توربین‌ بادی چطور کار می‌کند؟

همانطور که می‌دانید، برخلاف زغال سنگ یا نفت، باد به عنوان یک منبع تجدیدپذیر می‌تواند مقدار باورنکردنی‌ای انرژی را تهیه کند. اما سوالی که با دیدن یک توربین بادی در ذهن شکل می‌گیرد این است که این توربین‌ها دقیقا به شکلی کار می‌کنند و آیا می توان جهانی ایجاد کرد که به طور کامل توسط باد نیرو بگیرد؟

به طور کلی توضیح چگونگی کارکرد این دسته از توربین‌ها راحت است. مجموعه‌ای از تیغه‌هایی که در اطراف روتور دستگاه نصب شده اند باد را می‌گیرند و انرژی جنبشی آن را به انرژی دورانی تبدیل می‌کنند. همانطور که احتمالا برای شما آشناست، آسیاب‌های بادی سنتی از این انرژی چرخشی برای آسیاب کردن گندم یا پمپاژ آب استفاده می‌کردند. اما در توربین های بادی مدرن، ژنراتور به گردش در می‌آید و برق تولید می‌شود.

اهمیت جهت تیغه‌ها در تولید انرژی بیشتر از باد

در همین راستا جالب است بدانید که سه عامل اصلی وجود دارد که میزان انرژی تولیدی توسط توربین بادی را تعیین می‌کند که شامل اندازه و جهت تیغه‌ها، میزان باد که روتور را به گردش در می‌آورد و طراحی آیرودینامیکی تیغه‌ها می‌شود. در حالت کلی می‌توان توربین های بادی را با روتوری همراه با یک محور عمودی یا محور افقی طراحی کرد.

تیغه های عمودی می‌توانند باد را از هر جهتی دریافت کنند، اما راندمان آن‌ها در مقایسه با روترهایی با محور افقی بسیار کمتر است. درواقع طرح‌های افقی به تیغه‌ها اجازه می‌دهد تا تمام نیروی باد را با قرارگیری در جهت باد و چرخش به سمت آن جذب کنند.

به منظور هم‌جهتی توربین با جهت وزش باد، امروزه سنسورهای باد و سیستم های کامپیوتری در داخل توربین‌های بادی به طور خودکار پره‌های توربین را به شکلی تنظیم می‌کنند تا با دقت خاصی برای به دست آوردن بیشترین انرژی در جهتی صحیح قرار گیرند.

اهمیت شکل تیغه‌ها در تولید انرژی بیشتر از باد

همانطور که اشاره شد شکل تیغه‌ها هم در به حداکثر رساندن انرژی دریافتی از باد بسیار مهم هستند. در حالی که طراحان اولیه‌ی تیغه‌های توربین آن‌ها را صاف طراحی می‌کردند اما به مرور زمان افراد متوجه شدند که تیغه‌هایی همچون بال‌های خمیده هواپیما کارایی بیشتری دارند. چراکه باد می‌تواند روی سطحی منحنی شکل سریعتر حرکت کند و با ایجاد یک بخش کم فشار در بالای تیغه آن را به سمت بالا ببرد.

البته از آنجایی که میزان نیروی بالابرنده به زاویه‌ی باد نسبت به تیغه‌ها بستگی دارد، تیغه های مدرن دارای پیچ و تاب‌هایی هستند که به بهینه سازی دریافت انرژی کمک می‌کند.

امروزه انرژی باد کارآمدترین و ارزان‌ترین منبع الکتریسیسته است و در حال حاضر بخش قابل توجهی از انرژی ضروری سراسر جهان را فراهم می‌کند. درواقع با بهبود و پیشرفت‌های صورت گرفته در پیش بینی آب‌وهوا و باد، زیرساخت شبکه برق و ذخیره انرژی، ممکن است باد بتواند تمام مشکلات انرژی ما را از بین ببرد و راهکاری ساده و ارزان را بر دنیا حکم‌فرما کند.