دانشچی پورتال جامع تحقیق و مقاله، مطالب علمی و هنری ، وبگردی و…
با توربین های بادی بیشتر آشنا شوید!
با افزایش روزافزون جمعیت و رشد صنایع، نیاز به انرژی نیز به طور چشمگیری افزایش یافته است. منابع انرژی فسیلی مانند نفت، گاز و زغالسنگ، هرچند تا کنون بخش عمدهای از انرژی جهان را تامین کردهاند، اما محدودیتها و اثرات زیستمحیطی آنها، مانند آلودگی هوا و گرمایش جهانی، موجب شده است که انسان به دنبال منابع انرژی تجدیدپذیر و پاک باشد. یکی از مهمترین این منابع انرژی، انرژی باد است که با استفاده از توربینهای بادی، میتواند برق پاک و پایدار تولید کند.
توربین بادی چیست؟
توربینهای بادی دستگاههایی هستند که انرژی جنبشی باد را به انرژی مکانیکی و سپس به انرژی الکتریکی تبدیل میکنند. به زبان ساده، وقتی باد به پرههای توربین میوزد، پرهها میچرخند و این حرکت چرخشی توسط محور و ژنراتور به برق تبدیل میشود. این فناوری، در دهههای اخیر به دلیل کاهش هزینهها و افزایش بهرهوری، به سرعت در سراسر جهان گسترش یافته است.
اجزای توربین بادی
توربینهای بادی از چندین جزء اصلی تشکیل شدهاند که هر کدام نقش حیاتی در عملکرد کل سیستم دارند. اجزای اصلی توربینهای بادی عبارتند از:
پرهها (Blades): پرههای توربین باد را جذب کرده و انرژی جنبشی آن را به حرکت چرخشی تبدیل میکنند. معمولا توربینهای بادی سه پره دارند که بهینهترین شکل برای بهرهوری بالای انرژی باد است.
نت یا محور اصلی (Hub): پرهها به محور اصلی متصل میشوند و نیروی مکانیکی تولید شده توسط پرهها را به ژنراتور انتقال میدهند.
ژنراتور (Generator): ژنراتور انرژی مکانیکی حاصل از چرخش پرهها را به انرژی الکتریکی تبدیل میکند.
میکسر یا جعبه دنده (Gearbox): برخی توربینها دارای جعبه دنده هستند که سرعت چرخش محور توربین را به سرعت مناسب برای ژنراتور تبدیل مینماید.
برج (Tower): برج توربین، ژنراتور و پرهها را در ارتفاع مناسب قرار میدهد تا باد با بیشترین سرعت و کمترین مانع به پرهها برسد.
سیستم کنترل (Control System): این سیستم جهت و سرعت پرهها و ژنراتور را کنترل و از آسیب رسیدن به توربین در بادهای شدید جلوگیری میکند.
این اجزا با هماهنگی کامل، امکان تولید برق پاک از انرژی باد را فراهم میکنند.
انواع توربین بادی
توربینهای بادی بر اساس جهت محور چرخش و نوع کارکرد به انواع مختلفی تقسیم میشوند:
توربینهای با محور افقی (Horizontal Axis Wind Turbines – HAWT): رایجترین نوع توربینها هستند که محور چرخش آنها موازی با زمین است. معمولا دارای سه پره هستند و در نیروگاههای بزرگ کاربرد دارند.
توربینهای با محور عمودی (Vertical Axis Wind Turbines – VAWT): محور این توربینها عمود بر زمین است و میتواند در مکانهای شهری و فضاهای کوچک مورد استفاده قرار گیرد. از مزایای آنها، عملکرد بهتر در بادهای نامنظم و قابلیت نصب در نزدیکی ساختمانها است.
هر نوع توربین بادی با توجه به شرایط محیطی، سرعت و جهت باد و فضای موجود انتخاب میشود.
توربین بادی چگونه برق تولید میکند؟
فرایند تولید برق در توربین بادی به چند مرحله ساده اما مؤثر تقسیم میشود:
- باد با برخورد به پرهها آنها را به حرکت درمیآورد.
- حرکت چرخشی پرهها به محور اصلی منتقل میشود.
- جعبه دنده، در صورت وجود، سرعت چرخش محور را به سرعت مناسب برای ژنراتور تبدیل میکند.
- ژنراتور انرژی مکانیکی را به انرژی الکتریکی تبدیل میکند.
- برق تولید شده به شبکه انتقال مییابد تا در دسترس مصرفکنندگان قرار گیرد.
به این ترتیب، توربینهای بادی انرژی جنبشی باد را به انرژی الکتریکی تبدیل میکنند که قابل استفاده در خانهها، صنایع و شبکه برق شهری است.
توربینهای بادی ایران
ایران با داشتن مناطق بادخیز در استانهای خراسان رضوی، آذربایجان شرقی، گیلان، قزوین و سیستان و بلوچستان ظرفیت بالایی برای توسعه انرژی باد دارد. مطالعات انجام شده نشان میدهد که ایران میتواند بخش قابل توجهی از نیاز برق خود را از انرژی باد تامین کند.
در حال حاضر، نیروگاههای بادی متعددی در ایران فعال هستند که برخی از آنها به تولید برق صنعتی و اتصال به شبکه سراسری مشغولند. نصب توربینهای بادی در این مناطق، علاوه بر تولید برق پاک، موجب کاهش وابستگی به سوختهای فسیلی و کاهش آلودگی هوا میشود.
معروفترین نیروگاه بادی ایران
معروفترین و بزرگترین نیروگاه بادی ایران، نیروگاه بادی منجیل است. این نیروگاه در استان گیلان و در منطقه منجیل و رودبار واقع شده و به دلیل وجود بادهای شدید و دائمی در دره منجیل، از دهه ۱۳۷۰ به عنوان نخستین و مهمترین محل احداث توربینهای بادی در ایران انتخاب شد.
مشخصات کلی نیروگاه بادی منجیل:
مکان: استان گیلان، شهر منجیل
شروع بهرهبرداری: اوایل دهه ۱۳۷۰
ظرفیت نصبشده: حدود ۱۸۰ مگاوات (با بیش از ۱۵۰ واحد توربین بادی در بخشهای منجیل، رودبار، بیلقان و سیاهپوش)
ویژگی مهم: نخستین نیروگاه بادی ایران و همچنان یکی از مهمترین مراکز تولید انرژی پاک کشور
دیگر نیروگاههای بادی مهم ایران:
- نیروگاه بادی بینالود (استان خراسان رضوی)
- نیروگاه بادی کهک قم
- نیروگاه بادی خواف (خراسان رضوی)
- نیروگاه بادی سیاهپوش گیلان
ولی همچنان نیروگاه بادی منجیل به دلیل پیشگام بودن و ظرفیت بالا، بهعنوان معروفترین نیروگاه بادی ایران شناخته میشود.
بزرگترین توربین بادی جهان
صنعت توربینهای بادی به سرعت در حال پیشرفت است و رکوردهای “بزرگترین” به طور مداوم جابجا میشوند. در حال حاضر، چین در صدر این رقابت قرار دارد و شرکتهای چینی بزرگترین توربینهای بادی جهان را تولید میکنند.
به طور خاص، در حال حاضر بزرگترین توربین بادی جهان از نظر ظرفیت، یک توربین بادی دریایی با ظرفیت ۲۶ مگاوات است که توسط شرکت چینی Dongfang Electric Corporation ساخته شده است. این توربین غولپیکر با ارتفاع حدود ۱۸۵ متر، قادر است برق مورد نیاز ۵۵,۰۰۰ خانه را تامین کند و از انتشار بیش از ۸۰,۰۰۰ تن دیاکسید کربن در سال جلوگیری مینماید.
البته در گذشته توربینهای دیگری مانند MySE 16-260 از شرکت Mingyang Smart Energy و Haliade-X از شرکت جنرال الکتریک نیز رکورددار بزرگترین توربین جهان بودند. اما سرعت پیشرفت تکنولوژی به قدری زیاد است که این رکوردها به سرعت شکسته میشوند.
نکته مهم این است که بزرگترین توربینها معمولاً به صورت دریایی (offshore) ساخته میشوند، زیرا در دریا بادهای پایدارتر و قویتری وجود دارد و محدودیتهای فضایی نیز کمتر است. این توربینها با پرههای عظیم خود، قادر به تولید مقادیر بسیار زیادی انرژی هستند و نقش کلیدی در آینده انرژیهای تجدیدپذیر ایفا میکنند.
نتیجهگیری
توربینهای بادی یکی از ابزارهای مهم تولید انرژی پاک و پایدار در جهان هستند. اجزای مختلف این توربینها، با همکاری یکدیگر، انرژی جنبشی باد را به برق قابل استفاده تبدیل میکنند. انواع مختلف توربینها، با محور افقی یا عمودی، شرایط مختلف محیطی و نیازهای مختلف مصرفکنندگان را پوشش میدهند.
ایران با داشتن مناطق بادخیز و نیروگاههای بادی فعال، پتانسیل بالایی برای توسعه انرژی باد دارد. با افزایش سرمایهگذاری و استفاده از فناوریهای نوین، میتوان سهم انرژیهای تجدیدپذیر در تولید برق کشور را به طور چشمگیری افزایش داد. توربینهای بادی نه تنها برق پاک تولید میکنند، بلکه به کاهش آلایندهها و حفاظت از محیط زیست نیز کمک مینمایند و گامی مهم در جهت توسعه پایدار کشور به شمار میروند.
