ارزیابی قابلیت اطمینان شبکه توزیع متصل به تولیدات پراکنده بادی با …

توربین های بادی انرژی جنبشی باد را به توان مکانیکی تبدیل می نمایند و این توان مکانیکی از طریق شفت به ژنراتور انتقال پیدا کرده و در نهایت انرژی الکتریکی تولید می شود. توربین های بادی بر اساس یک اصل ساده کار می کنند. انرژی باد دو یا سه پره ای را که بدور روتور توربین بادی قرار گرفته اند را بچرخش در می آورد. روتور به یک شفت مرکزی متصل می باشد که با چرخش آن ژنراتور نیز به چرخش در آمده و الکتریسیته تولید می شود.
 
شکل(۲-۶): نحوه عملکرد توربین بادی ]۲۵[.
توربین بادی ورودی خود را بوسیله تبدیل نیروی باد به گشتاور مکانیکی توسط عملکرد پرهها تامین می کند. مقدار انرژی تبدیل شده توسط روتور وابسته به چگالی هوا، مساحت روتور و سرعت باد است. با بهره گرفتن از تئوری انرژی جنبشی، انرژی موجود در حجمی از هوا با جرم m ،سرعت V و چگالی که در واحد زمان از سطح a می گذرد برابر است با ]۲۵ [.
= (۲-۱)
این رابطه بیانگر ماکزیمم قدرت موجود در باد می باشد که در واحد زمان از سطح a می گذرد. برای محاسبه ماکزیمم کسری که از این انرژی می توان بدست آورد به صورت زیر عمل می کنیم:
سرعت باد در یک فاصله مناسب قبل از برخورد با توربین :
سرعت باد در یک فاصله مناسب بعد از گذشتن از توربین :
سرعت باد در هنگام گذشتن از میان توربین (۲-۲)
توانی که جذب توربین می شود برابر است با:
= ( _ ) (۲-۳)
که در آن: (۲-۴)
aρ=
(۲-۵)
χ = (۲-۶)
مشتق گیری از رابطه(۲-۵)
(۲-۷)
قرار دادن مقدار در رابطه (۲-۵) داریم:
(۲-۸)
این رابطه که به قانون بتز[۱۰] معروف است نشان می دهد که هرگز نمی توان بیشتر از % ۳/ ۵۹ از انرژی موجود در هاب را به کمک توربین جذب نمود. مقدار ماکزیمم زمانی به دست می آید که سرعت باد قبل از ورود به توربین ۳ برابر سرعت باد پس از خروج از آن باشد. در عمل میزان قدرت جذب شده توسط توربین کمتر از این مقدار است و به ضریبی به نام بستگی دارد ]۲۶ [.
= (۲-۹)
استفاده از رابطه(۲-۱۰)که در آن R شعاع توربین می باشد رابطه نهایی (۲-۱۱) به دست می آید:
= π (۲-۱۰)
(۲-۱۱)
ضریب توان آیرودینامیکی توربین بادی نامیده می شود و از روی منحنی های )β ,λ( به دست می آید که در نسبت سرعت نوک پره به سرعت باد و β زاویه پره توربین است. گشتاور خروجی نیز برابر است با:
(۲-۱۲)
برای توربین های مختلف متفاوت است و توسط سازنده به صورت منحنی ارئه می شود. علاوه بر این در مراجع مختلف روابط ریاضی زیادی برای محاسبه برحسب β و λ آمده است.
رابطه نمایی زیر دارای عمومیت بیشتری در مقایسه با دیگر روابط می باشد]۲۷[.
(۲-۱
(۲-۱۴)
استفاده از رابطه سینوسی زیر که مخصوص توربین های سه پره ای می باشد نیز متداول است ]۲۷ [.
(۲-۱۵)
درمراجع ] ۲۶[ و] ۲۷[ روابط دیگری را برای می توان مشاهده نمود.
برای مثال در روزی سرد با دمای ۱۵ درجه سانتی‌گراد (۵۹ درجه فارنهایت) در سطح دریا، چگالی هوا برابر ۱٫۲۲۵ کیلوگرم بر متر مکعب است. در این حالت عبور بادی با سرعت ۸ متر بر ثانیه در روتوری به شعاع ۱۰۰ متر تقریباً موجب عبور ۷۷٬۰۰۰ کیلوگرم باد در منطقه جاروب شده توسط پره‌ها خواهد شد.
۹ -۲ بهره برداری از برق بادی
در جهان هزاران توربین بادی در حال بهره‌برداری وجود دارد، در این میان اتحادیه اروپا ۶۵٪ از کل توان بادی جهان را تولید می‌کند. تولید برق بادی در میان دیگر روش‌های تولید انرژی الکتریکی دارای رشد بیشتری در قرن ۲۱ بوده‌است. به طوری که تولید توان بادی جهان در بین سال‌های ۲۰۰۰ تا ۲۰۰۶ چهار برابر شده‌است.
انجمن جهانی انرژی بادی پیش بینی کرده در سال ۲۰۱۵ ظرفیت تولیدی برق بادی به ۱۹۰ گیگاوات برسد .از جمله کشورهایی که سرمایه گذاری زیادی در این زمینه انجام داده اند می توان به آلمان ، اسپانیا ، ایالات متحده ، هند و دانمارک اشاره کرد . کشور دانمارک یکی از کشورهای برجسته در تولید تجهیزات و استفاده از توان بادی است . دولت دانمارک در دهه ۱۹۷۰ ملزم شد تا تولید انرژی الکتریکی از انرژی باد را به۵۰٪ کل تولید برق برساند]۲۱[.
آلمان یکی از کشورهای پیشتاز در زمینه تولید برق بادی بوده است به طوری که در سال ۲۰۰۶ این کشور ۲۸٪از کل توان بادی تولید شده در جهان را به خود اختصاص داده است. این در حالی است که ۲۸٫۳٪از کل توان تولیدی خود را از منابع تجدید پذیر تأمین می نماید. بزرگترین توربین برق بادی جهان با قدرت ۵ مگاوات و با روتوری به قطر ۱۲۸ متر در آلمان ساخته شده است و برق مورد نیاز۴۵۰۰ منزل سه خانواری را تامین می کند.

برای دانلود فایل متن کامل پایان نامه به سایت ۴۰y.ir مراجعه نمایید.

مدیر سایت

Next Post

مقاله علمی با منبع : بررسی تطبیقی سازوکار و نظام قانونگذاری در جمهوری اسلامی ایران و پادشاهی متحده ...

چهار اکتبر 21 , 2020
توربین های بادی انرژی جنبشی باد را به توان مکانیکی تبدیل می نمایند و این توان مکانیکی از طریق شفت به ژنراتور انتقال پیدا کرده و در نهایت انرژی الکتریکی تولید می شود. توربین های بادی بر اساس یک اصل ساده کار می کنند. انرژی باد دو یا سه پره […]