توربین بادی

انرژی خورشید، زمین گرمایی و باد جایگزینی عالی برای انرژی های تجدیدناپذیر مانند نفت، گاز و زغال سنگ هستند. در واقع انرژی های تجدیدپذیر منعطف ترین منابع انرژی به حساب می آیند. منابع انرژی طبیعی و تجدیدپذیر، بسیار سودمند و مقرون به صرفه هستند. یکی از این انرژی ها، انرژی یا نیروی باد است. توسط این نیروی می توان برق مورد نیاز برای خانه ها یا سایر مکان ها را تامین کرد. برخلاف باور عموم، بشر قرن هاست که از باد به عنوان جایگزینی برای تولید برق استفاده می کند و در واقع اولین روش انسان ها برای تولید انرژی پاک، استفاده از انرژی باد بود که توسط توربین بادی (wind turbine) کنترل می شد.

پرتو های خورشید باعث گرم شدن سطح زمین و جو می شوند. در مناطقی که نور خورشید به طور مستقیم می تابد آب و هوای گرم تری را نسبت به مناطقی که پرتوهای غیر مستقیم می تابد، خواهیم داشت. علاوه بر این، ذرات هوا وزن هایی دارند که روی هم قرار دارند و بر سطح زمین اثر می گذارند و فشار اتمسفر را ایجاد می کنند. در حالی که باد بخش ساده ای از طبیعت به نظر می رسد اما مکانیسم پیچیده ای دارد. باد در واقع وزش هوا توسط گازهایی از مناطق پرفشار به مناطق کم فشار است، به همین دلیل آن را از جهت و سرعتی که دارد توصیف می کنند. هواشناسان نیروی ایجاد کننده باد را نیروی گرادیان فشار می نامند. اگر دقت کرده باشید باد در یک خط مستقیم حرکت نمی کند و دلیل آن اثری به نام کوریولیس است که باعث حرکت منحنی شکل باد می شود.

توربین بادی چیست؟

توربین های بادی آسیب های بادی بزرگ و مدرنی هستند که انرژی الکتریکی را به شیوه ای کم هزینه تولید می کنند. در واقع این تجهیزات انرژی جنبشی باد را می گیرند و آن را به الکتریسیته تبدیل می کنند.

اولین توربین بادی

اولین توربین بادی برای تولید برق در سال 1888 اختراع شد و ارتفاع آن تنها 15.2 متر بود. اما امروزه صد ها نوع از آن در سرتاسر جهان وجود دارد که در مزارع یا نیروگاه های بادی قرار گرفتند.

انواع توربین:

توربین های بادی به سه نوع کلی تقسیم می شوند که در ادامه آنها را بررسی خواهیم کرد.

مقیاس سودمند:

این توربین بادی بزرگ، توربین هایی است که ظرفیت تولید حداقل 100 کیلووات تا چند مگاوات برق را دارند.

فراساحلی:

این تجهیزات در توده های بزرگ آبی نصب می شوند و از توربین های بادی مستقر در خشکی بزرگتر هستند، به همین دلیل می توانند انرژی بادی دور از سواحل را دریافت کنند.

پراکنده یا کوچک:

این تجهیزات با ظرفیت کمتر از 100 کیلووات، از  باد استفاده می کنند؛ این توربین ها برای مشاغل کوچک یا مصارف خانگی کاربرد دارند و به شبکه برق متصل نیستند.

ساختار توربین بادی:

توربین های بادی آخرین نوآوری فناری بادی هستند و از بیش از 8000 قطعه برای مهار انرژی جنبشی باد و تبدیل آن به الکتریسیته تشکیل شدند. این توربین ها دارای سه پره عظیم هستند که با انرژی باد می چرخند.

ساخت توربین بادی در مناطق غیر مسکونی

این تجهیزات ساختار ظریف و نازکی دارند و از جنس فولاد یا آلومینیوم هستند. سه پره توربین از پلی استر تقویت شده با اپوکسی چوب یا فایبر گلاس ساخته شدند.

ارتفاع :

ارتفاع این توربین ها بسیار زیاد است و گاهی تا 90 متر هم می رسد؛ البته توربین های کوچک تر با ارتفاع کمتر از 24 متر برای خانه ها یا مشاغل کوچک تر وجود دارند.

نحوه عملکرد توربین بادی:

انرژی باد پره های این تجهیز را می چرخاند و ژنراتور الکتریکی را تغذیه و نیرو برق را تولید می کند. پره های متحرک، موتوری را می چرخانند که انرژی جنبشی را به انرژی الکتریکی تبدیل می کند. این توربین ها یک محور افقی یا عمودی دارند که به میزان انرژی تولیدی آنها تاثیر میگذارد. توربین های محور افقی یک محور موتور دارند که به صورت افقی در بالا قرار می گیرد. نصب این موتور ها در بالا باعث افزایش بهره وری آنها از سرعت باد می شود پس می توانند باد بیشتری را به انرژی الکتریسیته تبدیل کنند.

توربین هایی با محور عمودی دارای ژنراتور الکتریکی در پایه برج هستند که باعث کاهش فشار اضافی روی ژنراتور در هنگام دریافت باد می شود. در اینجا پره های توربین انرژی جنبشی را به انرژی مکانیکی تبدیل و ژنراتور متصل را برای تولید برق می چرخاند.

هدف از ساخت توربین بادی:

هدف اصلی از ایجاد این توربین ها کاهش وابستگی جهان به سوخت های فسیلی برای تامین انرژی بود. در واقع حفظ منابع سوخت های فسیلی و استفاده از انرژی های تجدید پذیر مانند نیروگاه های آبی، انرژی خورشیدی و نیروی باد.

باد، منبع انرژی پاک، تجدیدپذیر و  بسیار مقرون به صرفه باعث ایجاد شغل نیز می شود. در حال حاضر بیش از  100000 کارگر در بخش توربین های بادی مشغول به کار هستند.

مزارع بادی:

مزارع، پارک ها یا نیروگاه های بادی منابع اصلی انرژی بادی هستند که از ده ها تا صدها توربین به منظور تولید برق، تشکیل شدند. در ایالات متحده، این مزارع برای 15 میلیون خانه برق تولید می کنند.

توربین فراساحلی

بزرگترین مزرعه بادی خشکی جهان، مزرعه گانسو در چین است. این نیروگاه در سال 2012 بیش از 6000 مگاوات توان بادی داشته و در سال 2020 این توان را به 20000 مگاوات رسانده است. بزرگترین و قدرتمندترین توربین بادی فراساحلی جهان، در هلند قرار دارد که دارای ارتفاع 260 متر است. این توربین توانست در یک روز 262 مگاوات در ساعت انرژی پاک تولید کند.

هدف ایجاد مزارع بادی:

هدف این مزارع ایجاد توربین هایی است که برق کارآمدتری را تولید کنند. برخی از این نیروگاه ها در یک منطقه بادخیز در خشکی قرار دارند که مزرعه های بادی خشکی نام دارند و برخی دیگر در آب هستند که مزرعه های بادی فراساحلی نام دارند.

مزایا و معایب توربین های بادی:

مانند سایر انرژی های تجدیدپذیر، انرژی باد هم دارای مزایا و معایبی است. برخی از انرژی های تجدید پذیر در برخی از مناطق بهتر از مناطق دیگر عمل می کنند، به همین منظور باید بررسی شود چه انرژی برای کدام بخش از جهان مناسب تر است. در ادامه مزایا و معایب این تجهیزات را بررسی خواهیم کرد.

مزایا:

استفاده از باد، به عنوان انرژی سبز و تجدیدپذیر در بیشتر نقاط جهان کارآمد است، از این جهت توربین هایی که با آن کار می کنند مزایای فراوانی دارند.

  • استفاده از نیروی باد و عدم نیاز به سوخت. 
  • انرژی آنها از باد تامین می شود و به سوخت های فسیلی متکی نیست. در نتیجه با عدم انتشار گازهای گلخانه ای، باعث تغییرات آب و هوایی و گرمایش جهانی نمی شوند.
  • این تجهیزات به تعمیر و نگهداری کمتری احتیاج دارند و بسیار ایمن کار می کنند.
  • استفاده از انرژی باد و توربین های بادی باعث کاهش استفاده از انرژی های تجدیدناپذیر و سوخت های فسیلی مانند نفت، گاز و زغال سنگ می شود.

مزایای فراوان این تجهیزات باعث تشویق دولت ها به استفاده از آنها می شود.

معایب:

در کنار مزایای فراوان، این توربین ها هنوز هم خالی از عیب نیستند.

  • توربین های بادی، تهدیدی برای حیات وحش به حساب می آیند. پرندگان در هنگام پرواز ممکن است با پره های توربین در حال چرخش برخورد کنند و کشته یا مجروح شوند. از طرفی حیات وحش روی زمین، ممکن است تحت تاثیر آلودگی صوتی ناشی از چرخش تیغه های پره شوند.
  • این تجهیزات می توانند بسیار پر سر و صدا باشند به همین دلیل آن ها را در مناطق غیر قابل سکونت می سازند.
  • با توجه به ارتفاع و مواد مورد استفاده در ساخت این تجهیزات می توان گفت به سرمایه اولیه بالایی نیاز دارند. همچنین قرار دادن توربین ها در مناطق غیر مسکونی، مستلزم ایجاد شبکه ای برای رساندن نیروی الکتریکی به شهرها و روستاهاست.

با توجه به مزایا و معایب، دولت ها پیش از به کار بردن توربین های بادی آنها را از جهات مختلف مطالعه و اثر بخشی آنها را بررسی می کنند.

توربین های بادی در ایران:

عمده ترین منابع تامین انرژی در ایران، سوخت های فسیلی هستند با این حال در سال های اخیر اقداماتی برای استفاده از انرژی باد انجام شده است. برای مثال در سال 1398 مزرعه ای در شمال غربی شهرستان میانه استان آذربایجان شرقی افتتاح شد. این مزرعه با 20 توربین و ظرفیت 50 مگاوات، می تواند سالیانه 175 گیگاوات برق تولید کند. همچنین مزارعی در مناطق ساحلی و بادخیز مانند منجیل در استان گیلان و بینالود در استان خراسان رضوی وجود دارد.

جمع بندی:

انرژی باد، انرژی سبز و تجدیدپذیری است که با مهار آن توسط توربین بادی می توان برق مورد نیاز برای خانه ها و کارخانه ها را تامین کرد. این تجهیزات مدرن انرژی جنبشی باد را به انرژی الکتریکی تبدیل می کنند. توربین ها انواع مختلفی دارند که در مناطق بادخیز و ساحلی قرار می گیرند.

دیدگاهتان را بنویسید

نشانی ایمیل شما منتشر نخواهد شد.