آناتومی توربین بادی( تجزیه و تحلیل اجزای اصلی)
استفاده از انرژی باد در سرتاسر جهان رو به افزایش است . با توجه به اینکه محصولات بلند پروازانه این فناوری از یک سو و هزینه های نزولی آن از سویی دیگر به این تکنولوژی کمک میکنند تا بسادگی و بطور ملموسی در دسترس عموم قرار بگیرد .
ژنراتور ، پره ها ، برج و ناسل چهار جز components اصلی تشکیل یک توربین بادی را تشکیل می دهند.
انرژی بادی به عنوان یکی از منابع اصلی انرژی های تجدید پذیر ظاهر شده است. به همین دلیل این روش تولید انرژی با یک فرآیند تولید پیچیده که شامل بسیاری از اجزای اصلی توربین می باشد همراه است.
در پایان سال 2017 ، ظرفیت جهانی تولید انرژی به روش پاک از 540 گیگاوات (GW) فراتر رفت؛ بیش از 400 گیگاوات آن در بین دهه 2006 و 2016 اتفاق افتاد.
در همین حال ، مقدار و عملکرد بازار جهانی تعمیر و نگهداری توربین های بادی، از 2.1 میلیارد دلار (1.7 میلیارد پوند) در سال 2006 به 13.7 میلیارد دلار (10.8 میلیارد پوند) در سال 2016 با نرخ رشد مرکب سالانه (CAGR) بیش از 20 درصد افزایش یافت.
طبق گفته های سوبها کریشنان (Subha Krishnan)، تحلیلگر ارشد GlobalData، "بازار جهانی انرژی های بادی شاهد رشد قابل توجهی بین سال های 2012 تا 2017 شده است ، با افزایش ظرفیت نصب شده، انرژی باد از 284GW در سال2012 به 546 GW درسال 2017 رسیده است."
"پتانسیل زیادی برای تاسیسات بادی دریایی (offshore) وجود دارد. تخمین زده می شود که انرژی بادی دریایی توانایی تأمین هفت برابر تقاضای انرژی اروپا و چهار برابر نیاز ایالات متحده را دارا می باشد.
"فن آوری های نوآورانه ، پشتیبانی از سیاست تولید انرژی بادی دریایی در برخی از اهداف ملی ، افزایش اعتماد به نفس سرمایه گذاران و معرفی و استقرار توربین های بزرگ برای کاهش هزینه ها، برخی از اصلی ترین محرک های توسعه انرژی بادی دریایی در سراسر جهان هستند."
در این مقاله اجزاء حیاتی برای نحوه عملکرد مناسب توربین های بادی را ز نزدیک بررسی می کنیم .
اجزای مختلف توربین بادی چیست؟
انبوهی از اجزای فرعی (که می تواند تا 8000 مورد ، برای ساخت یک توربین بادی مورد نیاز باشد) شامل فرایندهای تولید بی شماری است ، از ساخت فلز و ریخته گری گرفته تا عملیات حرارتی ، ماشینکاری و سنگ زنی.
همه اینها برای ایجاد محصولی با طول عمر معمول 20 سال و ظرفیت تولید کافی برای تأمین انرژی یکساله 750 خانه به ازای هر توربین بادی برای یک سال در کنار هم قرار می گیرند.
و اما چهار قسمت اصلی بدنه یک توربین بادی اینها هستند: ژنراتور ، ناسل (nacelle) ، برج و پره ها.
همه اینها برای ایجاد محصولی با طول عمر معمول 20 سال و ظرفیت تولید کافی برای تأمین انرژی یکساله 750 خانه به ازای هر توربین بادی برای یک سال در کنار هم قرار می گیرند.
و اما چهار قسمت اصلی بدنه یک توربین بادی اینها هستند: ژنراتور ، ناسل (nacelle) ، برج و پره ها.
ژنراتور
ژنراتورهای مورد استفاده در توربین های بادی مدرن، از اختلاف بار الکتریکی برای ایجاد تغییر در ولتاژ استفاده می کنند ، که به عنوان نیروی محرکه جریان الکتریکی بعدی عمل می کند.
سپس این جریان ضعیف پس از عبور از یک ترانسفورماتور افزاینده برای توزیع از طریق خطوط برق عبور داده می شود و شبکه مربوط به توربین بادی را تأمین می کند.
سپس این جریان ضعیف پس از عبور از یک ترانسفورماتور افزاینده برای توزیع از طریق خطوط برق عبور داده می شود و شبکه مربوط به توربین بادی را تأمین می کند.
ناسل
ناسل اتاقکی است که تمامی اجزای موتورخانه از جمله ژنراتور توربین بادی را در خود جای داده است و عمدتا به صورت دنده ای یا مستقیم از محرک تولید می شود.
ناسل توربین بادی تعداد زیادی از اجزای فرعی را در خود جای داده است
مورد اول می تواند شامل یک کیس به وزن 150 تن باشد ، در حالی که دومی شامل یک توپی روتور است که مستقیماً ژنراتور را بدون نیاز به تنظیم جعبه دنده هدایت می کند.
برج
برج های توربین بادی در ارتفاعات مختلف تولید می شوند که میانگین آنها تقریباً 50 متر و بلندترین آنها تا200 متر از سطح زمین است.
آنها معمولاً با پوشش پایه روی و لایه های اپوکسی و یورتان پوشانده می شوند تا مقاومت ماورا بنفش را ایجاد کنند.
وزن متوسط معمولاً از 40 تن بیشتر است و یک برج اغلب می تواند بیش از 10٪ هزینه کل توربین بادی را تشکیل دهد.
آنها معمولاً با پوشش پایه روی و لایه های اپوکسی و یورتان پوشانده می شوند تا مقاومت ماورا بنفش را ایجاد کنند.
وزن متوسط معمولاً از 40 تن بیشتر است و یک برج اغلب می تواند بیش از 10٪ هزینه کل توربین بادی را تشکیل دهد.
پره های روتور
پره های توربین بادی هنگام کار می توانند به سرعتی بیش از 250 کیلومتر در ساعت برسند، بنابراین نیاز به سازه مستحکمی دارند.
این جزء در درجه اول شامل چوب ، فایبرگلاس ، رزین و کربن است ، اما پس از تکمیل می تواند شامل بیش از 100 لایه از انواع ماده باشد.
بزرگترین توربین بادی جهان: Haliade-X
مجتمع شرکت های آمریکایی جنرال الکتریک (GE) در حال توسعه 400 میلیون دلاری (315 میلیون پوند) Haliade-X است ، که اگر در سال 2021 مستقر شود ، رکورددار بزرگترین توربین بادی جهان خواهد شد .
این محصول ظرفیت 12 مگاواتی دارد و ارتفاع آن به 260 متر بالاتر از سطح دریا می رسد ، بالاتر از برج ایفل ، در حالی که طول هر پره آن به 107 متر می رسد، طویل تر از درازای یک زمین فوتبال.
وینسنت شلینگز (Vincent Schellings) ، رهبر مهندسی و توسعه محصول GE ، می گوید: "ایجاد قابلیت ضریب ظرفیت بالاتر این توربین باعث می شود Haliade-X نسبت به تغییرات سرعت باد حساسیت کمتری داشته باشد ، به این معنی که قابلیت پیش بینی بهتر و توانایی تولید انرژی بیشتر در سرعت کم باد وجود دارد و می تواند تولید انرژی سالانه بیش از هر توربین دریایی دیگری را به دست آورد.
این جزء در درجه اول شامل چوب ، فایبرگلاس ، رزین و کربن است ، اما پس از تکمیل می تواند شامل بیش از 100 لایه از انواع ماده باشد.
بزرگترین توربین بادی جهان: Haliade-X
مجتمع شرکت های آمریکایی جنرال الکتریک (GE) در حال توسعه 400 میلیون دلاری (315 میلیون پوند) Haliade-X است ، که اگر در سال 2021 مستقر شود ، رکورددار بزرگترین توربین بادی جهان خواهد شد .
این محصول ظرفیت 12 مگاواتی دارد و ارتفاع آن به 260 متر بالاتر از سطح دریا می رسد ، بالاتر از برج ایفل ، در حالی که طول هر پره آن به 107 متر می رسد، طویل تر از درازای یک زمین فوتبال.
وینسنت شلینگز (Vincent Schellings) ، رهبر مهندسی و توسعه محصول GE ، می گوید: "ایجاد قابلیت ضریب ظرفیت بالاتر این توربین باعث می شود Haliade-X نسبت به تغییرات سرعت باد حساسیت کمتری داشته باشد ، به این معنی که قابلیت پیش بینی بهتر و توانایی تولید انرژی بیشتر در سرعت کم باد وجود دارد و می تواند تولید انرژی سالانه بیش از هر توربین دریایی دیگری را به دست آورد.
توربین بادی ساحلی Haliade-X آینده جنرال الکتریک 260 متر قد دارد و این باعث می شود که از چشم لندن (135 متر) و مجسمه آزادی (93 متر) ترکیبی (GE) بلندتر باشد.
" Haliade-X با نیاز به تجهیزات داخلی کمتر و فونداسیون ساده تر ، علاوه بر کاهش زمان چرخه و یک عملکرد بسیار ساده ، صرفه جویی قابل توجهی در هزینه کل پروژه در طول عمر یک مزرعه بادی ایجاد می کند.
"ابعاد یک توربین بادی در این اندازه از بسیاری جهات برای اولین بار است که ساخته می شود ، بنابراین ما در جنرال الکتریک (GE) در حال آماده شدن برای این کار هستیم.
"رشد همواره با چالش هایی همراه است ، به ویژه چالش رقابت با منابع سنتی تولید برق ، مانند گاز طبیعی و زغال سنگ ، به طور غیر یارانه ای در فرایند های کاهش قیمت و درخواست پیشنهاد قیمت در سراسر جهان."
"توسعه توربین بادی Haliade-X به چالش های تولید انرژی بادی دریایی مانند کاهش هزینه انرژی در پروژه های پیش رو کمک می کند ، در عین حال به حرکت رو به رشد صنعت نیز کمک می کند."
منبع: فلیکس تاد 07 ژوئن 2019