به گزارش سرویس ترجمه خبرگزاری ایمنا، بیش از سه هزار سال است که انسان از توربین‌های بادی استفاده می‌کند و سرچشمه آن به تمدن بابلی بازمی‌گردد. انرژی بادی که هفت درصد از کل منابع انرژی جهان را تشکیل می‌دهد، یک رکن اساسی در رویکرد استفاده از منابع انرژی جایگزین و تجدیدپذیر است. داده‌های جمع‌آوری شده توسط آژانس بین‌المللی انرژی نشان می‌دهد که چین بیشترین رشد در تولید این انرژی را در چندسال گذشته دارد و تقریباً ۷۰ درصد از رشد تولید جهانی انرژی بادی در این کشور انجام شده است. با توجه به اهمیت روزافزون افزایش بهره‌وری انرژی شهری و استانداردهای پایداری، پروژه‌های برق‌بادی شهری به سرعت در حال افزایش هستند.
پیشتازان انرژی باد در جهان
چین – ظرفیت بادی نصب شده ۳۴۲ گیگاوات
چین با بیش از یک‌چهارم ظرفیت انرژی بادی جهان پیشتاز جهان است. این کشور دارای بزرگترین مزرعه بادی خشکی جهان در استان گانسو است که حداکثر ظرفیت ۱۰ گیگاوات دارد. چین همچنان بیشتر انرژی خود را از زغال سنگ تولید می‌کند، اما احتمالاً با پیشرفت انتقال انرژی، بیشتر در انرژی‌های تجدیدپذیر سرمایه‌گذاری خواهد کرد.
ایالات متحده - ظرفیت باد نصب شده ۱۳۹GW
ایالات متحده به‌رغم وابستگی شدید به سوخت‌های فسیلی، تاکنون ۱۳۹ گیگاوات ظرفیت تولید باد خشکی را توسعه داده است.
بسیاری از بزرگترین مزارع بادی خشکی جهان در ایالات متحده واقع شده‌اند. دومین مزرعه بادی بزرگ جهان، مرکز انرژی بادی آلتا در کالیفرنیا، دارای ظرفیت ۱۵۴۸ مگاوات است. ایالت تگزاس به تنهایی یک‌چهارم نیروی بادی ایالات متحده را با ۲۴.۹ گیگاوات تولید می‌کند که نسبت به مجموع ۲۵ ایالت دیگر ایالات متحده نیروی بادی بیشتری ارائه می‌دهد.
آلمان – ظرفیت باد نصب شده ۶۴ گیگاوات
در اروپا، آلمان با بیش از ۶۰ گیگاوات، بالاترین ظرفیت بادی نصب‌شده را دارد. بزرگترین مزارع بادی فراساحلی آن، مزارع بادی گود (فاز ۱ و ۲) هستند که ظرفیت ترکیبی آن ۵۸۲ مگاوات است. آلمان همچنین دارای مزرعه بادی فراساحلی Nordsee One است که ظرفیت ۳۸۲ مگاوات دارد و انرژی ۴۰۰ هزار خانه را تأمین می‌کند.
پایگاه بزرگ انرژی باد آلمان می‌تواند برای شبکه برق آن مشکل‌ساز نیز باشد، زیرا این کشور امکانات ذخیره‌سازی انرژی کافی برای تنظیم جریان‌های دوره‌ای برق را ندارد.
انواع توربین بادی
توربین‌های بادی بسته به موقعیت محور و روتور خود به دو گروه تقسیم می‌شوند؛ توربین‌های بادی محور افقی که رایج‌ترین توربین‌ها هستند و طراحی آنها بر اساس بلندترین توربین‌های بادی مدرن یا آسیاب‌های بادی سنتی است. دسته دوم توربین‌های بادی محور عمودی هستند که محور آنها در یک صفحه عمودی قرار گرفته است و به‌جای آسیاب‌های بادی، شبیه برج‌های باریک هستند. هر نوع توربین بادی مزایا و معایب خود را دارد و ویژگی‌های هر کدام، آن را کم‌وبیش با محیط‌های شهری سازگار می‌کند.
مزایای توربین بادی در شهرها
معماری شهری اجازه ساخت نیروگاه‌های بادی را نمی‌دهد چراکه ساختمان‌های متراکم حرکت باد را مسدود می‌کنند و سرعت و جهت آن را تغییر می‌دهند. برای بهره بردن از مزایای این انرژی پاک، شهرها به استفاده از توربین‌های محور عمودی روی آورده‌اند که ارتفاعشان زیاد نیست و برای نصب به زمین وسیع نیاز ندارند، بلکه می‌توان آنها را در ارتفاع کم و نزدیک به زمین قرار داد و از ویژگی‌های فیزیکی طبیعی یا مصنوعی زمین استفاده کرد که به جریان هوا کمک می‌کند. این توربین‌ها نیازی به قرار گرفتن در معرض باد ندارند و تغییر جهت جریان هوا تأثیر چندانی روی عملکردشان ندارد. علاوه بر این موارد، تأثیر محیطی توربین‌های شهری با محور عمودی به‌ویژه روی پرندگان کمتر است.
نمونه‌هایی از توربین‌های بادی شهری
هدف از نصب توربین‌های شهری، استفاده از نیروی باد در شهرهای بادخیز است. تاکنون، سرمایه‌گذاری کمی در زمینه تولید انرژی بادی توسط توربین‌های شهری انجام شده است و با توجه به پتانسیل زیاد شهرهای بادخیز برای تولید این انرژی پاک، بعضی از شرکت‌ها در تلاش هستند تا با طراحی‌های خلاقانه از این مزیت استفاده کنند که در ادامه به چند مورد اشاره می‌شود.
توربین بادی مدولار
توربین‌های بادی موسوم به آیریوا در آمریکا برای استفاده در فضاهای شهری طراحی شده است. این ساختارهای انرژی بادی که حالت سیستم مدولار را دارند دارای تیغه‌های عمودی دو متری از جنس پلاستیک بازیافتی هستند و به جای داشتن شکل توربین‌های معمول که اغلب در مزارع بادی دیده می‌شود، شکل مارپیچی دارند. ساختار تیغه‌ها، آنها را به‌شدت برای استفاده در خیابان‌ها مناسب کرده است زیرا حرکت تیغه‌ها حین چرخش، با جایی برخورد نمی‌کند و حول یک محور معین، به صورت مهندسی‌شده حرکت دورانی می‌کنند. این نوع توربین روی پشت‌بام‌ها، باغ‌ها، فرودگاه‌ها، ساختمان‌های تجاری و کنار جاده‌ها کارایی چشمگیری خواهد داشت.
Flower Turbines در نیویورک
شرکت Flower Turbines مستقر در شهر نیویورک، توربین‌های بادی عمودی به‌شکل گل لاله تولید می‌کند که برای نصب روی زمین یا روی سقف صاف طراحی شده‌اند. این توربین‌های محور عمودی می‌توانند فقط با سرعت باد ۰.۷ متربرثانیه شروع به تولید برق کنند که در مقایسه با توربین‌های بادی سنتی که با ۳.۵ متربرثانیه کار می‌کنند سرعت بسیار پایینی به حساب می‌آید. این شرکت مدل‌های یک و سه متری را در ایالات متحده و اروپا به فروش می‌رساند.
Aeroleaf در پاریس
Aeroleaf موردی بسیار متفاوت از توربین‌های شهری است که یک شرکت فرانسوی در تلاش برای از بین بردن معایب توربین‌های شهری این درختان بادی را توسعه داده و باعث کاهش نویز و افزایش کارایی مکانیزم محرک توربین شده است.
طراحی این توربین‌ها به‌گونه‌ای است که شبیه درخت به نظر می‌رسند و در چشم‌انداز طبیعی منطقه ادغام می‌شود. شرکت سازنده با اضافه کردن یک پنل خورشیدی کوچک پای هر برگ (گلبرگ فتوولتائیک) درختان هیبریدی تولید کرده است که از هر دو منبع باد و خورشید برای افزایش راندمان استفاده می‌کند. پنل‌های خورشیدی می‌توانند تا ۶ ساعت به‌طور پیوسته کار کنند. با این نوع فناوری، می‌توان در تمام ساعات هفته انرژی داشت و در صورت وجود مازاد انرژی، آن را در باتری‌ها ذخیره کرد.
پروژه EOLI FPS
پروژه EOLI FPS که توسط مقامات اروپایی حمایت و تأمین مالی می‌شود، موفق به تکمیل یک نوع توربین بادی عمودی شده است که با سرعت باد پایین کار می‌کند و مقرون‌به‌صرفه است. این توربین به دلیل طراحی فشرده، با ارتفاع ۱۲۵ سانتی‌متر، قطر ۱۸۰ سانتی‌متر و وزن ۱۴۳ کیلوگرم و همچنین ایمن و بی‌صدا بودن، به‌طور خاص برای ادغام در محیط‌های شهری مناسب است. به‌لطف فناوری مولد آهنربای دائمی، این توربین می‌تواند بدون ایجاد لرزش تولید برق را تنها با سرعت باد دو متربرثانیه آغاز کند.
PowerNEST در هلند
توربین PowerNEST در شهر آیندهوون هلند، یک ماژول روی پشت‌بام است که انرژی باد و خورشید را در آنچه که شرکت به عنوان «مجسمه جنبشی» توصیف می‌کند، ادغام می‌کند. این مجسمه‌های جنبشی از پره‌هایی در لبه‌های قاب مستطیلی برای هدایت هوا به توربین‌های عمودی استفاده می‌کند که زیر سقف پانل‌های خورشیدی قرار دارند و به این ترتیب باد به خنک شدن پانل‌ها و افزایش کارایی آنها کمک می‌کند. شرکت سازنده معتقد است که این سیستم می‌تواند شش تا ۱۰ برابر بیشتر از پنل‌های خورشیدی پشت‌بام برق تولید کند. با این وجود، تا کنون تعداد انگشت‌شماری از ماژول‌های این شرکت در هلند به کار گرفته شده است.
Aeromine Technologies در تگزاس
مسائل آلودگی صوتی، خطر برای حیات وحش و اندازه بزرگ از جمله معایب توربین‌های شهری است که استارتاپ Aeromine Technologies در شهر هیوستون ایالت تگزاس، برای برطرف کردن این معایب توربین بادی بدون پره خارجی را معرفی کرده است که بدون ایجاد سروصدا انرژی باد را مهار می‌کند. در واقع این اختراع، توربین نیست بلکه دستگاهی است که هوا را بین ایرفویل‌های ثابت و توخالی مهار می‌کند و آن را به یک پره محصور زیر ماژول هدایت می‌کند. این نوع توربین جریان هوای ساختمان را در سرعت‌های کمتر از دو متربرثانیه مهار و تقویت می‌کند و حتی در مناطقی با شرایط آب‌وهوایی شدید، انرژی الکتریکی تولید می‌کند. این شرکت یک پروژه آزمایشی در ایالات متحده دارد و و کانادا اجرا کرده است.
O-Wind در لنکستر
یک شرکت بریتانیایی در سال ۲۰۱۸ توربین‌های O-Wind را در شهر لنکستر به نمایش گذاشت و جایزه بین‌المللی جیمز دایسون را در آن سال دریافت کرد. نمونه اولیه این توربین به اندازه توپ فوتبال طراحی شده بود که قابلیت نصب در پشت‌بام و دیوار ساختمان را داشت و می‌توانست از هر جهت باد را مهار کند. با دریافت کمک‌های مالی نمونه‌های عملی با اندازه بزرگ‌تر تولید و نصب شدند.
RidgeBlade در کانادا
توربین‌های RidgeBlade برای استفاده از سطح یک سقف شیب‌دار برای مهار باد و افزایش سرعت آن هنگام حرکت از طریق توربین‌ها در امتداد خط‌الراس سقف طراحی شده است. قرار دادن توربین در این محل پر جریان، دسترسی به انرژی باد را تا ۹ برابر بیشتر از سیستم توربین بادی با محور افقی سنتی افزایش می‌دهد.
نظر شما