خواندن ۷ دقیقه·۱ سال پیش

انرژی جنبشی باد به انرژی الکتریکی با توربین بادی

مقدمه

نخستین توربین بادی با کاربرد تولید برق، یک ماشین شارژ باتری بود که در ژوئیه ۱۸۸۷ توسط یک مهندس اسکاتلندی به نام جیمز بلایث ساخته شد. چند ماه بعد، مخترع آمریکایی چارلز فرانسیس براش نخستین توربین باد خودکار را برای تولید برق در کلیولند در اوهایو ساخت.

توربین بادی یا بادگرد به توربینی گفته می‌شود که برای تبدیل انرژی جنبشی باد به انرژی مکانیکی یا الکتریکی به کار می‌رود که توان بادی نام دارد و در دو نوع با محور افقی و با محور عمودی ساخته می‌شوند.توربین‌های بادی ۵ مگاواتی در یک نیروگاه بادی در سواحل دریای شمال نزدیک بلژیک (نیروگاه بادی دریایی)توربین‌های بادی کوچک برای کاربردهایی مانند شارژ کردن باتریها یا توان کمکی در قایق‌های بادبانی مورد استفاده قرار می‌گیرند، در حالی که توربین‌های بادی بزرگ‌تر با چرخاندن ژنراتور، و تبدیل انرژی مکانیکی به انرژی الکتریکی، به عنوان یک منبع تولید انرژی الکتریکی به‌شمار می‌روند. انواع دیگری از توربین‌های بادی وجود دارد که برای پمپ کردن آب استفاده می‌شود که به آن پمپ بادی می‌گویند یا برای آسیاب گندم به کار می‌رود که آسیاب بادی نام دارد و موارد دیگری که هر کدام نام خاص خودشان را دارند.

توربین های بادی چگونه کار می کنند؟

1.باد از میان توربین جریان می‌یابد و باعث می‌شود که پره‌ها به آرامی مانند یک چرخ دنده بچرخند.

2.پره های چرخان باعث چرخش یک سری چرخ دنده در داخل توربین می شوند. این چرخ دنده ها سرعت چرخش توربین را افزایش می دهند به طوری که انرژی مکانیکی چرخش ها توسط ژنراتور قابل برداشت است.

3.هنگامی که چرخش ها به اندازه کافی سریع هستند، ژنراتور انرژی مکانیکی تولید شده توسط پره های دوار را به انرژی الکتریکی تبدیل می کند.

4.این الکتریسیته تازه تولید شده از طریق سیمی عبور می کند که به شبکه برق متصل است و می توان آن را برای استفاده حمل کرد.

توربین های بادی چقدر برق تولید می کنند؟

مقدار انرژی که یک توربین بادی تولید می کند به اندازه و مکان توربین بستگی دارد. توربین‌های بلندتر و پره‌های بزرگ‌تر باد بیشتری را جذب می‌کنند و توربین را کارآمدتر می‌کنند. یک توربین بادی معمولی به طور متوسط 1 تا 5 مگاوات برق در سال تولید می کند.

توربین بادی فقط 40% از باد در حال وزش را به برق تبدیل می کند، زیرا سرعت باد قبل از تولید برق باید حداقل به 9 مایل در ساعت برسد.این در حالی است که ما انتظار داریم مشتریان حتی زمانی که باد نمی وزد بتوانندبه برق دسترسی داشته باشند.

نوآوری های مداوم در فن آوری باد به این معنی است که انرژی باد به طور فزاینده ای کارآمدتر و مقرون به صرفه تر بشود.

توربین های بادی چقدر برق تولید می

حقایق جالب

1.میانگین ارتفاع توربین بادی زمینی تا 466 فوت است و برخی از توربین های بادی جدیدتر دارای پره هستند.

2.در ایالات متحده، نیروی بادی بزرگترین منبع انرژی تجدیدپذیر در پایان سال 2019 بود، با برق کافی برای تامین انرژی 5 میلیون خانه های آمریکایی

3.محققان در حال همکاری با شرکت‌های انرژی‌های تجدیدپذیر برای ایمن‌تر کردن توربین‌های بادی برای پرندگان با استفاده از فناوری‌هایی مانند جعبه صدا و رادار اولتراسونیک

شش مزرعه ای که توربین بادی دارند.

وجود منابع بی شمار انرژی همچون باد و خورشید کشور ایران را به معدن انرژی و آینده انرژی تبدیل نموده است. برای نمونه ایران با داشتن ۳۰۰ روز آفتابی رده‌های بالای دنیا را در قابلیت تولید انرژی خورشیدی دارد. کشور ایران همچنین از ظرفیت های خوبی در حوزه باد برخوردار است. توسعه مزرعه های بادی در ایران در سال های اخیر مورد توجه قرار گرفته است.یکی از منابع مهم انرژی پاک در دنیا باد است. ایرانیان در طول قرن های گذشته به اهمیت این نیرو پی برده و در پی استفاده از آن بوده اند. بادگیرها نمادی از خلاقیت ایرانیان در استفاده از باد هستند.در ایران حدود ۱۰۸۷ مگاوات برق از انرژی های نوین تجدید پذیر تولید می شود که سهم نیروگاه‌های بادی در این حوزه حدود ۴۰% است.مزرعه بادی منجیل
اولین نیروگاه بادی ایران و خاورمیانه در سال ۱۳۷۳ با نصب اولین توربین ۳۰۰ کیلوواتی دانمارکی در شهر منجیل آغاز به کار کرد. به تدریج با نصب توربین های بیشتر در همان سایت و سایتهای هرزویل و رودبار و سرانجام سیاهپوش این مزرعه بادی توسعه یافت. کارفرمای پروژه سازمان انرژی اتمی بود وهمزمان نیز قراردادی با شرکت صبا نیرو برای انتقال تکنولوژی (با بالاترین ظرفیت آن روز یعنی ۶۰۰ کیلووات) منعقد گردید.توربین های این مزرعه بادی کوچک هستند و پره های آن ها در حدود ۱۷ متر طول قطر آن ۳۴ متر است. هم اکنون (سال ۱۳۹۹) پره های توربین ها بین ۵۰ تا ۱۰۰ متر و ظرفیت ها تا ۳٫۵ مگاوات می رسد. در این مزرعه حدود ۱۲۰ تا ۱۳۰ توربین در حال کار کردن است و برق تولیدی آن حدود ۱۰۰مگاوات است.

مزرعه بادی بینالود
در سطح سایتهای شناخته شده در سطح جهان دو سایت متمایز وجود دارد: سایت آلتامونت پاس کالیفرنیا و دیگری سایت بینالود. وجه تمایز این دو سایت در این است که در تابستان بیشتر باد می‌آید. در نتیجه تولیدی این دو سایت در تابستان که پیک مصرف است پیک تولید هم است. کارهای مقدماتی آن از سال ۷۴ شروع شد. مرزعه بادی بینالود نیشابور بوسیله ی سازمان انرژی های نو ایران ساخته شده است. این پروژه در سال ۱۳۸۱ آغاز و در سال ۱۳۸۶ در مساحت حدود ۷۰۰ هکتار به تعداد فعلی ۴۳ عدد رسید. ظرفیت هرکدام از توربین ها مشابه سایت منجیل ۶۰۰ کیلووات است و برق تولید آن حدود ۶۰ مگاوات است.

مزرعه بادی کهک
در مزرعه بادی کهک قزوین برای اولین بار از توربین های ۲٫۵ مگاواتی استفاده شده است. در ۲۲ اسفند ۱۳۹۵ فاز توسعه این مزرعه بادی افتتاح گردید. مزرعه بادی کهک قزوین توسط گروه مپنا در منطقه ای به وسعت بیش از ۴ هزار هکتار ایجاد شده است. از مجموعه ۲۲ توربین‌های این مزرعه بادی حدود ۵۵ مگاوات برق تولید می شود. برای ساخت و افتتاح فاز اول این نیروگاه ۳۰ میلیون یورو هزینه شده است.

مزرعه بادی آقکند
مزرعه بادی آقکند، به عنوان دومین مزرعه بادی گروه مپنا، در آذر ماه ۹۸ به بهره‌برداری ‌رسید. این مزرعه، مجهز به ۲۰ توربین بادی ۲٫۵ مگاواتی به ظرفیت مجموع ۵۰ مگاوات در منطقه آقکند از توابع شهرستان میانه واقع در استان آذربایجان شرقی است.

مزرعه بادی سیاهپوش
در سایت سیاهپوش (واقع در ضلع غربی دریاچه سد سفید رود) برای اولین بار از توربین ها با ظرفیت ۳٫۴ مگاوات بدون گیربکس استفاده شده است. این مزرعه بادی در بهار ۱۳۹۷ افتتاح گردید و شامل ۱۸ واحد توربین بادی ساخت شرکت زیمنس است که حدود ۶۰مگاوات برق تولید خواهد نمود.

نیروگاه بادی سیستان
بادهای ۱۲۰ روزه استان سیستان و بلوچستان فرصت خوبی برای ایجاد مزارع بادی ایجاد نموده است. با راه اندازی اولین توربین مزرعه بادی میل نادر در آبان ۹۹ امید می رود که تا پایان سال ۱۴۰۰ تعداد ۲۰ توربین نصب شود. در این صورت در مساحت حدود ۱۷هزار هکتار ظرفیت ۵۰ مگاواتی در این منطقه محقق خواهد شد.

حقایقی در خصوص مزارع بادی ایران:
در حال حاضر (۱۴۰۰) ظرفیت اسمی نیروگاه های ایران حدود ۳۰۰مگاوات است که یک صدم ظرفیت قابل توسعه ایران و در مقایسه با دنیا بسیار کوچک است. در حال حاضر بزرگترین نیروگاه بادی در حال احداث دنیا در شهر گانسوی چین قرار دارد. این نیروگاه دارای ۳۵۰۰ توربین بادی است و نزدیک به ۸۰۰۰ مگاوات برق تولید می کند. شش نیروگاه از ده نیروگاه بزرگ بادی دنیا در آمریکا واقع شده است. بزرگترین آنها نیروگاه بادی آلتا ۱۵۰۰ مگاوات ظرفیت دارد.
در حال حاضر توربین های ساخته شده ایران ظرفیت ۳٫۴ مگاواتی دارند. طول هر پره ۵۳ متر است (بزرگترین پره دنیا ۱۰۰ متر طول دارد). ارتفاع توربین نیز حدود ۸۵ متر (یک ساختمان ۳۰ طبقه) است. وزن هر توربین ۳۰۰ تن (هم وزن ایرباس ای ۳۸۰) است.

توربین های بادی موجود در سرعت باد ۱۲ کیلومتر بر ساعت تا ۹۰ کیلومتر بر ساعت برق تولید می‌کند و در سرعت‌های باد کمتر و بیشتر از حرکت باز می‌ایستد.با تولید هر ۱۰۰ مگاوات برق ۱۰۰ میلیون لیتر گازوئیل صرفه جویی می شود. هر توربین ۲٫۵ مگاواتی برقی برای ۳۵۰ خانوار را تولید می کند.