چگونه توربین‌های بادی جدید انرژی بیشتری تولید می‌کنند؟

ژوئن 16, 2021 بلاگ انرژی تجدیدپذیر, بلاگ برق, تمام مقالات در:
توربین‌های بادی جدید انرژی بیشتری

چگونه توربین‌های بادی جدید انرژی بیشتری تولید می‌کنند؟

یکی از اساسی‌ترین اجزا توربین‌های بادی تیغه‌های آن است. تیغه‌های توربین بادی با وزش باد به چرخش در می‌آیند و این انرژی به ژنراتور انتقال می‌یابد و ژنراتور این انرژی مکانیکی را به برق تبدیل می‌کند.

اما محققان با استفاده از مواد سبک‌تر و بهبود طراحی تیغه‌ها، شرایط را ایجاد کرده‌اند تا تیغه‌های توربین‌های بادی در دریافت انرژی باد کارآمدتر عمل کنند.

در دهه های اخیر توربین‌های بادی بزرگتر، قدرتمندتر و مقرون به صرفه‌تر شده‌اند. یکی از بهبودهای اساسی توربین‌های بادی، تیغه‌های مدرنی است که طراحی آن‌ها در خواص آیرودینامیک و مواد به کار رفته پیچیده‌تر شده است.

این امر به بهبود توربین‌های دیگر از جمله توربین‌ها با اندازه و ارتفاع بیشتر، که توربین می‌تواند سرعت بیشتری و سر وصدای کمتری داشته باشد، کمک می‌کند.

در اینجا به تکامل تیغه‌ها که باعث برخی تغییرات کلیدی را ایجاد کرده است، می‌پردازیم.

سایز تیغه

40 سال پیش تیغه‌های توربین بادی معمولی حدود 26 فوت طول داشتند. امروزه با استفاده از مواد سبک‌تر، طول تیغه‌ها به 351 فوت رسیده است.

متریال تیغه

  • سال 1980: در سال 1980 تیغه‌های توربین‌های بادی از فایبرگلاس و رزین ساخته می‌شدند. این مواد اندازه و توان توربین را محدود می‌کردند.
  • سال 2021: در سال 2021 تیغه‌های ساخته شده از الیاف کربن و سایر مواد پیشرفته تشکیل شده‌اند که این تیغه‌ها 90 درصد سبک‌تر و از تولیدات سال 1980 هستند. توربین‌ها با تیغه‌های جدید به دلیل اندازه و طراحی مدرن می‌توانند تا 15000 کیلووات انرژی تولید کنند.
  • انحنا طولی تیغه (Spar cap): این بخش از تیغه فشار زیادی را تحمل می‌کند. این قسمت به همراه نوار الیاف کربن در کل قسمت دهانه تقویت شده است.

شکل تیغه

  • نوآوری‌های تیغه‌های توربین بادی مدرن استحکام بالاتری دارند و می‌توانند تنش بیشتری را تحمل کنند. گشتاور پیچ خم باعث کاهش بار و بهبود آیرودینامیک سر تیغه شده است که این امر به کاهش صدا توربین کمک می‌کند.

    • نوک تیغه: از آنجایی که نوک تیغه با سرعت بیشتری نسبت به خود تیغه حرکت می‌کند، صدای بیشتری در نوک ایجاد می‌شود.
    • شکل نوک تیغه: نوک‌های نیز و لبه‌های دندانه‌دار به آرام‌تر شدن صدای تیغه کمک می‌کنند.
    • خمش: هرچه ناحیه چرخش بزرگ‌تر باشد، توربین باد بیشتری می‌گیرد. اما این امر نیازمند تیغه‌های بلندتر و باریک‌تر است که بتوانند انعطاف خوبی در خم شدن داشته باشند. ساخت یک خم در یک تیغه به آن فضای بیشتری برای چرخش می‌دهد در حالی‌که از برخورد با برج توربین جلوگیری می‌کند.
    • پیچش (twist): پیچ خوردگی تیغه، حساسیت به نوسانات بادی را کاهش می‌دهد و حتی ارتفاع تیغه‌ها می‌توانند بدون اینکه در افزایش وزن آن اثری داشته باشد، افزایش یابد.
    • اتصالات جدید: تیغه‌ها در ابتدا به وسیله فلنج (flange) به هاب متصل می‌شوند و پس از آن از پیچ و مهره‌های سنگین T-bolts برای اتصال محکم‌تر استفاده می‌شود. این روش جایگزینی سبک‌تر و قوی‌تر است.

 

این مقاله شامل تصویر است (https://www.wsj.com/articles/wind-turbine-renewable-energy-11620848318)

منبع: wsj.com

دیدگاه خود را بنویسید

نشانی ایمیل شما منتشر نخواهد شد. بخش‌های موردنیاز علامت‌گذاری شده‌اند *