استحصال بیشترین انرژی توربین بادی

استحصال بیشترین انرژی توربین بادی:
اگر تاکنون تصویر یک توربین بادی را دیده باشید، می دانید که اندازه آن بسیار بزرگ است و در ارتفاع زیادی روی بدنه برج نصب شده است.

هرچه طول پره های روتور بلندتر باشد، توربین انرژی بیشتری از باد استحصال می کند. پره های بزرگ (معمولاً قطر روتور در حدود 70 متر یا 230 فوت است که 30 برابر بزرگ تر از دو بال یک شاهین است) نیروی باد را مانند عملکرد یک چرخ و محور «اکسل» (Axle)، چند برابر می کند.

بنابراین یک نسیم ملایم هم می تواند پره ها را به حرکت در آورد. با این حال، توربین های بادی معمول، 14 درصد زمان کار نکرده و بیشتر مواقع هم حداکثر توان موجود را تولید نمی کنند.

این مسئله یک ایراد نیست، بلکه یک ویژگی مطلوب در طراحی توربین به شمار می رود؛ زیرا اجازه می دهد در سرعت های متفاوت باد، توربین بادی همچنان به کار خود ادامه دهد.

برای مثال، خودروها همیشه با بالاترین سرعت خود رانده نمی شوند؛ موتور و جعبه دنده یک خودرو متناسب با سرعت موردنظر ما به چرخ ها نیرو منتقل می کنند. توربین های بادی را می توان مشابه خودروها در نظر گرفت؛ آن ها برای فعالیت بهینه در سرعت های مختلف طراحی شده اند.

ناسل یک توربین معمولی در حدود 85 متر (280 فوت) ارتفاع دارد؛ این یعنی 50 شخص بزرگسال که روی شانه های هم به صورت عمودی بایستند.

این ارتفاع زیاد یک دلیل موجه دارد؛ اگر تاکنون روی تپه ای ایستاده باشید که بالاترین ارتفاع در آن محدوده بوده باشد، می دانید که در این شرایط باد سریع تر از زمانی می وزد که ساختمان ها، درخت ها و تپه ها از سطح زمین مانع وزش آن می شوند.

بنابراین، اگر پره های روتور را در ارتفاع بالاتری از زمین قرار دهید، میزان انرژی بیشتری دریافت می کنند و می دانیم که دریافت انرژی جنبشی چیزی است که توربین های بادی برای آن طراحی می شوند.

از آنجا که پره های توربین بادی در حال چرخش هستند، دارای انرژی جنبشی هستند که از باد گرفته اند. این یک قانون فیزیکی است که شما نمی توانید از هیچ انرژی بسازید (قانون پایستگی انرژی).

بنابراین بادی که از توربین رد شده است، مقداری از انرژی خود را از دست داده و سرعت آن کم شده است. این مسئله مشکلی به وجود نمی آورد، زیرا میزان زیادی انرژی باد همچنان موجود است.

اما زمانی که بخواهید مزرعه بادی احداث کنید، این موضوع به معضل تبدیل می شود، مگر اینکه در منطقه کاملاً بادخیزی باشید. در غیر این صورت، باید اطمینان حاصل کنید که هر توربین به اندازه کافی از بقیه فاصله دارد تا تحت تأثیر آن ها نباشد.

تصویر زیر «توربین بادی داریوس» (Darrieus Wind Turbine) غیرمعمول (همزن) را نشان می دهد که برخلاف توربین های عادی افقی حول یک محور عمودی می چرخد.

مزیت اصلی آن این است که نزدیک زمین نصب می شود و عدم نیاز به برج، هزینه ساختش را به میزان قابل توجهی کاهش می دهد. همچنین، این توربین بادی می تواند انرژی باد را در هر جهتی بدون سیستم یاو و پیچ دریافت کند.

با این حال، این توربین ها مشکلات دیگری دارند و در دریافت انرژی ناکارآمد هستند، بنابراین به ندرت استفاده می شوند.