انرژی های تجدید پذیر, مقالات
انواع توربین بادی و تفاوت آنها
مرداد
انواع توربین بادی و تفاوت آنها
در این برگه قصد داریم به معرفی انواع توربین بادی و تفاوت آنها بپردازیم. پس با ما همراه باشید.
فهرست مطالب
1- توربین بادی چیست؟
2- توربین بادی محور افقی
3- توربین بادی محور عمودی
4- تفاوت توربین‌های بادی
1- توربین بادی چیست؟
توربین بادی وسیله ای است که از انرژی جنبشی وزش باد برای تولید انرژی الکتریکی استفاده‌می‌کند. یک توربین بادی از دو یا سه پره تشکیل شده‌است که برروی روتور نصب می‌شوند. هنگامی که باد، یک نیروی بالابر و کشش برروی این تیغه‌ها وارد می‌کند، روتور شروع به چرخش می‌کند. یک شفت اصلی به روتور متصل است که در انتهای دیگر به ژنراتور الکتریکی متصل است. ژنراتور زمانی که توسط توربین‌بادی هدایت می‌شود، برق تولید می‌کند.
بسته به محور چرخش، توربین‌های بادی به دو نوع طبقه‌بندی می‌شوند:
- توربین‌بادی محور افقی
- توربین‌بادی محور عمودی
بیایید با برخی از اصول اولیه این دو نوع توربین شروع کنیم تا درک تفاوت بین آنها برایمان آسان شود.
2- توربین بادی محور افقی
نوع توربین‌بادی که در آن محور چرخش آن موازی جریان هوا باشد به توربین‌بادی محور افقی یا HAWT معروف است. توربین‌بادی محور افقی موفق‌ترین نوع توربین‌بادی است و بیشترین استفاده را در سراسر جهان دارد. توربین محور افقی عمدتاً برای تولید برق برای مقاصد تجاری در نقاط مختلف جهان استفاده‌می‌شود. توربین‌های بادی محور افقی سرعت باد نسبتاً پایین، و ضریب توان بالایی دارند. طراحی HAWT نسبتاً پیچیده‌تر و پرهزینه‌تر است، زیرا به یک گیربکس و یک ژنراتور الکتریکی در بالای برج نیاز دارد. اجزای اصلی که یک توربین‌بادی محور افقی از آن تشکیل شده‌است عبارتند از: پره های توربین، هاب، گیربکس، ژنراتور، برج، ناسل، کنترل انحراف (برای جهت دهی توربین در جهت باد).
3- توربین بادی محور عمودی
نوع توربین‌بادی که در آن محور چرخش توربین و جریان هوا بر یکدیگر عمود هستند به عنوان توربین‌بادی محور عمودی یا VAWT شناخته می شود. توربین‌بادی محور عمودی به عنوان توربین محور متقاطع نیز شناخته‌می‌شود. یکی از مزیت‌های اصلی توربین‌های بادی محور عمودی این است که می‌توانند باد را از هر جهت دریافت کنند. بنابراین، این توربین‌ها برای جهت‌دهی‌شان در جهت باد نیازی به مکانیسم کنترل انحراف ندارند. طراحی توربین‌بادی با محور عمودی نسبتاً پیچیدگی و هزینه کمتری دارد زیرا در مورد این توربین‌ها، گیربکس و ژنراتور در پایین برج نصب می‌شوند. در نتیجه نصب توربین‌بادی محور عمودی در مقایسه با توربین بادی محور افقی ساده‌تر است.
توربین‌های بادی محور عمودی عموماً خودراه‌انداز نیستند، بنابراین از مکانیزم راه‌اندازی برای استارت آنها از وضعیت ثابت استفاده‌می‌شود. یکی دیگر از معایب عمده توربین‌های محور عمودی این است که ضریب توان پایینی دارند. اجزای اصلی یک توربین‌بادی با محور عمودی معمولی عبارتند از: برج (به عنوان شفت روتور نیز عمل می کند)، پره‌های روتور، ساختار پشتیبانی.
4- تفاوت توربین‌های بادی
توربین‌های بادی با محور افقی و عمودی از انرژی جنبشی باد برای به حرکت درآوردن یک ژنراتور الکتریکی استفاده می‌کنند، اما تفاوت‌های متعددی بین آنها وجود دارد که در ادامه مشخص شده‌است.
تعریف
- توربین‌بادی محورافقی، دارای محور چرخش افقی می‌باشد.
- توربین‌بادی محورعمودی، دارای محور چرخش عمودی است.
نام اختصاری
- HAWT مخفف مورد استفاده برای توربین بادی محور افقی است.
- VAWT مخفف مورد استفاده برای نشان دادن توربین بادی محورعمودی است.
محور چرخش نسبت به جریان باد
- برای توربین‌بادی محورافقی، محور چرخش توربین موازی با جریان باد است.
- برای توربین‌بادی محور عمودی، محور چرخش توربین بر جریان باد عمود است.
محل نصب ژنراتور
- در توربین‌بادی محورافقی، ژنراتور الکتریکی در بالای برج نصب می‌شود.
- در توربین‌بادی محور عمودی، ژنراتور بر روی زمین نصب می‌شود.
محل گیربکس
- در HAWT گیربکس در بالای برج توربین نصب می‌شود.
- در VAWT گیربکس در پایین توربین نصب می‌شود.
نیاز به مکانیزم Yaw
- در توربین‌بادی محور افقی، از مکانیزم Yaw برای جهت دهی توربین در جهت باد استفاده‌می‌شود.
- توربین‌بادی محور عمودی به مکانیزم Yaw نیاز ندارد، زیرا باد را از همه جهات دریافت می‌کند.
خود-راه اندازی
- توربین‌بادی محور افقی خود-راه انداز است.
- توربین‌بادی محور عمودی خود-راه انداز نیست، از این رو، به مکانیزم راه اندازی برای استارت آن از موقعیت ثابت نیاز است.
طراحی و نصب
- طراحی و نصب توربین محور افقی پیچیده است.
- طراحی و نصب یک توربین با محور عمودی نسبتاً ساده است.
فضای عملیاتی تیغه‌ها
- توربین‌بادی محور افقی به فضای زیادی برای چرخش پره نیاز دارد.
- توربین‌بادی محور عمودی به فضای کمی برای عملکرد پره‌ها نیاز دارد.
وابستگی به جهت باد
- عملکرد توربین‌بادی محور افقی به جهت باد بستگی دارد.
- عملکرد توربین‌بادی محور عمودی مستقل از جهت باد است، زیرا باد را از همه جهات دریافت می‌کند.
ارتفاع از زمین
- ارتفاع توربین محور افقی از سطح زمین زیاد است.
- توربین محور عمودی در فاصله نسبتاً کمتری از زمین نصب می شود.
نیاز به ناسل
- در مورد توربین‌های بادی محور افقی، یک ناسل سنگین در بالای برج نصب می‌شود.
- در مورد توربین‌های بادی محورعمودی نیازی به ناسل نیست.
ضریب توان
- توربین‌بادی محورافقی دارای ضریب توان بالایی است.
- توربین‌بادی محور عمودی دارای ضریب توان پایینی است.
نویز تولید شده
- عملکرد توربین بادی محور افقی همراه با سر و صدا است.
- توربین‌های بادی با محورعمودی نسبتاً صدای کمتری تولید می‌کنند.
بهره وری
- بازده ایده‌آل توربین‌بادی محور افقی حدود 50 تا 60 درصد است.
- راندمان ایده‌آل توربین‌بادی محور عمودی معمولاً بیش از 70 درصد است.
مانعی برای پرندگان
- توربین‌های بادی محور افقی برای پرندگان، مانع ایجاد می‌کنند.
- توربین‌های بادی با محور عمودی مانع کمتری برای پرندگان ایجاد می‌کنند.
هزینه
- توربین‌های بادی محور افقی به دلیل طراحی و نصب پیچیده، گران‌تر هستند.
- توربین‌های بادی محور عمودی طراحی و نصب ساده‌تر، و در نتیجه آن هزینه کمتری دارند.
مطالب مرتبط
نحوه کار توربین بادی و اجزای آن