پیش‌تر در اینجا توضیح دادیم که در یک توربین بادی از استراتژی‌های کنترلی مختلفی استفاده می‌شود، تا بیش‌ترین جذب انرژی از باد صورت بگیرد. در این مطلب، سعی خواهیم کرد تا جذب انرژی توسط توربین و ضریب جذب توان را بهتر توضیح دهیم.
همانطور که در اینجا گفته شد، توان جذب شده توسط توربین بادی، با چگالی هوا، مساحت سطح جاروب شده توسط پره‌ها (به عبارتی شعاع پره‌ی توربین) و مکعب سرعت باد رابطه‌ی مستقیم دارد. امّا بیش‌ترین توان جذب شده توسط توربین‌ها همیشه کمتر از این مقدار خواهد بود. حداکثر بازده را می‌توان با استفاده از قانون بتز (Betz) بدست آورد که مقداری حدود ۵۹% عبارت زیر خواهد بود.
توان = ۰.۵ × چگالی هوا × مساحت سطح جاروب شده × مکعب سرعت باد
برای تصحیح عبارت فوق ضریبی به عنوان ضریب جذب توان در عبارت ضرب می‌شود. این ضریب که تابعی از شکل پره، زاویه گام پره توربین بادی و کمیّتی به نام نسبت سرعت نوک (Tip Speed Ratio) است. نسبت سرعت نوک رو می‌توان به صورت زیر تعریف کرد.
نسبت سرعت نوک = شعاع پره × سرعت زاویه‌ای پره \ سرعت باد
نمودار زیر، ضریب جذب توان را برای یک توربین یک و نیم مگاواتی به ازای زاویه‌ی گام صفر درجه نشان می‌دهد.
همانطور که مشاهده می‌شود، در TSRهای کوچک، بازده توربین اندک است؛ امّا با افزایش سرعت باد که منجر به افزایش TSR نیز می‌شود، راندمان توربین بادی بیشتر می‌شود. در حدود مقداری بین ۶ تا ۸ برای TSR، ضریب جرب توان حداکثر خواهد بود. همانطور که در اینجا گفته شده بود، کنترل‌کننده توربین بادی نیز در سرعت‌های پایین‌تر باد سرعت گردش روتور توربین را طوری تغییر می‌دهد تا همیشه مقدار حداکثر برای Cp بدست آید. امّا ذکر این نکته ضروری است که برای حفظ Cp در هنکامی که بادهای پرسرعت‌تری نیز می‌وزند، طبق رابطه TSR، سرعت گردش روتور نیز باید افزایش یابد. امّا با توجه به اینکه در صورت افزایش خارج از کنترل آن، خطر خرابی ناشی از خستگی (Fatigue) و همچنین صدای بیشتر روی می‌دهد، از سرعتی به نام سرعت نامی، سرعت چرخش توربین را ثابت نگاه می‌دارند.
1 نظرات
باتشکر از ارایه مطلب مرجع راذکر فرمایید.