آیا می‌دانید توربین بادی صنعتی چیست و به چه دلیل مورد استفاده قرار می‌گیرد؟ در سال‌های اخیر با توجه به گرم‌تر شدن زمین و مشکلات ایجاد شده در پی آن هم‌چون آب شدن یخ‌های قطبی و تهدید شدن زیستگاه‌های جانوران قطبی و آلودگی محیط زیست، روی انرژی‌های پاک و تجدیدپذیر مثل باد، خورشید و… توجه زیادی شده است. بهره‌گیری از انرژی باد به واسطه توربین‌های بادی امکان دریافت و تبدیل به سایر اشکال انرژی را فراهم می‌سازد. در ادامه این راهنما پیرامون و اساس کار توربین‌های بادی صنعتی را بیش‌تر مورد بررسی قرار خواهیم داد. با ما همراه باشید.
توربین بادی صنعتی چیست؟
به منظور بهره‌گیری و کنترل نیروی باد به تجهیزاتی به نام توربین بادی نیاز است. تجهیزات مذکور ابزاری هستند که به واسطه آن‌ها می‌توان انرژی مکانیکی را به انرژی الکتریکی تبدیل نمود. نیروی باد منجر به چرخش پره‌های توربین شده و در پی آن پره‌ها به حرکت درمی‌آیند. نیروی ایجاد شده حاصل از چرخش پره‌های توربین به واسطه شفت به ژنراتور انتقال پیدا کرده و در ژنراتور به انرژی الکتریکی تبدیل خواهد شد.
از توربین‌های بادی صنعتی می‌توان به شکل ترکیبی در فرم خوشه‌ای استفاده کرد. این توربین‌ها در فرم خوشه‌ای تحت عنوان «مزرعه باد» نیز شناخته می‌شوند. مزرعه باد معمولاً به واسطه شرکت‌های بزرگ به منظور تأمین انرژی پشتیبان به کار گرفته می‌شوند. افزون بر تولید انرژی الکتریکی، از انرژی حاصل شده از چرخش پره‌ها می‌توان به منظور آسیاب نمودن دانه‌ها، پمپ کردن آب، شارژ باتری و… نیز استفاده نمود.
انواع توربین بادی صنعتی کدام است؟
تجهیزات مذکور را می‌توان بر حسب ساختار به دو دسته اصلی توربین بادی با دو محور عمودی و توربین بادی با دو محور افقی تقسیم‌بندی نمود. لازم به ذکر بوده که از هر دو مدل توربین می‌توان به منظور تولید برق چه در محیط خشک و چه بر روی آب هم‌چون دکل‌های نفتی در وسط دریا بهره‌گیری نمود. عموماً توربین بادی نوع افقی متداول‌تر از محور عمودی بوده و استفاده بیش‌تری دارند. مهم‌ترین نکته‌ای که می‌بایست در مورد توربین‌های مذکور در نظر داشت این است که توربین‌های مذکور می‌بایست دارای تیغه‌هایی باشند که به صورت مستقیم در برابر مسیر باد قرار گیرند. تنظیم دقیق تیغه‌های مذکور به منظور دریافت بازدهی بالاتر و بهتر حائز اهمیت خواهد بود.
در مقابل، توربین بادی صنعتی محور عمودی نیز عملکردی مشابه با محور افقی داشته و تنها تفاوت آن در این بوده که محور عمودی دارد. پره‌ها در این نوع توربین شکل خاصی داشته و نیازی به تنظیم ندارند و در هر مسیری نسبت به باد می‌توانند بازدهی بسیار خوبی داشته باشند.
اجزای تشکیل‌دهنده توربین بادی چیست؟
بادسنج (Anemometer)
وظیفه بادسنج اندازه‌گیری سرعت باد و انتقال مقادیر آن به واحد کنترل است.
تیغه (Blade)
از جمله مهم‌ترین اجزای تشکیل‌دهنده توربین بادی صنعتی تیغه آن است. برخورد باد با تیغه‌ها موجب چرخش آن‌ها و آغاز تولید انرژی الکتریکی خواهد شد. عموماً توربین‌های بادی دارای ۲ الی ۳ تیغه بوده که در نوع محور عمودی دارای ساختار پیچیده‌تری هستند اما در هر دو صورت عملکرد مشابه و یکسانی دارند.
چرخانه یا روتور (Rotor)
منظور از روتور بخش متحرک و چرخان توربین بوده که تیغه‌ها به آن اتصال پیدا خواهند کرد. زمانی که تیغه‌ها به وسیله باد می‌چرخند، روتور شروع به حرکت و چرخش خواهد کرد.
ترمز (Brake)
به طور معمول ترمز برای شرایط اضطراری و خرابی به منظور توقف چرخش پره‌ها استفاده می‌شود.
کنترل‌کننده (Controller)
مغز متفکر در سیستم توربین بادی، کنترل‌کننده است. اصلی‌ترین فاکتور در تجهیزات مذکور سرعت باد است. برخی بر این باورند که سرعت بیش‌تر باد موجب افزایش بازدهی توربین می‌شود؛ در صورتی که این شرایط همیشه صادق نیست. قابل ذکر است که توربین‌ها زمانی که سرعت باد بین ۱۳ الی ۲۵ کیلومتر باشد، بیش‌ترین بازدهی را خواهند داشت و در میزان سرعت‌های پایین‌تر از حد مذکور غیرفعال هستند.
در واقع سرعت‌های بیش‌تر موجب آسیب زدن به اجزای مختلف توربین شده و می‌تواند بر میزان هزینه‌های نگه‌داری بیفزاید. بادسنج اطلاعات مربوط به سرعت باد را محاسبه کرده و سپس به کنترلر ارسال خواهد کرد. کنترلر با در نظر گرفتن مقادیری که تحویل گرفته است، توربین را خاموش یا روشن می‌کند.
جعبه دنده (Gear box)
جعبه دنده یا گیربکس با مرتبط کردن شفت‌های با سرعت بالا و پایین، سبب تغییر در سرعت چرخش خواهد شد. به منظور تولید انرژی الکتریکی، سرعت چرخش حدوداً بین ۳۰ الی ۶۰ دور بر دقیقه تا ۱۰۰۰ الی ۱۸۰۰ دور بر دقیقه متغیر خواهد بود. به طور کل، جعبه دنده‌ها قطعاتی بوده که هزینه ساخت و نگه‌داری از آن‌ها بالا است؛ به همین خاطر مهندسان همواره در تلاش هستند توربین‌هایی را تولید کنند که برای کارکرد به گیربکس نیازی نداشته باشد.
ژنراتور (Generator)
ژنراتور انرژي مکانیکی را از شفت تحویل گرفته و آن را به انرژي الکتریکی تبدیل خواهد کرد. لازم به ذکر است که نوع مصرفی ژنراتور در توربین‌های بادی معمولاً القایی است.
شفت سرعت بالا (High-speed shaft)
وظیفه اصلی شفت سرعت بالا درگیر کردن ژنراتور است.
شفت سرعت پایین (Low-speed Shaft)
سرعت این جزء از توربین‌های بادی چیزی حدود ۳۰ الی ۶۰ دور بر دقیقه است.
پوشش نگه‌دارنده (Nacelle)
پوشش نگه‌دارنده در قسمت بالایی توربین بادی قرار گرفته و گیربکس، شفت‌های سرعت بالا و پایین، ترمز، ژنراتور و کنترل‌کننده را پوشش می‌دهد. جالب است بدانید که پوشش نگه‌دارنده گاهاً آن قدر بزرگ بوده که حتی می‌تواند یک هلیکوپتر را پوشش دهد.
لبه یا پیچ (Pitch)
لبه یا پیچ به منظور تنظیم دور روتور و برای جلوگیری از چرخش آن در بادهایی با سرعت بالا به کار گرفته می‌شود.
برج (Tower)
قسمت بعدی تشکیل‌دهنده توربین بادی برج بوده که در واقع بدنه اصلی است که اجزا بر روی آن قرار می‌گیرند. جنس برج توربین‌های بادی فولاد، بتن و یا شبکه‌های فولادی بوده که با تکیه بر این جنس از ساختار توربین پشتیبانی خواهد کرد. هر اندازه ارتفاع برج بیش‌تر باشد، شدت باد نیز بیش‌تر بوده و امکان تولید انرژي نیز به همان نسبت بیش‌تر خواهد بود. اما باید در نظر بگیرید که سرعت بالای باد سبب انتقال نیروی بیش‌تری به برج می‌شود؛ به همین خاطر وزن تجهیزات و استحکام سازه بسیار حائز اهمیت است.
پره باد نما (Wind vane)
پره بادنما وظیفه دارد جهت باد را اندازه‌گیری کند و به واسطه برقراری ارتباط با منحرف‌کننده سبب قرارگیری توربین بادی صنعتی در مسیر باد می‌شود.
منحرف‌کننده (Yaw drive)
منحرف‌کننده وسیله‌ای بوده که از آن برای قرار گرفتن جهت درست توربین در مسیر مورد نظر استفاده می‌شود.
سخن پایانی
توربین بادی صنعتی وسیله‌ای کاربردی بوده که از آن به منظور تولید برق بهره‌گیری می‌شود. این توربین‌ها از اجزای مختلفی تشکیل شده‌اند که ترکیب اجزای مذکور سبب عملکرد صحیح توربین خواهد شد. شما چه اطلاعات دیگری در مورد توربین بادی دارید؟ لطفاً نظرات خود را با ما در میان بگذارید.
362 بازدید
محمد یاری پور
