالونیا

درخت پالونیا معرفی درخت پالونیا درخت پالونیا یکی از زیباترین درختان در هنگام گلدهی میباشد. …