افزایش ارتفاع برج توربین بادی تا مقدار بهینه، فرصت ها، چالش ها و پتانسیل هایی را ایجاد می کند که سوال در مورد ارتفاع مطلوب برج توربین بادی را یک مساله تحقیقاتی پیچیده می کند، به ویژه هنگامی که این مسئله در مقیاس اقلیمی (continental) بررس می شود.
علیرغم پیچیدگی کار ها تحلیل ها نشان می دهد که با تحقق فناوری های برج بلند می توان به دستاوردهای قابل توجهی دست یافت. در بسیاری از اقلیم های ایالات متحده، کمترین ارتفاع هاب(hub) موجود (به عنوان مثال ۸۰ متر ، ۱۱۰ متر) اغلب کمترین هزینه را ارائه می دهد. در عین حال، برج های بلندتر ممکن است برای افزایش فرصت برای تولید نیروی باد در سراسر کشور حیاتی باشد.
برای دریافت گزارش کامل ارتفاع توربین بادی کلیک کنید.
جدول زیر تولید سالیانه دو توربین بادی ۳ و ۵ مگاوات را با دو قطر روتور ۱۰۰ و ۱۲۶ متر نشان می دهد. این دو توربین از ارتفاع برج توربین بادی ۸۰ تا ۱۷۵ متر ارزیابی شده اند. با افزایش ارتفاع هاب از سطح زمین، سرعت باد میانگین از ۵٫۶۷ به ۷٫۶۴ متر بر ثانیه افزایش یافته است. و نسبت ارتفاع برج توربین بادی به قطر روتور، از ۰٫۸ تا ۱٫۸ افزایش می یابد. نتایج نشان می دهد که با افزایش ارتفاع برج توربین بادی از ۸۰ تا ۱۷۵ متر تولید سالانه از ۵۰۰۰ تا ۱۰۰۰۰ مگاوات ساعت افزایش داشته است. این جدول برگرفته از سایت برج توربین بادی فولادی است.
به دلیل تفاوت محسوس در انرژی تولیدی سالیانه یک توربین بادی با تغییر در ارتفاع برج توربین بادی، کارخانه های توربین سازی، محصولات خود را در اندازه برج های گوناگون با توجه به شرایط اقلیمی نیروگاه بادی پیشنهاد می دهد. شکل زیر بازه تغییرات ارتفاع برج توربین بادی را برای چند برند مطرح جهان نشان می دهد. برگرفته از سایت ” اول تجدید پذیر“
رسیدن به فناوری توربین های بادی بزرگ تر و بلند تر و بازاریابی آنها، برای هر شرکتی یک فرایند سخت و زمان بر است و به صورت گام به گام صورت می گیرد. عکس زیر سیر تکاملی توربین های بادی شرکت سوزلون را نشان می دهد گرچه قطعا بلند توربین های بادی جهان در این شرکت ساخته نمی شود.
بلندترین توربین بادی جهان توسط شرکت Max Bögl Wind AG در شهر گیلدورف نزدیک اشتوتگارت آلمان ساخته است. این توربین بادی با ارتفاع هاب ۱۷۸ متر و ارتفاع کل ۲۴۶٫۵ متر، یک رکورد جهانی جدید را ثبت کرده است. توربین همچنین بخشی از یک ایده منحصر به فرد نیروگاه – باتری آبی (water battery) است.
این رکورد ارتفاع تا حدی به دلیل مخزن طبیعی آب موجود در توربین به دست آمد. تولید برق از انرژی های تجدید پذیر با یک نیروگاه ذخیره سازی پمپ شده مدرن ترکیب می شود. این مفهوم جدید ذخیره سازی از پایه توربین بادی به عنوان مخزن آب استفاده می کند که منجر به افزایش ۴۰ متری ارتفاع توربین می شود. برای کسب اطلاعات بیشتر مقاله ذخیره آب تلمبه ای را مطالعه بفرمایید.
هر متر اضافی از ارتفاع هاب که به توربین بادی اضافه می شود، عملکرد انرژی سالانه را ۰٫۵ تا ۱ درصد افزایش می دهد. ارتفاع زیاد هاب به معنای تلاطم باد کمتر است و عملکرد باد به طور قابل توجهی بهتر می شود. بلندترین توربین بادی جهان بخشی از یک مزرعه بادی است که شامل چهار توربین بادی با ارتفاع هاب از ۱۵۵ تا ۱۷۸ متر است. آنها به ژنراتورهای قدرتمند ۳٫۴ مگاواتی از جنرال الکتریک مجهز شده اند و از بهار ۲۰۱۸ تأمین انرژی پاک شبکه برق آلمان را آغاز می کنند.
تخمین زده می شود که بیش از ۱۰ گیگاوات ساعت در سال تولید شود که برق کافی برای تأمین انرژی ۲۵۰۰ خانوار چهار نفره است. از این گذشته، هدف اعلام شده دولت فدرال آلمان افزایش سهم منابع انرژی تجدیدپذیر برای تولید برق به ۵۰ درصد است. برای کسب اطلاعات بیشتر برنامه اقدام اقلیمی آلمان را مشاهده کنید.
Andreas von Bobart گفت “با استفاده از باتری آب و برج های هیبریدی، ما در حال ایجاد انرژی باد به عنوان منبع جذاب تر و کارآمدتر انرژی پاک و در عین حال ثبت رکوردهای جدید هستیم”. پایه های برج های توربین بادی در گیلدورف مخازن آب با ظرفیت ذخیره سازی ۷۰ مگاوات ساعت است. یک آبگیر(penstock) آنها را با یک نیروگاه برق آبی و مخزن پایین آن که ۲۰۰ متر عمیق تر از دره است متصل می کند. باتری آب که در پروژه آزمایشی گیلدورف از آن به عنوان ذخیره انرژی طبیعی نیز یاد می شد، می تواند مازاد برق را از شبکه ذخیره کرده و در صورت لزوم آن را آزاد کند.
این به عنوان یک ذخیره سازی کوتاه مدت عمل می کند و ضمن تضمین تأمین برق بی وقفه و مداوم، به حفظ ثبات شبکه کمک می کند. نیروگاه ذخیره تلمبه ای قادر است در عرض ۳۰ ثانیه بین تولید و ذخیره سازی جابجا شود.
مقالات بیشتر در مورد توربین بادی