در این نوشته مقدمه ای بر توربین بادی گفته خواهد شد. مخترع اولین آسیاب‌های بادی در دنیا، افراد ایران زمین بوده‌اند. این امر در حدود 200 سال قبل‌تر از میلاد بوده است. ابتدا در سیستان ایران مشاهده شده است. سپس این اختراعشون به بقیه کشورهای خاورمیانه هم رسیده است. در قرن 11 و 12 میلادی اروپایی‌ها در جنگ‌های صلیبی وارد خاورمیانه شدند و با دیدن آسیاب‌های بادی، مدل‌های نو و جدیدی را ساخته‌اند.

اولین توربین بادی محور افقی

در تصویر زیر میتوانیم یک توربین بادی را مشاهده کنیم. این توربین اولین توربین بادی خودکار جهان است که تولید الکتریسیته می‌کند. چارلز براش، کسی بوده است که آن را ساخته است. دینام این توربین 12 کیلووات گزارش شده است.

اجزای اصلی یک توربین

میتوان توربین‌ها را به سه قسمت اصلی تقسیم کنیم

• پره‌های توربین
• جعبه دنده
• ژنراتور

پره‌های توربین
یکی از مهم‌ترین قسمت‌های یک توربین، پره‌های آن است. تعداد، نوع ایرفویل، توسط مهندسین مکانیک و هوافضا انجام می‌شود

یکی از شرکت‌های پیشرو در زمینه طراحی و ساخت ایرفویل‌ها، شرکت NASA است

مهندسین مکانیک به کمک نرم‌افزارهای مختلف چون فلوئنت انسیس میتوانند ایروفویل‌ها را تحت شرایط مختلف مورد بررسی قرار دهند. همچنین در وب سایت “آموزش چندگانه مهندسی مکانیک” آموزش نحوه تحلیل یک ایرفویل سه بعدی را انجام داده و شما میتوانید با مراجعه به لینک زیر، دوره را تهیه کنید.

این ایرفویل‌ها، به صورت‌های مختلفی نام گذاری خواهند شد. به عنوان مثال میتوان به NACA0012 اشاره نمود. برای توضیحات بیشتر راجع به ایرفویل ها میتوانید به دوره آموزشی ذکر شده نیز مراجعه کنید. همچنین در نوشته دیگر به طور کامل راجع به آن توضیح خواهیم داد.

جعبه دنده
یکی از پر هزینه‌ترین بخش‌های ساخت یک توربین، جعبه دنده آن است. دو نوع کلی گیربکس را میتوان نام برد:

• گیربکس‌های معمولی
• گیربکس‌های سیاره‌ای

در توربین‌های ساده از گیبرکس‌های معمولی Parallel Shaft استفاده می‌شود. حداکثر نسبت افزایش سرعت در این نوع گیربکس‌ها 1 به 25 خواهد بود.
در گیربکس‌های سیاره‌ای بسیار نسبت به گیربکس‌های معمولی به دلیل حجم اشغالی کمتر و نسبت افزایش سرعت بیشتر، بهتر و کاربردی‌تر هستند. مقدار نسبت افزایش سرعت در این نوع گیربکس‌ها در حدود 1 به 2552 است. با توجه به این ویژگی‌ها، این گیربکس‌ها بسیار در ساخت توربین‌ها مرسوم هستند.

در بعضی از توربین‌های مدرن از هر دو نوع گیربکس به صورت ترکیبی استفاده می‌شود

ژنراتور
در انتها بخش سومی که میخواهیم بررسی کنیم ژانراتورها هستند. وظیفه آن‌ها تبدیل خروجی تقویت شده توسط گیربکس به برق را دارد. که در این حوزه مهندسین برق بسیار موثر خواهند بود.

نکات مهم و گوناگونی در هنگام طراحی، ساخت و نصب توربین‌ها وجود دارد که باید به تمام آن‌ها با دقت بررسی کرد. یکی از این موارد میتوان به فاصله بین توربین‌ها اشاره نمود. جریان باد بعد از عبور از روی پره‌ها آشفته و کم انرژی خواهد شد. بنابراین باید فاصله‌ی بین توربین‌ها به گونه‌ای محاسبه شود که هوای عبوری از یکی روی  دیگری تاثیری نداشته باشد.

در جهت خلاف باد باید بین 3 تا 5 برابر قطر روتور و در جهت وزش باد باید بین 8 تا 10 برابر آن فاصله وجود داشته باشد.

یکی از معیاب استفاده از توربین‌های بادی، حجم فضای اشغالی آن ها خواهد بود. همچنین میزان خروجی توربین‌ها بسیار زیاد نخواهد بود. به عنوان مثال میزان برق تولید شده توسط یک توربین معمولی در حدود 2 مگاوات خواهد بود. بنابراین برای تولید برق تعدادی از خانه‌ها نیاز است که تعداد توربین‌ها را افزایش داد. به عبارتی برای تولید برق توسط توربین‌ بادی، نیازمند مزرعه‌های وسیعی خواهیم بود.

در ادامه مطالب بیشتری در راجع به توربین بادی و دیگر انرژی های تجدید پذیر توضیح داده خواهد شد.