اولین توربین گردبادی جهان

 

یکی از پنج توربین بادی خلاقانه جهان، توسط آتسوشی شیمیزو، مهندس ژاپنی، طراحی شده و تولید آن نیز بر عهده کمپانی Challenergy بوده است. ایده‌­ای خلاقانه که قادر است با استفاده از طوفان‌ها و گردبادهایی که در بسیاری از کشورها از جمله ژاپن (که بسیار طوفان خیز هستند) انرژی زیادی تولید کند. به گفته شیمیزو، انرژی ذخیره شده در یک گردباد به اندازه ایست که وقتی مهار شود، می‌تواند انرژی کشوری همچون ژاپن را تا 50 سال تامین کند.

در آزمایش‌های شبیه‌سازی‌شده‌ی آن شرکت، توربین گردبادی به بازدهی ۳۰ ℅ دست یافته‌است، که کمتر از ۴۰℅ بازدهی توربین‌های دیگر است، و این در صورتی است که آن توربین‌ها در هوای توفانی کار نمی‌کنند.

هزینه‌­ تولید این دستگاه به مراتب کمتر از هزینه تولید و ساخت توربین‌های بادی بکار گرفته شده در سیستم تولید برق کشور بوده و هزینه نگهداری آن نیز یک دهم هزینه‌های نگهداری دستگاه‌های تولید برق امروزی متداول است.

در این توربین‌ها، هوایی که دور پره‌های توربین می‌چرخد، جنبش می‌سازد. هم زمان، میله‌ی میانی در توربین سفت می‌شود تا جنبش پره‌ها را کم کند یا آنها را از جنبش باز دارد بدون اینکه در نیروی خروجی برآمده از توفان، اثری داشته‌باشد.

این توربین به گونه‌ای طراحی شده است که از مقاومت بسیار بالایی در برابر طوفان­‌های سهمگین برخوردار است و تست­‌های انجام شده در این رابطه نیز، امیدوارکننده بوده است.

یک نمونه اولیه از این توربین در اوکیناوای ژاپن نصب شده و اکنون قرار است یک توربین دیگر در برج توکیو یا استادیوم ملی ژاپن که قرار بود المپیک 2020 در آن برگزار شود، ساخته شود.

توربین هیبریدی بادی-آبی

آیا تا به حال به این موضوع فکر کرده اید که چگونه می توان در مناطقی که حتی یک نسیم هم نمی‌وزد، از طریق توربین‌های بادی انرژی تولید کرد؟ قطعاً توربین‌های معمولی از عهده انجام این کار بر نمی‌آیند، اما اخیراً پروژه و طرحی جدید از سوی دو شرکت Max Bogl Wind AG و GE Renewable Energy مطرح شده است که در آن، توربین‌های پره‌­ای سنتی با تکنولوژی برق آبی آمیخته شده و منجر به تولید اولین منبع انرژی هیبریدی بادی-آبی شده است. این انرژی در نروژ نقش پررنگی داشته است، به طوریکه 99% برق نروژ از این راه تامین می‌­شود.

این نیروگاه انرژی تجدیدپذیر خلاقانه، به‌گونه‌ای طراحی شده است که حتی بدون وزش باد به تولید انرژی بپردازد. بر اساس گزارش‌های جنرال الکتریک، این نیروگاه بلندترین توربین‌های بادی جهان به ارتفاع ۵۸۴ فوت را در خود خواهد داشت. از پایه‌های توربین به‌عنوان منابع آب استفاده می‌شود که 1.6 میلیون گالن آب را در خود جای خواهند داد. این مزرعه بادی با یک منبع آب دیگر به حجم ۹ میلیون گالن احاطه خواهد شد.

با توجه به آخرین گزارش سازمان انرژی تجدید پذیر(IRENA )، در سال 2019 در حدود 1.2 میلیون مگاوات انژی از این راه تولید شده که رقم قابل توجهی است.

 قرار است این دستاورد در کشور آلمان و در جنگل‌های Swabian-Franconian تعبیه و راه اندازی شود. این طرح از چهار توربین بادی تشکیل می‌شود که قادر به تولید 13.6 مگاوات انرژی است. گفته می‌شود که فاز اول، این انرژی از سال آینده به شبکه متصل خواهد شد و فاز دوم، یک نیروگاه انرژی برق آبی 16 مگاواتی اضافه خواهد شد. این پروژه در سال 2018 به اتمام رسید.

توربین بادی شناور هلیومی

اگرچه بسیاری از توربین­‌های بادی جهان بر روی زمین و یا دریاها به صورت ثابت و محکم قرار گرفته­اند، اما برخی ایده­های خلاقانه در سال­های اخیر منجر به تولید توربین‌های معلق در آسمان شده است؛ یعنی جایی که بادها با سرعت و قدرت بیشتری حرکت می‌کنند.

 

اولین توربین هوایی جهان در سال 2014 و بر فراز منطقه Fairbanks آلاسکا، کار خود را آغاز کرد که با گاز هلیوم پر شده و در نگاه اول شبیه به یک بالن غول پیکر به نظر می‌رسد. این توربین توسط یکی از استارت آپ های موسسه MIT به نام Altaeros Energies طراحی و تولید شده و قادر است در فاصله 300 متری زمین قرار گیرد و جریان باد را بین 5 الی 8 برابر بهتر از توربین­های موجود بر روی زمین جذب کند.

در طی 18 ماه آزمایش اولیه این توربین، انرژی تولید شده به قدری بود که می‌توانست انرژی چندین خانه را تامین کند. از آن جایی که این توربین در چند صد متری زمین قرار می‌گیرد، می توان از آن برای انتقال سیگنال های وای فای و یا تلفن و همچنین تعبیه سنسورهای هواشناسی استفاده کرد، همچنین برای تامین برق در مناطق دورافتاده، شرکت های نفت و گاز، کشاورزی و ارتباطات از راه دور نیز کاربرد دارد.

توربین بادی بدون پره Vortex

در طی سال‌های اخیر و با توجه به گسترش استفاده از توربین­‌ بادی، امنیت پرندگان به عنوان یکی از مهمترین دغدغه‌­ها مطرح شد. از این رو، به منظور کاهش خطرات و آسیب‌های وارده به این پرندگان، مهندسان موفق به تولید توربین بدون پره ای به نام ورتکس شده‌اند که بیشتر به یک ستون بلند و باریک شبیه است تا یک توربین بادی.

این ایده نو و ابتکارانه توسط شرکت اسپانیایی Vortex Bladeless  به حقیقت تبدیل شد.

 

تکنولوژی جدید توربین‌­های بدون پره، توربینی به نام Saphon می­‌باشد. توربین با الهام گیری از قایق بادبانی، بسیار کارامد­تر است و بازدهی بالاتری نسبت به توربین‌های سنتی دارد و متشکل از یک بدنه بادبانی شکل، روتور و جعبه دنده است.

انرژی تولیدی این توربین 30 درصد کمتر از توربین­‌های معمولی است اما به دلیل هزینه نگهداری پایین، بسیار قابل توجه اند.(کاهش هزینه تا 80 درصد)

از آن جایی که از هیچ پره‌ای در بدنه این توربین استفاده نمی‌­شود، می­توان تعداد بسیار زیادتری از آن را در یک منطقه نصب کرد. به گفته شرکت سازنده، توربین بدون پره ورتکس، هزینه‌های تولید و نگه داری را به ترتیب تا 53 و 80 درصد در مقایسه با توربین­‌های سنتی کاهش می­‌دهد. ناگفته نماند که انرژی این توربین، از طریق لرزش در حین وزش باد حاصل می‌شود.

از مزایا آن می­توان به کم صدا بودن و آلودگی صوتی کمتر، قابل استفاده در تمام مناطق و ایجاد اخلال کمتر در سیگنال های رادیو و تلویزیون نام برد.

توربین بادی اینولاکس

این توربین بادی با طراحی نوآورانه خود می­تواند تا 600 برابر بیشتر از توربین­‌های سنتی، انرژی تولید کند و با طراحی تونل مانند خود، نسیم و بادهایی با سرعت کم را در سطح زمین جمع آوری کرده و به سمت داخل توربین هدایت می­‌کند. سپس این بادها با سرعت زیاد از ژنراتورهای تعبیه شده درون این تونل عبور کرده و منجر به تولید انرژی می‌شوند.

ضریب تولید نیروگاه خورشیدی بین 10 تا 20 درصد است و نیروگاه بادی سنتی در حدود 40 درصد، این درحالیست که هر توربین اینولاکس ضریب تولیدی در حدود 80 تا 90 درصد را دارا است.

حداقل سرعت باد برای توربین‌های معمولی باید 3 متر بر ثانیه باشد، این در حالی است که برای توربین اینولاکس سرعت 1 متر بر ثانیه کافیست و حداکثر سرعت قابل تحمل توربین‌های بادی سنتی 90 کیلو متر بر ساعت است و اما در توربین‌های بادی اینولاکس این سرعت به 120 کیلومتر بر ساعت می­‌رسد.

از دیگر مزیت‌های این توربین، می­توان به کم خطر بودن آن برای حیوانات و پرنده‌ها در مقایسه با توربین‌های سنتی و  هزینه کمتر و کارایی بالا اشاره کرد.