اجزای اصلی توربین بادی:
اگرچه این ماشین را که از انرژی بادی برق تولید می کند توربین بادی می خوانیم، اما در واقع توربین یک بخش از آن است.
برای اغلب (و نه همه) توربین ها جعبه دنده یک بخش اساسی است که چرخ دنده های آن چرخش آهسته پره های روتور را به چرخش پرسرعت شفت تبدیل می کنند، به طوری که برق تولید شود.
ژنراتور یک بخش مهم از همه توربین ها است و می توان آن را یک نسخه بسیار بزرگ تر و حجیم تر از یک دینام دوچرخه تصور کرد.
وقتی سوار دوچرخه هستید، دینام با چرخش چرخ عقب می چرخد و برق لازم برای روشنایی چراغ دوچرخه را تولید می کند.
مشابه همین اتفاق در توربین بادی می افتد، با این تفاوت که ژنراتور به جای چرخ عقب دوچرخه با پره های روتور می چرخد و لامپ روشن، لامپی است در یک خانه که شاید کیلومترها دورتر قرار گرفته است.
اما در عمل، توربین های بادی از ژنراتورهایی ساخته می شوند که هیچ شباهتی به دینام ندارند.
عملکرد توربین بادی به صورت زیر است:
- باد (هوای متحرک که انرژی جنبشی دارد) از میان پره های روتور می وزد.
- روتور می چرخد و بخشی از انرژی جنبشی باد را می گیرد و شفت مرکزی را می چرخاند. اگرچه انتهای پره ها با سرعت زیادی می چرخند، اما شفت یا محور مرکزی سرعت آهسته ای دارد.
- در اغلب توربین های مدرن، پره های روتور می توانند روی هاب در جلوی توربین متصل شوند. بنابراین با زوایه مناسب (یا «پیچ» (Pitch)) با باد برخورد می کنند و بیشترین انرژی را استحصال می کنند. به این مکانیزم کنترل پیچ گفته می شود.
- داخل ناسل (بخش اصلی توربین، بالای برج و پشت پره ها)، جعبه دنده چرخش شفت راننده یا محرک (متصل به روتور) با سرعتی در حدود 16 دور در دقیقه را به سرعت بالای حدود 1600 دور در دقیقه برای حرکت ژنراتور تبدیل می کند.
- ژنراتور که دقیقاً بعد از جعبه دنده قرار گرفته است، انرژی جنبشی را از شفت گرفته و به الکتریسیته تبدیل می کند. در بیشترین ظرفیت، ژنراتور یک توربین 2 مگاواتی متداول در حدود 2 میلیون وات توان در 700 ولت تولید می کند.
- بادسنج ها (دستگاه های خودکار اندازه گیری سرعت) و بادنماها در پشت ناسل امکان اندازه گیری سرعت و جهت باد را فراهم می کنند.
- با استفاده از این اندازه گیری ها، تمام بخش بالایی توربین شامل ناسل و روتور می تواند توسط یک موتور تغییر جهت دهنده به نام موتور «یاو» (Yaw) که بین ناسل و بدنه برج قرار گرفته، چرخیده و تغییر جهت دهد. بدین ترتیب روتور دوباره مستقیم و روبه رو به جهت باد قرار می گیرد و بیشترین میزان ممکن انرژی را استحصال می کند. اگر سرعت باد خیلی زیاد باشد و یا جریان باد به شدت آشفته باشد، ترمزها برای نگه داشتن روتور از چرخش (به دلایل ایمنی) وارد کار می شوند. ترمزها همچنین برای مواقعی که عملیات تعمیر و نگهداری اعمال می شود هم به کار می روند.
- جریان الکتریکی تولیدی ژنراتور از طرق سیم از داخل بدنه برج به پایین برج انتقال می یابد.
- یک ترانسفورماتور افزاینده ولتاژ را به 50 برابر حالت تولیدی افزایش می دهد، بنابراین می توان به صورتی بهینه به شبکه برق (یا ساختمان ها و شهرهای نزدیک) برق را انتقال داد. برقی که به سمت شبکه فرستاده می شود، حتی ولتاژ بالاتری توسط یک پست فوق توزیع نزدیک پیدا کرده است که این پست معمولاً توربین ها را پشتیبانی می کند.
- اکنون مصرف کنندگان می توانند از انرژی پاک و سبز لذت ببرند. توربین ها در حین عملکرد خود هیچ گونه آلودگی مربوط به گازهای گلخانه ای ایجاد نکرده اند.
- باد بعد از گذر از توربین همچنان به مسیر خود ادامه می دهد، اما اکنون با انرژی و سرعت کمتر و آشفتگی بیشتر (زیرا توربین مانع جریان آزاد آن شده است).
