مقدمه
امروزه با رشد روز افزون مصرف انرژی استفاده از سوخت های فسیلی در نیروگاه ها جهت تولید انرژی الکتریکی رو به افزایش است .
با توجه به تولید آلاینده های زیست محیطی توسط نیروگاه ها و نیاز روز افزون به انرژی الکتریکی ضرورت تولید انرژی الکتریکی با روش های نوین وبدون تولید آلاینده های زیست محیطی بیشتر مد نظر مدیریت کلان تولید انرژی قرار میگیرد .یکی از گونه های انرژی که جهت تولید نیروی الکتریسیته مورد استفاده قرار می گیرد انرژی بادی است.با توجه به اینکه انرژی بادی جزء انرژی های تجدید پذیر می باشد و تبدیل آن به انرژی الکتریکی با راندمان بالا و استهلاک پایین صورت می پذیرد
در نتیجه استفاده از انرژی بادی جهت تولید انرژی الکتریکی مقرون به صرفه می باشد.
تاریخچه:
انرژی باد با ساخت ماشین های اولیه بادی در روزگار قدیم مورد استفاده قرار گرفت.احتمالا نخستین ماشین های بادی به توسط یونانیان ساخته شده است. مصری ها ، رومی ها و چینی ها برای قایقرانی و آبیاری از انرژی باد استفاده کرده اند.
بعد ها استفاده از توربین های بادی با محور قائم در سراسر کشور های اسلامی معمول شد. سپس دستگاه های بادی با محور قائم با میله های چوبی توسعه یافت به طوریکه در اواسط قرن نوزدهم در حدود 9 هزار ماشین بادی به منظور های گوناگون مورد استفاده قرار می گرفت.
سیر تحولی و رشد استفاده از انرژی بادی:
باد یکی از مظاهر انرژی خورشیدی و همانند هوای متحرک است. و پیوسته قسمت کوچکی از تابش خورشید که از خارج به آتمسفر می رسد، به انرژی باد تبدیل می شود. گرم شدن زمین و جو آن به طور نامساوی و غیر یکنواخت سبب تولید جریان های همرفت می شود. و نیز حرکت نسبی جو زمین عامل تولید باد می گردد.
دو درصد از انرژی خورشید که به زمین می رسد به باد تبدیل می گردد. 35 % انرژی باد در ضخامت یک کیلو متری از سطح زمین موجود است.محاسبات نشان می دهد، که برای تمام سیاره زمین ، انرژی موجود 1.3x1014 وات بر مترمربع است که بیست برابر انرژی مصرفی فعلی دنیا می باشد.
انواع ماشین های بادی :
ماشین های بادی را معمولاً بر حسب وضعیت محور دوران روتور آنها نسبت به جهت وزش باد و یا ظرفیت آنها طبقه بندی می کنند.
روتورهای با محور افقی:
روتورهای با محور افقی به منظور استفاده از نیروهای بالابر و مقاوم ساخته می شوند. عموماً روتورهای با نیروهای بالا برنده که برای سطح معینه از روتور ، نیروی بالابرنده بیشتری نسبت به نیروی مقاوم در همان سطح در روتورهای مقاوم تولید می کنند. ترجیح داده می شود به علاوه ، روتورهای ضربه ای عموماً نمی توانند سریعتر از سرعت باد بچرخند. بادرنظر گرفتن وزن ، دستگاه روتورهای بالابرنده توان بیشتری را تولید کرده و ارزانتر تمام خواهد شد. تعداد پره ها می توانند متغییر باشند و تاکنون از یک تا 50 پره ساخته شده اند.ماشین های بزرگی از نوع روتور با محور افقی ساخته اند.
انواع ماشین های بادی از نوع روتور با محور افقی:
ماشین Mod_ o: قطر روتور 38 متر و توان تولیدی آن 100 کیلو وات بر ساعت برای باد 16 متر برثانیه است. که روی برجی به ارتفاع 33 متر سوار است. بازده این ماشین 40درصد است.
ماشینMod oA: این ماشین ها اشکال تکمیل شده Mod_ o بوده و دو نمونه از آن ها در آمریکا به قطر 38 متر و با توان خروجی 125 و 200 کیلو وات ساخته شده است.
روتورهای با محور قائم:
روتورهای با محور دوران قائم نسبت به روتورهای با محور افقی ارجحیت دارند، زیرا لازم نیست آن ها را با تعبیر جهت وزش باد ، دوران داد. این عمل باعث می شود که دستگاه خیلی پیچیده نشود و در ضمن نیروهای چرخشی ناشی از دوران که بر بلبرینگ ها و سایر مولفات داده می شود، کمتر شود.
درگذشته دستگاه هایی از این نوع ساخته شده اند که با نیروی مقاوم ناشی از باد حرکت می کند. توربین های با پره های صفحه ای، کاسه ای و نیز روتورساوینوس به ابتکار مهندس فنلاندی ساوینوس در سال 1931 اختراع شده است.
در سال 1925 روتوری با محور قائم توسط مهندس فرانسوی داریوس اختراع شد. وتا سال 1970 توسط گروه تحقیقات کانادایی توسعه یافت و در حال حاضر توربینی است که از نظر توان خروجی با توربین های با محور افقی قابل مقایسه می باشد توربین داریوس
روتوردارویس بر اثر نیروی بالابرنده حرکت می کند. که بال ها به شکل منحنی تروپو سکین و مقطع بال نظیر مقطع بال هواپیما است. گشتاور شروع حرکت آن کم است، ولی با سرعت زاویه ای بیشتری می چرخد. و از این رو توان خروجی قابل ملاحظه ای دارد.
مسائل اقتصادی ماشین های بادی:
امروزه انقلاب تکنولوژیک استفاده از انرژی باد در بسیاری از کشورها در دسترس بوده و ارزانترین راه برای تهیه الکتریسته از مشتقات انرژی خورشیدی تشخیص داده شده است. بهای انرژی تولید شده به عوامل محیطی و عملی و نیز نوع ماشین بکار گرفته شده بستگی دارد.
با بررسی های مختلفی که در زمینه قیمت استفاده انرژی باد انجام گرفته است نشان می دهد که اگر چه هزینه ماشین های بادی با بزرگی و نیز ازدیاد توان تخمینی آن ها افزایش می یابد. ولی بهای هر کیلو وات انرژی ها ، کاهش پیدا می کند. هزینه پیش بینی شده برای ماشین های با ظرفیت 100 تا 600 کیلو وات ، در حدود 25 الی 50 ریال بر هر کیلو وات ساعت تخمین زده می شود.
البته با توجه به این که کشورهای بزرگ انقلاب تکنولوژیک پیشرفته دارند. و ساخت انواع ماشین آلات رامی توانند به آسانی انجام دهند. نفت وارداتی و نیز انرژی ناشی از سوخت های دیگر ارزان تر از انرژی باد است. ولی با توجه به کاهش منابع انرژی فسیلی و دلایل دیگر ، استفاده از انرژی باد در کشور های پیشرفته پیش از پیش مورد نظر است.
بطور خلاصه می توان گفت که در کشورهای صنعتی بودجه های پژوهشی زیادی به استفاده از انرژی باد اختصاص داده شده و ساخت مدل های مختلف ماشین های بادی در حال توسعه و تکمیل است.
یکی از شرکتهای تولید انرژی در بلژیک برای بدست آوردن برق از نیروی باد طرحی را در دست بررسی دارد و بر اساس آن در منطقه ی فلاندرن غربی این کشور نیروگاه های بادی خواهد ساخت.
وزیر بازرگانی همگانی آقای Johan Vande Lanotte در حال محک زدن این طرح است که در آن نیروگاه های بادی با پروانه های بزرگ همانند آنچه هم اکنون کمی دورتر از ساحل شهر Thornton ساخته شده در نزدیکی ساحل دریای شمال و در شهر تفریحی و دلپذیر Knokke-Heist بصورت انبوه کارگزاری میشوند.
این نیروگاه ها شامل ۳۰ توربین بادی بزرگ خواهد بود که هر کدام توانایی تولید ۵ مگاوات برق دارند و به گفته ی مهندسان این مقدار انرژی الکتریکی برای ۳۰۰ هزار خانواده کافی خواهد بود.
نکته ی جالب اینکه سوپرمارکت بزرگ Colruyt در واقع دست به ابداع این طرح زده و تصمیم دارد در صورت جلب نظر مقامات ، تا سال ۲۰۰۹ و ۲۰۱۰ آنرا عملی کند.
به گفته ی مهندسان بلژیکی این طرح در نزدیکی سواحل کشور هلند که تنها ۲۷ کیلومتر با نقطه ی مورد نظر آنها فاصله دارد با کمک ۶۰ توربین بادی و بخوبی در حال اجراست و ثابت نموده که انرژی باد حتی کمی دورتر از ساحل ارزش سرمایه گزاری را دارد.
توربینهای بادی
انرژی باد نظیر سایر منابع انرژی تجدید پذیر، بطور گسترده ولی پراکنده در دسترس میباشد. تابش نامساوی خورشید در عرض‌های مختلف جغرافیایی به سطح ناهموار زمین باعث تغییر دما و فشار شده و در نتیجه باد ایجاد می‌شود. به علاوه اتمسفر کره زمین به دلیل چرخش، گرما را از مناطق گرمسیری به مناطق قطبی انتقال می‌دهد که باعث ایجاد باد می‌شود. انرژی باد طبیعتی نوسانی و متناوب داشته و وزش دائمی ندارد.
از انرژی های بادی جهت تولید الکتریسیته و نیز پمپاژ آب از چاهها و رودخانه ها، آرد کردن غلات، کوبیدن گندم، گرمایش خانه و مواردی نظیر اینها می توان استفاده نمود. استفاده از انرژی بادی در توربین های بادی که به منظور تولید الکتریسته بکار گرفته می شوند از نوع توربین های سریع محور افقی می باشند. هزینه ساخت یک توربین بادی با قطر مشخص، در صورت افزایش تعداد پره ها زیاد می شود.
توربینهای بادی چگونه کار می کنند ؟
توربین های بادی انرژی جنبشی باد را به توان مکانیکی تبدیل می نمایند و این توان مکانیکی از طریق شفت به ژنراتور انتقال پیدا کرده و در نهایت انرژی الکتریکی تولید می شود. توربین های بادی بر اساس یک اصل ساده کار می کنند. انرژی باد دو یا سه پره ای را که بدور روتور توربین بادی قرار گرفته اند را بچرخش در می آورد. روتور به یک شفت مرکزی متصل می باشد که با چرخش آن ژنراتور نیز به چرخش در آمده و الکتریسیته تولید می شود.
فرمت این مقاله به صورت Word و با قابلیت ویرایش میباشد
تعداد صفحات این مقاله 34 صفحه
پس از پرداخت ، میتوانید مقاله را به صورت انلاین دانلود کنید
دانلودمقاله توربین های بادی
