توربین‌های بادی محور افقی و عمودی: مقایسه

باد انرژی منبع تجدیدپذیر و پاکی از برق است که می‌تواند باعث کاهش گازهای گلخانه‌ای و وابستگی به سوخت‌های فسیلی شود. توربین‌های بادی دستگاه‌هایی هستند که انرژی جنبشی باد را به انرژی الکتریکی تبدیل می‌کنند. دو نوع اصلی از توربین‌های بادی بر اساس جهت محور آنها وجود دارد: افقی و عمودی.

توربین بادی محور افقی چیست؟

توربین بادی محور افقی (HAWT) به عنوان یک توربین بادی تعریف می‌شود که محور چرخش آن موازی با زمین است. HAWTs رایج‌ترین نوع توربین‌های بادی برای تولید برق در مقیاس بزرگ هستند. معمولاً سه پره دارند که شبیه پروانه‌های هواپیما هستند، اگرچه بعضی از آنها ممکن است دو یا یک پره داشته باشند.

اجزاء اصلی یک HAWT عبارتند از:

• روتور که شامل پره‌ها و هاب است که آنها را به شفت متصل می‌کند.

• ناسل که ژنراتور، گیربکس، سیستم ترمز، سیستم یاو و دیگر اجزای مکانیکی و الکتریکی را در خود جای داده است.

• برج که ناسل و روتر را حمایت می‌کند و آنها را بالاتر از زمین قرار می‌دهد تا بتوانند باد بیشتری را جذب کنند.

• بنیان که برج را به زمین متصل می‌کند و بارهای ناشی از توربین بادی را منتقل می‌کند.

اصطلاح کاری یک HAWT بر اساس لیفت (بالابر) است که نیرویی است که یک شیء را به سمت بالا می‌برد وقتی هوایی روی سطح آن جریان می‌یابد. پره‌های یک HAWT شکلی مشابه با ایرفویل دارند که با جریان باد فشار متفاوتی بین سطح بالایی و پایینی آنها ایجاد می‌کنند. این تفاوت فشار باعث چرخش پره‌ها حول محور افقی می‌شود که به نوبه خود باعث می‌شود شفت و ژنراتور برق تولید کنند.

صفحه روتر یک HAWT باید با جهت باد هم‌خط شود تا کارایی آن به حداکثر برسد. بنابراین، یک HAWT دارای سنسور باد و سیستم یاو است که جهت ناسل را بر اساس جهت باد تنظیم می‌کنند. یک HAWT همچنین دارای سیستم پیچشی است که زاویه حمله پره‌ها را تغییر می‌دهد تا سرعت دورانی و خروجی قدرت آنها را کنترل کند.

مزایای HAWTs عبارتند از:

• آنها کارایی بالاتری نسبت به توربین‌های بادی محور عمودی (VAWTs) دارند زیرا می‌توانند با کمترین مقاومت باد بیشتری را جذب کنند.

• آنها نوسان گشتاور و تنش مکانیکی کمتری نسبت به VAWTs دارند زیرا در هر دور چرخش تغییرات کمتری در نیروهای آیرودینامیکی دارند.

• پاداش