- دستگاه هایی با طراحی خاص که در آنها انرژی باد به انرژی الکتریکی تبدیل می شود. آنها هر روز محبوب تر می شوند. استفاده از منابع طبیعی و مهم‌تر از همه انرژی‌های تجدیدپذیر، نیروگاه‌های بادی راحت و ساده، به اصطلاح توربین‌های بادی، جایگزین بسیار خوبی برای نیروگاه‌های سنتی به‌ویژه در خانه‌های شخصی هستند.
استفاده از انرژی باد
آسیاب های بادی، یا بهتر است بگوییم اصل کار آنها، در دهه بیست قرن گذشته به طور غیرمستقیم فراموش شدند. با این حال، نیروی باد حتی در آن زمان برای به دست آوردن انرژی الکتریکی مورد استفاده قرار نگرفت. سنگ آسیاب آسیاب ها را نیرو می داد، به عنوان پیشرانه کشتی های بادبانی استفاده می شد و بعداً پمپ هایی را برای پمپاژ آب به مخازن شروع کرد، یعنی به انرژی مکانیکی تبدیل شد.
نیروی باد در اواخر دهه شصت قرن بیستم به سرعت شروع به توسعه کرد. در این زمان، کمبود فاجعه بار منابع انرژی سنتی وجود داشت، علاوه بر این، قیمت آنها به شدت افزایش یافت، مشکلات زیست محیطی مرتبط با استفاده از آنها بیشتر و حادتر شد.
استفاده از منابع جایگزین الکتریسیته، از جمله نیروی باد، و پیشرفت تکنولوژی را ترویج کرد. مواد جدید با استحکام بالا و به اندازه کافی سبک ظاهر شده اند که امکان برپایی برج هایی تا ارتفاع 120 متر و تیغه های بزرگ را فراهم می کند.
بادهایی که در بسیاری از مناطق کره زمین می وزند می توانند توربین های یک نیروگاه را با سرعت کافی برای تامین برق خانه های شخصی، مزارع کوچک یا مدارس در حومه شهر بچرخانند.
اما در هر بشکه عسل حداقل یک مگس در پماد وجود دارد. باد را نمی توان مهار کرد، همیشه نمی وزد، مخصوصاً در یک جهت و با همان سرعت. پیشرفت فن آوری ثابت نمی ماند. اگر امروز نیروگاه‌های بادی برای یک خانه شخصی که صدها کیلووات برق تولید می‌کنند دیگر کمیاب نیستند، فردا شاید نیروگاه‌هایی با ظرفیت ده‌ها مگاوات به زندگی روزمره تبدیل شوند. در هر صورت، در حال حاضر نیروگاه های بادی با ظرفیت 5 مگاوات و بیشتر وجود دارد.
مزایا و معایب نیروگاه های بادی
نیروگاه های بادی علاوه بر استفاده از انرژی باد رایگان و عدم وابستگی به منابع خارجی الکتریسیته، مزایای قابل توجه دیگری نیز دارند. مشکل زیست محیطی ذخیره سازی و دفع زباله وجود ندارد و خود روش تولید انرژی یکی از سازگارترین روش ها با محیط زیست است. ناگفته نماند که توربین بادی در پس زمینه آسمان چقدر زیبا به نظر می رسد، مزیت آن را می توان در نظر گرفت که نصب می تواند هم ثابت و هم متحرک باشد.
علاوه بر این، امروزه می توان مزرعه بادی با مدل و ظرفیت مناسب را انتخاب کرد یا از تاسیساتی استفاده کرد که ترکیبی از استفاده از چندین منبع انرژی سنتی و جایگزین باشد. این می تواند یک نیروگاه دیزلی یا خورشیدی بادی باشد. 
مزارع بادی معایبی نیز دارند. اولاً، آنها به قدری پر سر و صدا هستند که تأسیسات بزرگ باید در شب خاموش شوند. دوم، آنها اغلب با ارتباطات هوایی یا امواج رادیویی تداخل دارند. ثالثاً، آنها باید در مناطق واقعاً بزرگ قرار گیرند. و اشکال قابل توجه دیگری در طرح های تیغه وجود دارد - آنها باید در طول مهاجرت های فصلی گسترده پرندگان خاموش شوند.
انواع نیروگاه های بادی
از نظر عملکرد، نیروگاه های بادی را می توان به ثابت و متحرک یا متحرک تقسیم کرد. تاسیسات ثابت قدرتمند به طیف وسیعی از کارهای مقدماتی نیاز دارند، اما آنها می توانند مقدار کافی برق را برای استفاده در هوای آرام در باتری های ذخیره سازی جمع کنند.
نیروگاه های سیار از نظر طراحی ساده تر، بی تکلف، نصب آسان و کارکرد ساده تر هستند. آنها معمولاً برای تغذیه وسایل برقی یا هنگام مسافرت استفاده می شوند. 
با طراحی، تمایزی بین مزارع بادی پره ای و چرخشی ایجاد می شود.
در محل نصب WPP ها وجود دارد:
- زمینی آنها در ارتفاعات بالاتر نصب می شوند و امروزه رایج ترین آنها هستند.
- ساحلی آنها در منطقه ساحلی دریاها و اقیانوس ها ساخته شده اند، جایی که به دلیل گرمای ناهموار زمین و آب، بادها دائما می وزند.
- دریایی. آنها در دریا در فاصله 10-15 کیلومتری از ساحل ساخته شده اند ، جایی که بادهای دریا دائماً می وزد.
- شناور آنها همچنین در فاصله ای مشابه از ساحل، اما روی یک سکوی شناور قرار دارند.
نیروگاه های بادی با توجه به زمینه های کاربردی، صنعتی و خانگی هستند.
مزارع بادی تیپ پره ای
نیروگاه های بادی تیغه ای که پیشروان بازار انرژی بادی هستند، در حال حاضر رایج شده اند. در رویای بلند، مکانیزم پره ای با محور چرخش افقی، عمدتاً سه پره، نصب می شود و قدرت آن به دهانه تیغه ها بستگی دارد. چنین واحدی زمانی به حداکثر سرعت چرخش خود می رسد که پره ها عمود بر جریان باد باشند، بنابراین، طراحی آن یک دستگاه چرخش محور چرخش خودکار را به شکل یک بال تثبیت کننده در سیستم های کنترل انحراف کوچک و الکترونیکی در ایستگاه های قدرتمندتر فراهم می کند. 
مزارع بادی نوع پره ای عمدتاً در تعداد پره ها با یکدیگر تفاوت دارند. آنها می توانند چند تیغه، دو تیغه، حتی با یک تیغه و وزنه تعادل باشند.
مزرعه بادی روتاری
نیروگاه های بادی چرخشی یا چرخ فلکی دارای محور چرخش عمودی هستند و به جهت باد بستگی ندارند. این یک مزیت مهم زمانی است که از جریان های هوای انحرافی سطحی استفاده می شود. نقطه ضعف مزرعه بادی با این طرح استفاده از ژنراتورهای چند قطبی است که با سرعت کم کار می کنند و کاربرد زیادی ندارند.
این تاسیسات کند حرکت می کنند و در نتیجه صدای زیادی تولید نمی کنند. علاوه بر این، مزیت آنها سادگی مدارهای الکتریکی است که توسط تندبادهای تیز تصادفی باد مختل نمی شوند.
کارشناسان معتقدند که نیروگاه های بادی دوار امیدوارکننده ترین نیروگاه های بادی بزرگ هستند. درست است، برای رها کردن چنین نصبی، باید انرژی خارجی به آن اعمال شود. تنها زمانی که به پارامترهای آیرودینامیکی خاصی برسد، خود را از حالت موتور به حالت ژنراتور تغییر می دهد.
سیستم ترکیبی باد-دیزل
کمبود توربین های بادی - منبع تغذیه ناهموار - در شبکه های بزرگ با تعداد زیادی تاسیسات جبران می شود.
همچنین می توان با استفاده از سیستم های ترکیبی که در آن دستگاه های ویژه ای وجود دارد که بارها را بین یک نیروگاه بادی (WPP) و یک موتور دیزلی توزیع می کند، این عیب را جبران کرد. بنابراین، شبکه های مستقل با توان کم از 0.5 تا 4 مگاوات همراه با موتور دیزل می توانند به طور قابل اعتماد و یکنواخت کار کنند.
تجهیزات مدرن، که در حدود 65 درصد سوخت مایع در سال صرفه جویی می کند، به شما امکان می دهد در صورت لزوم، موتور دیزل را فقط در چند ثانیه وصل یا قطع کنید.
مزارع بادی خانگی و صنعتی
نیروگاه های بادی خانگی دارای توانی از 250 وات تا 15 کیلو وات هستند، آنها می توانند به همراه پنل های خورشیدی، با یا بدون باتری کار کنند.
برق تولید شده توسط مزارع بادی خانگی بسیار گران است، اما اغلب اتفاق می افتد که به سادگی هیچ منبع برق دیگری وجود ندارد.
نیروگاه های بادی خانگی در روسیه با یک ژنراتور DC ساخته می شوند که باتری ها را با ظرفیت حداکثر 800 A / h شارژ می کند. تمام لوازم خانگی می توانند از چنین باتری هایی در خانه کار کنند: تلویزیون، کتری برقی و غیره.
شارژ باتری ها پس از قطع بار بسته به قدرت باد و قدرت ژنراتور می تواند زمان زیادی طول بکشد.
WPP های خانگی خارجی نیز در بازار روسیه وجود دارد، آنها بسیار گران هستند، اما معمولا کمتر از نیمی از توان نامی را تولید می کنند.
مزارع بادی صنعتی با ظرفیت قابل توجهی بالاتر متمایز می شوند و به عنوان یک قاعده در شبکه های واحد متحد می شوند.
مزارع بادی خصوصی به طور کلی ظرفیت 3 تا 5 و کمتر 10 کیلو وات دارند. اگر میانگین سرعت باد سالانه در منطقه به 3-4 متر در ثانیه برسد، چنین مزرعه بادی می تواند برق را به یک خانه روستایی متوسط، ایستگاه خدمات یا کافه کوچک ارائه دهد.
ویژگی های اصلی مزرعه بادی
توان نامی شاخص اصلی است که تمام نیروگاه ها را مشخص می کند، مزارع بادی از این قاعده مستثنی نیستند. با توان تولید شده توسط ژنراتور با سرعت متوسط باد 12 متر بر ثانیه تعیین می شود و به نوع ایستگاه بستگی دارد.
شاخص مهم بعدی ولتاژ نامی WPP است که توسط ژنراتور تولید می شود. این می تواند 220 ولت یا 12 ولت و 24 ولت باشد.
توان الکتریکی ژنراتور به توان توربین بستگی دارد. از آنجایی که قدرت توربین بیشتر است، قطر آن بزرگتر و در نتیجه دکل قوی تر است، این شاخص هنگام انتخاب و محاسبه ساختار دکل مهم است.
توربین بادی چندین ویژگی دیگر دارد. عملکرد آن مهم است - این مقدار برقی است که دستگاه در سال تولید می کند. هنگام انتخاب توربین بادی، باید حداکثر سرعت بادی که توربین می تواند تحمل کند و حداقل سرعت (راه اندازی) آن که در آن شروع به چرخش می کند، دانست. هم سرعت توربین و هم تعداد پره ها در انتخاب نقش دارند.
اصل عملکرد و دستگاه WPP
در مزرعه بادی، جریان هوا یک چرخ را با پره هایی می چرخاند که گشتاور از آن به مکانیسم های دیگر منتقل می شود. هرچه چرخ بزرگتر باشد، جریان هوای بیشتری جذب می کند و در نتیجه سریعتر می چرخد.
از نظر فیزیکی، سرعت خطی باد به سرعت چرخش زاویه‌ای محور ژنراتور تبدیل می‌شود، که به نوبه خود، حرکت چرخشی را به انرژی الکتریکی تبدیل می‌کند و آن را از طریق کنترل‌کننده به باتری‌ها منتقل می‌کند. در خروجی از دستگاه، برق از قبل برای مصارف خانگی مناسب است.
یعنی یک نیروگاه بادی کوچک از یک توربین، پره‌ها، یک دم (مکانیسم چرخشی)، یک دکل با طناب‌ها، باتری‌ها، کنترل‌کننده شارژ آنها و یک اینورتر تشکیل شده است که ولتاژ 12 ولت را به 220 ولت تبدیل می‌کند. 
علاوه بر این دستگاه ها، مزرعه بادی صنعتی دارای سیستم هایی برای ردیابی جهت باد و سرعت آن، وضعیت مولد باد و حفاظت در برابر تخلیه صاعقه است. علاوه بر این، دکل نمی تواند با بارهای در مقیاس بزرگتر مقابله کند و با برجی که تمام تجهیزات اضافی در آن قرار دارد جایگزین می شود.
طراحی WPP
شاخص اصلی که به شما امکان می دهد در مورد استفاده از مزرعه بادی تصمیم بگیرید میانگین سرعت باد سالانه است که باید حداقل 5 متر در ثانیه باشد. درست است، امروزه مزارع بادی به راحتی اورکلاک شده اند که برای تامین برق خانوارهای خصوصی طراحی شده اند که با حداقل سرعت جریان هوا 3.5 متر بر ثانیه شروع به کار می کنند.
برای تعیین این شاخص از نقشه های باد ویژه استفاده می شود.
اندازه گیری سرعت باد در مناطق مختلف آب و هوایی در روسیه انجام شده است تا مشخص شود مزارع بادی چقدر کارآمد هستند. توربین‌ها و ایستگاه‌های بادی در حال حاضر در منطقه کالینینگراد، در جزایر فرمانده، در مورمانسک، جمهوری ساخا (یاکوتیا)، در باشقورتوستان فعال هستند.
هنگام تصمیم گیری در مورد نصب یک نیروگاه بادی یا یک مزرعه بادی خصوصی، ابتدا باید با متخصصان تماس بگیرید تا با استفاده از بادسنج ها در مورد جهت و قدرت باد تحقیق کنید و نقشه هایی از در دسترس بودن انرژی آن تهیه کنید. بر اساس این داده ها، طراحی یک توربین بادی یا ایستگاهی از چندین تاسیسات، پارامترهای فنی و هندسی آن محاسبه و توسعه می یابد.
یک مزرعه بادی صنعتی با ظرفیت کافی بدون سرمایه گذاران ساخته نمی شود و محاسبات انجام شده و یک پروژه طراحی شده امکان تعیین دوره بازپرداخت پروژه و جذب بودجه اضافی را فراهم می کند.
مزارع بادی خصوصی
بر اساس آمار قابل توجهی دست کم گرفته شده، که ساختمان ها و سازه های دورافتاده را در نظر نمی گیرد، حدود 30 درصد از خانوارهای خصوصی در مناطق روستایی که به دلایل اقتصادی نصب شبکه های برق غیرممکن است، برق ندارند. حتی ژنراتورهای سوخت مایع در همه جا وجود ندارد. و این در قرن بیست و یکم است!
مطالعات نشان داده است که نیروگاه های بادی با ظرفیت های مختلف را می توان در بسیاری از مناطق شمال و شمال دور، در ساخالین و کامچاتکا، در منطقه ولگا پایین، سیبری، کارلیا و قفقاز شمالی نصب کرد.
انتخاب نصب تحت تأثیر نیازهای مشتری است. در صورت لزوم اطمینان از عملکرد ماشین آلات کشاورزی، یک ژنراتور بادی کم توان با این کار کنار خواهد آمد. اگر نیاز به برق رسانی به کل ساختمان، ایجاد روشنایی خیابان، تامین گرمایش خانه دارید، باید پروژه ای را برای یک مزرعه بادی انجام دهید.
علاوه بر میانگین سرعت و جهت ماهانه باد، محاسبه میانگین مصرف ماهانه و بار پیک توان نیز ضروری است. چنین محاسباتی، در صورت تمایل، به راحتی انجام می شود.
شاخص دیگری نیز وجود دارد که بر هزینه تجهیزات و نصب توربین های بادی تأثیر می گذارد. این ارتفاع دکل است. هر چه سازه بالاتر باشد، سرعت باد بیشتر و گرانتر است. به گفته کارشناسان، بهینه ارتفاع دکل 10 بیشتر از بلندترین درخت یا ساختمان در شعاع 100 متر است.
مزرعه بادی DIY
برای کارکرد پمپ برقی، تلویزیون، روشنایی یا سایر وسایل برقی کم مصرف در یک کلبه تابستانی، اگر دانش مهندسی برق دارید، می توان با دستان خود یک نیروگاه بادی ساخت.
سرمایه گذاری در ساخت نیروگاه های بادی بزرگ امروزه در اروپا رو به افزایش است. ساخت و ساز انبوه هزینه یک کیلووات را کاهش می دهد و آن را به قیمت برقی که از منابع سنتی به دست می آید نزدیک می کند.
طراحی نیروگاه های بادی به طور مداوم در حال بهبود است، شاخص های آیرودینامیکی و الکتریکی بهبود یافته و تلفات کاهش می یابد.
مزارع بادی خانگی توسط اقتصاددانان به عنوان مقرون به صرفه ترین پروژه های انرژی از نظر بازگشت سرمایه رتبه بندی می شوند. آنها در آینده وعده استقلال از روندهای منفی در این بازار را می دهند.
در جست‌وجوی منابع انرژی جایگزین، بشریت قدم‌های بسیار زیادی برداشته است. به عنوان مثال، از نیروی خورشید به طور فزاینده ای استفاده می شود، مزارع بادی در حال ایجاد هستند. احتمالاً این باد است که می تواند به عنوان راه بهینه برای به دست آوردن انرژی الکتریکی - کارآمد و در عین حال کاملاً اقتصادی در نظر گرفته شود.
باد، باد، تو توانا هستی
مزرعه بادی مجموعه ای از ژنراتورهای ویژه است که در یک سیستم ترکیب شده و از نیروی باد برای تولید انرژی استفاده می کنند. ویژگی چنین ژنراتورهایی ایمنی آنها برای محیط زیست است. امروزه بیشتر نیروگاه‌های بادی در آلمان و دانمارک ساخته می‌شوند، در حالی که در چنین کشورهایی نه تنها هزینه انرژی کمتر است، بلکه تأسیسات و فناوری‌ها را به کشورهای دیگر صادر می‌کنند. نیروگاه های بادی بر اساس اصل زیر کار می کنند: تحت تأثیر باد، پره های سازه می چرخند و به لطف جعبه دنده، یک ژنراتور الکتریکی رانده می شود. انرژی حاصل از طریق کابل منتقل می شود.
به عنوان یک قاعده، دکل ها در تاسیسات دارای ارتفاع کافی هستند و بنابراین از قدرت طبیعت حداکثر استفاده می کنند. هنگام ترسیم پروژه چنین ساختاری، ابتدا زمین به دقت مورد بررسی قرار می گیرد و جهت آن نیز با کمک تعدادی ابزار مورد مطالعه قرار می گیرد. در حال حاضر بر اساس داده ها، تصمیم گرفته شده است که آیا مزرعه بادی نصب شده نتیجه خواهد داد یا خیر.
نکته اصلی انتخاب درست است
امروزه انواع نیروگاه های بادی خانگی به مشتریان پیشنهاد می شود که باید بر اساس نیاز مشتری انتخاب شوند. به عنوان مثال، اگر لازم است از عملکرد تجهیزات در کشاورزی اطمینان حاصل شود، ظرفیت های کوچک مورد نیاز است. اما برای حل مشکلات جدی تر، به عنوان مثال، برقی شدن ساختمان ها و سازه ها یا نصب سیستم گرمایشی در خانه، به ژنراتورهای بادی قوی تری نیاز است. فقط متخصصان باید در آماده سازی منطقه و خود کار نصب مشارکت داشته باشند.
قبل از خرید یک ژنراتور بادی، باید تعدادی از نکات ظریف را در نظر بگیرید، از جمله اوج بار، میانگین مصرف انرژی و سرعت باد. همچنین لازم به یادآوری است که هرچه دکل بالاتر باشد، باد قوی تر و قوی تر، پره های توربین را می چرخاند. درست است، نصب چنین سازه هایی گران است. مکان بهینه 10 متر بالای ساختمان یا درخت در شعاع تقریباً 100 متری است.
طرفداران
مزارع بادی به دلایلی امروزه تقاضای زیادی دارند.
- اول اینکه در مقایسه با سایر منابع انرژی مفیدتر است.
- ثانیا، ذخایر نیروی باد تمام نشدنی است.
- ثالثاً، چنین آسیاب ها ساختار ساده ای دارند، بنابراین نصب آنها بسیار سریع است. نکته اصلی انجام تحقیق در مورد شیئی است که در آن قرار خواهند گرفت.
- چهارم، تولید برق از این طریق بسیار ارزانتر است و باعث صرفه جویی در ثروت زیرزمینی می شود.
- پنجم، آسیاب های بادی برق را به طور پایدار و قابل اطمینان تامین می کنند.
- ششم این که چنین وسایلی برای محیط زیست کاملا بی خطر هستند که این نیز بسیار مهم است.
موارد منفی
از سوی دیگر، مانند هر منبع انرژی دیگری، مزارع بادی (عکس ها نشان می دهد که طراحی آنها چقدر ساده است) دارای اشکالاتی است.
- اولاً، باد ثابت نیست، یعنی به طرق مختلف می وزد - گاهی قوی، گاهی ضعیف. بر این اساس، نصب آنها در همه جا امکان پذیر نیست.
- ثانیا، سازه های باد کاملاً پر سر و صدا هستند، به این معنی که آنها باید دور از ساختمان های مسکونی قرار گیرند.
- ثالثاً، چنین آسیاب هایی می توانند با دستگاه های رادیویی و تلویزیونی تداخل داشته باشند. درست است، در همان اروپا آنها خود را به این کاستی تسلیم کرده اند، و امروز بیش از 26000 مزرعه بادی در اینجا کار می کنند.
- یکی دیگر از معایب این است که چنین تاسیساتی می تواند به پرندگان در حال پرواز آسیب برساند، بنابراین آنها باید در جایی نصب شوند که مکانی برای مهاجرت و لانه سازی آنها وجود نداشته باشد.
چه چیزی بخریم؟
نیروگاه های بادی مدرن برای خانه در طیف گسترده ای ارائه می شوند. آنها در عملکرد متفاوت هستند و برای قدرت ها و سرعت باد متفاوت طراحی شده اند. به عنوان مثال، نصب با ظرفیت 400-6400 وات برای تامین انرژی مزارع کوچک، مغازه ها، رستوران هایی که در فاصله ای از منابع اصلی انرژی قرار دارند، کاملاً کافی است. اگر شما نیاز به تامین برق برای چندین خانه یا یک روستای کوچک دارید، به نیروگاه های بیشتری نیاز دارید، به طور متوسط 18000-26500 وات. توصیه می شود که همین تاسیسات در کنار تاسیسات بزرگ تولیدی و تاسیسات تجاری نصب شوند. برای ساده ترین نیروگاه های بادی برای یک خانه، قیمت از 700000 روبل شروع می شود، هزینه نصب گران تر حدود سه میلیون روبل است.
دیدگاه های جایگزین
همانطور که گفتیم، آسیاب بادی یک نصب نسبتاً پر سر و صدا است، با این حال، اکنون ژنراتورهایی ارائه می شود که به اندازه کافی قدرتمند کار نمی کنند. به عنوان مثال، یک توربین بادی بی صدا راه حل ایده آلی برای تأسیسات کوچک و متوسط، مزارع، مغازه ها است، اگر در مناطق دور افتاده واقع شوند. امروزه تاسیسات عمودی به دلیل کارایی و سهولت در نصب بسیار محبوب هستند. مزایای چنین سیستمی به شرح زیر است:
- عملکرد بی صدا و بدون لرزش؛
- مقاومت در برابر باد قوی؛
- محافظت از کیس با پوشش آلومینیومی در برابر صاعقه؛
- جهت باد مهم نیست
مزارع بادی خانگی بی صدا به راحتی نگهداری و نصب می شوند زیرا قطعات کوچکی ندارند. مهم است که هیچ آسیبی به پرندگان وارد نشود، زیرا طراحی تاسیسات به گونه ای است که منظره را مختل نمی کند. گزینه جالب دیگر ژنراتور قایقرانی است. البته طراحی جذابی ندارد اما حتی در بادهای خفیف نیز می تواند انرژی تولید کند. چنین مزارع بادی خوب هستند زیرا به لطف بادبان، آنها به سرعت با حرکت نیروهای طبیعت سازگار می شوند، به این معنی که تولید انرژی پایدار است. سازه ها کاملاً سازگار با محیط زیست هستند، هزینه پایینی دارند، بدون سر و صدا و لرزش کار می کنند، به این معنی که آینده دارند.
چشم انداز چیست؟
به طور کلی، وضعیت اکولوژیکی در جهان به گونه ای است که منابع طبیعی به تدریج در حال کاهش است و به زودی چنین تصمیمی مانند آسیاب بادی در سراسر جهان به واقعیت تبدیل خواهد شد. تصادفی نیست که ساکنان بسیاری از کشورها به تدریج سازه های مشابهی را در سایت خود نصب می کنند. در روسیه، به گفته کارشناسان، فرصت های بالقوه کافی برای توسعه فعال انرژی باد وجود دارد. درست است، تا کنون این روند به دلیل کمبود بودجه کافی با سرعت کم پیش می رود. اگر شرایط تغییر کند و دولت توجه کافی به این روش تامین انرژی داشته باشد، کشور ما به زودی به راه حل های جایگزین روی خواهد آورد. امروزه نیروگاه های بادی در روسیه در جمهوری های کالمیکیا و باشقورتوستان، چوواشیا، کومی، در مناطق کالینینگراد، ساراتوف، اورنبورگ، روستوف، مورمانسک، آستاراخان و همچنین در منطقه خودمختار چوکوتکا حضور دارند. با این حال، کارشناسان می گویند که به زودی جغرافیای محل توربین های بادی بسیار گسترده تر خواهد شد.
چگونه یک نیروگاه بادی بسازیم؟
تمایل به صرفه جویی در هزینه های انرژی و آوردن چیز جدیدی منجر به این واقعیت می شود که صنعتگران شروع به ساخت توربین های بادی با دست خود می کنند. در ساده ترین شکل خود، از دو نیمه استوانه تشکیل شده است که از محور مرکزی جدا شده اند. اگر تعداد تیغه ها در سازه به چهار عدد افزایش یابد، ویژگی های قدرت و کشش دستگاه بسیار بیشتر می شود. یک مزرعه بادی با استفاده از مواد و اجزای تشریح شده در زیر ساخته شده است.
- برای ایجاد یک درام به تخته سه لا و آهن سقفی (یا ورق پلاستیکی با اندازه مناسب) نیاز داریم. روتور باید سبک باشد، بنابراین از مواد خیلی ضخیم استفاده نکنید.
- برای "گونه های" درام به چوب و پلاستیک (یا فلز سبک) نیاز داریم، در حالی که مفاصل باید با رنگ روغن درمان شوند.
- برای ساختن صلیب ها به نوارهای فولادی یا چوب نیاز دارید.
- محور را از لوله فولادی می سازیم که قطر آن 30 میلی متر و طول آن 2 متر است.
- ما همچنین به بلبرینگ های هم اندازه برای محور نیاز داریم.
مراحل نصب
بنابراین، یک مزرعه بادی خانگی به این صورت انجام می شود. ابتدا قطعات متقاطع روتور را به محور جوش می دهیم (اگر از چوب استفاده می شود، باید آن را با پین چسبانده یا نصب کنید). تیغه ها با استفاده از پیچ و مهره به هم متصل می شوند، در حالی که مهم است که فاصله یکسانی با محور از آنها وجود داشته باشد. پس از مونتاژ درام، مفاصل باید با یک رنگ روغن غلیظ درمان شوند. اکنون بستر را ایجاد می کنیم: برای این ما به فلز نیاز داریم یا بر روی آن یاتاقان های توپ نصب می کنیم. باید از ناهماهنگی جلوگیری کرد زیرا روتور به آرامی می چرخد. اکنون دوباره مزرعه بادی را با رنگ می پوشانیم و در انتهای پایین محور قرقره هایی با قطرهای مختلف وصل می کنیم. تسمه را روی قرقره می اندازیم و آن را به یک ژنراتور برق مثلاً ماشین وصل می کنیم. چنین توربین بادی برای سرعت باد حدود 9-10 متر بر ثانیه با توان خروجی 800 وات طراحی شده است.
آسیاب بادی برای خانه
به منظور تامین نیازهای خانوار به انرژی الکتریکی تا حد امکان، توان یک آسیاب بادی برای یک خانواده متوسط چهار نفره باید حداقل 10 کیلو وات باشد. در چنین شرایطی، نصب یک سیستم کامل که شامل چندین توربین بادی است که توان کمی تولید می کنند، توصیه می شود. انرژی موجود در آنها روی یک باتری معمولی انباشته می شود و در صورت لزوم می توان ژنراتورهای اضافی را نصب کرد و همچنین می توان تعداد و ظرفیت باتری ها را افزایش داد.
برای اینکه تامین انرژی تاسیسات پایدار باشد و به عوامل خارجی وابسته نباشد، کارشناسان ایجاد یک مجتمع انرژی مستقل را توصیه می کنند. این شامل یک مزرعه بادی و همچنین منابع تغذیه پشتیبان در قالب ژنراتورهای دیزلی و بنزینی و همچنین پانل های خورشیدی خواهد بود. اگر قدرت باد کافی باشد و انرژی به مقدار لازم تولید شود، می توان نصب دیزل را خاموش کرد. اگر به طور ناگهانی برق تولید شده توسط آسیاب بادی کافی نباشد، منبع تغذیه پشتیبان به طور خودکار شروع می شود.
چگونه به کارایی برسیم؟
برای اینکه نیروگاه بادی نصب شده به درستی نصب شود و نتایج مطلوب را به همراه داشته باشد، باید شرایط متعددی رعایت شود.
- وزش باد در منطقه باید تقریباً در طول سال پایدار باشد.
- برای نصب توربین بادی باید فضای کافی در سایت وجود داشته باشد.
- ببینید آیا مقامات محلی اجازه چنین تاسیساتی را می دهند یا خیر.
علاوه بر این، اگر پول زیادی برای برق خرج می کنید و به سادگی هیچ راهی برای اتصال به برق وجود ندارد، توصیه می شود از چنین سیستم هایی استفاده کنید. شما همچنین باید برای این واقعیت آماده شوید که باید پول زیادی را برای یک توربین بادی خرج کنید. اما انرژی پایان ناپذیری از نظر زیست محیطی پاک خواهید داشت.
نیروگاه های بادی (WPP) انرژی حرکت توده های جوی را که به یک درجه در هر نقطه از جهان در دسترس است، مستقیماً به برق تبدیل می کنند. این اساس مزایای اقتصادی و زیست محیطی مثبت استفاده از توربین های بادی است.
مزایای انرژی باد
راه حل های فن آوری مدرن امکان تولید ژنراتورهای بادی با ظرفیت از چند کیلووات تا صدها مگاوات را فراهم می کند... به این معنا که توربین های بادی می توانند برق را هم برای کل مناطق صنعتی و هم برای کلبه های مسکونی انفرادی تامین کنند. علاوه بر مزایای صرفاً اقتصادی، انرژی باد دارای مزیت غیرقابل انکار دیگری است - فشار بسیار کمتری بر اکولوژی و بیوسفر زمین وارد می کند. بنابراین، سایت معتبر "انرژی جایگزین" (http://altenergiya.ru/) به درستی افکار عمیق V.V.Vernadsky، بیان شده در اواسط قرن بیستم را تایید می کند:
… فروش نیروگاه های بادی کوچک که قادر به استفاده از نیروی باد تقریباً در هر منطقه ای هستند (حتی جایی که نیروی باد کافی برای استفاده صنعتی وجود ندارد) به طور مداوم در حال رشد است. پیش‌بینی می‌شود که چنین منابع انرژی جایگزین به‌طور گسترده‌تر و بیشتر، چه به صورت عمومی و چه خصوصی، مورد استفاده قرار گیرد تا در نهایت جایگزین انرژی سنتی مبتنی بر سوخت‌های فسیلی شود.
مزایای اقتصادی انرژی بادی خانگی (تاسیسات با ظرفیت 3 تا 15 کیلووات) شامل عوامل زیر است:
- منبع پایان ناپذیر انرژی؛
- پاکی زیست محیطی انرژی؛
- سرعت ساخت توربین بادی؛
- دوره بازگشت سرمایه کوتاه مدت؛
- هیچ سایت خاصی برای نصب تجهیزات مورد نیاز نیست.
نقطه ضعف توربین های بادی کوچک عملا یک عامل است - وابستگی مستقیم نیروی تولید شده به فشار جریان هوا، که در اکثر مناطق زمین پایدار نیست. بنابراین، برای تامین برق پایدار و باکیفیت لوازم خانگی، تجهیزات اضافی مانند باتری ها و یکسو کننده های نیمه هادی مورد نیاز است..
مطالعه پتانسیل انرژی قلمرو
با نگاهی به قرن بیست و یکم آینده، هیچ جایگزینی برای توسعه انرژی بادی وجود ندارد. از این رو در کشورهای پیشرفته تحقیقاتی در مورد پتانسیل سرزمین ها با هدف استفاده از آنها برای ساخت توربین های بادی بزرگ در حال انجام است.
نیروگاه های انرژی جایگزین معمولاً مناطق وسیعی را اشغال می کنند. بر این اساس، اولاً به حوزه‌هایی توجه می‌شود که حتی در بلندمدت نمی‌توانند در سایر فعالیت‌های اقتصادی شرکت کنند:
- بیابان ها؛
- ارتفاعات کوهستانی؛
- مناطق قفسه؛
- مناطق ساحلی دریاها و اقیانوس ها و غیره.
به طور خاص، منبع اینترنتی محبوب windypower.blogspot.com/p/blog-page_8642.html اطلاعات زیر را ارائه می دهد:
یک مطالعه اولیه از پتانسیل منطقه انجام شده است. بادسنج ها در ارتفاع 30 تا 100 متری نصب می شوند و به مدت یک تا دو سال اطلاعات مربوط به سرعت و جهت باد را جمع آوری می کنند. اطلاعات به دست آمده را می توان در نقشه های در دسترس بودن انرژی باد ترکیب کرد. چنین کارت هایی برای سرمایه گذاران بالقوه برای ارزیابی نرخ بازده پروژه
نیروگاه های بادی صنعتی
توربین های بادی صنعتی با توجه به پتانسیل انرژی یک منطقه خاص ظرفیت های بسیار متفاوتی دارند. فن آوری های مدرن امکان تولید انبوه تجهیزات تولیدی حتی غیر استاندارد را با دوره بازپرداخت 3 تا 5 سال فراهم می کند..
امروزه بزرگترین مزرعه بادی خشکی در گذرگاه Tehachapi در کالیفرنیا قرار دارد. ظرفیت کامل آن، متناسب با ظرفیت نیروگاه های حرارتی بزرگ، در حال حاضر 1550 مگاوات است.... در آینده قرار است ظرفیت نصب شده نیروگاه بادی ALTA تا 3000 مگاوات افزایش یابد. از توربین های بادی 1.5 و 3.0 مگاواتی استفاده می کند.
قدرت هایی که دارای مناطق بزرگ فراساحلی هستند به طور فعال در حال توسعه انرژی بادی فراساحلی هستند. دانمارک و بریتانیا در این زمینه پیشتاز هستند. چنین توربین های بادی در فاصله 10-50 کیلومتری از ساحل در دریا با اعماق کم نصب می شوند و بسیار کارآمد هستند، زیرا بادهای دریایی دائمی در آنجا می وزد. بزرگترین مزرعه بادی فعال در مناطق دریایی جهان، ایستگاه آرایه لندن بریتانیا با ظرفیت عملیاتی 630 مگاوات است.
انواع عجیب و غریب از مزارع بادی مانند شناور و سر به فلک کشیده نیز در حال توسعه هستند. تاکنون، اینها تاسیساتی با یک یا یک گروه کوچک ژنراتور با ظرفیت هر کدام 40-100 کیلو وات هستند. اما به مرور زمان قرار است ظرفیت واحدهای نیروگاه های شناور به 6.3 مگاوات افزایش یابد. به ویژه، شرکت های دانمارکی و ایتالیایی قبلاً به چنین ظرفیت هایی نزدیک شده اند.
مزارع بادی برای تامین برق کلبه ها و مشاغل کوچک و قیمت آنها.
برای پوشش کامل نیازهای یک خانه روستایی، نه یک مزرعه، رستوران یا بازار بزرگ، کافی است یک تاسیسات با ظرفیت 20 کیلو وات یا حتی کمتر داشته باشید. به عنوان مثال، برای یک ساختمان مسکونی، اگر دمای زمستان با میانگین سرعت باد روزانه 6.3 متر بر ثانیه یا بیشتر از 18 درجه سانتیگراد به زیر 18 درجه سانتیگراد نرسد، قدرت نامی ژنراتور بر اساس 1 کیلو وات در هر 12 متر مربع انتخاب می شود. .
هزینه یک نیروگاه برای نیازهای خانگی و مشاغل کوچک به توان اسمی یک ژنراتور الکتریکی بستگی دارد و حدود 50 هزار روبل در هر 1 کیلو وات برای مزارع بادی تا 3 کیلو وات، 40 هزار روبل / کیلو وات - برای مزارع بادی تا 10 است. کیلو وات و حدود 30 هزار روبل / کیلو وات - برای مزارع بادی بیش از 10 کیلو وات.
بازپرداخت یک نیروگاه خودران بین 5 تا 7 سال است، بنابراین 1 کیلو وات از توان نامی نصب شده ژنراتور در سال می تواند انرژی زیادی تولید کند که معادل سوزاندن 2 تن زغال سنگ با کیفیت بالا است.... به طور خاص، توربین بادی ESO-0020 با توان الکتریکی نامی 20 کیلو وات ارائه شده در وب سایت VSUES Training Materials (http://abc.vvsu.ru/) دارای پارامترهای زیر است:
- هزینه برق - 0.02 دلار / کیلووات ساعت؛
- تولید سالانه ایمیل انرژی - بیش از 70000 کیلووات ساعت؛
- دوره بازپرداخت - تا 7 سال؛
- عمر مفید - 20 سال.
ویدئو
طراحی، اصل بهره برداری و بهره برداری از مزارع بادی
آیا هر یک از شما می تواند توضیح دهد که باد چه نوع پدیده ای است؟ احتمالا نه. با این حال، همه می دانند که چیست. از نقطه نظر فیزیکی، باد یک فرآیند طبیعی پیچیده است. تصور آن دشوار است، اما اخیراً باد از نقطه نظر اقتصادی ارزیابی شده است. علاوه بر این، علاقه به استفاده از انرژی باد به طور مداوم در حال افزایش است. انرژی باد ارزان و قابل تجدید است. به همین دلیل باد از نظر ساخت ایستگاه هایی که از آن استفاده می کنند جذاب شده است. دسته منابع انرژی تجدیدپذیر شامل جریان آب، جزر و مد، تابش خورشیدی است. انرژی باد در نیروگاه های بادی استفاده می شود و ویژگی های خاص خود را دارد. امروزه از باد عمدتاً برای تولید برق استفاده می شود. در اینجا شایان ذکر است که انرژی بادی گرانتر از انرژی تولید شده در نیروگاه های هسته ای، حرارتی یا برق آبی است. با این حال، در برخی مناطق با بادهای شدید، استفاده از توربین های بادی در ترکیب با منابع انرژی سنتی خوب است. و همچنین مزارع بادی در جایی که شبکه های برق متمرکز وجود ندارد مفید خواهند بود.
از انرژی باد هزاران سال قبل از دوران ما در بابل باستان استفاده می شد. این شهر باستانی در قرن ششم قبل از میلاد در اوج خود بود. ه. و در این دوره اکتشافات قابل توجه زیادی صورت گرفت. به عنوان مثال، دستگاهی برای تخلیه باتلاق ها ظاهر شد. دهقانان در مصر باستان از نیروی باد در آسیاب ها برای آسیاب آرد استفاده می کردند. در همین حال، در چین باستان، آب از مزارع برنج توسط دستگاه‌های مکانیزه با تیغه‌های چرخانده شده توسط باد خارج می‌شد. در قاره اروپا، اولین مکانیسم هایی که با انرژی باد کار می کردند در قرن دوازدهم پس از میلاد ظاهر شدند.
در همان زمان، یک پیشرفت واقعی در استفاده از انرژی باد تنها در قرن گذشته رخ داد. مزارع بادی ظاهر شدند که در آنها باد فقط تیغه ها را نمی چرخاند، بلکه برق مورد نیاز برای کار با دستگاه های مختلف را تولید می کرد. به لطف این، محبوبیت "توربین های بادی" به طور چشمگیری افزایش یافته است. آنها در نزدیکی خانه های خصوصی و تاسیسات صنعتی ظاهر شدند. پس از آن چندین نسل نیروگاه بادی بیرون آمده اند. اول از همه، آنها در مناطق ساحلی که بادهای شدید می وزد ظاهر شدند.بیایید نگاهی به مزارع بادی بیاندازیم.
اصل کار و طراحی
مزرعه بادی یک اصل عملیاتی نسبتاً ساده دارد. باد یک روتور را با پره هایی می چرخاند که به شفت ژنراتور متصل است. در برخی موارد، مستقیماً متصل می شود، اما اغلب از طریق یک سیستم انتقال. امروزه طرح هایی از ژنراتورهای بادی نیز وجود دارد که باد پره ها را نمی چرخاند، بلکه با پیستون روی صفحه فشار می آورد. مقدار برق تولید شده در مزرعه بادی به قطر پره ها و سرعت باد بستگی دارد.
هرچه باد قوی‌تر تیغه‌ها را بچرخاند، الکتریسیته بیشتری تولید می‌شود. اما تولید برق تنها به سرعت باد بستگی ندارد. ارتفاعی که توربین بادی در آن معلق است نیز تأثیر زیادی دارد. نزدیکتر به زمین، نیروی باد کاهش می‌یابد، و با تداخل عناصر منظره، سرعت آن کمتر می‌شود. بنابراین چرخ باد باید تا حد امکان بالا نصب شود.
3 نوع اصلی مزارع بادی وجود دارد:
- پروانه؛
- طبل؛
- چرخ فلک.
در تاسیسات پروانه، شفت نسبت به باد افقی است. آنها یک تثبیت کننده ویژه دارند که در پشت چرخ باد قرار دارد. این به حرکت سازه در جهت باد کمک می کند. این گزینه در بین تمام نیروگاه های بادی اقتصادی ترین است. سرعت چرخش در این تاسیسات به تعداد تیغه ها بستگی دارد. در اکثر موارد از 3. راندمان نیروگاه های ملخی 48 درصد است.
در مورد مزارع بادی درام و چرخ و فلک، شفت با پره ها در یک صفحه عمودی است. این نوع نصب زمانی استفاده می شود که جهت باد مهم نباشد. گشتاور چنین وسایلی بیشتر از نصب پروانه است. اما راندمان کمتر است (10-15٪). از یک طرف همه چیز خوب به نظر می رسد، اما از طرف دیگر عملکرد ژنراتورهای بادی به شدت به عوامل خارجی وابسته است که ما نمی توانیم آنها را تحت تأثیر قرار دهیم.
مشکل اصلی ناهماهنگی باد است. بنابراین نیروگاه های بادی در کار خود باید این عامل را در نظر بگیرند. بنابراین، علاوه بر خود مولد باد، شامل باتری هایی برای ذخیره انرژی، یک اینورتر برای کنترل شارژ آنها و یک اینورتر برای تبدیل ولتاژ می شود. یعنی تقریباً تمام اجزای کمکی مشابه در سیستم های خورشیدی.
یکی دیگر از مشکلات مزارع بادی این است که باد بسیار شدید می تواند به گیاه آسیب برساند. اما، با وجود این، استفاده از توربین های بادی برای تولید برق در برخی از مناطق سیاره ما سودآور است. در این مورد، گزینه ایده آل زمانی است که ژنراتور بادی همراه با یک شبکه برق خانگی یا یک ژنراتور سوخت کار کند. سپس برق ثابت خواهد بود، حتی زمانی که بیرون آرام باشد. موارد زیادی وجود دارد که از توربین های بادی همراه با پنل های خورشیدی استفاده می شود.
توسعه انرژی بادی در جهان و روسیه
کشورهای توسعه یافته پیشرو در ساخت نیروگاه های بادی هستند. جلوتر از کره زمین، کل آلمان و به طور کلی کشورهای اروپایی است. مزارع بادی در کشورهای اسکاندیناوی و جنوب اروپا وجود دارد. در منطقه آسیا، چین پیشرو در استفاده از انرژی بادی است. آنها پروژه های ساختمانی زیادی دارند که شامل نصب ژنراتورهای بادی در آنها می شود.
در هر دو قاره آمریکا و آمریکای شمالی، مزارع بادی برای چندین دهه برای تامین برق خانه ها و مزارع مورد استفاده قرار گرفته اند. در اینجا آنها موفق به عقب راندن منابع انرژی سنتی شدند. در ایالات متحده، تقریباً 1/5 از کل انرژی باد در این سیاره به دست می آید.
در روسیه نیز در سال های اخیر روند ساخت نیروگاه های بادی در جریان بوده است. چندین منطقه را می توان در جایی که آنها ساخته شده اند ذکر کرد:
- باشقورتستان (ایستگاه Tyulkildy)؛
- کالمیکیا (مزرعه بادی کلمیکی)؛
- منطقه کالینینگراد (ایستگاه بادی Zelenograd)؛
- کریمه 5 ایستگاه در شبه جزیره وجود دارد که بسیار بزرگ هستند.
- مورمانسک؛
- جمهوری سخا (یاکوتیا.
تولید کنندگان و قیمت ها
تامین کنندگان اصلی نیروگاه های بادی به بازار شرکت هایی از کشورهای اروپایی و ایالات متحده آمریکا هستند.
- آلمان زیمنس، Repower، Enercon (دومین تولید کننده بزرگ در جهان از نظر تولید)، Nordex;
- دانمارک Vestas (یکی از رهبران بازار)؛
- اسپانیا. Gamesa و Ecotechnia;
- ایالات متحده آمریکا. شرکت جنرال الکتریک؛
- هند (سوزلون)؛
- ژاپن. میتسوبیشی.
اکثر این سازندگان نیروگاه های بادی با ظرفیت 500 تا 6 هزار کیلووات تولید می کنند.
در کشور ما چندین تولید کننده نیروگاه بادی زیر وجود دارد:
- LLC Vetro Svet;
- Sapsan-Energia LLC;
- LMV Vetroenergetika;
- OOO SKB Iskra;
- EnergyWind LLC.
مقدار کمی تجهیزات برای تبدیل انرژی باد در کارخانه های مجتمع نظامی-صنعتی تولید می شود.
قیمت تقریبی نیروگاه های بادی را در جدول زیر مشاهده می کنید.
| توان، کیلووات | ولتاژ خروجی، ولت | دامنه استفاده | قیمت، هزار روبل |
|---|---|---|---|
| توان، کیلووات | ولتاژ خروجی، ولت | دامنه استفاده | قیمت، هزار روبل |
| 3 | 48 | منبع تغذیه اصلی یا کمکی در خانه های کوچک | 90-100 |
| 5 | 120 | منبع تغذیه اصلی یا کمکی در کلبه های بزرگ | 230-250 |
| 10 | 240 | می توان از آن برای تامین انرژی مزارع کوچک، سوپرمارکت ها استفاده کرد | 400-450 |
| 20 | 240 | می تواند برق یک ایستگاه پمپاژ کوچک را تامین کند | 700-800 |
| 30 | 240 | چنین واحدی می تواند برق یک خانه پنج طبقه را تامین کند. | 900-1000 |
| 50 | 380 | مورد استفاده در تاسیسات صنعتی | 3000-3500 |
