توربین بادی و معرفی انواع افقی و عمودی آن
توربین بادی به طور کلی ماشینی است که انرژی باد را به انرژی الکتریکی تبدیل میکند.
در توربینهای بادی پرهها به گونهای طراحی میشوند که با وزش باد به گردش درآیند. گردش پرهها محور درونی روتور توربین را میچرخاند و در نهایت بعد از تبدیل گشتاور به سرعت دورانی در جعبهدنده (گیربکس)، توان مکانیکی به توان الکتریکی تبدیل میشود.
انواع توربین های بادی
توربینهای بادی بر اساس جهت گیری محور دورانی، به دو دستهی محور افقی و محور عمودی تقسیم میشوند:
توربینهای بادی محور افقی (HAWT)
توربین-بادی-افقی توربین های بادی با محور افقی که به اختصار HAWT یا (Horizontal Axis Wind Turbines) نیز نامیده میشوند، رایج ترین نوع توربینهای بادی مورد استفاده هستند.
همه اجزا توربین (پرهها، جعبه دنده، ژنزاتور و …) بالای برجی بلند و در راستای باد قرار میگیرند. این توربینها برای رسیدن به بیشترین بازدهی باید دقیقاً در جهت وزش باد قرار گیرند، لذا توربینهای محور افقی باید سیستمی برای تنظیم در مقابل باد قرار گرفتن داشته باشند که به آن مکانیزم یاو (Yawing) می گویند. به طوری که کل ناسل می تواند به سمت باد بچرخد. در توربینهای کوچک دنباله بادنما این کنترل را بر عهده دارد. ولی در سیستمهای متصل به شبکه سیستم کنترل یاو فعال می باشد که به وسیله سنسورهای تعیین کننده جهت باد و موتورها، ناسل به سمت باد میچرخد.
مزایای توربین افقی
بلندی برج امکان دسترسی به بادهای پرتوان را فراهم میکند. در برخی مکانها به ازای هر ۱۰ متر افزایش ارتفاع سرعت باد ۲۰ درصد و بازدهی ۳۴ درصد افزایش مییابد.
به دلیل پایههای بلند و مکانیزم پیشرفته، امکان استفاده از این توربینها در دریاها نیز وجود دارد.
به دلیل قرار گرفتن مستقیم در مقابل وزش باد، بازدهی بالایی دارند.
معایب توربین افقی
در ارتفاع کم کار نمیکنند.
حمل و نقل و نصب و راه اندازی آنها مشکل است.
تعمیر و نگه داری آنها سخت و پرهزینه است.
در مجاورت رادار تحت تأثیر قرار میگیرند.
ارتفاع زیاد و بزرگی آنها ظاهر زیبایی ندارد و آلودگی صوتی ایجاد میکند
توربینهای بادی محور عمودی (VAWT)
توربین-بادی-عمودیدر توربینهای بادی با محور عمودی که به اختصار VAWT یا (Vertical Axis Wind Turbines) نامیده میشوند، روتور اصلی به صورت عمودی قرار میگیرد. مهمترین مزیت توربین بادی عمودی این است که نیازی به تنظیم جهت قرارگیری نسبت به جهت باد ندارند و همچنین در ارتفاع کم نیز میتوان از آنها استفاده کرد.
در توربینها یا روتورهای محور عمودی، محور دوران عمود بر سطح زمین و چرخش تیغه ها به موازات زمین است. و به همین دلیل سطحی که توسط باد به حرکت در میآید پس از نیم دور چرخش مجبور است در جهت عکس جریان باد به حرکت خود ادامه دهد و این مشکل سبب پایین آمدن ضریب توان آنها می شود. به همین دلیل در این روتورها منحنی پره از اهمیت خاصی برخوردار است.
در توربینهای بادی محور عمودی، اجزا مانند ژنراتور میتوانند در نزدیکی زمین قرار گیرند، بنابراین برج نیاز به مراقبت از آن ندارد و تعمیرات و نگهداری آسانتر است.
چون این توربینهای بادی میبایست نزدیکتر به سطح زمین نصب شوند و در ارتفاع کم، سرعت باد کمتر است، انرژی کمتری از سایز مشخص توربین تولید میشود. جریان هوا نزدیک زمین و دیگر اشیا میتواند جریان مغشوش ایجاد کند که باعث پیامدهای لرزش، شامل سروصدا و خستگی یاتاقانها میشود و در نتیجه هزینهی نگهداری ممکن است افزایش یابد و عمر کاری کم شود.