نحوه عملکرد توربین بادی : امروز در ادامه آموزشهای تصویری، یکی دیگر از مستندهای مهندسی را برای شما آماده کرده ایم. در این ویدیو قصد داریم نحوه عملکرد توربین بادی را به شما همراهان عزیز آموزش دهیم
نحوه عملکرد توربین بادی
توربین های بادی به بشر کمک کرده‌اند تا انرژی موجود در باد را به چندین شکل مفید دیگر برای دو هزار سال اخیر تبدیل کند
امروزه توربین های بادی قادر به تبدیل مقدار زیادی انرژی باد به برق هستند
این به خاطر پروانه هایِ توربین است که با استفاده از تحلیلِ آیرودینامیک و سایر تجهیزات ارتقا و بهینه شده اند
ما در این ویدئو،این مجموعه مختلف از فن‌آوری را به روشی ساده بیان و در عین حال بررسی علمی خواهیم کرد
اول بیایید پایه کار رایاد بگیریم
اگر باد شروع به وزیدن کند ما ازطریق ژنراتورِمتصل به توربین برق دریافت می کنیم
حالا وزیدن باد چطور باعث تولید برق می شود ؟
بیایید یک نگاه دقیق تر به پروانه توربین داشته باشیم
تیغه شبیه به یک اِیرفویل است که شامل اندازه و شکل های مختلف از پایه تا نوک است
تکنولوژی ساده ایرفویل ساده باعث چرخش تیغه توربین باد میشود
این یعنی یک نیرویِ لیفت در هنگام حرکت سیال به سمت ایرفویل ایجاد میشود
به این ترتیب توربین باد شروع به چرخش می کند که اغلب ما این صحنه را دیده ایم
همانطور که یک قطار در حال حرکت چیزهای نسبتا زیادی را تجربه میکند، پره های در حال چرخش توربین بادی هم باد را تجربه میکند
برای پره های در حال حرکت، سرعت باد را نشان داده ایم
تشریح عملکرد توربین بادی
بنابراین تیغه توربین بادی کج به نظر می رسد تا با سرعتِ نسبی باد هماهنگ شود
وقتی سرعتِ تیغه افزایش می یابد سرعت باد در نوکِ پره نسبت به بقیه جاهای آن بیشتر است
این یعنی یک چرخش پیوسته به پره از پایه تا نوک داده شده است
هر چند این دَوَران پره ها را نمیتوان مسقیم به ژنراتور وصل کرد
درتوربین بادی باید به مسائلی همچون نویز و استحکام مکانیکی توجه کردکه باعث میشود پره ها با سرعت بسیار پایین بچرخند
، با در نظر گرفتن چرخشی با این سرعت پایین ما نمی‌توانیم
هیچ فرکانس الکتریکی معنی‌داری را از ژنراتور تولید کنیم
پس قبل از وصل شدن به ژنراتور سرعت رادر گیربکس افزایش میدهیم
این گیربکس از چندین چرخدنده ستاره ای شکل برای رسیدن به سرعت مناسب تشکیل شده است
یک شکاف روی بدنه شافت اصلی وجود دارد
این شکاف کارِ ترمز را برای پره در شرایط بسیار پر باد بازی میکند
در نتیجه، الکتریسیته از طریق کابل‌هایی به سمت پایه توربین که در آن یک ترانسفورماتور افزاینده قرار دارد ، منتقل میشود
توربین باد باید معمولا برای تولید حداکثر توان خروجی مستقیما با باد برخورد کند
اما همیشه مسیر باد مستقیم نیست و ممکن است جهت آن تغییر کند
یک سنسور سرعت در بالای اتاقک موتور سرعت و جهت باد را اندازه گیری می کند
انحراف در جهت توربین بادی به یک کنترلرِ الکترونیکی ارسال می‌گردد
برای اصلاح خطا ارسال کند yawingتا سیگنال مناسب را به مکانیزم
شما می بینید که موتور ها چگونه اتاقک موتور را حول پایه توربین به چرخش در می آورند
بنابراین توربین بادی همیشه با توجه به سرعت باد و زاویه سرعت نسبی باد با جهت باد هماهنگ می شود
مکانیزم tilt وظیفه همگام سازی تیغه هاباسرعت باد را بر عهده دارد
بنابراین پره‌ها همیشه در زاویه حمله با جریان نسبی باد قرار دارند
راندمان در توربین بادی موضوع بسیار جالبی است
برای بدست آوردن یک بینش خوب در مورد بهره‌وری توربین بادی، فرض کنید که شما سرعت باد را در بالادست و پایین‌دست در توربین باد اندازه‌گیری می‌کنید
شما می بینید که سرعت باد در پایین دست بسیار کمتر از بالادست است
دلیل این موضوع این است که تیغه ها انرژی جنبشی موجود در باد را جذب میکند
همان مقدار انرژی به انرژی مکانیکی برای به چرخش در آمدن توربین بادی تبدیل می شود
جالب است بدانیم که یک توربین باد۱۰۰ درصد از انرژی جنبشی موجود را جذب میکند
تنها در صورتی که سرعت باد در پایین دست صفر شود
با این وجود سرعت باد صفر در پایین دست یک چیز غیر ممکن است
این انیمیشن به وضوح این موضوع را نشان می دهد سرعت صفر در پایین دست یعنی هیچ جریانی وجود ندارد
این یک واقعیت فیزیکی است که جریان باد نیازمند مقدار معینی از سرعت است
این یعنی با یک توربین بادی حداکثر بهره‌وری را می توان به دست آورد
این به عنوان حدِ Betz شناخته میشود
این یعنی که هیچ توربین بادی در جهان نمی‌تواند از حد راندمان ۵۹٫۳ درصد عبور کند
امیدواریم به خوبی با عملکرد اجزای داخلی توربین‌های بادی آشنا شده باشید
در ادامه می توانید ویدیوی مربوط به نحوه عملکرد توربین بادی را مشاهده کنید
گوینده: مهسا بهرامی
ترجمه : مهندس محسن میرزایی
کاری از گروه دوبلاژ آترینا
و کانال مستند های مهندسی