4- منابع انرژی تجدید پذیر برای تولید برق: باد

[najm143]

توربین ساوینیوس



در نوع ساونیوس ، باد تیغه ها را هل می دهد که حاکی از آن است که سرعت چرخش همیشه کمتر از سرعت باد است. ایده توربین بادی ساوینیوس در سال 1992 توسط Sigrad Johannes Savonis ارائه گردید. اما برای سال های زیادی مورد استفاده قرار نگرفت. هر چند امروزه جزء محبوبترین انواع توربین های شهری است چرا که نیاز نیست که آن ها را در جهت باد قرار داد.

از جمله مزایای توربین محور عمودی ساوینیوس ویندمکس می توان به موارد زیر اشاره نمود:

- عدم وابستگی به جهت باد، بدون نیاز به مکانیزم های کنترل

- توانایی عملکرد در طیف وسیع و متفاوت شرایط باد (باد های متلاطم و در سرعت های مختلف)

- تجهیزات الکتریکی آن را می توان بر روی زمین، در ارتفاع بالا، بیرون پایه، به صورت پنهان درون پایه قرار داد

- صدای آزار دهنده ای از توربین نمی شنوید.

- گشتاور راه اندازی بالا که باعث افزایش امنیت کاری توربین ها ساوینیوس ویندمکس در محیط های شهری می شود.

- به علت نیاز به باد با سرعت پایین امکان نصب در ارتفاع پایین تری نسبت به توربین های دیگر را برای ما فراهم میکند که این امر موجب کاهش هزینه های نصب و نگهداری می شود.

- باز طراحی دوباره و اختصاصی ژنراتور برای این توربین ها که موجب افزایش راندمان به واسطه کاهش تلفات در تبدیل های مکانیکی به الکتریکی و همچنین کاهش تلفات در مدارات rectifier شده است.

- فشرده بودن از لحاظ ابعاد، این مزیت باعث بالا بردن راندمان تولید به مساحت اشغال شده توسط این توربین ها می شود و در مکان های که با کمبود مساحت مواجه هستند بسیار پر کاربرد است.

- کوچک بودن این توربین ها باعث می شود به راحتی منتقل و در محل مورد نظر نصب شوند.

- ساختار ساده و ارزان، که باعث می شود هزینه های راه اندازی و نگهداری بسیار پایینی داشته باشند.

- دارای طراحی بسیار ظریف، زیبای هستند.

- همه مزایای بالا سبب شده است تا توربین محور عمودی ساوینیوس ویندمکس برای کاربرد در مناطق شهری مناسب باشد.



مقایسه سایز توربین ها

[najm143]

تولید همزمان برق و آب با استفاده از باد



شرکت فرانسوی "Eole Water"، توربین بادی را طراحی و تولید کرده است که قابلیت استحصال آب آشامیدنی از هوا را دارد.

این شرکت توربین هایی با قابلیت تولید هزار لیتر آب در روز را محقق ساخته است. همچنین برق تولبدی این توربین 30 کیلووات ساعت می باشد. بدون شک، تولید همزمان برق و آب، دستاوردی چشمگیر محسوب می شود.

به گفته "تایباولت ژانین" مدیر بازاریابی Eole Water، با استفاده از این فناوری، نواحی روستایی قادر خواهند بود تا در تولید آب مصرفی خود به خودکفایی برسند. این در شرایطی است که با توسعه قابلیت ها و طراحی، گام بعدی ساخت توربین هایی با ظرفیت تامین آب شهرهای کوچک و مناطقی با جمعیت متراکم تر است.

نحوه کار این نوع توربین

شیوه کار این توربین ها همانند توربین های بادی رایج است که هوا به داخل دماغه توربین مکیده شده و مستقیما به سوی کمپرسور خنک کننده رانده می شود. پس از آن، رطوبت از هوا استحصال شده و آب از طریق لوله های فولادی ضد زنگ و به کمک نیروی گرانش به مخزن ذخیره کننده هدایت می شود. در این مخزن فیلترهایی تعبیه شده که به تصفیه آب ورودی پرداخته و پس از آن، آب آماده استفاده در مصارف مختلف مانند شرب، شست و شو و یا کشاورزی است.

به اعتقاد کارشناسان Eole Water، تولید هزار لیتر آب در روز بوسیله یک توربین برای مصرف ساکنان یک روستای 2 تا 3 هزار نفری کافی به نظر می رسد.

هر توربین تولیدی این شرکت، طول عمر مفید آن 20 سال برآورد شده است.

https://youtu.be/5qi-QvjJFLM?t=14

[najm143]

توربین‌های مرغ مگس‌خواری شرکت Tyer Wind



یکی از عجیب‌ترین طراحی‌های توربین، این مدل توربین است که متعلق به شرکت Tyer Wind است. این شرکت از حرکت‌های سریع بال مرغ مگس‌خوار الهام گرفته‌است. حرکت۸ی شکل بال مرغ مگس‌خوار یک نیروی بالابرنده اساسی تولید می‌کند که حتی در هنگام وضعیت بادی آشفته بسیار پایدار است. شرکت Tyer تلاش می‌کند این ویژگی‌ها را با استفاده از شکل باله و حرکات مشابه در توربین بادی به‌کار بگیرد.
توربین های بادی Tyer از دو تیغه بال مانند که به صورت الگوی ۸ی شکل حرکت می‌کند برای تولید برق استفاده می‌کند. طراحی یکتای این توربین مزایاهایی از جمله توانایی کارکردن در بادهای شدید و همچنین نزدیک هم قرار گرفتن توربین‌ها به هم را فراهم می‌کند.

کند.

[najm143]

توربین پوشیده ogin



Ogin energy از توربین‌های محور افقی استفاده می‌کند که دارای به‌روز رسانی‌های قرن ۲۱ می‌باشد. توربین‌های ogin به وسیله یک پوشش طراحی شده خاص پوشیده شده‌اند، که بادگیرها برای افزایش بازدهی توربین‌ها جریان باد را وارد می‌کنند.

پوشش، مقدار جریان هوا را در بین تیغه‌ها بیشتر می‌کند، به این معنی که توربین‌های ogin در مقایسه با توربین‌های قدیمی می‌توانند هنگامی که سرعت باد کمتر است عمل کنند. پوشش همچنین سرعت هوا را بالا می‌برد و دِرگ را کاهش می‌دهد که افزایش بازدهی توربین را همراه دارد و اجازه می‌دهد توربین‌ها در فاصله کمتری نسبت بهم قرار بگیرند. توربین‌های ogin بسیار کوچکتر از توربین های کنونی اند که برای استفاده‌های تجاری یا مسکونی طراحی شده‌اند.

[najm143]

توربین‌های کایتی



شرکتی در اسکاتلند از کایت‌ها برای بادهای کنار ساحلی استفاده کرده است. شرکت سیستم‌های توان کایتی تاسیساتش را در استنرر اسکاتلند بنا کرده است که از یک جفت کایت برای به‌دست آوردن ۲ تا ۳ مگاوات برق استفاده می‌کند.

کایت‌ها به یک کابل بسیار بزرگ متصل اند که ۱۰۰۰ پا بالاتر از سطح دریا شناورند. کایت‌ها به صورت پشت سرهم حرکت می‌کنند به طوری که وقتی یکی از آن‌ها به وسیله‌ی باد بالا می‌رود دیگری پایین می‌آید. کایت بالا رفته یک را می‌چرخاند که برق تولید شود.

یکی ازمزیت‌های استفاده از کایت این است که به‌راحتی روی یک قایق شناور نصب می‌شود . همچنین تعمیر و نگهداری آن به دلیل وجود ژنراتور و بسیاری از قطعات متحرک روی سطح آسان است و نصب کایت‌ها به اندازه کافی ارزان است .
اگرچه یکی از معایب بزرگ این است که کایت‌ها باد ثابت و همیشگی می‌خواهند که در بیشتر مناطق وجود ندارد. اسکاتلند یک منطقه ایده‌آل برای این‌کار است، اما برای پذیرش گسترده این طرح، باید زمانی که انرژی باد افت می کند، یک راه حل را ایجاد نمود.

http://www.kps.energy/deployment

[najm143]

توربین بادی 400 وات عمودی



این نوع توربین به صورت عمودی (VAWT) نصب می گردد. در توربین بادی افقی، پره‌ها در ارتفاع بالا قرار گرفته و رو به جهت وزش باد می‌چرخند در حالیکه ژنراتور در پشت آن‌ها در ارتفاع قرار دارد. اما در توربین‌های عمودی ژنراتور در پایین برج توربین قرار گرفته و پره‌ها به نوعی دور آن پیچیده‌اند.

این نوع توربین برای استفاده در مناطق مسکونی بسیار مناسب است، به طور کلی دو نوع توربین بادی با محور عمودی وجود دارد؛ روتور ساونیوس و داریوس.

ساونیوس به شکل یک گالون پلاستیکی است که از وسط نصف شده و به یک محور دوار وصل شده است. داریوس اما به یک همزن تخم مرغ شباهت دارد. مدل‌های دیگری از روتور‌های توربین بادی عمودی نیز اختراع شده‌اند ولی به طور عمده مورد استفاده قرار نگرفته اند.

می توان با نصب تعدادی از این نوع توربین ها ( با توجه به میزان مصرف) و استفاده از دستگاه اینورتر جهت تبدیل برق 12 یا 24 به برق 220 ولت ( در صورت نیاز) ، برق مورد نیاز منزل خود را تامین نمود.

http://cloud.video.taobao.com/play/u/26 ... 092757.mp4

[najm143]

نانوپوشش‌های گرمایی تولید انرژی پاک از جریان باد را توسعه می‌دهد



شرکت ویدنگو فناوری نانوپوشش گرمایی را برای استفاده در توربین‌های بادی ارائه کرده است. با این نانوپوشش‌ها میزان یخ‌زدن پره‌ها کاهش یافته و می‌توان کارایی تولید انرژی را ۲۵ درصد افزایش داد.

ویندگو (WINDGO) یکی از شرکت‌های فعال در حوزه مواد هوشمند و فناوری‌های انتقال لرزش است. این شرکت اعلام کرد فناوری پوشش گرمایی خود را برای استفاده در سامانه‌های جریان هوا استفاده کرده است. برای این کار از فناوری نانوپوشش که چند پتنت درباره آن به ثبت رسیده، استفاده شده است. فناوری‌های گرمایی روی بال هلیکوپتر و هواپیما برای یخ‌زدایی استفاده می‌شوند که اخیرا پیشرفت‌های زیادی در این حوزه انجام شده است. ویندگو نیز در حال توسعه این فناوری به‌منظور بهبود کارایی انرژی است.

در حال حاضر، اقبال به‌سوی ژنراتور‌های زیست‌سازگار رو به افزایش است. یکی از روش‌های تولید انرژی پاک، استفاده از جریان باد است. توربین‌های بادی به‌گونه‌ای طراحی شده‌اند که لبه‌های آن‌ها به شدت در معرض جریان باد هستند و هر نوع تغییر دمایی روی آن تاثیرگذار است. با توجه به اهمیت چرخش توربین‌ها در تولید انرژی، هر عاملی که موجب کاهش سرعت چرخش توربین شود، در نهایت کارایی فرآیند را کاهش می‌دهد. آلودگی، غبار و هر تغییر ساختاری می‌تواند روی اثربخشی این پره‌ها تاثیرگذار باشد.

یخ زدن یکی از عوامل موثر در کاهش کارایی تولید الکتریسیته است، هر نوع تغییر شکلی در لبه پره‌های توربین منجر به افت کارایی خواهد شد و یخ زدن یکی از دلایل تغییر شکل لبه‌ها است. از این رو، شرکت ویندگو با استفاده از فناوری پوشش‌گرمایی خود که با کمک فناوری‌نانو ایجاد می‌شود، می‌تواند به ممانعت از یخ‌زدن کمک کند.

استفاده از این فناوری می‌تواند نرخ تولید برق را تا ۲۵ درصد افزایش دهد. در حال حاضر از روش‌هایی نظیر استفاده از جریان هوای گرم، لایه‌های بلانکت گرمایی روی پره و پوشش‌های رنگی برای کاهش نرخ یخ‌زدن پره‌ها استفاده می‌شود. همچنین با هلیکوپتر مواد شیمیایی روی پره‌ها ریخته می‌شود. اما استفاده از این فناوری می‌تواند توربین‌ها را نسبت به این روش‌ها بی‌نیاز کند.

[najm143]

توربین بادی O-Wind



این سازه ی کروی و پر خم می تواند از ساختمان ها آویزان شود و از نیروی باد الکتریسیته تولید کند.

توربین های بادی معمولی بسیار کارآمد هستند اما زمانی کار می کنند که باد بصورت مستقیم به آنها برخورد کند. اما در محیط های شهری زیاد شاهد وجود باد نمی باشیم زیرا باد ها پس از برخورد با سازه ها و ساختمان ها نیروی خور را از دست می دهند و در یک جهت نمی وزند. باد های قوی در شهر ها نیز می تواند بوجود آید اما برای تبدیل آنها به انرژی باید سازه ای داشته باشیم که این باد ها را از هر طرف جذب کرده و بتواند با نیروی آن، توربین را به چرخش درآورد.



محققان این توربین چند منظوره را با الهام گرفتن از توپ های “tumleweed” که توسط ناسا طراحی شده بودند و برای حرکت در سطح مریخ از باد های موجود در این سیاره استفاده می کردند، طراحی کرده اند. این سازه به شکل کروی طراحی شده است که دارای دریچه های ورودی و خروجی هوا می باشد که از طرفی هوا می تواند وارد شود و از طرف دیگر خارج شود. با توجه به اصل برنولی، باد وارد شده به سازه باعث ایجاد اختلاف فشار می شود که این اختلاف فشار باعث می شود تا بدون توجه به جهت ورودی هوا، ژنراتور شروع به چرخیدن کند و در راستای این چرخش الکتریسیته تولید شود.

Nicolas Gonzalo، یکی از اعضای تیم محقق در رابطه با اهمیت این سازه گفت: این سازه به ساکنین هر آپارتمان اجازه می دهد تا برق مصرفی خود را از نیروی باد بدست آورند.

فن آوری اولیه از مطالعه بادبادک های آلوئول ساخته شده است. بادبادک های پارچه ای مربعی به نسبت های مختلف امکان تجزیه و تحلیل نیروهای فشار را در معرض باد قرار می دهند. این بادبادک ها دوباره شکل گرفتند ، به صورت چند ضلعی های مختلف تبدیل شدند



https://youtu.be/m8O6CugLTww

https://youtu.be/adbXRjVVN1I