به عنوان منابع فسیلی فرسوده شده اند و مهمتر از همه، منابع طبیعی موجب هشدار می شوند، مردم به منابع مختلف انرژی تبدیل می شوند. این چگونه مفهوم انرژی تجدید پذیر ظاهر می شود. در غیر این صورت، مشکلات جدی در آینده نزدیک در انتظار جهان است. همانطور که قابل تجدید است و طبیعت را آلوده نمی کند، انرژی باد به عنوان یکی از منابع انرژی اولیه در آینده محسوب می شود. بادها نتیجه تبدیل انرژی پتانسیل به انرژی جنبشی است که عمدتا به دلیل اثر نیروهای فشار ایجاد شده توسط حرکت هوا است.
این که آیا یک نیروگاه برق باد مقرون به صرفه است یا خیر، عمدتا وابسته به مقدار انرژی است که می تواند در ناحیه انتخابی کارخانه تولید شود. به منظور تعیین این مقدار انرژی، ساختار توپوگرافی زمین متعلق به آن منطقه به عنوان پایه گرفته می شود و ایستگاه مشاهدۀ باد در نقاط مناسب نصب می شود. اندازه گیری هایی مانند سرعت باد، جهت باد و قدرت باد با توجه به استانداردها با دستگاه های اندازه گیری نصب شده در این ایستگاه های کنترل باد ساخته می شود. با توجه به اطلاعات به دست آمده، مقدار تولید انرژی محاسبه می شود و تصمیم می گیرد که کدام توربین بادی قرار داده شود.
اگر چه هوا مانند مایع حرکت می کند، حرکت هوا بسیار سریعتر است و هوا در همه جا پوشش می دهد. فرایند تبدیل هوا به انرژی جنبشی با استفاده از این ویژگی جابجایی سریع، انرژی باد نامیده می شود. مراکز تولید برق با استفاده از انرژی باد، نیروگاه های بادی نامیده می شوند.
انرژی باد با طلوع خورشید شروع می شود. قسمت هایی از لایه هوا که در شب سرد می شود، نزدیک به زمین است، با اشعه های خورشید گرم می شود و شروع به رشد و افزایش می دهد. لایه هوا سرد در ارتفاعات بالا به سمت زمین حرکت می کند. این جابجایی هوای گرم و سرد باعث ایجاد باد می شود.
توربین های بادی برای تولید انرژی الکتریکی از سه بخش تشکیل شده اند: تیغه پروانه، شفت و ژنراتور. همانطور که باد میسوزاند، پروانه شروع به نوشتن تیغه خود می کند. در این لحظه، انرژی جنبشی (انرژی حرکتی) با انرژی باد حاصل می شود. شفت به پروانه ها متصل است و هنگام چرخش پروانه ها، شفت چرخش می یابد. با چرخش شافت، موتور ژنراتور شروع به تولید جریان متناوب می کند. برای محاسبه مقدار برق یک توربین بادی، لازم است به سرعت باد و قطر پروانه نگاه کنید. به طور کلی، توربین های بادی بزرگ با سرعت 15 متر در ثانیه چرخش می کنند. توربین بادی بالاتر، باد بیشتر طول می کشد و بازگشت سریع تر. در همین حال، توربین های دریایی کارآمدتر از توربین های زمینی هستند.
توربین های بادی تولید گران تر از برق زغال سنگ و نیروگاه های هسته ای می کنند. با این حال، انرژی باد ویژگی های تجدید پذیر و تمیز دارد. دی اکسید کربن و گازهای دیگر که به جو زمین آسیب می رساند آزاد نمی شوند. باد برای پایان دادن به غیر ممکن است. در نتیجه تلاش برای محافظت از طبیعت، مزارع باد در حال ایجاد و گسترده شدن هستند. با این حال، معایبی ندارد از آنجا که توربین های بادی همیشه نمی توانند با راندمان بالا عمل کنند زیرا سرعت باد تغییر می کند. همچنین در هنگام کار، آلودگی صوتی ایجاد می کند، مردم را نگران می کند، حیوانات و حیوانات وحشی.
محدوده اندازه گیری شدت باد
برای اندازه گیری سرعت باد، دستگاهی با نام anemometer استفاده می شود. دستگاه هایی که سرعت باد و همچنین جهت آن را اندازه گیری می نامند، anemographs هستند. سرعت باد و قدرت باد به همین معنی نیست. مقیاس Beaufort (Bofor) توسط Admiral Beaufort در نیروی دریایی سلطنتی بریتانیا در قرن هجدهم برای توضیح قدرت باد و اثرات آن بوجود آمد. این مقیاس که با توجه به شدت و سرعت آن بادهای باد را اندازه می گیرد، امروزه استفاده می شود. با توجه به این مقیاس، باد اغلب شنیده شده در تلویزیون 2 به 4 خواهد بود. به عنوان مثال، سرعت باد 2 کمتر از 11 کیلومتر در ساعت است. سرعت باد 6 تا 50 کیلومتر در ساعت است. سرعت باد 10 نزدیک به 100 کیلومتر در ساعت است.
سرعت و شدت باد نیز در بهره برداری از توربین های بادی بسیار مهم است. این اندازه گیری ها توسط آزمایشگاه های معتبر انجام می شود. کارایی توربین های بادی به شدت باد بستگی دارد. اگر باد با سرعت متوسط 4-5 متر در ثانیه دم می کند، تیغه شروع به چرخش می کند و تولید برق آغاز می شود. با این حال، اگر قدرت باد افزایش می یابد، برای مثال، اگر سرعت باد به 25 متر در هر ثانیه برسد، تیغه چرخش متوقف خواهد شد. از آنجا که اگر این کار متوقف نشود، بهره برداری از توربین بادی مشکل می شود. توربین های بادی می توانند برای حدود 20-25 سال تولید برق کنند.
استانداردهای اصلی مورد استفاده برای اندازه گیری قدرت باد که توسط آزمایشگاه های مجاز انجام می شود عبارتند از:
- TS EN 61400-1 توربین های بادی - بخش 1: دستورالعمل های طراحی
- TS EN 61400-2 ... بخش 2: توربین های بادی کوچک
- TS EN 61400-3 ... بخش 3: قوانین طراحی توربین های بادی دریایی (IEC 61400-3: 2009)
- TS EN 61400-11 ... فصل 11: تکنیک های اندازه گیری نویز صوتی
- TS EN 61400-12-1 ... فصل 12-1: اندازه گیری قدرت عملکرد توربین های بادی تولید برق
- TS EN 61400-13 ... بخش 13: اندازه گیری بارهای مکانیکی
- TS EN 61400-22 ... بخش 22: تطابق تست و صدور گواهینامه
- TS EN 61400-23 ... بخش 23: آزمایشات ساختاری در مقیاس کامل در مورد تیغه های روتور
- TS EN 61400-25-5 ... بخش 25-5: ارتباطات در مورد کنترل و نظارت بر نیروگاه های باد - آزمون سازگاری
با استفاده از سوخت های فسیلی (یعنی نفت، زغال سنگ و گاز)، میلیون ها تن دی اکسید کربن در هر سال به جو می رسند. این علت اصلی تغییرات اقلیمی و بدتر شدن توازن زیست محیطی است. با این حال، انرژی باد تولید گازهای گلخانه ای را تولید نمی کند و نه استفاده می شود. یک توربین می تواند 80 بار مقدار انرژی مورد نیاز برای نصب، بهره برداری، تعمیر و نگهداری و انهدام را تولید کند.
سازمان های بزرگ غیر دولتی و گروه های حفاظت از طبیعت مانند بنیاد حفاظت از طبیعت، گرینپایس و دوستان جهان از انرژی باد حمایت می کنند. هنگامی که مزارع باد ایجاد می شوند، ارزیابی اثرات زیست محیطی همیشه برای اطمینان از تاثیر بالقوه آنها در محیط زیست، از جمله حیوانات و گیاهان صورت می گیرد. بدون این نتایج ارزیابی، توربین های بادی ساخته نمی شوند.
