مزایا و معایب توربین های بادی محور عمودی و افقی

در نوشته ای که مدتی قبل در بخش وبلاگ مهندس یار منتشر کرده بودیم، به بررسی انواع توربین بادی و همچنین شناخت مکانیزم عملکرد آن ها پرداخته بودیم. در ادامه این مبحث و در این قسمت قصد داریم نگاهی دقیق تر به توربین های بادی افقی و عمودی و مزایا و معایب هر یک از آن ها داشته باشیم. قبل از ادامه کار توصیه میکنیم حتماً مطلب قبلی ما در این خصوص را مطالعه بفرمایید.

توربین های بادی ساوینوس

توربین های بادی طراحی شده، امروزه براساس دو نیروی برآ و پسا، توان تولید می کنند. در واقع پره های موجود بر روی توربین های بادی دو نیروی برآ و پسا را ایجاد می کنند که این نیرو ها در نهایت موجب حرکت روتور توربین می شود. نیروی برآ در راستای عمود بر سطح و نیروی پسا در مقابل جهت باد است. برخی از توربین های بادی براساس نیروی برآ ایجاد شده بر روی پره توان تولید می کنند این در حالی است که برخی از توربین ها مانند توربین بادی ساوینوس، از نیروی محوری پسا برای تولید توان استفاده می کنند.

توبین های بادی ساوینوس از دو پره که در جهت مخالف یکدیگر انحنا دارند تشکیل شده است. در این مدل از توربین ها تفاوتی ندارد باد از کدام سمت به توربین برخورد کند، در هر صورت روتور توربین شروع به حرکت می کند. توربین های بادی ساوینوس معمولا توان بسیاری کمی را تولید می کنند و قابل مقایسه با توربین های محور افقی نمی باشند. این توربین ها گزینه های مناسبی برای قرار دادن در مناطق مختلف شهری است. با توجه به تغییرات گسترده جهت باد در مناطق شهری این توربین ها می توانند به راحتی در این مناطق مفید باشند.

از جمله مزایای توربین های بادی ساوینوس، امکان عملکرد آن ها در سرعت لبه حمله (TSR) پایین است. همچنین این توربین ها نیازی به تحریک اولیه برای حرکت ندارند.

همچنین بخوانید: آموزش ansys fluent
 

مزایا و معایب توربین های بادی محور عمودی

در مجموع باید گفت که مزایای استفاده از انرژی باد بسیار زیاد است و استفاده از آن می تواند آینده تولید انرژی در مناطق مشخص را تعیین کند. توان تولید شده توسط توربین های بادی متناسب با سایز و متوسط سرعت باد منطقه تعیین می شود. در این قسمت به مزایای توربین های بادی محور عمودی پرداخته می شود.

توربین های بادی محور عمودی از جمله توربین های مناسب برای قرار دادن در مناطق شهری هستند زیرا که این توربین ها نسبت به آشفتگی ایجاد شده در جریان باد عبوری از ساختمان های شهرها، حساسیت ندارد. این موضوع به خصوص در توربین های بادی محور افقی بسیار مهم است که البته به همین دلیل نمی توان از این مدل از توربین ها در مناطق شهری استفاده کرد.

توربین های بادی محور عمودی به جهت وزش باد حساسیت ندارند به همین دلیل می توان از آن ها در نقاط مختلف بدون در نظر گرفتن جهت وزش باد استفاده کرد. این توربین ها به همراه توربین های بادی ساوینوس بهترین گزینه برای استفاده در پشت بام های ساختمان های شهری است. از جمله مزایای دیگر توربین های بادی محور عمودی، کم بودن نویز و سر و صدای ایجاد شده در هنگام فعالیت نسبت به مدل افقی آن است. این توربین ها با توجه به اینکه دارای محوری نزدیک به پره ها هستند، معمولا سر و صدای کمتری نسبت به مدل های دیگر دارند.

یکی از مشکلات اصلی توربین های بادی محور عمودی، ایجاد گشتاور منفی است. در واقع توربین های بادی محور عمودی در هنگام برخورد جریان باد به پره ها دارای یک نیروی خلاف جهت حرکت کلی توربین هستند. این نیرو به دلیل قرار گرفتن پره در جهت مخالف است. از جمله دیگر معایب این مدل از توربین ها، هزینه های بالای نصب و نگهداری آن است. برای طراحی ایرفویل و نصب آن در نقطه مناسب باید هزینه های زیادی صرف شود، به همین دلیل در برخی موارد نصب این مدل از توربین ها را در مناطق شهری به صرفه نمی دانند.

همچنین به شما توصیه می کنیم: آموزش کتیا (طراحی سطوح)

مزایا و معایب توربین های بادی محور افقی

یکی دیگر از مدل های توربین های بادی، توربین های بادی محور افقی است. این توربین های بادی دارای بیشترین توان خروجی در میان توربین های بادی هستند. این توربین های بادی معمولا در زمینی هموار که دارای بادهایی با سرعت مناسب هستند، نصب می شود. از جمله مزایای استفاده از این توربین ها، امکان چرخش محور است که قابلیت تطبیق با جهت وزش باد را برای آن ها فراهم می سازد. در واقع کنترلر های موجود در توربین های بادی می توانند بهترین حالت پره ها را برای تولید بیشترین توان ایجاد کنند.

همچنین این توربین ها قابلیت استفاده در نقاط ساحلی و غیر ساحلی را دارا هستند. توربین های بادی محور افقی دارای سیستم هایی برای راه اندازی و یا قطع عملکرد دارند که به ترمز اضطراری معروف است. در واقع در این سیستم باید سرعت باد به یک حد استانداردی رسیده تا توربین شروع به کار کند. ترمز اضطراری نیز می تواند چرخش توربین را در هنگام طوفان متوقف کند.

در کنار مزایای زیاد استفاده از توربین های بادی افقی، ایراداتی نیز در زمینه این توربین ها وجود دارد. بزرگترین ایراد توربین های بادی محور افقی، نویز و سر و صدای زیادی است که ایجاد می کنند. این سر و صدا می تواند اکو سیستم یک منطقه را به خطر بیاندازد به همین بسیاری از متخصصان محیط زیست استفاده از این تکنولوژی را ممنوع کرده اند. بیشترین سهم در ایجاد سر و صدا توربین های باد را جریان های آشفته بعد از پره تولید می کنند. بسیاری از متخصصین در تلاش هستند تا این سر و صدا را به حداقل مقدار ممکن برسانند.

از جمله دیگر معایب توربین های بادی محور افقی، هزینه نصب و نگهداری بالای آن ها است. همچنین جا به جایی تجهیزات این توربین های نیز بسیار سخت می باشد.